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JPH11195991A - Method and device for compressing and decompressing analog signal data - Google Patents

Method and device for compressing and decompressing analog signal data

Info

Publication number
JPH11195991A
JPH11195991A JP39398A JP39398A JPH11195991A JP H11195991 A JPH11195991 A JP H11195991A JP 39398 A JP39398 A JP 39398A JP 39398 A JP39398 A JP 39398A JP H11195991 A JPH11195991 A JP H11195991A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
value
sample
data
predicted value
sampling
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP39398A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazuo Kawai
一夫 川井
Hideji Nakamura
秀司 中村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Japan Storage Battery Co Ltd
Original Assignee
Japan Storage Battery Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Japan Storage Battery Co Ltd filed Critical Japan Storage Battery Co Ltd
Priority to JP39398A priority Critical patent/JPH11195991A/en
Publication of JPH11195991A publication Critical patent/JPH11195991A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To conduct compression/decompression of analog signal data effectively by predicting a next sampling value from a certain sample value and a sample just preceding the sample value and calculating an error between the predicted value and the actual sample. SOLUTION: Obtained analog data are expressed as a power series expansion equation using sampling times t0 -t3 for variables, and a predicted value of a sample to be taken next is calculated by using the equation. Since an error between the predicted value and the sample obtained actually is very small, the data are compressed very effectively. Other wise quadratic power series expansion equation using the sampling times t0 -t3 for variables is used to calculate a predicted value of the sample. Furthermore, relative values S1 -S3 are obtained, where the 1st sample is set to 0.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】各種アナログデータを伝送し
たり、記録したりする場合に有用なデータの圧縮技術お
よびこの圧縮データの復元技術に関するものである。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a technique for compressing data useful for transmitting and recording various analog data and a technique for restoring the compressed data.

【0002】[0002]

【従来の技術】電圧、電流や電力、あるいは温度、湿度
等のデータや各種気象データ等のアナログデータのテレ
メータや、温度、圧力、流量、回転数、位置等のアナロ
グ値にたいするテレコントロール等のアナログデータの
伝送、またはこれらのデータを記録したり、記録データ
を元のアナログ値に復元する場合、一般に、元のアナロ
グ値を標本化し、これをディジタル符号に変換して、こ
のデータを通常のデータ伝送方式によって伝送したり、
記録したりする。このような場合、通常、伝送媒体や記
録媒体で生じる符号誤りを訂正するため、誤り制御を行
っているが、この誤り制御を行うためには、データ符号
に誤り制御用の冗長符号が追加されるから、これによる
伝送能率や記録能率の低下は免れ得ない。さらに、1つ
のシステムだけで多数チャンネルのデータを扱おうとす
ると、データの信号速度をそれだけ高速にせざるを得
ず、高速にすればするほど符号誤りが増加する。これを
防ぐためには、扱うデータ量を少なくして信号速度を制
限するとか、信号電力を増加させる等の補償措置が必要
となるが、信号電力の増加は、一般に困難なことが多
い。
2. Description of the Related Art An analog telemeter for analog data such as voltage, current and power, or data such as temperature and humidity, and various weather data, and an analog such as telecontrol for analog values such as temperature, pressure, flow rate, rotation speed, and position. When transmitting data, recording these data, or restoring the recorded data to the original analog value, generally, the original analog value is sampled, converted to a digital code, and this data is converted to normal data. Depending on the transmission method,
Or to record. In such a case, error control is usually performed to correct a code error occurring in a transmission medium or a recording medium, but in order to perform this error control, a redundant code for error control is added to a data code. Therefore, reductions in transmission efficiency and recording efficiency due to this cannot be avoided. Furthermore, if one system attempts to handle data of many channels, the signal speed of the data must be increased, and the higher the speed, the greater the number of code errors. In order to prevent this, it is necessary to take measures such as limiting the signal speed by reducing the amount of data to be handled or increasing the signal power, but increasing the signal power is generally difficult in many cases.

【0003】したがって、一般的には、アナログデータ
特有の、互いに隣接する標本値間には大きな冗長度が存
在するから、この冗長度を除くことによってデータを圧
縮することが考えられる。このための方法としては、ま
ず、直前標本値にたいする差分を求めることによって、
データを表現するための平均レベルを下げてデータ圧縮
し、再生時にはこの差分値を累積していくことによって
元のデータ値を復元するという方法がある。
[0003] Therefore, in general, there is a large degree of redundancy between adjacent sample values which is peculiar to analog data. Therefore, it is conceivable to compress the data by removing this redundancy. As a method for this, first, by calculating the difference with respect to the immediately preceding sample value,
There is a method of reducing the average level for expressing data, compressing the data, and accumulating the difference value during reproduction to restore the original data value.

【0004】この方法でもかなりの圧縮効果が得られる
が、この方式よりもさらに圧縮効果が得られる方法とし
て次のような方法がある。それは着目標本値とその直前
の標本値の2つの標本値を利用して、この2つの標本値
を直線で結んだ延長線からつぎの標本がとるであろう値
を予測し、この予測値と実際の標本値との誤差を算出す
ることによってデータを圧縮するということを次々の標
本値にたいして行う方法であって、前者の直前標本値と
の差分を利用する場合よりも一層の圧縮効果がある。
[0004] Although a considerable compression effect can be obtained by this method, there is the following method as a method of obtaining a compression effect even more than this method. It uses two sample values, the sample value of interest and the sample value immediately before it, to predict the value that the next sample will take from an extension line connecting the two sample values with a straight line, This is a method of compressing data by calculating the error between the sample value and the actual sample value for successive sample values, and the compression effect is greater than when the difference between the former and the previous sample value is used. is there.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】前述の、着目標本値と
その直前の標本値の2つの標本値を用いる方法で効果的
な圧縮が得られるのは、そのつぎの標本値が前2標本値
をむすぶ直線の延長線上にある場合であることは明らか
である。しかし実際のデータでは、このような延長線上
にあることは少なく、一般的には曲がりがあり、2次関
数的なものや指数関数的なものが多いため、未だ圧縮効
果が充分であるとは言い難かった。
An effective compression can be obtained by the above-mentioned method using two sample values of the sample value of interest and the sample value immediately before it, because the next sample value is the previous two sample values. Obviously, this is the case when the value is on an extension of a straight line connecting the values. However, in actual data, it is rare that the data is on such an extension line, and in general, there are many bends and quadratic or exponential data, so that the compression effect is still not sufficient. It was hard to say.

【0006】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、アナログ信号のデータ圧縮・復元をより効果的に
行う方法およびその装置を見出すことを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to find a method and apparatus for more effectively compressing and restoring data of an analog signal.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段及び作用】請求項1の発明
に係るアナログ信号の圧縮・復元方法は、連続的に変化
するアナログ信号を所定のタイミングでサンプリングし
て標本化し、これを圧縮した後に復元する方法であっ
て、圧縮側においては、サンプリングタイミングを変数
としたべき級数展開式を用いて、連続する複数個の標本
値に基づき次に取るであろう標本値の予測値を算出し、
その予測値と実際に得られた標本値との誤差を算出し、
復元側においては、サンプリングタイミングを変数とし
たべき級数展開式を用いて、順次算出された複数個の標
本値に基づき次に取るであろう標本値の予測値を算出す
ると共に、その予測値と誤差とから、もとの標本値を復
元するところに特徴を有する。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a method for compressing and restoring an analog signal, comprising sampling and sampling a continuously changing analog signal at a predetermined timing, compressing the sampled signal, and compressing the sampled signal. A method of decompression, on the compression side, using a power series expansion formula with the sampling timing as a variable, calculate a predicted value of a sample value that will be taken next based on a plurality of continuous sample values,
Calculate the error between the predicted value and the sample value actually obtained,
On the reconstruction side, a predicted value of a sample value to be taken next is calculated based on a plurality of sample values sequentially calculated, using a power series expansion formula with sampling timing as a variable, and the predicted value and It is characterized by restoring the original sample value from the error.

【0008】請求項2の発明に係るアナログ信号の圧縮
・復元方法は、連続的に変化するアナログ信号を所定の
タイミングでサンプリングして標本化し、これを圧縮し
た後に復元する方法であって、圧縮側においては、サン
プリングタイミングを変数とした2次のべき級数展開式
を用いて、連続する2個の標本値sn-2、sn-1に基づき
次に取るであろう標本値snの予測値pnを次の式(1)
によって算出し、その予測値pnと実際に得られた標本
値snとの誤差xnを次の式(2)によって算出し、復元
側においては、サンプリングタイミングを変数とした2
次のべき級数展開式を用いて、順次算出された2個の標
本値sn-2、sn-1に基づき次に取るであろう標本値sn
の予測値pnを式(1)によって算出すると共に、その
予測値p nと予測誤差xnとから、もとの標本値snを復
元するところに特徴を有する。
[0008] The compression of an analog signal according to the invention of claim 2
・ The restoration method is to convert a continuously changing analog signal to a predetermined
Sampling and sampling at the timing, compress this
After the compression, the compression side
Second-order power series expansion formula with the pulling timing as a variable
, Two consecutive sample values sn-2, Sn-1Based on
Next sample value snPredicted value pnTo the following equation (1)
And the predicted value pnAnd the sample actually obtained
Value snError xnIs calculated by the following equation (2) and restored.
Side, the sampling timing is used as a variable.
Using the following power series expansion formula, two markers calculated sequentially
This value sn-2, Sn-1The next sample value s based onn
Predicted value pnIs calculated by equation (1), and the
Predicted value p nAnd prediction error xnFrom the original sample value snRestore
It has a characteristic in its origin.

【0009】 pn=3(sn-1−sn-2) …(1) Pn = 3 (s n−1 −s n−2 ) (1)

【0010】 xn=sn−3(sn-1−sn-2) …(2)[0010] x n = s n -3 (s n-1 -s n-2) ... (2)

【0011】 sn=xn+3(sn-1−sn-2) …(3)S n = x n +3 (s n−1 −s n−2 ) (3)

【0012】請求項3の発明に係るアナログ信号のデー
タ圧縮・復元方法は、請求項1または請求項2におい
て、標本値は第1番目のものを0とした相対値として得
るようにしたところに特徴を有する。以下、本発明をよ
り具体的に説明する。
According to a third aspect of the present invention, there is provided the analog signal data compression / decompression method according to the first or second aspect, wherein the sample value is obtained as a relative value with the first value being 0. Has features. Hereinafter, the present invention will be described more specifically.

【0013】多くの曲線yは、周知のように、次に示す
ようなべき級数で表現できる。
As is well known, many curves y can be represented by the following power series.

【0014】 y=a0+a1x+a22+…ann+…Y = a 0 + a 1 x + a 2 x 2 +... An x n +.

【0015】上の式におけるa0,a1,a2,……,
n,……等の記号は、その曲線yを特定する各次数ご
との係数である。そしてほとんどの場合、これら係数は
高次になるほどその値は小さくなる。
A 0 , a 1 , a 2 ,...,
Symbols such as a n ,... are coefficients for each order that specifies the curve y. In most cases, the higher the order of these coefficients, the smaller their values.

【0016】本発明において元となるアナログデータも
連続的な曲線で表される。そこでここではまず、得られ
た信号をサンプリングタイムを変数とした2次までのべ
き級数に展開する方法について具体的に説明する(請求
項2の発明)。
The original analog data in the present invention is also represented by a continuous curve. Therefore, here, first, a method of expanding the obtained signal into a power series up to the second order using the sampling time as a variable will be specifically described (the invention of claim 2).

【0017】2次までのべき級数に展開する場合は、相
続く3つの標本値データを使用する。この場合、図1に
示すように、t0からt1,t2,……の標本化タイミン
グにおいて、標本値データを、s0=0とした相対値デ
ータs0,s1,s2,……に変換することが望ましい
(請求項3の発明)。時刻はt0を基準とした相対的時
刻で考え、後述の説明で示すように演算はこの相対値に
たいして行う。すなわち、図1に示すように、この時点
での演算はs0を座標の原点とした時の値にたいして行
われる。そしてs2までのデータはすでに送信ずみであ
るとし、s0,s1,s2,の3つの相対値データを用い
てs3,に対する予測誤差を求める。以下、その手順に
ついて、データ伝送に使用する場合を例として説明す
る。
When developing into a power series up to the second order, three consecutive sample data are used. In this case, as shown in FIG. 1, at the sampling timing from t 0 to t 1 , t 2 ,..., The sample value data is set to relative value data s 0 , s 1 , s 2 , s 0 = 0. It is desirable to convert to ... (the invention of claim 3). The time is considered as a relative time based on t 0 , and the calculation is performed on this relative value as described later. That is, as shown in FIG. 1, the calculation at this time is performed on the value when s 0 is the origin of the coordinates. And data up to s 2 are already to be transmitted Zumi, s 0, s 1, s 2, s 3 using three relative value data obtains a prediction error for. Hereinafter, the procedure will be described using a case where it is used for data transmission as an example.

【0018】時間のスケールはt0を0,t1を1、t2
を2……というように整数で表されるとし、s0,s1
2は1次式と2次式の和で表され、3次以上の成分は
無い。aを1次式の係数、bを2次式の係数とすると、
1,s2,はそれぞれ次のように表される。
The time scale is t 0 = 0, t 1 = 1, t 2
Are represented by integers such as 2... S 0 , s 1 ,
s 2 is represented by the sum of a linear expression and a quadratic expression, and there is no third-order or higher component. If a is a coefficient of a linear equation and b is a coefficient of a quadratic equation,
s 1 and s 2 are respectively expressed as follows.

【0019】s1=11a+12b=a+bS 1 = 1 1 a + 1 2 b = a + b

【0020】s2=21a+22b=2a+4bS 2 = 2 1 a + 2 2 b = 2a + 4b

【0021】そこで、これを連立方程式として係数a、
bを求めると次のようになる。
Then, using this as a simultaneous equation, the coefficient a,
When b is obtained, it becomes as follows.

【0022】a=2s1−(s2/2)[0022] a = 2s 1 - (s 2 /2)

【0023】b=(s2/2)−s1 [0023] b = (s 2/2) -s 1

【0024】この2つの係数が得られれば、これを用い
て、つぎの標本化時刻t3において相対値データs3がと
るであろう予測値p3を求めることができ、次式のよう
になる。
Once these two coefficients are obtained, they can be used to determine the predicted value p 3 that the relative value data s 3 will take at the next sampling time t 3 , as shown in the following equation: Become.

【0025】 p3=31a+32b=3a+9b=3(s2−s1) したがって、実際の相対値データs3にたいする予測誤
差x3は次式のように求めることができ、この予測誤差
3が受信側へ伝送される。
P 3 = 3 1 a + 3 2 b = 3a + 9b = 3 (s 2 −s 1 ) Therefore, the prediction error x 3 for the actual relative value data s 3 can be obtained as follows: x 3 is transmitted to the receiving side.

【0026】x3=s3−p3=s3−3(s2−s1X 3 = s 3 -p 3 = s 3 -3 (s 2 -s 1 )

【0027】受信側では、伝送されてきた予測誤差x3
とすでに復元されている相対値データs1,s2を用い
て、次に示す演算を行えばs3が復元される。
On the receiving side, the transmitted prediction error x 3
Using the relative value data s 1 and s 2 already restored, the following operation is performed to restore s 3 .

【0028】s3=x3+p3=x3+3(s2−s1) 実際には、後述するように、標本値データが復元されて
おり、この標本値データを用いて相対値データs1,s2
を作成しているので、s0の元の標本値データと予測値
のp3および伝送されてきた誤差x3の3者を加算するこ
とによって、s 3の元の標本値データが復元される。し
たがって、送信側での演算の主体はx3=s3−p3であ
り、受信側での演算の主体はs3=x3+p3である。
SThree= XThree+ PThree= XThree+3 (sTwo−s1Actually, as described later, sample value data is restored
And the relative value data s1, STwo
, So s0Original sample data and predicted values of
PThreeAnd the transmitted error xThreeOf the three
And s ThreeIs restored. I
Therefore, the subject of the operation on the transmitting side is xThree= SThree-PThreeIn
And the subject of the operation on the receiving side is sThree= XThree+ PThreeIt is.

【0029】以上説明したように、s3の予測誤差を演
算する場合はs0を原点としたが、同様にして、s4の予
測誤差を演算する場合はs1を原点とすればよく、次々
の標本値にたいする予測値の演算は、次々と原点を1サ
ンプリングタイムずつずらせながら行われていく。
As described above, when the prediction error of s 3 is calculated, s 0 is set as the origin. Similarly, when the prediction error of s 4 is calculated, s 1 may be set as the origin. The calculation of the predicted value for successive sample values is performed while shifting the origin one sampling time at a time.

【0030】このように、請求項1の発明によれば、圧
縮側において、サンプリングタイムを変数としたべき級
数展開式を用いて次に取るであろう標本値の予測値を算
出し、この予測値と実際に得られた標本値との誤差を算
出しているから、2つの標本値の延長線上に予測値を取
って誤差を算出する方法に比べて予測精度が高くなって
誤差は減少するため、データ量が格段に小さくとなると
いう効果を奏する。従ってこれらデータを伝送或いは記
録する場合も、データ量が少ないため、多数のデータを
迅速に取り扱うことが可能となる。
As described above, according to the first aspect of the present invention, on the compression side, a predicted value of a sample value to be taken next is calculated by using a power series expansion equation using a sampling time as a variable, and this predicted value is calculated. Since the error between the value and the actually obtained sample value is calculated, the prediction accuracy is higher and the error is reduced as compared with a method of calculating the error by taking a predicted value on an extension of two sample values. Therefore, there is an effect that the data amount is significantly reduced. Therefore, when transmitting or recording such data, a large amount of data can be quickly handled because the data amount is small.

【0031】請求項2の発明によれば、圧縮側におい
て、サンプリングタイムを変数とした2次のべき級数展
開式を用いて次に取るであろう標本値の予測値を算出し
ているから、上記請求項1の効果に加え、算出法及びそ
の演算回路構成を簡単にすることができるという効果を
奏する。
According to the second aspect of the present invention, on the compression side, the predicted value of the sample value to be taken next is calculated using the quadratic power series expansion equation using the sampling time as a variable. In addition to the effects of the first aspect, there is an effect that the calculation method and the arithmetic circuit configuration thereof can be simplified.

【0032】さらに請求項3の発明によれば、第1番目
の標本値を0とした相対値で予測誤差が算出されるの
で、そのままの標本値を使用するよりも圧縮装置或いは
復元装置内でのデータ取り扱い量が減少し、より迅速な
計算を行うことができるという効果を奏する。
Further, according to the third aspect of the present invention, since the prediction error is calculated by a relative value with the first sample value being 0, the prediction error is calculated in the compression device or the decompression device rather than using the sample value as it is. In this case, the amount of data to be handled is reduced, and more rapid calculations can be performed.

【0033】なお、3次のべき級数展開式を用いる方法
については次の通りである。この場合には、s0,s1
2,s3の4つの相続くデータを使用してs4に対する
予測誤差を求める。前の場合と同様に、この場合には4
次以上の成分は無いとし、1次、2次、3次の係数をそ
れぞれa,b,cとすると、s1,s2,s3はそれぞれ
次に示すの3元連立方程式で表される。
A method using a cubic power series expansion equation is as follows. In this case, s 0 , s 1 ,
using four successive data s 2, s 3 obtains the prediction error for s 4. As before, in this case 4
Assuming that there are no components higher than the first order, assuming that the first-order, second-order, and third-order coefficients are a, b, and c, respectively, s 1 , s 2 , and s 3 are expressed by the following ternary simultaneous equations, respectively. .

【0034】s1=11a+12b+13c=a+b+cS 1 = 1 1 a + 1 2 b + 1 3 c = a + b + c

【0035】 s2=21a+22b+23c=2a+4b+8cS 2 = 2 1 a + 2 2 b + 2 3 c = 2a + 4b + 8c

【0036】 s3=31a+32b+33c=3a+9b+27cS 3 = 3 1 a + 3 2 b + 3 3 c = 3a + 9b + 27c

【0037】この連立方程式を解いてa,b,cを求め
ると次のようになる。
Solving these simultaneous equations to obtain a, b, and c yields the following.

【0038】 a=3s1−(3/2)s2+(1/3)s3 A = 3s 1- (3/2) s 2 + (1/3) s 3

【0039】 b=−(5/2)s1+2s2−(1/2)s3 B = − (5/2) s 1 + 2s 2 − (1/2) s 3

【0040】 c=(1/2)s1−(1/2)s2+(1/6)s3 C = (1 /) s 1- (1 /) s 2 + (1 /) s 3

【0041】この3つの係数から次の標本値s4が取る
であろう予測値p4を求めることができ、次式のように
なる。
From these three coefficients, a predicted value p 4 that will be taken by the next sample value s 4 can be obtained.

【0042】 p4=41a+42b+43c=4s1−6s2+4s3 P 4 = 4 1 a + 4 2 b + 4 3 c = 4s 1 −6s 2 + 4s 3

【0043】したがって実際の値s4に対する予測誤差
4は次式に示すようになり、この値が受信側へ伝送さ
れる。
[0043] Thus prediction error x 4 for the actual value s 4 is as shown in the following equation, this value is transmitted to the receiving side.

【0044】 x4=s4−p4=s4−4s1+6s2−4s3 X 4 = s 4 −p 4 = s 4 −4s 1 + 6s 2 −4s 3

【0045】受信側では、伝送されてきた予測誤差のx
4とすでに復元されているs1,s2,s3を用いて、次式
の演算を行うことによって相対値データs4が復元され
る。
On the receiving side, the transmitted prediction error x
4 already using s 1, s 2, s 3, which has been restored and, relative value data s 4 is restored by performing the following calculation.

【0046】 s4=x4+p4=x4+4s1−6s2+4s3 S 4 = x 4 + p 4 = x 4 + 4s 1 -6s 2 + 4s 3

【0047】この場合も、もちろん、最終的には標本値
データに変換する必要があり、2次までのべき級数に関
する説明で行ったのと同様の手段により変換できるが、
詳細説明については省略する。
In this case as well, of course, it is necessary to finally convert the data into sample value data, and the data can be converted by the same means as described in the description of the power series up to the second order.
Detailed description is omitted.

【0048】以上、2次までのべき級数に展開する場合
と、3次までのべき級数に展開する場合について説明し
た。この考え方をさらに発展させれば、もっと高次まで
のべき級数に展開できることは、今までの説明から明ら
かであろう。高次までを扱うほど、演算は複雑になるに
反し係数値は小さくなっていくから、あまり高次まで扱
うのは得策ではない。ほとんどの場合、2次まででも十
分な圧縮率が得られるであろうし、演算回路も極めて簡
単で済む。
The case where the power series is expanded to the power series up to the second order and the case where the power series is expanded to the power series up to the third order have been described above. It will be clear from the explanation so far that if this idea is further developed, it can be expanded to higher power series. The higher the order, the more complicated the operation, but the smaller the coefficient value. Therefore, it is not advisable to handle the higher order. In most cases, a sufficient compression ratio will be obtained even up to the second order, and the operation circuit will be extremely simple.

【0049】[0049]

【発明の実施の形態】以下、上述の原理に基づいて、2
次までのべき級数に展開して予測誤差を求め、これを伝
送して元の標本値を復元する、という動作をするよう構
成された送信部(圧縮部)、受信部(復元部)の全体を
示す図2の回路構成図について説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, based on the above-described principle, 2
The entirety of a transmitting unit (compressing unit) and a receiving unit (reconstructing unit) configured to perform an operation of expanding a power series up to the next to obtain a prediction error, transmitting the prediction error, and restoring the original sample value 2 will be described with reference to FIG.

【0050】図2において、上半分は送信部、下半分は
受信部を示す。1はアナログ信号の入力端子、2は標本
化・符号化を行う符号器(COD)、3,4,5はシフ
トレジスタ(REG)、6,7,8,9は減算器(SB
T)、10は3倍器(3MLT)、11は減算器(SB
T)、12は伝送誤り制御用符号器(ECD)、13は
送信信号出力端子、14は伝送路、15は受信信号入力
端子、16は伝送誤り制御用復号器(DEC)、17は
加算器(ADD)、18,19,20はシフトレジスタ
(REG)、21,22,23は減算器(SBT)、2
4は3倍器(3MLT)、25は信号出力端子である。
In FIG. 2, the upper half shows a transmitting unit, and the lower half shows a receiving unit. 1 is an analog signal input terminal, 2 is an encoder (COD) that performs sampling and encoding, 3, 4, and 5 are shift registers (REG), and 6, 7, 8, and 9 are subtractors (SB).
T), 10 is a tripler (3MLT), 11 is a subtractor (SB
T), 12 is a transmission error control encoder (ECD), 13 is a transmission signal output terminal, 14 is a transmission line, 15 is a reception signal input terminal, 16 is a transmission error control decoder (DEC), and 17 is an adder (ADD), 18, 19, and 20 are shift registers (REG), 21, 22, and 23 are subtractors (SBT), 2
4 is a tripler (3MLT), and 25 is a signal output terminal.

【0051】入力端子1に加えられたアナログ信号は、
符号器(COD)2で標本化、符号化され、3段構成の
シフトレジスタ(REG)3,4,5に加えられて標本
化タイミングでシフトされていく。この信号はディジタ
ル符号であり、回路はすべてこのディジタル符号で演算
されるが、アナログ的な説明のほうが分かりやすいの
で、アナログ的な説明をおこなう。
The analog signal applied to the input terminal 1 is
The data is sampled and encoded by an encoder (COD) 2, added to shift registers (REG) 3, 4, and 5 having a three-stage configuration and shifted at sampling timing. This signal is a digital code, and all circuits are operated with this digital code. However, an analog description is easier to understand, so an analog description will be given.

【0052】シフトレジスタ(REG)に加えられた信
号は、時刻の早いものから次々と5,4,3の順に蓄積
され、シフトされていく。減算器(SBT)6では、1
タイムスロット後の標本値データから先頭標本値データ
が減算されるから相対値データs1が得られ、減算器
(SBT)7では、2タイムスロット後の標本値データ
から先頭標本値データが減算されるから相対値データs
2が得られる。この両信号は減算器(SBT)9に加え
られてs2−s1が求められる。次にこの信号は3倍器
(3MLT)10で3倍される。この3倍器は乗算器を
用いるよりも、図3に示すように、1ビット上位にシフ
トした信号と元の信号を加算するほうが簡単である。こ
の3倍器によって、予測値p3=3(s2−s1)が得ら
れるから、減算器(SBT)11において、減算器(S
BT)8の出力に得られているs3から予測値p3=3
(s2−s1)を減算して目的の予測誤差x3が得られ
る。この信号は符号器(ECD)12において伝送誤り
制御用の冗長ビットが付加され、伝送路14へ送出され
る。
The signals applied to the shift register (REG) are accumulated and shifted one after another in the order of 5, 4 and 3 from the earliest time. In the subtractor (SBT) 6, 1
Since the leading sample value data is subtracted from the sample value data after the time slot, relative value data s 1 is obtained, and the subtractor (SBT) 7 subtracts the leading sample value data from the sample value data after two time slots. Relative value data s
2 is obtained. These two signals are applied to a subtractor (SBT) 9 to obtain s 2 -s 1 . This signal is then tripled in a tripler (3MLT) 10. In this tripler, it is easier to add the signal shifted by one bit higher and the original signal, as shown in FIG. 3, than to use a multiplier. Since the predicted value p 3 = 3 (s 2 −s 1 ) is obtained by the tripler, the subtracter (SBT) is used in the subtractor (SBT) 11.
BT) From s 3 obtained at the output of 8, a predicted value p 3 = 3
By subtracting (s 2 −s 1 ), the target prediction error x 3 is obtained. This signal is added with a redundant bit for transmission error control in an encoder (ECD) 12 and transmitted to a transmission line 14.

【0053】受信側では、まず伝送誤り制御用復号器
(DEC)16によって、伝送誤りが訂正されるととも
に冗長ビットが除かれて、正しい予測誤差信号が得られ
る。この伝送誤り制御については、本件の主題とは直接
関係がないので、その説明は省略する。
On the receiving side, a transmission error control decoder (DEC) 16 corrects a transmission error and removes redundant bits to obtain a correct prediction error signal. Since this transmission error control is not directly related to the subject of the present case, the description is omitted.

【0054】まず、受信側での初期状態として、3段構
成のシフトレジスタ(REG)18,19,20および
3倍器(3MLT)24の内容はすべてゼロであるとす
る。そうすると、伝送誤り制御用復号器(DEC)16
の出力信号である予測誤差符号は、加算器(ADD)1
7を通じて、シフトレジスタ(REG)18,19,2
0に加えられる。このシフトレジスタおよび3つの減算
器からなる回路は送信側と全く同一の構成となってい
る。したがって、加算器17の出力に、送信側の元信号
である標本値データ(符号器2の出力信号)と同一の信
号が再現されていれば、送信側と同様にして、減算器
(SBT)23にはs2−s1が得られ、3倍器(3ML
T)24の出力には予測値p3=3(s2−s1) が得
られる。送信側から送られきた送信誤差x3は加算器
(ADD)17に加えられると同時に、予測値のp3
3(s2−s1)、およびこれら相対値データを求める基
準となっているシフトレジスタ(REG)20の出力で
あるs0の元の標本値データも加えられているので、加
算器(ADD)17の出力には送信側の原信号と同一の
標本値データが再現されることになる。 具体的データ
として図4に示すような信号が加えられた場合の各部の
動作を説明する。図4で実線で示す曲線は入力アナログ
信号であって、黒丸は標本点を示し、その標本値が記入
してある。各レジスタは全てゼロにリセットされてお
り、タイムスロットt1から動作を開始するとする。
First, as an initial state on the receiving side, it is assumed that the contents of the shift registers (REG) 18, 19, 20 and the tripler (3MLT) 24 having a three-stage configuration are all zero. Then, the transmission error control decoder (DEC) 16
The prediction error code which is the output signal of the adder (ADD) 1
7, shift registers (REG) 18, 19, 2
Added to 0. The circuit including the shift register and the three subtractors has exactly the same configuration as the transmission side. Therefore, if the same signal as the sample value data (the output signal of the encoder 2), which is the original signal on the transmission side, is reproduced in the output of the adder 17, the subtractor (SBT) is processed in the same manner as on the transmission side. 23, s 2 −s 1 is obtained, and a tripler (3ML)
T) the output of the 24 predicted value p 3 = 3 (s 2 -s 1) is obtained. The transmission error x 3 sent from the transmitting side is added to the adder (ADD) 17 and at the same time, the predicted value p 3 =
3 (s 2 −s 1 ) and the original sample value data of s 0 , which is the output of the shift register (REG) 20 which is a reference for obtaining these relative value data, are also added. ) 17 reproduces the same sample value data as the original signal on the transmission side. The operation of each unit when a signal as shown in FIG. 4 is added as specific data will be described. In FIG. 4, a curve indicated by a solid line is an input analog signal, a black circle indicates a sample point, and the sample value is entered. All the registers are reset to zero, and starts the operation from the time slot t 1.

【0055】この場合のタイムスロットごとの各部の内
容を表1,表2に示す。
Tables 1 and 2 show the contents of each part for each time slot in this case.

【表1】 [Table 1]

【0056】[0056]

【表2】 [Table 2]

【0057】表1は送信部を、表2は受信部を示す。表
1,表2において、最上段の<2><3>……は図2の
同一番号の回路の出力を示す。送信部では<2>の入力
データにたいし、<11>の出力が得られることにな
る。動作開始後t1,t2では大きい出力が現れるが、3
つのレジスタに信号が入ったt3以降は小さい出力レベ
ルになっていることが分かる。この予測誤差信号は伝送
誤り制御用符号器12、伝送路14を通じて受信側へ伝
送され、受信側の伝送誤り制御用復号器16の出力に、
伝送データである予測誤差信号が再生される。したがっ
て受信部では表2の<16>に示す信号をもとに動作す
る。<20>に示す列が復元データであって、送信側と
同一のデータが復元されていることが分かる。
Table 1 shows the transmitting section, and Table 2 shows the receiving section. In Tables 1 and 2, <2><3>... At the top represent outputs of the circuits having the same numbers in FIG. In the transmitting section, the output of <11> is obtained for the input data of <2>. After the operation starts, a large output appears at t 1 and t 2.
It can be seen that the t 3 after the signal enters the One register has become small output level. This prediction error signal is transmitted to the receiving side through the transmission error control encoder 12 and the transmission line 14, and is output to the output of the transmission error control decoder 16 on the receiving side.
A prediction error signal that is transmission data is reproduced. Therefore, the receiving section operates based on the signals shown in <16> of Table 2. The column shown in <20> is the restored data, and it can be seen that the same data as that on the transmitting side has been restored.

【0058】以上の動作説明から分かるように、システ
ムが正常動作に入るまでは大きな振幅を表す符号出力が
生じるが、これを忠実に伝送する必要がある。したがっ
て、短時間であるが、この大きな振幅を表す符号が伝送
できるモードと、その後の圧縮信号伝送モードとにシス
テムを切り替えるのが経済的である。
As can be seen from the above description of the operation, a code output representing a large amplitude is generated until the system enters a normal operation, but it is necessary to faithfully transmit the code output. Therefore, it is economical to switch the system between a mode in which a code representing this large amplitude can be transmitted for a short time and a subsequent compressed signal transmission mode.

【0059】このように、本発明によれば、アナログデ
ータをサンプリングタイムを変数としたべき級数展開式
を用いて表すことにより、圧縮側において次に取るであ
ろう予測値を、単に直前の2つの標本値の延長線上にあ
るとする場合よりも、より正確な値で算出することがで
きる。この結果、予測誤差が大幅に小さくなり、データ
を極めて効率的に圧縮できる。従って誤り制御用の冗長
ビットの追加の負担が減少し、データ処理の大容量化、
速度の迅速化につながる。
As described above, according to the present invention, by expressing analog data using a power series expansion equation using the sampling time as a variable, the predicted value which will be next taken on the compression side is simply represented by the immediately preceding 2 It is possible to calculate with a more accurate value than when it is on an extension of one sample value. As a result, the prediction error is significantly reduced, and the data can be compressed very efficiently. Therefore, the burden of adding redundant bits for error control is reduced, the data processing capacity is increased,
It leads to faster speed.

【0060】また、2次のべき級数展開式を用いること
により、上記効果に加え、データの算出法及びその演算
回路を簡単に構成することが可能となる。
Further, by using the second-order power series expansion equation, in addition to the above-described effects, it is possible to simply configure the data calculation method and its arithmetic circuit.

【0061】さらに、演算に利用する標本値を相対値で
表すことによって演算回路内でのデータ量が減り、デー
タ処理速度をさらに速くすることができるという優れた
効果を奏する。 <他の実施形態>
Further, by representing the sample values used for the calculation as relative values, the amount of data in the calculation circuit is reduced, and an excellent effect that the data processing speed can be further increased is achieved. <Other embodiments>

【0062】本発明は上記記述及び図面によって説明し
た実施の形態に限定されるものではなく、例えば次のよ
うな実施の形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さら
に、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更し
て実施することができる。
The present invention is not limited to the embodiments described with reference to the above description and the drawings. For example, the following embodiments are also included in the technical scope of the present invention. Various changes can be made without departing from the scope of the present invention.

【0063】(1)上記実施形態では、アナログデータ
の送信・受信を例にとって説明したが、これに限らず、
算出された予測誤差x3を記録媒体に記録し、その後そ
の値を読み出して元の標本値を算出するというデータの
記録・再生システムに応用してもよい。この場合、高密
度記録が可能となる。
(1) In the above embodiment, transmission / reception of analog data has been described as an example. However, the present invention is not limited to this.
The prediction error x 3 calculated and recorded on the recording medium, may then be applied to recording and reproducing system of the data that calculates the original sample value by reading the value. In this case, high-density recording becomes possible.

【0064】(2)上記実施形態では、いわゆるハード
ウエアロジック回路によって演算を行う構成としたか
ら、高速処理が可能である。しかし、これに限らず、マ
イクロプロセッサーを利用して演算をソフトウエアによ
り実行させることも可能である。
(2) In the above embodiment, the operation is performed by a so-called hardware logic circuit, so that high-speed processing is possible. However, the present invention is not limited to this, and the operation can be executed by software using a microprocessor.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明を説明するためのアナログ信号の波形図FIG. 1 is a waveform diagram of an analog signal for explaining the present invention.

【図2】本発明の一実施形態を示すブロック図FIG. 2 is a block diagram showing an embodiment of the present invention.

【図3】図2中の3倍器の簡単な構成法を説明するため
の回路構成図
FIG. 3 is a circuit configuration diagram for explaining a simple configuration method of a tripler in FIG. 2;

【図4】実施形態の具体的データによる動作を説明する
ためのアナログ信号の波形図
FIG. 4 is a waveform chart of an analog signal for explaining an operation based on specific data according to the embodiment;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…信号入力端子 2…標本化、符号器(COD) 3…レジスタ(REG) 4…レジスタ(REG) 5…レジスタ(REG) 6…減算器(SBT) 7…減算器(SBT) 8…減算器(SBT) 9…減算器(SBT) 10…3倍器(3MLT) 11…減算器(SBT) 12…伝送誤り制御用符号器(ECD) 13…送信信号出力端子 14…伝送路 15…受信信号入力端子 16…伝送誤り制御用復号器(DEC) 17…加算器(ADD) 18…レジスタ(REG) 19…レジスタ(REG) 20…レジスタ(REG) 21…減算器(SBT) 22…減算器(SBT) 23…減算器(SBT) 24…3倍器(3MLT) 25…信号出力端子 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Signal input terminal 2 ... Sampling, encoder (COD) 3 ... Register (REG) 4 ... Register (REG) 5 ... Register (REG) 6 ... Subtractor (SBT) 7 ... Subtractor (SBT) 8 ... Subtraction Unit (SBT) 9 Subtractor (SBT) 10 Tripler (3MLT) 11 Subtractor (SBT) 12 Transmission error control encoder (ECD) 13 Transmission signal output terminal 14 Transmission line 15 Reception Signal input terminal 16 ... Decoder for transmission error control (DEC) 17 ... Adder (ADD) 18 ... Register (REG) 19 ... Register (REG) 20 ... Register (REG) 21 ... Subtractor (SBT) 22 ... Subtractor (SBT) 23: Subtractor (SBT) 24: Tripler (3MLT) 25: Signal output terminal

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 連続的に変化するアナログ信号を所定の
タイミングでサンプリングして標本化し、これを圧縮し
た後に復元する方法であって、 圧縮側においては、サンプリングタイミングを変数とし
たべき級数展開式を用いて、連続する複数個の標本値に
基づき次に取るであろう標本値の予測値を算出し、その
予測値と実際に得られた標本値との誤差を算出し、 復元側においては、前記サンプリングタイミングを変数
とした前記べき級数展開式を用いて、順次算出された複
数個の標本値に基づき次に取るであろう標本値の予測値
を算出すると共に、その予測値と前記誤差とから、もと
の標本値を復元することを特徴とするアナログ信号のデ
ータ圧縮・復元方法。
1. A method of sampling and sampling a continuously changing analog signal at a predetermined timing, compressing the sampled signal, and restoring the compressed signal. On the compression side, a power series expansion equation using the sampling timing as a variable is provided. Is used to calculate a predicted value of a sample value that will be taken next based on a plurality of continuous sample values, and calculate an error between the predicted value and an actually obtained sample value. Using the power series expansion formula with the sampling timing as a variable, calculate a predicted value of a sample value to be taken next based on a plurality of sample values sequentially calculated, and calculate the predicted value and the error. And a method for compressing and restoring data of an analog signal, which comprises restoring an original sample value.
【請求項2】 連続的に変化するアナログ信号を所定の
タイミングでサンプリングして標本化し、これを圧縮し
た後に復元する方法であって、 圧縮側においては、サンプリングタイミングを変数とし
た2次のべき級数展開式を用いて、連続する2個の標本
値sn-2、sn-1に基づき次に取るであろう標本値sn
予測値pnを次の式(1)によって算出し、その予測値
nと実際に得られた標本値snとの誤差xnを次の式
(2)によって算出し、 復元側においては、前記サンプリングタイミングを変数
とした前記2次のべき級数展開式を用いて、順次算出さ
れた2個の標本値sn-2、sn-1に基づき次に取るであろ
う標本値snの予測値pnを前記式(1)によって算出す
ると共に、その予測値pnと前記予測誤差xnとから、次
の式(3)によってもとの標本値snを復元することを
特徴とするアナログ信号のデータ圧縮・復元方法。 pn=3(sn-1−sn-2) …(1) xn=sn−3(sn-1−sn-2) …(2) sn=xn+3(sn-1−sn-2) …(3)
2. A method of sampling and sampling a continuously changing analog signal at a predetermined timing, compressing the sampled signal, and restoring the compressed signal. On the compression side, a quadratic power using the sampling timing as a variable is used. by using a power series expansion formula, calculated by two sample values s n-2, s n-1 in will based take to the next sample value s n predicted value p n the following equation of a continuous (1) the error x n and the predicted value p n actually obtained sample value s n is calculated by the following equation (2), the recovery side, said second-order power series with the sampling timing as a variable with expansions, calculated by sequentially calculated two sample values s n-2, s will take based on the next to n-1 sampled values s n the equation predicted value p n (1) with, from its predicted value p n the prediction error x n, by the following equation (3) Data compression and decompression method of the analog signal, characterized in that to restore the sample value s n and. p n = 3 (s n- 1 -s n-2) ... (1) x n = s n -3 (s n-1 -s n-2) ... (2) s n = x n +3 (s n −1 −s n−2 ) (3)
【請求項3】 請求項1または請求項2において、上記
標本値は第1番目のものを0とした相対値として得るよ
うにしたことを特徴とするアナログ信号のデータ圧縮・
復元方法。
3. A method according to claim 1, wherein said sample value is obtained as a relative value with the first sample value being 0.
How to restore.
【請求項4】 連続的に変化するアナログ信号を所定の
タイミングでサンプリングして標本化し、これを圧縮す
るためのデータ圧縮装置であって、 サンプリングタイミングを変数としたべき級数展開式を
用いて、連続する複数個の標本値に基づき次に取るであ
ろう標本値の予測値を算出する予測値算出手段と、その
予測値と実際に得られた標本値との誤差を算出する誤差
算出手段とを備えてなるアナログ信号のデータ圧縮装
置。
4. A data compression device for sampling and sampling a continuously changing analog signal at a predetermined timing, and compressing the sampled signal, using a power series expansion formula with the sampling timing as a variable. Predictive value calculating means for calculating a predicted value of a sample value to be taken next based on a plurality of continuous sample values; and error calculating means for calculating an error between the predicted value and an actually obtained sample value. An analog signal data compression device comprising:
【請求項5】 連続的に変化するアナログ信号を所定の
タイミングでサンプリングして得られた標本値を圧縮し
たデータをもとの標本値に復元するデータ復元装置であ
って、 サンプリングタイミングを変数としたべき級数展開式を
用いて、順次算出された複数個の標本値に基づき次に取
るであろう標本値の予測値を算出する予測値算出手段
と、その予測値と圧縮側で算出された予測値と実際に得
られた標本値との誤差とからもとの標本値を復元する標
本値復元手段とを備えてなるアナログ信号のデータ復元
装置。
5. A data restoration device for restoring compressed data of a sample value obtained by sampling a continuously changing analog signal at a predetermined timing to an original sample value, wherein the sampling timing is a variable A predicted value calculating means for calculating a predicted value of a sample value to be taken next based on a plurality of sample values sequentially calculated, using a power series expansion formula, and the predicted value and the calculated value calculated on the compression side. An analog signal data restoration apparatus comprising: a sample value restoration unit for restoring an original sample value from an error between a predicted value and an actually obtained sample value.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2008099275A (en) * 2006-10-10 2008-04-24 Alcon Inc Data compression and encoding method
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