DE2651584B2

DE2651584B2 - Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung bestimmter Frequenzen aus einem Mehrfrequenzsignal

Info

Publication number: DE2651584B2
Application number: DE2651584A
Authority: DE
Inventors: Chaim Zalman Amsterdam Drukarch
Original assignee: Nederlanden Volksgezondheid Welzijn en Sport VWS
Current assignee: Nederlanden Volksgezondheid Welzijn en Sport VWS
Priority date: 1975-11-18
Filing date: 1976-11-12
Publication date: 1978-09-28
Also published as: SE7612803L; NL170797C; DE2651584C3; DE2651584A1; FR2332668B1; US4068309A; NL7513456A; FR2332668A1; NL170797B

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung bestimmter Frequenzen aus einem Mehrfrequenzsignal entsprechend dem Gattungsbegriff des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Die Kombination mehrerer zu einer Grundfrequenz harmonischer Einzelfrequenzen zur Codierung und Fernübertragung von Daten findet in verschiedenen Teilbereichen der elektronischen Nachrichtentechnik. Ein bekanntes Beispiel ist die Mehrfrequenz-Codewahl (»MFC«) in modernen Fernsprechanlagen. Ein mit zwei aus einer gemeinsamen Grundfrequenz abgeleiteten Frequenzgruppen arbeitendes System dieser Art ist als »R2«-System bekannt, bei welchem jedes Zeichen aus dem »2 aus /!«-Code gebildet ist. Beide Gruppen umfassen sechs Frequenzen.

Nun kann in der Praxis die Forderung auftreten, solche Frequenzkombinationen auch über Digitalkanäle zu.übertragen, was eine entsprechende Umsetzung der Signale erfordert. Eine hierzu geeignete Technik ist in der DE-PS 23 18 172 beschrieben. Hierbei werden die der Kombination angehörenden Einzelfrequenzen zu

nächst separat in einen Digitalcode umgesetzt, woraufhin durch wechselweise Abtastung der beteiligten Digitalformen ein »kombiniertes digitales Signal« erzeugt wird.

Die Übertragung von Tonfrequenz-Kombinationen in der Form derart kombinierter Digitalsignale setzt natürlich voraus, daß die Empfangsstation solche Signale auch wieder decodieren kann. Hierbei kann an die Rückumsetzung in die ursprüngliche Analogform gedacht werden. Aus der australischen Patentanmeldung PB 24/1972 ist aber auch ein Verfahren zur direkten digitalen Decodierung bekannt, dessen Grundprinzip im Gattungsbegriff des Anspruchs 1 definiert ist.

Das bekannte Verfahren arbeitet mit zwei Derivierten von je einer der gesuchten Frequenzen, die eine Filterung ermöglichen. Diese Derivierten sind z. B. der Sinus und der Cosinus. Für jede Reihe von sechs Frequenzen des R2-Systems sind also pro empfangenem Signalabtastwert zwölf Multiplikationen erforderlich. Die Ergebnisse werden für jede einzelne Frequenz in Akkumulatoren summiert. Die beiden Summensignale können auf verschiedene Art bearbeitet werden. Als bestimmend für die gesuchte Frequenz kann der größere der absoluten Werte benutzt werden, wobei die absoluten Werte direkt oder nach vorheriger Quadrierung zusammengezählt werden können. Ein Vergleich der sechs hieraus resultierenden Werte zeigt dann die beiden gesuchten Frequenzen der Reihe an. Die Benutzung von zwei Derivierten pro Frequenz erfordert abe.· einigen technischen Aufwand.

Aufgabe der Erfindung ist es, das bekannte Verfahren technisch zu vereinfachen. Die hierzu vorgeschlagene Lösung ist im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 definiert. Eine weitere Aufgabe ist eine geeignete Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Die hierzu vorgeschlagene Lösung ist in Anspruch 2 definiert.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß eine Multiplikation genügt, um zwei Summensignale zu erhalten. Die sich damit bietenden Vorteile liegen darin, daß pro zu ermittelnder Frequenz nur eine Reihe von Zeichen gespeichert werden muß, da die Anzahl der Operationen auf die Hälfte reduziert wird und daß hierdurch die für die Speicherung der Resultate erforderliche Speicherkapazität kleiner wird.

Weitere Einzelheiten mögen nun an Hand einer bevorzugten Ausgestaltung und mit Bezug auf die Zeichnungen erläutert sein. Es zeigt

F i g. 1 das Spektralbild, das aus zwei Komponenten besteht,

F i g. 2 das Spektralbild dieses Signals nach Modulation und

F i g. 3 das Blockschema einer Vorzugsausführung.

Wenn ein eintreffendes Signal aus zwei Komponenten mit Frequenzen fi und f2 besteht, dann zeigt das Spektralbild Spitzenwerte für die Frequenzen —/2, -fi, +fi und + /"2 (F i g. 1). Bei Modulation mit einer Frequenz von 2000 Hz ± /i, h... fc verschiebt sich das Bild um diesen Wert. Wird mit 2000 Hz + /1 moduliert, dann entsteht bei einer Frequenz von 2000 Hz ein höherer Spitzenwert, wenn fi eine der Komponenten ist (F i g. 2). Es braucht also nur auf einer Frequenz von 2000 Hz ausgefiltert zu werden. Die Frequenz von 2000 Hz wurde gewählt, weil bei der Abtastung von 8000 Hz — wie bei PCM-Systemen gebräuchlich — die aufeinanderfolgenden Abtastergebnisse die nachstehenden Werte haben: 0, (-1, 0, -1,0, +1 usw. Wird die Frequenz von 2000 Hz um 45° verschoben, dann wird

die Wertereihe +1, +1, -I₁ — 1, +1 usw. Durch Addition der absoluten Werte des summierten Resultats der Multiplikation einer derartigen Reihe mit dem modulierten Signal und einem Vergleich der Ergebnisse der Untersuchung mit anderen Frequenzen aus der f\-, /2-... /"6-Reihe lassen sich die gesuchten Komponenten leicht nachweisen.

F i g. 3 zeigt das Blockschema einer Schaltung für die Ermittlungsvorrichtung nach der Erfindung. Die unbekannten Signale werden auf der Leitung /zugeführt und an die sechs Teile 51 — 56 weitergegeben, die je für die Frequenz einer Komponente eingerichtet, hinsichtlich des Aufbaus und der Funktion aber identisch sind. Darum ist auch nur der Teil 51 im einzelnen dargestellt. In dem Speicher g\ sind die Abtastergebnisse eines Signals gespeichert, das durch Multiplikation der Modulationsfrequenz (2000 Hz + f\) und der um 45° verschobenen Frequenz von 2000 Hz gebildet wird. Für dieses kombinierte Signal muß im Speicher nur die ganze Zeichenreihe oder ein repräsentativer Teil der ganzen Reihe gespeichert werden. Auf diese Weise wird Speicherkapazität erspart. Die Zeichenreihe wird wird in der Gliedschaltung 11 mit dem zugehörigen Signal i multipliziert, wobei diese Multiplikation faktisch nur die Bestimmung des Vorzeichens ist, weil die Multiplikation mit einer Frequenz von 2000 Hz bei einer Abtastung mit ■-, 8000 Hz an den Stellen 0°, 90°, 180°, 270° und 360° (0°) stattfinden kann, wo die Werte 0, +1,0, —1,0 usw., also faktisch +1 und — 1 betragen. Die aus dieser Verarbeitung resultierenden Werte werden abwechselnd in den Akkumulatoren ζ 1 und b 1 den dort bereits

ίο vorhandenen Werten hinzugezählt. Nach der Verarbeitung einer im voraus bestimmten Anzahl von Abtastergebnissen, beispielsweise 200 je nach der gewünschten Filterung, werden die absoluten, in den Akkumulatoren a 1 und b 1 vorhandenen Werte in einer Zählschaltung

i") el zusammengezählt, wobei sie auch zuvor quadriert werden können.

Das Vorgenannte geschieht in allen Teilschaltungen 51 — 56 für die diesbezüglichen Frequenzen /1—/6. Die Ergebnisse werden in der Vorrichtung Vl

2i) verglichen und an Hand der Wertdiffere.nzen und der absoluten Größen wird das Vorhandensein bestimmter Einzelfrequenzen in dem Signa! /festgestellt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Ermittlung ob und welche zu einer Grundfrequenz harmonischen Frequenzen einer bekannten Frequenzreihe in einem aus zwei solchen Frequenzen bzw. ihren Digitalformen abgeleiteten Digitalsignal enthalten sind, wobei Abtastergebnisse des zu prüfenden Kombinationssignals mit Abtastergebnissen von aus den Frequenzen der bekannten Reihe Derivierten multipliziert werden und die Häufigkeit der erhaltenen Produkte gezählt wird bis nach Ablauf einer Meßzeit an Hand der Produkthäufigkeiten das Vorhandensein bestimmter Frequenzen abgeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastergebnisse des zu prüfenden Kombinationssignals mit jeweils nur einer Derivierten pro mögliche Einzelfrequenz der Reihe multipliziert werden und daß diese gebildet wird als Modulationsprodukt eines ersten Faktors, der aus den Abtastergebnissen einer um den Betrag der jeweiligen Einzelfrequenz erhöhten oder verminderten für alle Produktbildungen dieser Art gemeinsamen Bezugsfrequenz von 2000 Hz gebildet wird und eines zweiten Faktors, der durch die Abtastergebnisse des Sinus der um 45° versetzten Bezugsfrequenz gebildet wird und sich auf der Bezugsfrequenz filtern läßt.

2. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine für jede zu ermittelnde Frequenz gegebene Schaltung, die einen Speicher (g) für die Speicherung der erwähnten Derivierten hat, ein Verknüpfungsglied (t) für die Multiplikation der Derivierten mit dem zu ermittelnden Signal, zwei Akkumulatoren (a, b) für die abwechselnde Speicherung des Ausgangssignals des Verknüpfungsglieds (t), einen Summierer (c) für die nach einiger Zeit erfolgende Addition der absoluten Werte des Inhalts der Akkumulatoren (a, b) und eine Vorrichtung (V), um die Ergebnisse der für die verschiedenen Frequenzen vorgesehenen Summierer zu vergleichen und die gesuchten Frequenzen zu bezeichnen.