DE2050114C3

DE2050114C3 - Verfahren zur Frequenzbandausdünnung und Kompression von Signalen in Nachrichtenübertragungssystemen

Info

Publication number: DE2050114C3
Application number: DE19702050114
Authority: DE
Inventors: Horst Dipl.-Ing. Dr. 7901 Erstetten Ohnsorge; Piero Dipl.- Ing. Dr. 7911 Nersingen Zamperoni
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1970-10-13
Filing date: 1970-10-13
Publication date: 1979-04-26
Also published as: DE2050114B2; AU3437271A; AU453926B2; DE2050114A1

Description

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Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit einem Verfahren zur Frequenzausdünnung und Kompression durch Unterdrückung der nichtinformationsbestimmenden Anteile eines zu übertragenden Signalspektrums in einem Nachrichtenübertragungssystem.

Bei der Übertragung von Signalen in der Nachrichtentechnik handelt es sich entweder um Signale, die ein periodisches Spektrum S haben oder bei denen Teile P des Spektrums bei der Übertragung unwichtig sind und praktisch unterlassen werden können. Dies ist beispielsweise bei Videosignalen der Fall. Es ist also möglich, bei Videosignalen Teile des Spektrums herauszufiltern, ohne daß dabei der Informationsinhalt merklich so verschlechtert wird.

Man hat solche Übertragungsverfahren bereits verwendet und hat dabei mittels Bandsperren oder durch sogenannte Kammfilter, die aus mehreren parallel geschalteten Bandpässen bestehen, diese zu vernachlässigenden Teile des Spektrums ausgetastet Zur Übertragung ist dann lediglich nur noch eine Restbandbreite B erforderlich. Möglich ist dabei, durch einen Mischer bzw. Modulator, die noch verbleibenden Teilfrequenzbänder so zu transportieren, daß ein annähernd lückenloses Spektrum entsteht Zur Übertragung ist dann eine Bandbreite B+ « £Zmerforderlich, wenn fcidie Bandbreite der verbleibenden Frequenzbänder ist

Diese Verfahren sind aufwendig und in der Technik schwer realisierbar. Es besteht deshalb die Aufgabe, eine mit einfachen Mitteln herstellbare Frequenzbandtransposition zu erstellen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst,

daß das zu übertragende Signalspektrum einer Bank parallelgeschalteter Filter unterschiedlicher Durchlaßbereiche zugeführt wird, wobei jedes nur einen Abschnitt eines Teilspektrums übertragende Filter an seinem Ausgang im Rhythmus eines Taktgebers kurzgeschlossen wird, dessen Taktfrequenz entweder der doppelten Übertragungsbandbreite entspricht oder zwischen dem Spektrum des zu übertragenden und übertragenen Signals liegt, daß die durch den Kurzschluß entstehenden, dem Abschnitt entsprechenden Impulse über einen Bandpaß geleitet und in einem Summierer zu einem zu übertragenden und geminderten Frequenzspektrum zusammengefaßt sind und daß das übertragbare Signal empfangsseitig in das ursprünglich angelieferte Signalspektrum zurückgebildet wird. In entsprechender Weise wird das übertragene Signal einer weiteren Filterbank zugeführt, wobei am Ausgang die Impulse die ursprüngliche Frequenzlage haben und am Ausgang eines folgenden Summierers zum ursprünglichen Signal zusammengefügt werden. Eine Vereinfachung der Wiedergewinnung des ursprünglichen Signals wird erreicht, wenn die Taktfrequenz zwischen dem Spektrum des zu übertragenden und übertragenen Signals liegt, wie alternativ im Anspruch 1 ausgeführt

Im folgenden soll die Erfindung an Hand der Zeichnung näher erläutert werden.

F i g. 1 zeigt ein periodisches Spektrum, in der

Fig..? ist ein Spektrum dargestellt, das vernachlässigbare Teile enthält; die

F i g. 3 zeigt ein Blockschaltbild als Ausführungsbeispiel des Erfindungsgedankens, die

F i g. 4 stellt das periodische Spektrum eines ausgedünnten Signals dar und die

F i g. 5 die Seitenbandaufteilung innerhalb des Übertragungsbandes.

In den F i g. 1 und 2 sind die Teilspektren innerhalb der Bandbreite B gegenübergestellt Die Teilspektren der Fig. 1 Si(Q, S2(Q, 53^1 verlaufen periodisch und haben definierte Teilbandbreiten b 1, 62, 63, während es sich in der F i g. 2 um ein Spektrum handelt, das Teile aufweist, die vernachlässigbsr sind, wie das bei dem Abschnitt P der Figur der Fall ist Bei diesem Verlauf genügt es, nur die beiden Teilspektren S Iß? und S2(Q zu übertragen und den Teil P fortzulassen. Die Bandbreite B besteht dann nur noch aus den Teilbandbreiten b i und 63.

Die F i g. 3 zeigt nun die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe an Hand des in der Figur dargestellten Blockschaltbildes. Das Signal 5, das beispielsweise einen Spektrumsverlauf gemäß der Fig.2 hat wird einer Filterbank BK zugeführt, die aus parallelgeschalteten Filtern Fi-F6 bestehen solL Diese Filter zerlegen das ankommende Signal S in neue Signale, die einzeln die Zeitfunktion bilden, die durch die spektrale Energie der einzelnen Frequenzbänder b 1, b 2 usw. entstehen; diese Signale werden so abgetastet daß jeweils die untere Frequenzkomponente eines entstandenen PAM-Signals etwa gleich der oberen Frequenzkomponente fig+ des nächst tiefergelegenen, transponierten Spektrums ist Die entstandenen PAM-Signale werden dann summiert und über einen Tiefpaß gefiltert übertragen.

Nach der Erfindung ist also an jedes Filter Fi — FS der Filterbank BK ein Schalter Sch angeschlossen, der kurzgeschlossen wird, so daß Nadelimpulse entstehen, deren Takt durch die gewünschte Transposition bestimmt wird. Die Schalter Sch werden von einem gemeinsamen Taktgeber TG gesteuert, der aber jedem

Schalter Sch einen unterschiedlichen Takt liefert

Bei speziellen Spektralverteilungen besteht die Möglichkeit, daß auch obere Seitenbänder der PAM-Signale in den Bereich des zu Obertragenden Frequenzbandes fallen. In solchen Fällen müssen nach den s Schaltern Sch Bandfilter 5Fvorgesehen werden, die nur das gewünschte, vorzugsweise untere Seitenband an den Summierer Su weiterleiten.

Auf der Empfangsseite wird das Signal wieder durch eine Filterbank BK in die Teilbänder b aufgeteilt, deren Ausgangssignale nun so abgetastet werden, daß die entsprechenden PAM-Signale vorzugsweise ein oberes Seitenband in der ursprünglichen Frequenzlage aufweisen. Spektralüberdeckungen werden auch hier wieder durch Bandfilter BF nach den Abtastschaltern Sch verhindert, die Signale nach den Bandfiltern BFwerden in einem Summierer Su summiert und man erhält das Signal mit den ursprünglichen Frequenzlagen.

Die Grundlage der Erfindung ist die Tatsache, daß ein PAM-Signal ein periodisches Spektrum aufweist, dessen Seitenbänder dem Spektrum der Einhüllenden und die Periodizität der Taktfrequenz Γ entspricht, wie dies in der F i g. 4 graphisch dargestellt ist

Das Sampling-Theorem sagt aus, daß man aus den Abtastwerten das ursprüngliche Signal zurückgewinnen

kann, wenn die Abtastrate -ψ = fp doppelt so hoch ist wie die höchste Frequenzkomponente Hg in dem abgetasteten Signal (vgL hierzu F i g. 5).

Diese Aussage wird durch diese Erfindung erweitert: Handelt es sich um ein Bandpaßsignal der Bandbreite bi und der Mittenfrequenz fim, dannn sind alle Abtastraten fp+ zulässig für die das Spektrum des PAM-Signals SPAM (f)dzs Spektrum des ursprünglichen Signals Si(f) nicht überdeckt (vgL hierzu F i g. 5).

Der Beweis dieser Behauptung ist einfach: Hält man die Bedingung »SPAM (f) überdeckt 5/ (fj nicht« ein, dann ist es durch Filter und Frequenztransponierung immer möglich das Frequenzband des angelieferten Signals wiederzugewinnen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

20 50 1ί4

Patentansprüche:

ί. Verfahren zur Frequenzausdünnung und Kompression durch Unterdrückung der nichtinformationsbestimmenden Anteile eines zu übertragenden Signalspektrums in einem Nachrichtenübertragungssystem, dadurch gekennzeichnet, daß das zu übertragende Signalspektrum (S) einer Bank (BK) parallelgeschalteter Filter (Fi-F6) unterschiedlicher Durchlaßfrequenz zugeführt wird, wobei jedes nur einen Abschnitt eines Teilspektrums (b) übertragende Filter (Fi-F6) an seinem Ausgang im Rhythmus eines Taktgebers (TG) kurzgeschlossen (Sch) wird, dessen Taktfrequenz entweder der doppelten Übertragungsbandbreite entspricht oder zwischen dem Spektrum des zu übertragenden und übertragenen Signals liegt, daß die durch den Kurzschluß entstehenden, dem Abschnitt entsprechenden Impulse über ein Bandfilter (BF) geleitet und in einem Summierer (Su) zu einem zu übertragenden und geminderten Frequenzspektrum zusammengefaßt sind und daß das übertragene Signal empfangsseitig in das ursprünglich angelieferte Signalspektrum (S) zurückgebildet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das übertragene Signal einer weiteren Filterbank (BK) zugeführt wird, wobei am Ausgang die Impulse die ursprüngliche Frequenzlage haben und am Ausgang eines folgenden Summierers zum ursprünglichen Signal (5>) zusammengefügt werden.