DE2455754C3 - Schaltungsanordnung zur digitalen Verarbeitung einer gegebenen Anzahl von Kanalsignalen - Google Patents
Schaltungsanordnung zur digitalen Verarbeitung einer gegebenen Anzahl von KanalsignalenInfo
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Description
2 π
2N-i
1
IN ' Af
IN ' Af
40
entspricht, wobei / zwischen 0 und 2N— 1 schwankt und wobei Ai die Bandbreite eines Kanalsignals
darstellt und 2Ndie Anzahl Signalwege, die an den
Reihen-Parallel-Wandler angeschlossen ist.
5. Schaltungsanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
rekursiven Digitalfilter aus je einem rekursiven Teil und einem nichtrekursiven Teil aufgebaut sind.
6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß für alle Rechenelemente die
rekursiven Teile gleich sind und daß all diesen rekursiven Teilen dieselben Filterkoeffizientsn zugeführt
werden, die der genannten Quelle für eine gegebene Anzahl von Filterkoeffizienten entnommen
werden.
7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß für alle Rechenelemente die
Anzahl Filterkoeffizienten für den nichtrekursiven μ Teil der Anzahl Filterkoeffizienten für den rekursiven
Teil entspricht.
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Eine derartige Schaltungsanordnung ist bereits in der FR-PS 72 21646 beschrieben. Darin ist also die
Schaltungsanordnung zum Umwandeln von Basisbandkanalsignalen in ein Einseitenbandfrequenzmultiplexsignal,
abgekürzt mit Multiplexanordnung, und die Schaltungsanordnung zum Rückumwandeln dieses
Multiplexsignals in die entsprechenden Basisbandkanalsignale, abgekürzt mit Demultiplexanordnung bezeichnet,
weitestgehend gleich aufgebaut, wobei lediglich in beiden Anordnungen die Signalrichtung zueinander
entgegengesetzt -ist und die inverse Fourier-Trensformationsanordnung,
kurz mit IFFT bezeichnet, im Multiplexer beim Demultiplexer durch eine Fourier-Transformationsanordnung,
kurz mit FFT bezeichnet, ersetzt ist.
Mit der bekannten Ausbildung der Multiplex- und der Demultiplexanordnung wird eine weitgehende Verringerung
der Rechengeschwindigkeit in den Rechenelementen erhalten. Diesen werden ja Signalmuster mit
einer Frequenz zugeführt, die der Bandbreite eines Kanalsignals entspricht Diese Verringerung der Rechengeschwindigkeit
führt dazu, daß eine derartige Anordnung mittels »large scale integration« (LSI)
hergestellt werden kann.
Die angegebenen Rechenelemente sind Schaltungsanordnungen vom nichtrekursiven Typ, die je mit einer
Frequenz entsprechend der Bandbreite eines Kanalsignals die gewogene Summe einer gegebenen Anzahl
eintreffender binär kodierter Signalmuster und Koeffizienten erzeugen. Diese Koeffizienten kennzeichnen
dabei ein Tiefpaßfilter mit einer Grenzfrequenz entsprechend der halben Bandbreite eines Kanalsignals.
Zum Erhalten gewisser Kennzeichen des Systems, wie einen geringen Übersprechwert zwischen den Kanälen
und geringe Verzerrungen, sind die auf diese Weise ausgebildeten Rechenelemente verhältnismäßig verwikkelt.
So ist beispielsweise pro Rechenelement eine Vielzahl von Koeffizienten notwendig, um die Filterkennlinie
zu verwirklichen, und dadurch ist die Anzahl Vervielfacher und Speicher sehr groß.
Aus der DE-OS 20 23 570 ist eine Anordnung zur
Erzeugung eines Frequenzmultiplexsignals aus einer Anzahl Basisbandsignale bekannt, bei der die einzelnen
Basisbandsignale jeweils einer dem betreffenden Kanal direkt zugeordneten Filteranordnung zugeführt werden.
Dabei werden in jedem Kanal zwei Digitalfilter verwendet, die aus der Reihenschaltung von zwei
einzelnen Digitalfiltern bestehen, wobei das erste ein mehrfrequentes Digitalfilter ist, womit ein sogenanntes
interpolierendes Digitalfilter gemeint ist. Bei dieser bekannten Anordnung wird jedoch keine Fourier-Transformationsanordnung
und keine Reihenschaltung von einem Rechenelement mit einer Verzögerungsschaltung vorgesehen.
Aufgabe der Erfindung ist es, die bekannte Schaltungsanordnung durch eine besonders zweckmäßige
Ausbildung der Rechenelemente zu vereinfachen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die irn kennzeichnenden
Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Durch diese erfindungsgemäße Ausbildung der Rechenelemente als rekursives Digitalfilter mit einer
bestimmten Phasen-Frequenzkennlinie ergibt sich eine sehr einfache Realisierung.
Ua es möglich ist, das bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung entstehende Frequenzrnultiplexsignal
sowohl auf andere Weise zu erzeugen wie auch auf andere Weise zu demodulieren, sind Weiterbildun-
gen der Erfindung auf Schaltungsanordnungen für nur den Multiplexer und nur den Demultiplexer sowie auf
Ausgestaltungen der Digitalfilter gerichtet.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden
näher beschrieben. Es zeigt
Fig. 1 eine Demultiplexanordnung nach der Erfindung,
F i g. 2 und 3 Signalspektren bzw. Signalmuster der Anordnung nach F i g. 1,
Fig.4 die stufenförmige Phasen-Frequenzkennlinie
der Phasendreher,
F i g. 5 und 6 die sägezahnförmigen Phasen-Frequenzkennlinien von zwei Phasendrehern und zwei Verzögerungsschaltungen,
Fig. 7 die Arnplitude-Frequenzkenniinie der Pnasendreher
und
F i g. 9 die Art und Weise, wie diese Kennlinie in einer rekursiven Ausführungsform dieser Phasendreher erhalten
wird,
F i g. 8 Vektordiagramme zur Erläuterung der Phasendrehungen, die die Signale erfahren,
Fig. 10 eine Frequenzmultiplexanordnung nach der
Erfindung.
F i g. 1 zeigt die Demultiplexanordnung nach der Erfindung, wobei ein Frequenzmultiplexsignal in seine
Basissignale umgewandelt wird. Die dargestellte Anordnung empfängt an ihrem Eingang 1 das Multiplexsignal
in analoger Form. Letzteres ist durch eine bestimmte Anzahl von Kanalsignalen gebildet, die je eine
Bandbreite Af aufweisen. Für ein Gesprächssignal beträgt Af etwa 4000 Hz. Das Multiplexsignal wird
einem Modulator 2 zugeführt, der aus dem Generator 3 ein Trägersignal einer geeigneten Frequenz zum
Erzeugen eines frequenztransponierten Multiplexsignals
empfängt; dessen niedrigste Frequenz einem ungeraden Vielfachen der Frequenz-ü-entspricht. Das
Tiefpaßfilter 4 entfernt die Signale, die um die von Null abweichenden Vielfachen der Trägerfrequenz erzeugt
werden.
Zur Erleichterung der Beschreibung des Systems wird nachstehend der leicht zu verallgemeinernde Fall
betrachtet, wobei das Multiplexsignal durch drei Kanalsignale mit einer Bandbreite 4/gebildet wird und
wobei die niedrigste Frequenz des transponierten Signals dem Wert-ü-entspricht F i g. 2a zeigt in diesem
Fall das Spektrum des Signals am Ausgang des Filters 4. Ausgehend vonm bekannten Begriff eines komplexen
Signais läßt sich sagen, daß dieses Spektrum an der Seite der positiven Frequenz zwischen
'ΐ und \[f.
die Spektren der komplexen Signale Q, Cz, Ci enthält,
welche den Kanälen Nr. 1, 2, 3 entsprechen und an der Seite der negativen Frequenzen, zwischen
-Jf Und ^1/.
die hinzugefügten komplexen Signaispektren Ci, Qt, Cl
In das Frequenzband von
bis
wird ein nicht verwendeter Kanal Nr. 0 gelegt, für den
vorausgesetzt werden kann, daß dieser Kanal die komplexen Signale G und Q, enthält, die dem Wert 0
entsprechen.
Das transponierte Multiplexsignal wird danach einem
Analog-Digital-Wandler 5 zugeführt, um darin mit einer
·> Frequenz von 8 Af abgetastet und kodiert zu werden.
Das Spektrum des abgetasteten Signals am Ausgang des Wandlers 5 ist in F i g. 2b dargestellt.
Das digitale Signal am Ausgang des Wandlers 5 wird dem Reihen-Parallel-Wandler 6 zugeführt, der acht
ι» Ausgänge S0, S1 ... & enthält. An jedem Ausgang 5,
erscheinen auf diese Weise die Kodeworte mit einer Frequenz Af, wobei die Kodeworte von jeweils zwei
aufeinanderfolgenden Ausgängen S, und 5,·+1 um ein
Zeitintervall! · -L nacheinander auftreten.
F i g. 3 zeigt auf schcmaiischc Weise die Zeitpunkte,
in denen die Kodeworte am Eingang und an den Ausgängen des Reihen-Parallel-Wandlers 6 erscheinen.
Das Diagramm 3a zeigt die Reihe von Kodeworten 2« am Eingang des Wandlers 6, die jeweils um ein
Zeitintervall g ·-^= nacheinander auftreten. Die acht
Diagramme 3b, 3c ... 3; zeigen die acht Reihen von Kodeworten Sb*, Su · - · 57* an den Ausgängen des
2) Wandlers 6. Der Index k dient zum Anzeigen der
Rangnummer eines Kodewortes in einer Reihe. Die aufeinanderfolgenden Kodeworte in jeder Reihe treten
mit einer Periode-r^auf, und die Kodeworte der Reihen
5i h S2k ■ ■ · Sri sind um eine Periode
I J_ I _L Z J_ 8 Tf 8 " 1/'8 ' 1/
gegenüber den Kodeworten in der Reihe Sofc die
nachstehend als Bezugsreihe betrachtet wird, verzögert.
Die Ausgänge So, Sj... Sj des Wandlers 6 sind mit den
Verzögerungsschaltungen /ο, η ... η verbunden, die
4(i geeignete Verzögerungen herbeiführen, so daß die
Kodeworte, die innerhalb eines Zyklus des Wandlers 6 an den Ausgängen So... S? auftreten, gleichzeitig an den
Aasgängen dieser Verzögerungsschaltungen auftreten. Aus den Diagrammen 3b, 3c ... 3/ folgt, daß dieses
3 Resultat mit den Schaltungsanordnungen /ο, λ ... r?
erhalten wird, wenn diese Verzögerungsschaltungen die Verzögerungszeiten
17 111
'" 1/ 8 'Tr "8 "17
'" 1/ 8 'Tr "8 "17
einführen. Die Schaltungsanordnung /o, die eine
Verzögerung einführt, die einer Periode entspricht, mit
der die Kodeworte am Ausgang So auftreten, wird als
Bezugsverzögerungsschaltung bezeichnet
Mit den Ausgängen dieser acht Verzögerungsschaltungen
sind die acht Rechenelemente Ao, Aj ... Ay
verbunden, denen Koeffizienten zugeführt werden, die
to einer Quelle 7 entnommen werden. In der Schaltungsanordnung,
wie diese in der genannten französischen Patentanmeldung Nr. 72 21 646 beschrieben worden ist
wird jedes Rechenelement durch ein nichtrekursives Digitalfilter gebildet das mit der Frequenz Af
to Kodeworte erzeugt die je die gewogene Summe einer
bestimmten Anzahl eintreffender Kodeworte sind, wobei die Gewichtungsfaktoren für ein bestimmtes
Rechenelement den Filterkoeffizienten entsprechen, die
ein Tiefpaßfilter mit einer Grenzfrequenz entsprechend -j- kennzeichnen.
Zum Präzisieren der in jedem Rechenelement verwendeten Koeffizienten ist im Diagramm Zj nach
F i g. 3 die Impulsresponz eines derartigen Tiefpaßfilters dargestellt, die gegenüber der Bezugszeit f=0, wo sie
ihren Maximalwert erreicht, symmetrisch ist und in den Zeitpunkten, die Vielfache von 4j sind, Null ist. Die in
den Rechenelementen A0, A1 ... A7 verwendeten
Gewichtungsfaktoren, die zum Vervielfachen mit IP eintreffender Kodeworte S0*. Si* · · ■ S7* benutzt werden
(k schwankt zwischen - fund P-1), sind die Werte aOfc
a\k■■■ Bnder Impulsresponz in den Zeitpunkten, wobei
diese eintreffenden Kodeworte am Ausgang des Reihen-Parallel-Wandlers 6 erscheinen, d. h., in den
Zeitpunkten, in denen die Pfeile in den Diagrammen 3b, 3c... 3/angegeben sind.
Die Kodeworte σο, σι ... 07 an den Ausgängen der
Rechenelemente führen auf diese Weise, entsprechend demjenigen aus der genannten französischen Patentanmeldung
Nr. 72 21 646, zu
Diese Kodeworte σο, o\... oi treten mit der Frequenz
Af auf, und durch die durch die Schaltungsanordnungen ro, η ...η herbeigeführten Verzögerungen erscheinen
sie gleichzeitig.
Die Kodeworte σο, o\... σ7 werden den Eingängen der
diskreten Fourier-Transformationsanordnung 8 zugeführt, in der sie, wie in der genannten Patentanmeldung
beschrieben, addiert werden, nachdem sie mit komplexen
Koeffizienten multipliziert worden sind, die von der
Quelle 9 geliefert werden und die Trägersignalen entsprechen, deren Frequenz ein gerades Vielfaches von
AfIl ist.
Im gewählten Beispiel werden die nachfolgenden Berechnungen durchgeführt:
C2 =
An den Ausgängen («1, /?,), («2, ßi), (on, βί) der
Anordnung 8 treten digitale Signale mit der Abtastfrequenz Af auf. Diese Signale stellen den reellen und
imaginären Teil der komplexen Signale Q, C2, C3 dar,
die in den Kanälen mit den Nummern 1, 2 und 3 des Multiplexsignals auftreten.
An den Klemmen (<x0, ßo) erhält man die Nullanteile
des komplexen Signals Co.
Die Spektren der komplexen Signale Ci, C2, C3, die
mit der Frequenz 4/abgetastet worden sind und mit den
digitalen Ausgangssignalen der diskreten Fourier-Transformationsanordnung 8 übereinstimmen, haben
dieselbe Form wie die, die im Diagramm 2c dargestellt ist.
Die digitalen Demodulatoren du d2, </3, die mit den
Ausgängen («ι, /?i), (&2, ß2), (1x3, $3) verbunden sind und
deren Ausbildung und Wirkungsweise in der genannten französischen Patentanmeldung Nr. 72 21 646 beschrieben
worden sind, wandeln die komplexen Signale Ci, C2,
d in die reellen Basisbandsignale um, die den Kanälen Nr. 1, 2 und 3 entsprechen, welche Signale dabei mit
einer Frequenz 2Af abgetastet worden sind. Die
Spektren dieser Basisbandsignale haben dieselbe Form, wie diese im Diagramm 2c/dargestellt ist.
Die vorliegende Erfindung bezweckt nun, eine andere Ausführungsform der Rechenelemente Ao, A\ ... Αη zu
schaffen, die im allgemeinen wirtschaftlicher ist. Bevor auf die Ausführungsform der Rechenelemente eingegangen
wird, ist es vorteilhaft, die Rolle dieser Rechenelemente in der Anordnung nach F i g. 1 näher
zu beschreiben. Die jeweiligen Kaskadenschaltungen, die durch je eine Verzögerungsschaltung und ein
Rechenelement /b und Ao, η und A\... n und Ai gebildet
werden, können als digitale Phasendreher Φο, Φι ...Φι
mit den stufenförmigen Phasen-Frequenzkennlinien betrachtet werden, die für die jeweiligen phasendrehenden
Netzwerke in F i g. 4 angegeben sind. Die durch Φο
bezeichnete Kennlinie des Phasendrehers F0 ist ein besonderer Fall, wobei die Höhe der Stufe dem Wert
Null entspricht; die Phasenänderungen sind dabei Null, ungeachtet der Frequenz. Die Kennlinie des Phasendrehers
Φι entspricht der durch Φι bezeichneten stufenförmigen
Kurve. Im Band
Af ill
~^~ 2J
ist die Phasendrehung Null; für aufeinanderfolgende ■ Frequenzbänder mit einer Bandbreite Af nimmt die
negative Phasendrehung jeweils um - -^- zu. Die
anderen Kennlinien Φ2, Φ3... Φ7, die den Schaltungsanordnungen
(r2, A2), (V3, A3)... (T7, At) entsprechen, haben
auch eine stufenförmige Phasenkennlinie mit einer Phasendrehung Null in dem Band
und jeweils zunehmende Phasendrehungen für aufeinanderfolgende
Frequenzbänder, wobei diese Bänder wieder eine Breite Af haben. Für die Kennlinien Φ2, Φ%
...Φι beträgt diese Zunahme der Phasendrehungen
6.-T
4
4
5-τ
Tl
T'
Die Stufen dieser Kurven sind durch gestrichelte Linien
st
fir
fir
angegeben mit Ausnahme der der Kurve Φ7, die durch eine gezogene Linie angegeben ist.
Nun wird erläutert, wie die Kennlinien Φο, Φι ...Φι
nach Fig.4 von den Phasen-Frequenzkennlinien der Verzögerungsschaltungen ro, η ... η und der Rechnelemente
Aq, A\... A7 abgeleitet werden.
Die Verzögerungsschaltungen ro, η ... r7 verzögern
die an den Ausgängen des Reihen-Parallel-Wandlers 6 auftretenden Ausgangskodeworte um
Da diese Ausgangskodeworte an jedem der Ausgänge S0, St ... S7 auftreten mit einer Periode^=, weist jede
dieser Verzögerungsschaltungen eine Phasen-Frequenzkennlinie auf, die durch eine Gerade durch den
Ursprung gebildet wird, wobei die Neigung dieser Geraden für die Schaltungsanordnungen ro, r,... η dann
dem Wert
O-Z.lfL A.L·.
' 8 1/ "'" 8 Af
' 8 1/ "'" 8 Af
entspricht. In den F i g. 5 und 6 zeigen die durch η und η
bezeichneten Geraden die Phasen-Frequenzkennlinien der Verzögerungsschaltungen r\ und />
an.
Wie bereits erwähnt, liefern die Rechenelemente Ao, A\... Ai die Kodeworte Oo, O\... σι nach den Ausdrücken
(1). In diesen Ausdrücken sind Sb*, Su0 S7* die durch die
Verzögerungsschaltungen ro, η ■■■ η verzögerten
Kodeworte, die gleichzeitig an den Ausgängen der Schaltungsanordnungen ro ... η auftreten, und zwar in
dem Bezugszeitpunkt, der durch den Zeitpunkt gebildet wird, in dem die Zahlen 5b* (siehe Diagramm Sb)
auftreten. Die Filterkoeffizienten aok, a\k ■■■ a7k
kennzeichnen ein Tiefpaßfilter mit einer Grenzfrequenz -J-, dessen Impulsresponz in Fig.3j wiedergegeben ist.
Diese Koeffizienten haben Werte, die durch die Impulsresponz gegeben werden, und zwar durch
Abtastung dieser Impulsresponz mit Reihen von Abtastimpulsen, die eine Zeitverschiebung entsprechend
obengenannten Werten der verwendeten Koeffizienten in jedem Rechenelement. Für die Rechenelemente Ao,
At... A7 beträgt diese Neigung
0 7 . 2jL MiL
'8 /I/""' 8 Af
'8 /I/""' 8 Af
In den Fig. 5 und 6 zeigen die sägezahnförmigen Kurven, die durch A\ und A7 bezeichnet sind, die
ίο Phasen-Frequenzkennlinien der Rechenelemente A\
bzw. A7. Die Rechenelemente werden nachstehend als
sägezahnförmige Phasendreher bezeichnet.
Dadurch, daß in F i g. 5 die Ordinaten der Kurven η
und At addiert werden, erhält man die stufenförmige
Kurve Φι nach F i g. 4. Dadurch, daß die Ordinaten der
Kurven ri und A7 nach Fig.6 addiert werden, erhält
man die Kurve Φ7 nach F i g. 4. Die anderen zwischeniiegenden
Kurven nach F i g. 4 können auf entsprechende Weise erhalten werden. Es läßt sich auf einfache Weise
darlegen, daß die Kaskadenschaltung der Verzögerungsschaltung ro und des Rechenelements A0 keine
Phasendrehung herbeiführt.
Ausgehend von den stufenförmigen Kennlinien der Phasendreher Φο, Φ ι ... Φ7 ist die Wirkungsweise der
beschriebenen Anordnung wie folgt Wie bereits erwähnt wird das umzuwandelnde Multiplexsignal
durch komplexe Signale G1 C^jCyund ihre hinzugefügten
komplexen Signale G, C2, C3 gebildet die nach
Abtastung mit der Nyquist-Frequenz 8/je auf die in Fig. 2b angegebene Art und Weise ein Frequenzband
mit einer Breite Af einnehmen. Da jedoch an den Ausgängen S0, Si... S7 des Reihen-Parallel-Wandlers 6
die Abtastfrequenz bis 4/"verringert_wqrden ist, treten
die komplexen Signale G, C2, C3, G, C2, C3 zusammen in
jedem der um die ganzen Vielfachen der Abtastfrequenz Af auftretenden Frequenzbänder mit der Breite Af auf.
In diesen Bändern haben diese komplexen Signale ihre ursprüngliche Amplitude-Frequenzkennlinie, aber dabei
haben sie Phasendrehungen erfahren, die von dem betrachteten Ausgang des Wandlers 6 abhängig sind. In
der ersten Spalte der Tafel nach F i g. 8 ist für jeden der Ausgänge Sb, Si... S7 des Wandlers (SdieJ^hase jedes der
komplexen Signale G, C2, C3, G, C2, C3 für das
Frequenzband
1 1
_L Z J_ 1 1
IJ 8 'I/ ""' 8 ' Af
IJ 8 'I/ ""' 8 ' Af
gegenüber den genannten Bezugszeitpunkten erfahren haben.
Alle Rechenelemente weisen dieselbe Amplitude-
Alle Rechenelemente weisen dieselbe Amplitude-
Ff6ψϊ6ΠΖκ6Π.ΤπϊΏϊ£ aiii, die ΪΠ F i g. 7 dargestellt iSt
Diese Kennlinie ist die eines Tiefpaßfilters mit einer Grenzfrequenz 4L, die sich periodisch um alle ganzen
Vielfachen der Abtastfrequenz Af wiederholt. Diese
Kennlinie weist bestimmte Verzerrungen im Durchlaßband auf, wenn Rechenelemente vom nichtrekursiven
Typ verwendet werden.
Wird die Impulsresponz symmetrisch gewählt so ist die Phasen-Frequenzkennlinie für jedes Rechenelement
genau linear mit einer von der Rangnummer des Rechenelements abhängigen Neigung. Diese Phasen-Frequenzkennlinie
ist ebenfalls periodisch und hat dieselbe Periodizität wie die Amplitude-Frequenzkennlinien
nach F i g. 7. Die Neigung der Phasen-Frequenzkennlinie für jedes der Rechenelemente entspricht den
angegeben. Die komplexen Signale G, Ci, G sind durch
Vektoren mit einer gezogenen Linie angegeben und mit einem Querstrich, zwei Querstrichen bzw^dre^Quejsir'-chen
versehen; die komplexen Signale Ci, C2, C3 sind
durch gestrichelte Vektoren angegeben und wieder mit nur einem Querstrich, zwei Querstrichen bzw. drei
Querstrichen versehen. Am Ausgang So haben alle Vektoren dieselbe Phase, die als Bezugsphase betrachtet
wird. An den Ausgängen Si, S2... S7 wird der Vektor
Ci durch eine Phasendrehung von
2 η
-J-
gegenüber der Bezugsphase erhalten; der Vektor C2
wird durch Phasendrehung von
JiL
2π
Ύ
7-r
gegenüber der Bezugsphase erhalten; der Vektor C3
wird durch Phasendrehung von
3,-r 3.T 3.,
gegenüber der Bezugsphase erhalten. Im betrachteten Frequenzband
haben die hinzugefügten komplexen Vektoren G, C2, C-,
Phasendrehungen gleicher Größe, aber mit entgegengesetztem Vorzeichen gegenüber den Phasendrehungen
der Vektoren Ci, C2, C3.
Entsprechend Fig.4 verursachen die Phasendreher
Φο, Φι ...Φι keine Phasendrehung der Signale im
Frequenzband
Γ -Lt JZl
L" 2 2 J
so daß die erste Spalte der Tafel nach F i g. 8 die Phasen der Vektoren Ci, Ci, C3, Ci, Cj, Clan den Eingängen der
diskreten Fourier-Transformationsanordnung 8 angeben, der die Kodeworte Oo, a\ ... 07 zugeführt werden.
Die Formeln (2) zeigen, daß in dieser Fourier-Transformationsanordnung die Signale Ci, C2, C3 durch Addition
der Eingangskodeworte 0, (ischwankt zwischen 0 und 7)
nach Multiplikation mit de*. „ Potenzen
erhalten sind. Diese Multiplikationen mit den komplexen e-Potenzen entsprechen für die komplexen Signale
der Phasendrehung von
-τ'
3.-T
schließlich die im Frequenzband
1/ «Γ
1/ «Γ
Die zweite Spalte der Tafel nach F i g. 8 zeigt einerseits die durch die Fourier-Transi'ormationsanordnung erhaltenen
Phasendrehungen-^-i, damit das Signal Ci an
den Ausgängen (<xi, ß\) erhalten wird_und_andererseits
die Lage der Vektoren Ci, Cj, C3, Ci, d, C3 nach diesen
Phasendrehungen.
Die dritte Spalte der Tafel nach F i g. 8 zeigt für jeden
der Vektoren das Resultat der Summierung, die in der Fcurier-Trar.sionr.stior.sar.ordr.yng stattfindet, um ein
Signal zu erhalten an den Ausgängen («1, ßi). Aus dieser
Tafel geht hervor, daß die Summe aller Vektoren Null ist mit Ausnahme der dem Vektor Ci entsprechenden
Summe. Auf diese Weise wird am Ausgang (α,, βλ) der
diskreten Fourier-Transformationsanordnung ausschließlich das im Frequenzband
[-■ff]
liegenden Signale C2 und C3 erhält. Außer den im
Frequenzband
I/
Γ xf -^
Γ 2 2
liegenden Signalen G, C2 und C3 treten an den
betreffenden Ausgängen (α» β) zugleich diese Signale in
Frequenzbändern mit einer Breite Af auf, die um ganze Vielfache der Abtastfrequenz Λ fliegen.
Um dies zu zeigen, kann auf dieselbe Art und Weise wie obenstehend verfahren werden. Dazu wird zuriächsi
im betrachteten Frequenzband die Phase der Sektoren Ci, C2, Cb, G, Ci, C3 an den Ausgängen des
Reihen-Parallel-Wandlers 6 bestimmt und danach auf diesen Vektoren die durch die Kennlinien der
Phasendreher Φο bis Φ7 bestimmten Phasendrehungen eingeführt. Danach werden die durch die Fourier-Transformationsanordnung
eingeführten Phasendrehungen
2-, verarbeitet und zum Schluß einer in den Ausdrücken (2)
gegebenen Summierung ausgesetzt.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Ausbildung der Rechenelemente bzw. Phasendreher mit
sägezahnförmiger Kennlinie Ao, A\ ... Λ7. Die in der
in genannten französischen Patentanmeldung 72 21 646
angegebenen Phasendreher waren als nichtrekursive Tiefpaßfilter ausgebildet, deren sägezahnförmige Phasen-Frequenzkennlinie
für jeden Phasendreher genau linear war und wobei auf die obenstehend angegebene
Art und Weise die Neigung der Phasen-Frequenzkennlinie durch die Rangnummer des Ausgangs des
Reihen-Parallel-Wandlers gegeben wurde. Die Anmelderin hat nun gefunden, daß es für die gute Wirkung der
Anordnung nach der Erfindung ausreicht, wenn die betreffenden sägezahnförmigen Phasen-Frequenzkennlinien
den Unterschied zwischen den Phasen-Frequenzkennlinien der Rechenelemente Ai, A2 ... Λ7 und der
Phasen-Frequenzkennlinie des Bezugsphasendrehers Λο angeben. Es sei bemerkt, daß es für eine gute
Übersprechdämpfung erforderlich ist, daß von der Amplitude-Frequenzkennlinie der sägezahnförmigen
Phasendreher (siehe F i g. 7) die Dämpfungsneigung an der Grenze des Durchlaßbandes groß ist. Mit nichtrekursiven
Phasendrehern erfordert diese starke Neigung jedoch eine Vielzahl von Koeffizienten, wodurch die
Herstellung dieser Phasendreher in bezug auf die erforderliche Anzahl Vervielfacher und Speichereleent«» tt*i\f»r ict
liegende komplexe Signal Ci erhalten.
Auf dieselbe Weise läßt sich darlegen, daß an den
Ausgängen («2, ^2) und an den Ausgängen («3, /33) der
diskreten Fourier-Transformationsanordmmgen aus-Nach der vorliegenden Erfindung sind die sägezahnförmigen
Phasendreher Ao, Ai ...A- vom rekursiven
Typ. Diese Phasendreher werden wie rekursive Filter mit bsonderen Koeffizienten gebaut Über die Herstellung
der rekursiven Filter läßt sich das Werk von Gold und Rader, »Digital Processing of Signals«. McGra\*
Hill Book Company, 1969, lesen. In der in Fig. 1 auf
schematische Weise dargestellten Form enthält ein Phasendreher vom rekursiven Typ, beispielsweise A],
einen ersten nichtrekursiven Teil 10, in dem die gewogene Summe mit Koeffizienten bestimmt wird. Die
durch den Eingang 11 eintreffenden Ausgangskodeworte
des Registers r\ werden dazu einer nicht dargestellten
Verzögerungsleitung zugeführt. Auch im rekursiven Teil 12 des Phasendrehers Ai wird eine gewogene Summe
mit Koeffizienten bestimmt, die von dem Speicher 7
geliefert werden. Die am Ausgang 13 auftretenden Ausgangskodeworte werden in eine (nicht dargestellte)
Verzögerungsleitung aufgenommen. Die Kodeworte, die an den Ausgängen des nichtrekursiven Teils 10 und
des rekursiven Teils 12 auftreten, werden im Addierer 14 addiert, dessen Ausgang mit dem Ausgang 13
verbunden ist
Die Phasendreher Ao, A\ ...Ai werden nun je durch
ein Allpaßfilter gebildet, wobei die Phasen-Frequenzkennlinie durch eine sich periodisch mit einer Frequenz
/!/wiederholende Kurve gegeben wird, die annähernd eine gerade Linie ist und die Frequenzachse bei ganzen
Vielfachen der Frequenz Af schneidet, welcher Schnittpunkt einer Phasendrehung Null entspricht und wobei
für jeden der Phasendreher die Neigungen der Kurven denen der obenstehend beschriebenen Phasendreher
entsprechen. Da die betrachteten Phasendreher einen rekursiven Teil 12 enthalten, ist es unmöglich, genau
eine lineare Phasenkennlinie zu verwirklichen, wie dies bei nichtrekursiven Phasendrehern möglich ist Dadurch
wird die sägezahnförmige Phasen-Frequenzkennlinie nur mit gewisser Annäherung verwirklicht Die
gestrichelte Kurve nach F i g. 5 zeigt die Form dieser für den Phasendreher Ai angenäherten Phasen-Frequenzkennlinie
an. Die auf diese Weise hergestellten Phasendreher verursachen also Phasenverformungen,
nicht aber Amplitudenverformungen.
Diese Phasendreher können durch ihre Z-Transformationen definiert werden, die beispielsweise für einen
Phasendreher der /nlen Ordnung ist:
H(Z)=-
-«—
+ L11
L0-
In dieser Formel (3) sind Lo, L\ ... Lm-\, Ln, die vom
Speicher 7 gelieferten Koeffizienten. Z-' entspricht der
Verzögerung jedes Elements der Verzögerungsleitungen der Teile 10 und IZ Der Nenner definiert die
durchzuführenden Operationen in dem nichtrekursiven Teil 10. Der Zähler definiert die im rekursiven Teil 12
durchzuführenden Operationen. Wenn das Zähler- und Nennerpolynom dieselben Koeffizienten haben, stellt
H(z) die Amplitude-Frequenzkennlinie eines Allpaßfilters dar. In jedem Phasendreher Ao, A] ... Aj werden
eine Anzahl Koeffizienten verwendet, die für die Neigung der sägezahnförmigen Kennlinie bestimmend
sind.
Die Phasendreher können nun einerseits derart ausgebildet werden, daß die Phasen-Frequenzkennlinie
jedes dieser Phasendreher einen bestimmten sägezahnförmigen Verlauf aufweist Andererseits können diese
Phasendreher derart ausgebildet werden, daß der Unterschied zwischen der Phasen-Frequenzkennlinie
eines Phasendrehers und der Kennlinie eines Bezugsphasendrehers den erforderlichen sägezahnförmigen
Verlauf aufweist. Wie noch näher erläutert wird, wird dadurch eine wesentliche Verringerung der Kosten der
Phasendreher erhalten.
In diesem letzteren Fall werden die Koeffizienten, die für die Neigung der sägezahnförmigen Kurve bestimmend
sind, in jedem der Phasendreher dem nichtrekursiven Teil 10 zugeführt, während die rekursiven Teile 12
all dieser Phasendreher auf genau dieselbe Art und Weise ausgebildet sind, während außerdem für jeden
dieser rekursiven Teile dieselben Koeffizienten angewandt werden.
Auf diese Weise ist erreicht worden, daß der nichtrekursive Teil ΐθ jedes der Phasendreher A, die
gewünschte sägezahnförmige Phasen-Frequenzkennlinie aufweist, während es mit einer verhältnismäßig
geringen Anzahl von Koeffizienten auf bekannte Weise möglich ist, mit jedem der nichtrekursiven Teile 10 eine
Amplitude-Frequenzkennlinie zu verwirklichen, die der eines einfachen Tiefpaßfilters, d. h. eines Tiefpaßfilters
ίο mit einer verhältnismäßig geringen Dämpfungsneigung,
beispielsweise vom Typ, wie dies in Fig.9a im Frequenzband von 0—Af angegeben ist entspricht Bei
einer Abtastfrequenz 4/wiederholt sich diese Kennlinie
nach F i g. 9a um alle Vielfachen von Af.
Die Koeffizienten jedes der rekursiven Teile 12 der Phasendreher sind auf bekannte Weise derart gewählt
worden, daß die Amplitude-Frequenzkennlinie jedes dieser rekursiven Teile den in Fig.9b angegebenen
Verlauf aufweist so daß die Amp.ütude-Frequenzkennlinie jedes der Phasendreher den in F i g. 9c dargestellten
Verlauf aufweist und auf diese Weise eine praktisch flache Form hat in demjenigen Teil des Bandes, in dem
sich das Kanalsignal befindet und mit einer verhältnismäßig großen Dämpfungsneigung, die an der Grenze
des Durchlaßbauies erforderlich ist
Die Phasen-Frequenzkennlinie jedes der rekursiven Teile 12 darf völlig beliebig sein, so daß diese
Phasen-Frequenzkennlinie an die Koeffizienten keine bestimmten Anforderungen stellt. Denn da diese
Phasen-Frequenzkennlinie für alle Phasendreher dieselbe ist beeinflussen sie nicht die Phasen-Frequenzkennlinie
des Unterschiedes zwischen den Phasen-Frequenzkennlinien der Phasendreher und der Bezugsphasen-Frequenzkennlinie
eines Bezugsphasendrehers. Die diesem Unterschied entsprechenden Phasen-Frequenzkennlinien
weisen je den sägezahnförmigen Verlauf auf, der durch die nichtrekursiven Teile bestimmt wird. Mit
den auf diese Weise ausgebildeten Phasendrehern wird der Vorteil erhalten, daß die erforderliche Dämpfungsneigung
der Amplitude-Frequenzkennlinie mit einer geringen Anzahl von Koeffizienten erhalten werden
kann, wodurch nur eine geringe Anzahl von Vervielfachern und Koeffizientenspeichern notwendig ist.
Muß insbesondere für ein Gesprächssignal die in Fig.9c dargestellte Amplitude-Frequenzkennlinie verwirklicht werden, die bis 1700 Hz praktisch flach ist und eine Dämpfung von etwa 8OdB bei etwa 2300 Hz aufweist, so kann diese Kennlinie für jeden der Phasendreher mit Hilfe von 20 Koeffizienten verwirklicht werden, wenn die Phasendreher in nichtrekursiver Form ausgebildet sind; beispielsweise auf die Art und Weise, wie diese in der bereits erwähnten älteren französischen Patentanmeldung Nr. 72 21 646 beschrieben worden ist, während es bei der obenstehend beschriebenen Ausbildung nach der Erfindung ausreicht, wenn acht Koeffizienten im nichtrekursiven Teil 10 und acht Koeffizienten im rekursiven Teil 12 verwendet werden. Dadurch erhält man eine Einsparung der Anzahl Vervielfacher und insbesondere der Anzahl Koeffizientenspeicher, die um so größer ist, je größer die Anzahl Phasendreher ist. Dies ist in der untenstehenden Tafel näher angegeben. Diese Tafel ermöglicht es. bei den nichtrekursiven und rekursiven Ausführungsformen der Phasendreher die Anzahl Vervielfacher und Koeffizientenspeicher zu vergleichen für eine Anordnung mit 64 Phasendrehern, welche Anordnung zum Demultiplexen eines durch 30 Kanalsignale gebildeten Multiplexsignals verwendet werden kann.
Muß insbesondere für ein Gesprächssignal die in Fig.9c dargestellte Amplitude-Frequenzkennlinie verwirklicht werden, die bis 1700 Hz praktisch flach ist und eine Dämpfung von etwa 8OdB bei etwa 2300 Hz aufweist, so kann diese Kennlinie für jeden der Phasendreher mit Hilfe von 20 Koeffizienten verwirklicht werden, wenn die Phasendreher in nichtrekursiver Form ausgebildet sind; beispielsweise auf die Art und Weise, wie diese in der bereits erwähnten älteren französischen Patentanmeldung Nr. 72 21 646 beschrieben worden ist, während es bei der obenstehend beschriebenen Ausbildung nach der Erfindung ausreicht, wenn acht Koeffizienten im nichtrekursiven Teil 10 und acht Koeffizienten im rekursiven Teil 12 verwendet werden. Dadurch erhält man eine Einsparung der Anzahl Vervielfacher und insbesondere der Anzahl Koeffizientenspeicher, die um so größer ist, je größer die Anzahl Phasendreher ist. Dies ist in der untenstehenden Tafel näher angegeben. Diese Tafel ermöglicht es. bei den nichtrekursiven und rekursiven Ausführungsformen der Phasendreher die Anzahl Vervielfacher und Koeffizientenspeicher zu vergleichen für eine Anordnung mit 64 Phasendrehern, welche Anordnung zum Demultiplexen eines durch 30 Kanalsignale gebildeten Multiplexsignals verwendet werden kann.
Phasendreher
64 Phasendreher
24 55 | 754 | t rekursiv | 16 | 16 |
Nic.i | Rekursiv | 16 | ||
Vervielfacher | 20 | 8 + 8 = | ||
Koeffizientenspeicher | 20 | 8 + 8 = | = 1040 | |
I Verzögerungsschaltung | 20 | 64 = | 8 | + 8 = 520 |
Vervielfacher | 2OX | 64 = | 16X64 | 512 |
Koeffizientenspeicher | 20X | 64 = | (8X64) | |
Verzögerungsschaltung | 20X | 8X64 = | ||
= 1280 | ||||
= 1280 | ||||
= 1280 |
Da im nichtrekursiven sowie im rekursiven Teil der Phasendreher mit derselben Anzahl Koeffizienten
gearbeitet werden kann, beispielsweise 8 in dem obenstehend angegebenen Beispiel, ist dies besonders
vorteilhaft Nun kann nämlich jeder der Phasendreher in der kanonischen Form aufgebaut werden, wodurch nur
eine Verzögerungsleitung notwendig ist. Außer der bereits genannten Einsparung wird auf diese Weise eine
wesentliche Einsparung der Verzögerungsschaltungen erhalten; so nimmt beispielsweise die Anzahl Verzögerungsschaltungen
pro Phasendreher von 20 nach acht ab. Die obenstehende Tafel zeigt auch die Anzahl
Verzögerungsschaltungen, die für 1 und 64 Phasendreher notwendig ist.
Die Demultiplexanordnung nach F i g. 1 und insbesondere die sägezahnförmigen Phasendreher nach der
vorliegenden Erfindung sind bisher beschrieben worden für den Fall, daß das Multiplexsignal durch drei
Kanalsignale gebildet wird. Der Ausbau der Anordnung zu einer beliebigen Anzahl von Kanälen ist möglich.
Die vorliegende Erfindung läßt sich auch zum Umwandeln von Basisbandsignalen in ein Frequenz-Multiplexsignal
anwenden. In der obengenannten französischen Patentanmeldung ist beschrieben worden,
daß für dieses Multiplexen Bearbeitungen durchgeführt werden müssen, die denen, die im Demultiplexer
durchgeführt werden müssen, reziprok sind, während dabei Schaltungsanordnungen verwendet werden, die
alle praktisch identisch sind. Insbesondere werden dabei dieselben Rechenelemente oder Phasendreher mit
sägezahnförmiger Kennlinie verwendet, die nach der vorliegenden Erfindung vom rekursiven Typ sind.
Fig. 10 zeigt die Struktur der Multiplexanordnung nach der Erfindung in dem Fall, wo die Anzahl
Kanalsignale gleich drei ist. Die drei Basisbandsignale, die je ein Frequenzband Af haben, werden den
Analog-Digital-Wandlern Ei, E2 bzw. Et zugeführt, in
denen diese Signale mit der Frequenz J/abgetastet und
kodiert werden. Das Spektrum jedes dieser abgetasteten Signale hat die Form, die in Fig. 2d angegeben ist.
Die digitalen Signale, die aus diesem Wandler kommen, werden Modulatoren Mu M2, M3 zugeführt, die auf die
Art und Weise, wie diese in der älteren französischen Patentanmeldung 72 21 646 ^ ^schrieben worden ist,
ausgebildet sind. Diese Modulatoren liefern mit einer Frequenz Af abgetastete digitale Signale, die mit den
reellen und imaginären Teilen der komplexen Signale Ci, C2, C3 übereinstimmen. Diese komplexen Signale Ci,
C2, Ci bilden zusarnmen_ mit den hinzugefügten
komplexen Signalen Ci, C2, C3d\c reellen Zeitsignale,die
den Wandlern Ei, E2, E3 zugeführt werden. Das
Spektrum der komplexen Signale Ci, Ch G am Ausgang
der Modulatoren Mi, M2, M3 hat die Form, die in F i g. 2c
angegeben ist.
Die Ausgänge der Modulatoren M\, M2, Mi sind mit
den Eingängen (λι, ßi), (oc2, ß2), (ftj. ß3) der inversen
Fourier-Transformationsanordnung 15 verbunden. Mit den Eingängen (oco, ßo), wobei vorausgesetzt wird, daß
ihnen die Null-Anteile eines komplexen Signals Co
zugeführt werden, enthält die Transformationsanordnung 15 vier Paare von Eingängen, und sie liefert an acht
Ausgängen die acht digitalen Signale σο, σι... O7, wobei
in jedem die Kodeworte mit einer Frequenz Af erscheinen und wobei die Kodeworte verschiedener
Signale zu gleichen Zeitpunkten (simultan) auftreten.
In der inversen Fourier-Transformationsanordnung 15 werden die Kodeworte der digitalen Signale am
Ausgang σο, σι... 07 erhalten, indem der reelle Teil der
Summe der komplexen Eingangssignale genommen wird, wobei diese Ausgangssignale mit komplexen
Koeffizienten multipliziert sind, die von der Koeffizientenquelle 16 geliefert werden. Diese Ausgangskodeworte
sind durch die nachfolgenden Ausdrücke gegeben:
(4)
= Re
n, = Re
= Re
In diesen Ausdrucken (4) ist σ, ein digitales Signal, das
an einem beliebigen Ausgang ft) der Transformationsanordnung
15 auftritt, wobei / im dargestellten Ausführungsbeispiel alle ganzen Werte von 0 bis 7 annimmt. Cn
ist das komplexe Signal, das an einem beliebigen Eingang (oc„, ß„) der Transformationsanordnung 15
auftritt, wobei im dargestellten Ausführungsbeispiel η
alle ganzen Werte von 0 bis 3 annimmt.
Die die Transformationsanordnung 13 verlassenden digitalen Signale werden den Phasendrehern mit
stufenförmigen Phasen-Frequenzkennlinien ΦΌ, Φι ...
bo Φι zugeführt. Diese Kennlinien weisen, wie die der
Phasendreher Φο, Φι ...Φι der Demultiplexanordnung
Stufen mit einer Breite Af auf, die jeweils zu Vielfachen der Frequenz ^/auftreten; aber die jeweils auftretende
sprungartige Zunahme der Phasendrehung verläuft
bi dabei gegenüber den Phasendrehern Φ, nach F i g. 1 in
umgekehrter Reihenfolge. Wie in Fig.4 angegeben,
entsprechen die Kennlinien der Phasendreher Φ'ο, Φ',...
Φ'7 den Kennlinien der Phasendreher Φο. Φι ... Φ\ der
0 ί ■ -L I ■ -'-'8 1/ ''' 8 1/
10
Demultiplexanordnung. Die Phasendrehung nimmt dabei jeweils um einen Betrag
zu.
Die stufenförmigen Kennlinien der Phasendreher Φ'ο,
Φ'2 ■ ■ ■ Φ'ι werden durch eine Reihenschaltung von
Phasendrehern mit sägezahnförmiger Kennlinie und von Verzögerungsschaltungen A Ό und r'o, A Ί und r\...
ΑΙ und r'7 zu. Die sägezahnförmigen Kennlinien der
Phasendreher A'o, A\ ... A 7 sind dieselben wie die der
Phasendreher An, A7... A] der Demultiplexanordnung.
So sind beispielsweise, wie in F i g. 6 angegeben ist, die Neigungen der Kennlinien der Phasendreher Λ Ί und A7
beide gleich^ · ^jyund sind, wie in F i g. 5 angegeben, die
Neigungen der Kennlinie der Phasendreher A'7 und A\
gleichs.^^- Auch nun sind nach der Erfindung diese
8 Af
Phasendreher vom rekursiven Typ und haben dieselbe Struktur und dieselben Eigenschaften wie die, die
obenstehend für die Phasendreher der Demultiplexanordnung angegeben sind. Ihre Amplitude-Frequenzkennlinie
entspricht der eines Tiefpaßfilters mit einer
Grenzfrequenz von etwa-γ; die Phasen-Frequenzkennlinie
eines Phasendrehers ist derart, daß die Differenz zwischen dieser Kennlinie und der des Bezugsphasendrehers
A'o einen sägezahnförmigen Verlauf aufweist, wobei jeder Phasendreher keine eigene, obenstehend
eingehend beschriebene Kennlinienneigung aufweist.
Die Verzögerungsschaltungen r'o, r\ ... r'7 führen
dieselben Verzögerungszeiten ein wie die Verzögerungsschaltungen ro, η... Γ] der Demultiplexanordnung,
d.h.
20
nien auf.
Die die Verzögerungsschaltungen r'o, r\ ... r'7
verlassenden digitalen Signale werden in der gemeinsamen Leitung 18 kombiniert, wobei ein digitales Signa!
erhalten wird, in dem die Kodeworte mit einer Frequenz SAf auftreten. Entsprechend demjenigen, was in der
genannten älteren französischen Patentanmeldung 72 21 646 beschrieben wurde, läßt sich wiederum
darlegen, daß das an der Ausgangsieitung 18 auftretende digitale Signal das mit einer Abtastfrequenz von SAf
abgetastete gewünschte Multiplexsignal bildet, das jedoch in Frequenz auf die Nullfrequenz transponiert
worden ist und dessen Spektrum in F i g. 2b angegeben ist. Mit Hilfe eines Digital-Analog-Wandlers 19 und
eines Tiefpaßfilters 20 wird ein analoges Multiplexsignal erhalten, dessen Spektrum Ln F i g. 2a angegeben ist. Der
Modulator 21, der vom Generator 22 ein geeignetes Triggersignal erhält, bringt das Multiplexsignal in das
gewünschte Frequenzband.
In einer Multiplexanordnung, die zum Umwandeln von N— 1 Kanalsignalen in ein Multiplexsignal eingerichtet
ist, ist die inverse Fourier-Transformationsanordnung 15 mit 2N Ausgängen versehen, an die 2Λ/
Phasendreher mit stufenförmiger Phasen-Frequenzkennlinie angeschlossen sind. Jeder dieser Phasendreher
wird dabei durch eine Reihenschaltung aus einem Phasendreher tnit sägezahnförmiger Kennlinie A', und
einer Verzögerungsschaltung r',(i schwankt zwischen 0 und 2N— 1) gebildet. Die Kennlinie eines Phasendrehers
Φ',-ist dabei dieselbe wie die eines Phasendrehers Φ2Ν-1
der Demultiplexanordnung, während die Zunahme der Phase zwischen aufeinanderfolgenden Stufen dem Wert
i
-2n
2N
entspricht. Die Kennlinie eines Phasendrehers
Λ', ist dieselbe wie die eines Phasendrehers /42/v-;und
die Neigung entspricht dem Wert 2π^4τ~. Die
Verzögerungsschaltung r', ist dieselbe wie die einer
und weisen folglich dieselben Phasen-Frequenzkennli- 40 Verzögerungsschaltung r2„-,und beträgt^--rr.
Mier/11 7 Malt Zeichnungen
Claims (4)
1. System zum Umwandeln von Basisbandkanalsignalen in ein Einseitenbandfrequenzmultiplexsignal
und zum Rückumwandeln dieses Multiplexsignals in die entsprechenden Basisbandkanalsignale
mit einer inversen Fourier-Transformationsanordnung, der von den umzuwandelnden Kanalsignalen
abgeleitete digitale Signale zugeführt werden und die mit einer gegebenen Anzahl Signalwege
versehen ist, in denen linear kodierte Ausgangsmuster der IFFT mit einer Frequenz auftreten, die der
Bandbreite eines Kanalsignals entspricht, wobei in jedem der Signalwege die Reihenschaltung eines
Rechenelements, dem außer Ausgangsmustern der IFFT Filterkoeffizienten zugeführt werden, die einer
Quelle für eine gegebene Anzahl Filterkoeffizienten entnommen werden, mit einer Verzögerungsschaltung
aufgenommen ist, deren Ausgänge mit einer gemeinsamen Ausgangsleitung verbunden sind,
wobei die Zeitverzögerungen der genannten Verzögerungsschaltungen derart sind, daß die Kodeworte
in dieser gemeinsamen Ausgangsleitung gleichmäßig in der Zeit verteilt nacheinander
auftreten und das digitale Signal in der gemeinsamen Leitung dem Multiplexsignal entspricht, und mit
einem Reihen-Parallel-Wandler, der die Signalmuster (Kodeworte) des Multiplexsignals zyklisch über
eine gegebene Anzahl paralleler Signalwege gleichmäßig in der Zeit verteilt, wobei die Signalmuster in
jedem dieser Signalwege mit einer Frequenz auftreten, die der Bandbreite eines Kanalsignals
entspricht, und in jedem der Signalwege die Reihenschaltung einer Verzögerungsschaltung zum
Aufheben der gegenseitigen Zeitverschiebungen der innerhalb eines Zyklus dem genannten Reihen-Parallel-Wandler
zugeführten Signalabtastwerte sowie eines Rechenelements aufgenommen ist, dem außer
den Ausgangsmustern der zugehörigen Verzögerungsschaltung eine gegebene Anzahl Filterkoeffizienten
zugeführt werden, die von einer Quelle für eine gegebene Anzahl Filterkoeffizienten abgegeben
werden, wobei die Ausgänge der Rechenelemente aller Signalwege mit Eingängen einer
diskreten Fourier-Transformationsanordnung verbunden sind, deren Ausgänge mit Demodulatoren
verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Rechenelement (A0 bis A7, A Ό bis A '7) als
rekursives Digitalfilter ausgebildet ist, dem binär kodierte Signalmuster mit einer Eingangsabtastfrequenz
zugeführt werden, die der Bandbreite eines Kanalsignals entspricht, und dem zugleich von der
genannten Quelle (7, 17) herrührende Filterkoeffizienten zugeführt werden, die eine Amplitude-Frequenzlinie
eines Tiefpaßfilters mit einer Grenzfrequenz kennzeichnen, die der halben Bandbreite eines
Kanalsignals entspricht und die eine Phasen-Frequenzkennlinie kennzeichnen, wobei die Phasen-Frequenzkennlinie,
die die Differenz zwischen der to Phasen-Frequenzkennlinie eines Rechenelements
(A\ bis A7, A'\ bis A'7) und der Phasen-Frequenzkennlinie
eines Bezugsrechenelements (Ad, A'o) angibt, eine sägezahnförmige Kennlinie ist, die durch
mit einem gegebenen Neigungswinkel sich parallel ^ erstreckende gerade Linien gebildet wird, die jeweils
die Frequenzachse bei ganzen Vielfachen der genannten Eingangsabtastfrequenz schneiden und
wobei die Neigung der genannten sagezahnförmigen Kennlinie der Neigung der Phasen-Frequenzkennlinie
der zugehörigen Verzögerungsschaltung (n bis />, r\ bis r 7) jeweils entgegengesetzt ist
Z Schaltungsanordnung zum Umwandeln von Basisbandkanalsignalen in ein Einseitenbandfrequenzmultiplexsignal
nach Anspruch 1 mit einer inversen Fourier-Transformalionsanordnung, der von den umzuwandelnden Kanalsignalen abgeleitete
digitale Signale zugeführt werden und die mit einer gegebenen Anzahl Signalwege versehen ist, in denen
linear kodierte Ausgangsmuster der IFFT mit einer Frequenz auftreten, die der Bandbreite eines
Kanalsignals entspricht, wobei in jedem der Signalwege die Reihenschaltung eines Recheneleinents,
dem außer Ausgangsmustern der IFFT Filterkoeffizienten zugeführt werden, die einer
Quelle für eine gegebene Anzahl Filterkoeffizienten entnommen werden, und einer Verzögerungsschaltung
aufgenommen ist, deren Ausgänge mit einer gemeinsamen Ausgangsleitung verbunden sind,
wobei die Zeitverzögerungen der genannten Verzögerungsschaltungen derart sind, daß die Kodeworte
in dieser gemeinsamen Ausgangsleitung gleichmäßig in der Zeit verteilt nacheinander
auftreten und das digitale Signal in der gemeinsamen Leitung dem Multiplexsignal entspricht, dadurch
gekennzeichnet, daß jedes Rechenelement (r'o bis r'7)
als rekursives Digitalfilter ausgebildet ist, dem binär kodierte Signalmuster mit einer Eingangsabtastfrequenz
zugeführt werden, die der Bandbreite eines Kanalsignals entspricht, und dem zugleich von der
genannten Quelle (17) herrührende Filterkoeffizienten zugeführt werden, die eine Amplitude-Frequenzkennlinie
eines Tiefpaßfilters mit einer Grenzfrequenz kennzeichnen, die der halben Bandbreite eines
Kanalsignals entspricht und die eine Phasen-Frequenzkennlinie kennzeichnen, wobei die Phasen-Frequenzkennlinie,
die die Differenz zwischen der Phasen-Frequenzkennlinie eines Rechenelements (A Ό bis A 7) und der Phasen-Frequenzkennlinie eines
Bezugsrechenelements (AO) angibt, eine sägezahnförmige Kennlinie ist, die durch mit einem
gegebenen Neigungswinkel sich parallel erstreckende gerade Linien gebildet wird, die jeweils die
Frequenzachse bei ganzen Vielfachen der genannten Eingangsabtastfrequenz schneiden, und wobei die
Neigung der genannten sägezahnförmigen Kennlinie der Neigung der Phasen-Frequenzkennlinie der
zugehörigen Verzögerungsschaltung (r\ bis r'7)
jeweils entgegengesetzt ist.
3. Schaltungsanordnung zum Umwandeln eines Einseitenbandfrequenzmultiplexsignals in die entsprechenden
Basisbandkanalsignale nach Anspruch 1 mit einem Reihen-Parallel-Wandler, der binär
kodierte Signalmuster (Kodeworte) des Multiplexsignals zyklisch über eine gegebene Anzahl paralleler
Signalwege gleichmäßig in der Zeit verteilt, wobei die Signalmuster in jedem dieser Signalwege
mit einer Frequenz auftreten, die der Bandbreite eines Kanalsignals entspricht, und in jeden der
Signalwege die Reihenschaltung einer Verzögerungsschaltung zum Aufheben der gegenseitigen
Zeitverschiebungen der innerhalb eines Zyklus dem genannten Reihen-Parallel-Wandler zugeführten
Signalabtastwerte sowie eines Rechenelements aufgenommen ist, dem außer den Ausgangsmustern
der zugehörigen Verzögerungsschaltung eine gege-
bene Anzahl Filterkoeffizienten zugeführt werden, die von einer Quelle für eine gegebene Anzahl
Filterkoeffizienten abgegeben werden, wobei die Ausgänge der Rechenelemente aller Signalwege mit
Eingängen einer diskreten Fourier-Transformationsanordnung verbunden sind, deren Ausgänge mit
Demodulatoren verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Rechenelement (A0 bis Ai) als
rekursives Digitalfilter ausgebildet ist, dem binär kodierte Signalmuster mit einer Eingangsabta^tfrequeri2
zugeführt werden, die der Bandbreite eines Kanalsignals entspricht, und dem zugleich von der
genannten Quelle (7) herrührende Filterkoeffizienten zugeführt werden, die eine Amplitude-Frequenzkennlinie
eines Tiefpaßfilters mit einer Grenzfrequenz kennzeichnen, die der halben Bandbreite eines
Kanalsignals entspricht und die eine Phasen-Frequenzkennlinie kennzeichnen, wobei die Phasen-Frequenzkennlinie,
die die Differenz zwischen der Phasen-Frequenzkennlinie eines Rechenelements (A\ bis A7) und der Phasen-Frequenzkennlinie eines
Bezugsrechenelements (A0) angibt, eine sägezahnförmige
Kennlinie ist, die durch mit einem gegebenen Neigungswinkel sich parallel erstreckende
gerade Linien gebildet wird, die jeweils die Frequenzachse bei ganzen Vielfachen der genannten
Eingangsabtastfrequenz schneiden, und wobei die Neigung der genannten sägezahnförmigen Kennlinie
der Neigung der Phasen-Frequenzkennlinie der zugehörigen Verzögeningsschaltung (r% bis rj)
jeweils entgegengesetzt ot
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Neigung der geradeil Linie,
die der Differenz zwischen der Phasen-Frequenzkennlinie eines beliebigen Rechenelements (A\) und J5
der des Rechenelements, das mit der Bezugsverzögerungsschaltung verbunden ist, entspricht, dem
Wert
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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OD | Request for examination | ||
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
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