专利名称：数字声频数据相移装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种数字声频数据相移装置，用作与诸如ISDN(综合数字网络)和LAN(局域网络)相连的终端装置之间的声频信号的传输。
近年来，数字数据的传输已被用来处理声频和视频信息，并且由于专用LAN之类的数字电路网分布广泛，与电路网相连的终端装置的接口被数字化，因而实现与电路网的连接比以往更加容易。
在普通的传输方法中，通常是将一规定数量的数据汇总起来作为一个单元来传输的，并且作为终端装置之间声频数据的一种实时通信方法，用一个装置作为主侧，另一装置作为从侧，通过使从侧的输入定时与主侧的输出定时同步来传输声频数据。
然而对于从侧来说，已经引入了具有高性能的终端装置，如无绳电话，它比用作主侧的装置的参考时钟具有更高的精度，因而为了保持通常的同步传输，需要提高主侧的时钟精度，从而必须安装昂贵的部件。另外当将诸如无绳电话之类的高性能终端装置新近连接至某一现存的电路网络时，由于时钟精度不同，很难使主侧和从侧之间同步。所有这些问题都是由被用来完整地传输所有数据的同步系统而引起的。
相反，这些问题在同步系统中得到了解决。然而，因为主侧和从侧是按相互独立的定时进行工作的，除非每一参考定时很精确，否则会出现另外的问题。例如，若在主侧使用具有频率精度为100ppm的参考振荡器，则传输一百万个数据片(piece)会导致多至100片的短缺或者过剩，并且在用作编码调制系统的PCM(脉冲编码调制)或ADPCM(自适应差分PCM)中，将以大约每秒一次的速率，周期性地出现约125微秒的跳音(sound skipping)或噪声，这对于用户来说是很恼火的。
因此，本发明的首要目的在于提供一种能够在同步装置之间传输数字调制声频信号而不使声音质量变坏的数字声频数据相移装置。为了实现这一目的，本发明提供的一种数字声频数据相移装置包含串—并转换装置，用来接收从传输侧进入的声频数据，作为串行数据，并将其变换为并行数据；数据存储装置，用来写入并暂时存储来自串—并转换装置而作为并行数据的声频数据；并—串转换装置，用来从数据存储装置读出作为并行数据的声频数据，重新将其变换为串行数据并传送至接收侧；以及定时控制装置，用来接收来自传输侧的第一时钟信号和第一同步信号以及来自接收侧的第二时钟信号和第二同步信号，并控制数据存储装置中声频数据定时的写入和读出。
因此，在相互独立工作的装置之间传输数字数据时，通过在传输侧根据第一时钟信号和第一同步信号而写入数据存储装置，并在接收侧根据第二时钟信号和第二同步信号从数据存储装置读出，即可实现一种极好的数字声频数据相移装置，这种装置能够调整因时钟信号的不同而产生的定时偏差和因同步信号的不同而产生的相位偏差。
图1是本发明第一实施例的数字声频数据相移装置的结构方框图；图2是本发明第二实施例的数字声频数据相移装置的结构方框图；图3是本发明第三实施例的数字声频数据相移装置的结构方框图；图4是本发明第四实施例的数字声频数据相移装置的结构方框图。
(实施例1)下面参照附图描述本发明的第一个实施例。
图1是本发明第一个实施例的数字声频数据相移装置的结构方框图，其中，传输侧装置21和接收侧装置22相互独立地工作，并通过一数字网用一数字声频数据相移装置23而相互连接在一起。
本实施例中，传输侧装置21是一个PBX(专用小交换机)，接收侧装置22是一个无绳电话。
图1中，数字声频数据相移装置23包含串—并转换器15，用来将输入串行数据变换成并行数据；并—串转换器17，用来将并行数据转换成串行数据；数据存储器16，用来在串—并转换器15和并—串转换器17之间进行数据交换；以及定时控制器18，用来分别从传输侧装置21和接收侧装置22接收时钟信号1、4及同步信号2、5，并控制数据存储器16中的数据输入和输出定时。
这种结构的数字声频数据相移装置的运行如下所述。
当将声频数据从传输侧装置21传输到接收侧装置22时，表示从传输侧装置21输出的数据的写入定时的时钟信号1和同步信号2以及是数字声频数据的串行数据3被输入到数字声频数据相移装置23内。
具体说来，时钟信号1和同步信号2被输入到定时控制器18内，而串行数据3被输入到串—并转换器15内。另外，表示数据读出定时的时钟信号4和同步信号5是从接收侧装置22被传输到数字声频数据相移装置23并被输入到定时控制器18内的。
数字声频数据相移装置23根据从传输侧装置21输入的时钟信号1和同步信号2，判断定时控制器18中传输侧装置21处的串行数据3的写入时刻，在串—并转换器15中将串行数据3变换成并行信号，并存储在数据存储器16中的寄存器内。
同时，定时控制器18根据从接收侧装置22输入的时钟信号4和同步信号5，判断接收侧装置22处串行数据6的数据读出时刻，在并—串转换器17中，将存储在数据存储器16中的数据从并行变换成串行，并作为串行数据6传送至接收侧装置22。
这一结构中，从传输侧装置21传输的串行数据3被写入到数据存储器16内，以便由时钟信号1获取至数据存储器16的写入写入比特时刻，并由同步信号2，通过在一特定的比特行中确定一个间歇(break)来使相位同步，因而由时钟信号4和同步信号5，通过将从数据存储装置16读出的数据传送至接收侧装置22来传输数据，接收时，具有一个特定比特行(通常称为帧，但在本文中称为一个数据片)的延时。在通常被用作声频编码调制系统的PCM系统或AD-PCM系统中，数字数据的取样频率为8千赫兹，一个数据片的延时约为125微秒，这在实践中是可以忽略不计的。
因此，在本实施例中，将具有数据存储器16的数字声频实践相移装置23放置在相互独立工的传输侧装置21和接收侧装置22之间，而使装置之间声频数据的输入和输出根据传输侧装置21和接收侧装置22的时钟信号1、4和同步信号2、5而受到定时控制器18的控制。因而，可以独立地被分开来自传输侧装置21的声频数据的写入定时和来自接收侧22的声频数据的读出定时，并且可以调整串行数据传输中的声频数据的相位偏差。
(实施例2)下面参照附图描述本发明的第二个实施例。
图2是本发明第二个实施例中数字声频数据相移装置的结构方框图。
本实施例中，与实施例1中一样，传输侧装置21A是一个PBX，而接收侧装置22A是一个无绳电话，它们通过一数字电路用数字声频数据相移装置24而连接在一起。
图2中的数字声频数据相移装置24包含串—并转换器15A，用来将输入串行数据变换成并行数据；并—串转换器17A，用来将并行数据转换成串行数据；数据存储器16A，用来在串—并转换器15A和并—串转换器17A之间进行数据交换；计数器30，用来对传输侧装置21A的时钟信号1A的脉冲数和接收侧装置22A的时钟信号4A的脉冲数进行计数；用来删除数据的检测器31；数据管理单元32，用来检测数据存储器16A中数据存在与否；用来比较数据的比较器；输出单元34，用来将虚拟数据(dummy data)输出到数据存储器16A；以及一定时控制器35。
本实施例与实施例1的不同点在于，当从传输侧装置21A输出的声频数据的写入时刻先于输入到接收侧装置22A的声频数据的读出时刻时(或情况相反)，提供了一种防止由于数据存储器16A中声频数据过剩或者声频数据短缺而引起的声音质量降低的手段。
这样构成的数字声频数据相移装置，其运行如下所述。
同步信号的传输与时钟信号同步，假设以每256个时钟信号4A脉冲传送1个同步信号5A脉冲的速率从接收侧装置22A传送到数字声频数据相移装置24的，在计数器30中，紧接在接收侧装置22A的读出之前的时刻被设置在时钟信号的第248至第256个脉冲，并对接收侧装置22A中的时钟信号4A的脉冲数进行计数。在计数器30中，当时钟信号4A的的脉冲数达到某一预设值时，计数器30将这一提醒信号发送到定时控制器35和检测器31，在定时控制器35配置的数据管理单元中调查数据存储器16A的寄存器中被存储的数据存在与否，如果不存在被存储的数据，则检测器就检测到接收侧装置22A的读出先于传输侧装置21A的写入。
与此相同，通过在计数器30中对来自传输侧装置21A的时种信号1A的脉冲数进行计数，当计数器30检测到传输侧装置21A到达紧接在写入之前的时刻，计数器30就将其提醒信号传送到定时控制器35和数据存储器31，在定时控制器35中配置的数据管理单元32中调查数据存储器中被存储的数据存在与否，如果存在被存储的数据，则检测器31检测到接收侧装置22A的读出时刻迟于传输侧装置21A的写入时刻。
这样，数字声频数据相移装置24在检测器31中检测到接收侧装置22A的读出时刻先于或迟于传输侧装置21A的写入时刻，而在每一种情况下的数字声频数据相移装置24的运行如下所述。
首先，当接收侧装置22A的读出时刻先于传输侧装置21A的写入时刻时，紧接在接收侧装置22A的读出之前，在数据存储器16A中是不存在声频数据的，从而定时控制器35向数据存储器16A发出一个输出作为临时(provisional)数据的虚拟数据的信号至数据存储器16A，直至下一个声频数据被馈送，并接收该数据，数据存储器16A将虚拟输出单元34中预设定的虚拟数据输出到并—串转换器17A中。该虚拟数据是一个表示同一声音为连续的特定数据，例如在通常用作编码调制系统的PCM系统的情况下，就采用先前的输出，或者在ADPCM系统的情况下，其为0001。所以即使在被压缩的声频信号中，也具有防止声音质量劣化的功能。
另一方面，当接收装置22A的读出定时迟于传输侧装置21A的写入时刻时，把在被存储到数据存储器16A之前按同步信号2A相位写入一个数据片的一个256比特的比特行中的声频数据，与按现有同步信号2A的相位将要写入一个256比特的比特行中的声频数据在数据比较器33中进行比较，并且把二个声频数据片的改变量也在数据比较器33中进行比较，而表示改变量中较大的那一结果被输入到检测器31，检测器31删除二个声频信号中的一个，从而可以使声音质量的劣化更小。
顺便指出，在数据比较器33中判断再现声音时哪一个改变量较大，并且删除改变量较小的那一个，因为表示某一相当一样的声音是连续的声频数据。或者，将数据存储器16A中存储的先前的声频数据与当前要存储的声频数据进行比较，而把当前声频数据最终重写在先前的声频数据上。
所以，在本实施例中，通过在传输侧装置21A和接收侧装置22A之间的声频数据的传输路径中放置数字声频数据相移装置24，如果传输侧装置21的写入时刻先于接收侧装置22A的读出时刻，则先前存储的声频数据就出现在数据存储器16A中，而当前的声频数据不被存储，二个声频数据被删除一个，或者如果传输侧装置21A的写入时刻迟于接收侧装置22A的读出时刻，则与此相反，并且声频数据不出现在数据存储器16A中，虚拟数据被输出，从而声频数据可以被传输，而不会使声音质量劣化。
(实施例3)下面结合附图描述本发明的第三个实施例。
图3是本发明第三个实施例中实现相互通信的数字声频数据相移装置的结果方框图。图3中的数字声频数据相移装置25与实施例2中相同，包含串—并转换器15B，用来将从传输侧装置21B输入的串行数据3B变换成并行数据；串—并转换器17B，用来将并行数据变换为串行数据；数据存储器16B，用来在串—并转换器15B和并—串转换器17B之间进行数据交换；以及一将虚拟数据输出到数据存储器16A的虚拟输出单元。另外，数字声频数据相移装置25还包含计数器，用来对来自传输侧装置21B的时钟信号1B和来自接收侧装置22B的时钟信号的脉冲数进行计数，并用来检测传输侧装置21B紧接在的写入之前的时刻或接收侧22B紧接在读出之前的时刻，而与第二个实施例不同的是，还用来检测传输侧装置21B紧接在读出之前某一特定时刻的定时。还有，在数据比较器43中，为了比较数据存储器16B的输入数据和输出数据，配置了一个在删除声频数据时用来进行比较的参考数据47。此外，标号46在本实施例中是一个检测器，42在本实施例中是数据管理单元，45在本实施例中是定时控制器。
同时，图3是用来实现传输侧装置21B和接收侧装置22B之间相互通信的方框图，其中，串—并转换器15C、数据存储器16C、并—串转换器17C、虚拟输出单元34A、数据比较器43A以及参考数据47A的结构分别与上述串—并转换器15A、数据存储器16B、并—串转换器17B、虚拟输出单元43B、数据比较器43以及参考数据47A相同，因而其运行相似。在该结构中从接收侧装置22B到传输侧装置21B的数据传输运行与从传输侧装置21B到接收侧装置22B的传输相同，因而在本实施例中，仅描述从传输侧装置21B到接收侧装置22B的传输，略去从接收侧装置22B到传输侧装置21B的数据传输的运行。
本实施例与第二个实施例的不同点在于结构的不同，其中，不仅检测传输侧装置21B和接收侧装置22B紧接在写入和读出之前的时刻，而且还检测离那一时刻较远的某一时刻的定时，并且还主动删除不与该通信明显相关的少量的声频数据。
这样构成的数字声频数据相移装置，其运行如下所述。
计数器41对传输侧装置21B的时钟信号1B的脉冲数进行计数，并检测传输侧装置21B紧接在写入时刻之前某一时刻的定时；定时控制器45通过数据管理单元42，检测是否存在数据存储器16B中存储的声频数据。因此，当声频数据出现在数据存储器16B中时，检测器46就检测到传输侧装置21B的写入时刻先于接收侧装置22B的读出时刻。
采用这种检测方，在远离传输侧装置21B紧接在写入之前的某一时刻，如果传输侧装置21B的写入时刻先于接收侧装置22B的读出时刻，则把将要写入的声频数据和数据比较器43中存储的参考数据进行比较，并且把不影响话音的较小声音的数据删除。
作为与数据比较器43中的参考数据的比较结果，如果不被删除，则如第二中实施例中那样，紧接在写入之前，通过与数据存储器16B中被存储的的声频数据作比较，删除其中的一个。
至于参考数据47，如果要被比较的声频数据不用诸如PCM系统之类的编码而被压缩，那么表示无声(quiet)状态的数据就被存储在数据存储器16B内，而如果要被比较的声频数据用ADPCM之类的编码而被压缩，则表示近似相同声音的连续的数据就被存储在数据存储器16B内。
至于传输侧装置21B紧接在写入之前的的时刻的检测，或者接收侧装置22B的紧接在读出之前的时刻的检测，数字声频数据相移装置25的影响与第二种实施例的运行相同。
因此，按照本实施例的功能，当传输侧装置21B的写入时刻先于接收侧装置22B的读出时刻，当偏差较小时，表示与话音无关的小声音的数据被主动删除，而当无法删除小声音并且偏差增大时，如果不馈送表示小声音的数据，则与被存储的数据作比较，删除其中之一，从而声音质量不会变坏。
(实施例4)下面结合附图描述本发明的第四个实施例。
图4是本发明第四个实施例的结构方框图，其中的数字声频数据相移装置与现有技术相同，包含串—并转换器15D，用来将串行数据变换成并行数据；并—串转换器17D，用来将并行数据变换成串行数据；数据存储器16D，用来在串—并转换器15D和并—串转换器17D之间进行数据交换；计数器30D，用来对传输侧装置21D的时钟信号1D的脉冲数和接收侧装置22D的时钟信号4D的脉冲数进行计数；以及虚拟输出单元34D，用来将虚拟数据输出到数据存储器53中。
本实施例中添加或改进的结构如下所述。
标号51、52、53是串联连接的数据存储器，用来存储多个数据片；54在本实施例中是检测器；55在本实施例中是数据管理单元，56在本实施例中是一数据比较器，而57在本实施例中是定时控制器。
这种结构的数字声频数据相移装置，其运行如下所述。
如图4所示，多个数据存储器51、52、53是串联连接的，当所有的存储器是空着的时候，从传输侧装置21D写入到数据存储器51的声频数据依次被读出和写入，并且声频信号在存储器之间进行交换，并送到数据存储器53。这就是说，如果不存在声频数据，并且如果声频数据不存在于后级中的数据存储器(接收侧装置22D一侧)中，这样空着的数据存储器是被设计用来在前级(传输侧装置21D一侧)的数据存储器中进行读取的。因此，如果由于传输侧和接收侧之间的相位偏差而出现空数据，那么声频数据就像被装填到后级一侧那样而被存储到存储器51、52和53内。
如果传输侧装置21D的写入时刻先于接收侧装置22D的读出时刻，那么数据存储器51、52和53中就没有被存储的数据，虚拟数据的输出就出现在最后一级一侧的数据存储器53中。
因此，在本实施例中，由于通过多个数据存储器51、52和53交换从传输侧装置22D写入的声频数据，而具有缓冲传输侧装置21D和接收侧装置22D之间的定时偏差的功能，从而当在传输侧装置21D和接收侧装置22D之间时钟信号1D、4D的偏差较大时，可以抑制虚拟数据输出的频率并删除声频数据，从而防止声音质量的劣化。
权利要求
1.一种数字声频数据相移装置，其特征在于，它包含串—并转换装置，用来接收从传输侧输入的、作为串行数据的的声频数据，并转换为并行数据；数据存储装置，用来写入并暂时存储从串—并转换装置得到的、作为并行数据的声频数据；并—串转换装置，用来从数据存储装置读取作为并行数据的声频数据，并再次变换成串行数据，发送至接收侧；以及定时控制装置，用来从传输侧接收第一时钟信号和第一同步信号，从接收侧接收第二时钟信号和第二同步信号，并控制数据存储装置中的声频数据的写入和读出定时。
2.如权利要求1所述的数字声频数据相移装置，其特征在于，它还包含计数器装置，用来对接收侧输出的第二时钟信号的脉冲数进行计数，并根据接收侧处的第二同步信号检测紧接在读出时刻之前的定时；以及虚拟输出单元，用来根据第二同步信号，在数据存储装置中存储从适宜的存储装置直接读出的声频数据；其中，定时控制装置判断，在由计数器装置检测的接收侧紧接在读取之前在数据存储装置中是否存在声频信号，并且，如果声频数据不存在，则从虚拟输出单元输出与先前时刻从数据存储装置输出的同样的声频数据。
3.如权利要求1所示的数字声频数据相移装置，其特征在于，它还包含计数器装置，用来计数从接收侧输出的第二时钟信号的脉冲数，并根据接收侧处第二同步信号，检测紧接在读出时刻之前的定时；以及虚拟输出装置，用来将虚拟数据输出至数据存储装置；其中，当定时控制装置从计数器装置得知接收侧处于紧接在读出之前的时刻，判断数据存储装置中是否存在声频数据，并且如果不存在声频数据，则从虚拟输出装置将虚拟数据输出至数据存储装置。
4.如权利要求3所述的数字声频数据相移装置，其特征在于，从虚拟输出装置输出的虚拟数据是表示同一声音是连续的数据。
5.如权利要求1所述的数字声频数据相移装置，其特征在于，它还包含计数器装置，用来计数从传输侧输出的第一时钟信号的脉冲数，并根据传输侧的第一同步信号，检测紧接在写入时刻之前的定时；其中，在由计数器装置检测的传输侧紧接在写入之前时刻，由定时控制装置判断在数据存储装置中是否存在声频数据，并且如果存在声频数据，则将按照数据存储装置中的第一同步信号，把当前写入的声频数据重写到按照第一同步信号先前写入的声频数据上。
6.如权利要求1所述的数字声频数据相移装置，其特征在于，它还包含计数器装置，用来计数传输侧输出的第一时钟信号的脉冲数，并根据传输侧处的第一同步信号，检测紧接在写入时刻之前的定时；数据比较装置，用来比较数据存储装置中已经存储的声频信号，和当前要存储的声频数据；以及检测装置，用来删除数据比较装置的比较结果中不需要的声频数据；其中，当定时控制装置从计数器装置得知，传输侧处于紧接在写入之前的时刻，判断数据存储装置中是否存在声频数据，并且如果存在声频数据，则将其与数据比较装置中当前接收的声频数据比较，并由删除装置删除不需要的数据。
7.如权利要求6所述的数字声频数据相移装置，其特征在于，数据比较装置比较已经存储在数据存储装置中的声频数据和当前要存储的声频数据被变换成声音时的改变量，并删除其中改变量较小者。
8.如权利要求1所述的数字声频数据相移装置，其特征在于，它还包含计数器装置，用来计数传输侧输出的第一时钟的脉冲数，并根据传输侧处的第一同步信号，检测紧接在写入时刻之前的某一时刻之前的特定定时；具有参考数据的数据比较装置，用来比较在计数器装置检测得的时刻接收到的声频数据；以及检测装置，用来删除由数据比较装置判定为非必要的声频数据；其中，当定时控制装置从计数器装置得知在传输侧处于写入时刻之前的某一特定时刻时，判断数据存储装置中是否存在声频数据，并且如果存在声频数据，则将计数器装置检测得的时刻接收的声频数据与数据比较装置中的参考数据比较，如果声频数据是非必需的，则由删除装置删除。
9.如权利要求8所述的数字声频数据相移装置，其特征在于，所述数据比较装置中使用的参考数据当声频数据由PCM方法进行编码时是表示无声状态的数据，而当用ADPCM方法进行编码时是一个表示几乎相同的声音是连续的数据。
10.如权利要求8所述的数字声频数据相移装置，其特征在于，所述接收到的声频数据和参考数据在数据比较装置中按照其改变换量进行比较，改变量较小者被删除。
11.如权利要求1所述的数字声频数据相移装置，其特征在于，所述数据存储装置通过将多个存储装置串联连接而排成阵列。
12.如权利要求11所述的数字声频数据相移装置，其特征在于，从串联连接的多个存储装置的前级存储装置写入的声频信号被存储在沿从最后一级存储装置顺序地朝前级方向排列的存储装置中。
全文摘要
定时控制器接收从传输侧装置输出的时钟信号以及同步信号和从接收侧装置输出的时钟信号和同步信号，并从这些信号中检测传输侧装置的写入时刻，从而通过串—并转换器将为串行数据的声频数据存储在数据存储器内，或者检测定时控制器的接收侧装置的读出时刻，从而通过并一串转换器输出存储在数据存储器中的作为串行数据的声频数据。采用这种结构可以调整装置之间的相位偏差，传输声频数据。
文档编号H03H11/26GK1131854SQ9512132
公开日1996年9月25日 申请日期1995年12月18日 优先权日1994年12月16日
发明者许斐俊治 申请人:松下电器产业株式会社