DE3130042A1 - DEVICE FOR SINGLE-SIDED BAND MULTIPLEXE TRANSMISSION THROUGH DIGITAL PROCESSING - Google Patents
DEVICE FOR SINGLE-SIDED BAND MULTIPLEXE TRANSMISSION THROUGH DIGITAL PROCESSINGInfo
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Description
'*" " " '* "" "
TELETTRA-TELETTRA
Telefonia Eletronica e Radio S.p.A.Telefonia Eletronica e Radio S.p.A.
Corso Buenos Aires 77/A Mailand (Italien)Corso Buenos Aires 77 / A Milan (Italy)
Vorrichtung für die Einseitenband-Multiplexübertragung durch DigitalverarbeitungDevice for single sideband multiplex transmission through digital processing
Priorität italienische Patentanmeldung 23791 A/80 vom 30. Juli 1980Priority Italian patent application 23791 A / 80 of July 30, 1980
Vertreter: PatentanwälteRepresentative: patent attorneys
Dipl. Ing. S. Schulze Horn M. Sc. Dr. H. Hoffmeister Goldstraße 36 4400 MünsterDipl. Ing. S. Schulze Horn M. Sc. Dr. H. Hoffmeister Goldstrasse 36 4400 Münster
Vorrichtung für die Einseitenband-Multiplexübertragung durch". DigitalverarbeitungDevice for single sideband multiplex transmission by ". Digitalverarbeitung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, die mittels Digitalverarbeitung die Multiplex- und -Demultiplexübertragung im 1 Sb (Einseitenband)- Modulationsverfahren einer vorgegebenen Zahl von Basisbandsignalen ermöglicht, die FrequenzSpektren zwischen O und 4 kHz haben. Diese Basisbandsignale können als Analogsignale vorliegen, die mittels eines Vorverarbeitungsnetzes mit einer Frequenz von 8 kHz abgetastet und in Digitalwerte umgewandelt werden. Sie können jedoch auch bereits in digitaler Form kodiert sein und auf Zeitmultiplexbasis auf einem oder mehreren Übertragungskanälen, z. B. mit 24 oder 34 Signalen pro Kanal, übertragen werden, was allgemein als 24- oder 30-Kanal-PCM-Fluß bezeichnet wird. Nach abschließender Verarbeitung können diese Basisbandsignale durch Digitalverarbeitung einer 1 Sb-Multiplexfunktion unterworfen werden. Durch diese Operation wird ein Signal geliefert, das mittels bekannter Digital-Analogumandlung sowie anschließenden Modulationen und Filterungen dem Frequenzband zugeordnet werden kann, das für die Übertragung in Frequenzteilmultiplexsystemen (FDM-Systemen) am besten geeignet ist.The invention relates to a device by means of Digital processing is the multiplex and demultiplex transmission in the 1 Sb (single sideband) modulation method allows a predetermined number of baseband signals that have frequency spectra between 0 and 4 kHz. These baseband signals can be in the form of analog signals that are transmitted by means of a preprocessing network a frequency of 8 kHz and converted into digital values. However, you can already be encoded in digital form and on a time division basis on one or more transmission channels, z. With 24 or 34 signals per channel, commonly referred to as 24 or 30 channel PCM flow referred to as. After final processing, these baseband signals can be digitally processed be subjected to a 1 Sb multiplex function. By this operation is supplied with a signal that by means of known digital-to-analog conversion as well as subsequent modulations and filtering assigned to the frequency band that can be used for transmission in frequency division multiplex systems (FDM systems) is best suited.
• B β »• B β »
Vorrichtungen zur Durchführung der erwähnten digitalen 1 Sb-Modulation sind bekannt("IEEE-Transäetion on Communications" Mai 1978; US-PSen 4 131 766 und 4 013 842) . Bei dem einen der bekannten Verfahren werden bei einer Frequenzmultiplexoperation N Signale einer diskreten Fourier-Transformation unterworfen, deren Dimension wenigstens gleich N ist. Die Fourier-Transformation entspricht einer Modulation, wobei die aus einem Prozessor austretenden Signale durch wenigstens N Filter gefiltert werden·. Die N Filter können als einziges Filter mit variablen Koeffizienten ausgebildet sein. Diese Filter werden von einem Einzelfilter mit einer Frequenzwiederholungsperiode seiner Filterfunktion abgeleitet, welche der Abtastfrequenz des der Frequenzmultiplexfunktion unterworfenen Signals, gleich ist.Devices for performing the aforementioned digital 1 Sb modulation are known ("IEEE-Transäetion on Communications "May 1978; U.S. Patents 4,131,766 and 4,013,842). In one of the known methods, N signals are generated in a frequency division multiplexing operation subjected to a discrete Fourier transform, the dimension of which is at least equal to N. The Fourier transform corresponds to a modulation, the signals emerging from a processor by at least N filters can be filtered ·. The N filters can be configured as a single filter with variable coefficients be. These filters are made up of a single filter with a frequency repetition period of its Filter function derived, which corresponds to the sampling frequency of the signal subjected to the frequency division multiplexing function, is equal to.
Erfindungsgemäß wird grundsätzlich nur ein einziges Filter verwendet. Dieses Filter ist jedoch in einer Kaskadenschaltung aus verschiedenen Filtern und mit verschiedenen Frequenzwiederholungsperioden zusammengesetzt, die im allgemeinen vorteilhaft mit einfachen Multiplikationskoeffizienten realisiert werden können. Die Zahl der verschiedenen Filterarten ist in Bezug auf die Zahl der einer Frequenzmultiplexfunktion zuIn principle, only a single filter is used according to the invention. However, this filter is in a Cascade connection composed of different filters and with different frequency repetition periods, which can generally be advantageously implemented with simple multiplication coefficients. The number of different types of filters is related to the number of a frequency division multiplexing function
χ- _ ·····■·· ■■■'■ ■■ χ- _ ····· ■ ·· ■■■ '■ ■■
unterwerfenden Signale verkleinert. Das Frequenzmodulationsverfahren wird teilweise mit einer in Bezug auf die Zahl der einer Multiplexfunktion zu unterwerfenden Signale stark verkleinerten Zahl von Modulatoren (Multiplizierstufen) durchgeführt, wobei diese Modulatoren zum größten Teil einen einfachen Aufbau besitzen. Teilweise wird die Frequenzmodulation über einen Prozessor für die Fourier-Transformation durchgeführt, dessen Größe - relativ zu der Zahl der zu verarbeitenden Signale - verkleinert ist. In dem Prozessor werden Gruppen der der Multiplexfunktion zu unterwerfenden Signale in identischer Weise verarbeitet, wobei jede Signalgruppe eine Zahl von Signalen enthält, welche der Zahl der zu verarbeitenden Signale, geteilt durch einen Faktor 2 gleich ist. Solche Filter mit unterschiedlicher Frequenzwiederholungsperiode werden zusammen mit Modulatoren zur Bildung einer "Tannenbaumstruktur" von Filtern und Modulatoren benutzt, die zahlreiche Eingänge und nur einen Ausgang besitzt. Diese Struktur ist doppelt vorgesehen, um zum einen die reellen und zum anderen die imaginären Teile der Signale zu verarbeiten. Die Tannenbaumstruktur der Filter und Modulatoren wird so modifiziert, daß die an der Seite mit der größeren Zahl von Eingängen angeordneten Filter stärker ausgenutzt werden.submitting signals downsized. The frequency modulation method becomes partially with one in terms of the number of to be subjected to a multiplex function Signals greatly reduced number of modulators (multipliers) carried out, said modulators for the most part have a simple structure. Partly the frequency modulation is over carried out a processor for the Fourier transform, whose size - relative to the number of signals to be processed - is reduced. In the processor groups of the signals to be subjected to the multiplex function are processed in an identical manner, each signal group contains a number of signals, which corresponds to the number of signals to be processed, divided by a factor of 2 is equal. Such filters with different frequency repetition periods are used together with modulators to form a "fir tree structure" of filters and modulators, which has numerous inputs and only one output. This structure is intended to be duplicated on the one hand to process the real and on the other hand the imaginary parts of the signals. The fir tree structure the filters and modulators are modified so that those on the side with the greater number of inputs arranged filter can be used to a greater extent.
Ein Hauptvorteil der Erfindung im Vergleich zum Stand der Technik besteht darin, daß die Anpassung der Konstruktion äußerst flexibel sein kann; einfache Multiplikationskoeffizienten können in den Filtern in einfacher Weise verwirklicht werden. Außerdem werden sowohl die Modulationen als auch die für das System erforderliche Fourier-Transformation vereinfacht. Eine Erläuterung dieses Systems findet sich in der folgenden Beschreibung, gefolgt von einer Erläuterung der theoretischen Grundlagen zur Realisierung der Vorrichtung. A main advantage of the invention compared to the prior art is that the adaptation of the Construction can be extremely flexible; simple multiplication coefficients can be easily implemented in the filters. Also be simplifies both the modulations and the Fourier transform required for the system. One An explanation of this system can be found in the following description, followed by an explanation of the theoretical basics for the realization of the device.
Jede Vorrichtung zum Frequenzmultiplexen einer bestimmten Zahl von Basisbandsignalen muß auch in der Lage sein, die Umkehrfunktion durchzuführen, die - wenn die Funktionsweise bekannt ist - nach dem allgemeinen Reversierprinzip abgeleitet werden kann. Dieses Prinzip wird bei der zu beschreibenden Ausführungsform angewandt, weshalb der Teil der Vorrichtung detailliert beschrieben werden wird, der - ausgehend von den 0-4 kHz-Basisbandsignalen - die genannten Signale einer 1 Sb-Multiplexfunktion unterwirft. Der Demultiplexvorgang dieser Vorrichtung wird ebenfalls erläutert werden.Any device for frequency division multiplexing a certain number of baseband signals must also be able to perform the reverse function, which - if the mode of operation is known - according to the general reversing principle can be derived. This principle is used in the embodiment to be described, which is why that part of the device will be described in detail which - starting from the 0-4 kHz baseband signals - the mentioned signals of a 1 Sb multiplex function subject. The demultiplexing operation of this device will also be explained.
Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen derThe following are preferred embodiments of the
Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:Invention explained in more detail with reference to the accompanying drawing. Show it:
Figur 1 eine schematische Darstellung des Multiplexbereiches einer Vorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;FIG. 1 shows a schematic representation of the multiplex area of a device according to a preferred one Embodiment of the invention;
Figuren 2a bis 2e; graphische Darstellungen des Frequenzspektrums eines zu multiplexenden Breitbandsignals desselben;Figures 2a to 2e; graphical representations of the frequency spectrum of a broadband signal to be multiplexed same;
Figur 3a bis 3d graphische Darstellungen der Aufteilung oder Anordnung eines Filters in einer Kaskadenschaltung mit abnehmender Frequenzwiederholungsperiode des Frequenzgangs, wobei einige dieser Filter durch die Kennlinien von Figur 3a bis 3c dargestellt sind;Figure 3a to 3d graphical representations of the division or arranging a filter in a cascade circuit with a decreasing frequency repetition period of the frequency response, some of these filters being characterized by the characteristics of FIGS. 3a to 3c are shown;
Figur 4 eine schematische Darstellung der Art, auf welche ein Modulator von einem Filter und dem zugehörigen Eingangssignal abgenommen bzw. entfernt werden kann;Figure 4 is a schematic representation of the manner in which a modulator is composed of a filter and the associated input signal can be picked up or removed;
Figur 5 ein Schaltbild eines Modulations- und Filterteils der Vorrichtung in ihrer vereinfachten Ausführungsform, FIG. 5 shows a circuit diagram of a modulation and filter part of the device in its simplified embodiment,
Figur 6 graphische Darstellungen der Zeitfolge von im folgenden als Abtastmus-ter zu bezeichnenden Abfrage- bzw. Abtastsignalen durch bestimmte Punkte der Anordnung nach den Figuren 1 und 5;FIG. 6 graphical representations of the time sequence of to be referred to in the following as a sampling pattern Interrogation or scanning signals through certain points of the arrangement according to Figures 1 and 5;
Figur 7 ein Schaltbild eines Filters als Teil des Multiplexbereiches der Vorrichtung in einer für die Zeitteilung auf verschiedene Signale geeigneten Form;Figure 7 is a circuit diagram of a filter as part of the multiplex area of the device in a form suitable for time division on different signals;
Figur 8 graphische Darstellungen der an den Ausgängen des Filters gemäß Figur 7 erscheinenden Signalabtastmuster; FIG. 8 graphical representations of the signal sampling patterns appearing at the outputs of the filter according to FIG. 7;
Figur 9 Schaltbilder zur Veranschaulichung der Verlegung eines komplexen Modulators vom Ausgang zum Eingang eines Filters, wenn der Modulator eine Frequenzverschiebung entsprechend der halben Frequenzwiederholungsperiode des Filterfrequenzgangs durchführt;FIG. 9 circuit diagrams to illustrate the routing of a complex modulator from the output to the input of a filter when the modulator performs a frequency shift according to the performs half the frequency repetition period of the filter frequency response;
Figur 10 eine schematische Darstellung der Zusammenfassung der beiden unperiodischen Filter gemäß Figur 9b zu einem einzigen Filter mit zwei Eingängen und einem Ausgang in VerbindungFIG. 10 shows a schematic illustration of the combination of the two non-periodic filters according to FIG FIG. 9b in connection with a single filter with two inputs and one output
31300A231300A2
mit dem Summierknotenpunkt;with the summing junction;
Figur 11 ein Schaltbild der Abnahmeseite der Vorrichtung für das Demultiplexen eines Signals in seine Basisbandsignal-Bestandteile;Figure 11 is a circuit diagram of the take-off side of the device for demultiplexing a signal into its Baseband signal components;
Figur 12 eine graphische Darstellung einer Zeitsequenz der Abtastmuster einiger Signale in Bezug auf die Demultiplexseite der Vorrichtung undFIG. 12 is a graphic representation of a time sequence of the sampling patterns of some signals in relation to FIG the demultiplex side of the device and
Figur 13 ein Schaltbild des Filter- und Modulatorteils des Demultiplexbereiches der Vorrichtung in vereinfachter Ausgestaltung.FIG. 13 is a circuit diagram of the filter and modulator part of the demultiplex area of the device in a simplified configuration.
Figur 1 veranschaulicht den Teil der Vorrichtung, der, ausgehend von den Basisbandsignalen, die Frequenzmultiplexfunktion durchführt. Die Vorrichtung gemäß dieser Ausführungsform kann mit einer Zahl von Basisbandsignalen realisiert werden, die jeweils das 2 -fache beträgt, beispielsweise 24 = 16; 25 = 33, 26 = 64; dies sind die am häufigsten angewandten Zahlen, obgleich, wie hierbei üblich, die Zahl der tatsächlich verwendeten Signale niedriger ist, d. h. z, B. 12, 24 oder 60.FIG. 1 illustrates that part of the device which, proceeding from the baseband signals, performs the frequency division multiplexing function. The device according to this embodiment can be implemented with a number of baseband signals which is in each case 2 times, for example 2 4 = 16; 2 5 = 33, 2 6 = 64; these are the most frequently used numbers, although, as is customary here, the number of signals actually used is lower, eg 12, 24 or 60.
Im folgenden ist ein 64-Signal-System zur Erläuterung der Erfindung beispielhaft beschrieben. 60 der 64 Signale werden in der Praxis verwendet. Diese Signale entsprechen entweder zwei in die Übertragungsseite eintretenden PCM-Flüssen mit je 30 Kanälen oder 60 Sprachkanälen, wenn der Praxis der FDM-Systeme gefolgt wird. Die 60 Sprachkanäle werden nach dem Frequenzmultiplexverfahren dem Frequenzband von 312 - 552 kHz zugeteilt. 64 derartige Signale erscheinen an einem Eingang 1 gemäß Figur 1, entweder auf zwei Wegen, falls es sich um zwei bereits abgetastete, kodierte oder zeitmultiplexe PCM-Signalströme handelt, oder auf 64 Kanälen (effektiv 60 Kanälen), falls es sich um Analogsignale im 0 - 4 kHz-Band handelt. Jeder Analog-Εingang wird mit 8 kHz in einem Block 2 gemäß Figur 1 abgetastet und "gemustert" und hat danach ein Spektrum, das, wie bei PCM-Signalen üblich, eine Wiederholungsfrequenz besitzt, wie dies in Figur 2a dargestellt ist.The following is a 64-signal system for explanation of the invention described by way of example. 60 of the 64 signals are used in practice. These signals correspond either two PCM flows entering the transmission side with 30 channels each or 60 voice channels, if the practice of FDM systems is followed. The 60 voice channels are frequency division multiplexed assigned to the frequency band from 312 - 552 kHz. 64 such signals appear at an input 1 according to FIG FIG. 1, either in two ways, if there are two already sampled, coded or time-division multiplexed PCM signal streams or on 64 channels (effectively 60 channels) if the analog signals are in the 0-4 kHz band acts. Each analog input is sampled and "patterned" at 8 kHz in a block 2 according to FIG. and thereafter has a spectrum which, as usual with PCM signals, has a repetition frequency like this is shown in Figure 2a.
Im Block 2 werden außerdem die Signale nach an sich bekannten Verfahren transformiert, um sie für den nächsten Verarbeitungsschritt vorzubereiten. Am Ausgang des Blocks 2 erscheinen die Signale als linear kodierte Digitalsignale, deren Spektrum sich mit einer Periode von 8 kHz wiederholt, jedoch um 2 kHz zu niedrigerenIn block 2, the signals are also transformed by methods known per se in order to be able to use them for the next Prepare the processing step. At the exit of the In block 2, the signals appear as linearly coded digital signals, the spectrum of which changes with a period of 8 kHz repeated, but 2 kHz lower
.ί ο λ e.ί ο λ e
- r-- r-
-34- " "-34- ""
Frequenzen hin verschoben ist (vgl. Figur 2b).Frequencies is shifted towards (see. Figure 2b).
Es ist darauf hinzuweisen, daß bei dieser Operation die Äbtastmuster jedes Signals abwechselnd reell und imaginär betrachtet werden. Jeder Signalweg kann nun durch das relative Spektrum innerhalb der Schwankungsbreite von - 2 kHz und + 2 kHz um ein Vielfaches der Frequenz von 4 kHz herum charakterisiert werden. Die Vorrichtung führt mittels Digitalfilterung eine Auswahl eines der genannten Frequenzbänder für jeden Kanal bei einem Frequenzvielfachen von 8 kHz durch, das für jedes Signal verschieden ist (vgl. Figur 2d). Die mit Nummern 32 bis 63 bezeichneten Signale besitzen ein invertiertes Spektrum in Bezug auf die Position bei gleicher Frequenz in der periodischen Wiederholung des Basisband-Signalspektrums, bis sich dies aus einem Vergleich des eine Arbeitsfrequenz von 256 kHz besitzenden Signals 32 gemäß Figur 2b mit der Position eines Ursprungsignals (Figur 2b) bei einer ähnlichen Frequenz ergibt. Die Signale 32 bis 63 erfordern - wie bekannt eine Spektrumsumkehrung durch Modulation des Basisbandsignals mit 4 kHz; dies wird durch Änderung des Vorzeichens jeweils eines von zwei Frequenzmustern erzielt. It should be noted that in this operation, the sampling patterns of each signal alternate between real and be considered imaginary. Each signal path can now go through the relative spectrum within the fluctuation range of - 2 kHz and + 2 kHz can be characterized by a multiple of the frequency of 4 kHz. the Device makes a selection by means of digital filtering one of the mentioned frequency bands for each channel at a frequency multiple of 8 kHz, the is different for each signal (see FIG. 2d). The signals labeled with numbers 32 through 63 have an inverted spectrum with respect to the position at the same frequency in the periodic repetition of the baseband signal spectrum until this is evident from a comparison of the operating frequency of 256 kHz Signal 32 according to FIG. 2b with the position of an original signal (FIG. 2b) at a similar frequency results. As is known, signals 32 to 63 require a spectrum inversion by modulating the baseband signal at 4 kHz; this is achieved by changing the sign of one of two frequency patterns.
Die Signale treten am Ausgang 3 des Blocks 2 vorzugsweise als zeitmultiplexte Signale aus. Mit c, (k = Variable von O bis 63) ist ein Satz von 64 benachbarten bzw. aufeinanderfolgenden Mustern des genannten zeitmultiplexen Signals bezeichnet; ein spezieller Index k weist das damit bezeichnete Abtastsignal dem Signal zu, das eine entsprechende, gleichwertige Position (vgl. Figur 2d) im frequenzmultip.1 exten Signal einnimmt. Die Werte c, sind insgesamt jeweils in Sätzen von 8 aufeinanderfolgenden Abtastmustern angeordnet; sie sind dabei in jedem Satz so angeordnet, daß sie anschließend mit Signalen mit einer um 64 kHz voneinander entfernten Spektraldifferenz korrespondieren. Das erste Abtastmuster jedes. Satzes entspricht Signalen mit einer Spektralposition O, 4, 2, 6, 1, 5, 3,7.The signals emerge at the output 3 of the block 2, preferably as time-division multiplexed signals. With c, (k = Variables from 0 to 63) is a set of 64 adjacent or consecutive patterns of said time division multiplexing Denotes signal; a special index k assigns the scanning signal designated thereby to the signal to, which assumes a corresponding, equivalent position (see FIG. 2d) in the frequenzmultip.1 external signal. The values c i are each arranged in total in sets of 8 successive scanning patterns; they are arranged in each set in such a way that they are then connected to signals with a frequency of 64 kHz from each other distant spectral difference correspond. The first scan pattern each. Sentence corresponds to signals with a Spectral position O, 4, 2, 6, 1, 5, 3.7.
Erfindungsgemäß wird die Fourier-Transformation im . Block 4 an jedem Satz aus acht aufeinanderfolgenden ' Abtastmustern in c, in Form einer diskreten Fourier-Transformation der Ordnung 8 durchgeführt, d. h. in diesem Block werden als Multiplikatoren die Potenzen der komplexen Zahl exp (j2n/8) = (1+j)//z benutzt. In dieser Phase können die eingehenden Abtastsignale stets als reell angesehen werden."Am Ausgang des Blocks 4 sind Sequenzen von acht Abtastmustern vorhanden, vonAccording to the invention, the Fourier transform is im. Block 4 is carried out on each set of eight consecutive 'sampling patterns in c, in the form of a discrete Fourier transform of order 8, ie in this block the powers of the complex number exp (j2n / 8) = (1 + j) / are used as multipliers / z used. In this phase, the incoming scanning signals can always be viewed as real. "At the output of block 4, there are sequences of eight scanning patterns, from
denen einige reell und andere komplex sind, doch können von diesem Zeitpunkt an alle Abtastmuster als komplexe Größen betrachtet werden. Die Ausgangs-Äbtastmuster wer— den im nächsten Block 5 in Reihenform angeordnet, falls sie nicht schon am Ausgang des Fourier-Blocks 4 so angeordnet worden sind. Die Abtastmuster erscheinen somit am Eingang des Blocks 6 in einer zeitlichen Reihenfolge. Ein Basissatz aus 64 aufeinanderfolgenden Abtastmustern, welche mit den vorher erwähnten c, -Abtastmustern korrespondieren, werden mit d, . bezeichnet werden, wobei kQ und i Werte zwischen O bis 7 annehmen können und "k " den Satz von 8 aufeinanderfolgenden Abtastmustern bezeichnet, welche der Fourier-Transformation unterworfen wurden, während i die 8 transformierten Abtastmuster in jedem Satz bezeichnet, die nach der üblichen Schreibweise für den Ausdruck bezüglich einer Fourier-Transformation für 8 Daten angeordnet sind.some of which are real and others complex, but from this point on all sample patterns can be considered as complex quantities. The output scanning patterns are arranged in a row in the next block 5 if they have not already been arranged in this way at the output of the Fourier block 4. The scanning patterns thus appear at the input of block 6 in a chronological order. A basic set of 64 successive scanning patterns, which correspond to the aforementioned c, scanning patterns, are denoted by d,. where k Q and i can assume values between 0 to 7 and "k" denotes the set of 8 successive scanning patterns which have been subjected to the Fourier transform, while i denotes the 8 transformed scanning patterns in each set which are after the usual Notation for the expression relating to a Fourier transform for 8 data are arranged.
Block 6 enthält einen Multiplikator, der die eingehenden Abtastmuster mit exp(jkoi2n/64) multipliziert. Die Indizes k und i sind oben definiert. Die vom Block 6 benutzten Multiplikationskonstanten werden von einem Block 7 geliefert, der üblicherweise aus einem Festwertspeicher (ROM) besteht. Die aus dem Multiplikator 6 austretenden Abtastmuster werden in relle (Re) und imaginäreBlock 6 contains a multiplier which multiplies the incoming sample patterns by exp (jk o i2n / 64). The indices k and i are defined above. The multiplication constants used by block 6 are supplied by a block 7, which usually consists of a read-only memory (ROM). The sampling patterns emerging from the multiplier 6 are real (Re) and imaginary
(Im) Teile aufgeteilt, die getrennt in zwei identische Sätze von Filtern und Modulatoren eingeführt werden, von denen aus Gründen der Übersichtlichkeit in Figur 1 nur einer dargestellt ist und der die Blöcke 8 bis 17 umfaßt; es sei angenommen, daß in diesem Abschnitt der reelle Teil der Signale verarbeitet wird. Bei der Abtrennung des reellen Teils vom imaginären Teil am Ausgang des Multiplikators 6 ist zu beachten, daß die in den Block 4 eintretenden und auf das einzige Basisbandsignal bezogenen Abtastmuster abwechselnd als reelle und imaginäre Einheiten auftreten. Aus diesem Grund ist es nötig, am Ausgang des Multiplikators 6 die reellen und imaginären Teile jeweils einzeln aus den zwei Blöcke der 64 komplexen Abtastmuster auszutauschen und das Vorzeichen des imaginären Teils umzukehren.(Im) split parts that are introduced separately into two identical sets of filters and modulators, of which, for the sake of clarity, only one is shown in FIG. 1 and that is the blocks 8 to 17 includes; it is assumed that the real part of the signals is processed in this section. When separating of the real part of the imaginary part at the output of the multiplier 6, it should be noted that the in the block 4 entering and related to the single baseband signal alternately as real sampling patterns and imaginary units occur. For this reason it is necessary to use the real at the output of the multiplier 6 and to swap imaginary parts one by one from the two blocks of the 64 complex sampling patterns and reverse the sign of the imaginary part.
Zur Verdeutlichung ist mit s, . der reelle Teil der in eindeutiger Beziehung zu den reellen Abtastmustern d, . stehenden aus dem Multiplikator 6 austretendenFor the sake of clarity, s,. the real part of the uniquely related to the real sampling patterns d,. standing exiting from the multiplier 6
o'1
und in die dem reellen Abschnitt zugehörige Kaskade aus Filtern und Modulatoren eintretenden Abtastmustern
bezeichnet, mit k und i mit der oben angegebenen Bedeutung .o ' 1
and denotes sampling patterns entering the cascade of filters and modulators associated with the real section, with k and i with the meaning given above.
Die Zeitabtastmuster s . werden gleichzeitig auf zwei.The time sampling patterns s. will be on two at the same time.
ko#1 k o # 1
Wegen weitergeleitet, wobei auf dem ersten Weg der Multiplikator MQ und auf dem anderen Weg Verzögerungselemente R1 und R~ liegen, die jeweils eine Zeitverschiebung der Abtastmuster um das Achtfache des Abstands zwischen zwei aufeinanderfolgenden Abtastmustern s, . bewirken; in diesem Fall entspricht die Verschie-Paths forwarded, with the multiplier M Q on the first path and delay elements R 1 and R ~ lying on the other path, each time shifting the sampling pattern by eight times the distance between two successive sampling patterns s,. cause; in this case the difference
Ko'x
bung τ der Periode der Frequenz von 512 kHz, mit welcher die in Reihe angeordneten Abtastmuster durch die Vorrichtung
hindurchgeführt werden. Am Ausgang des Verzögerungselementes R. werden die Abtastmuster zum Multiplikator
M1 und gleichzeitig zum Verzogerungselement R
geschickt, an dessen Ausgang sich der Multiplikator M„
befindet. K o ' x
Exercise τ of the period of the frequency of 512 kHz with which the scanning patterns arranged in series are passed through the device. At the output of the delay element R. the sampling patterns are sent to the multiplier M 1 and at the same time to the delay element R, at the output of which the multiplier M ″ is located.
Die in die drei Multiplikatoren M„, M1, M„ eintretenden Abtastmuster s, . werden in diesen mit einer ReiheThe entering the three multipliers M ", M 1, M 's scan. be in these with a number
o'1
von acht Koeffizienten (von denen einige O betrageno ' 1
of eight coefficients (some of which are 0.
können) multipliziert, welche sich zyklisch, synchron mit dem.Index i entsprechend zum Abtastmuster s,can) multiplied, which is cyclic, synchronous with the index i corresponding to the scanning pattern s,
3V1 3 V 1
wiederholen, wobei jeder Multiplikator mit einem anderen Satz von Koeffizienten beschickt wird. Der Multiplikator M, führt entgegengesetzte Vorzeichen für Sequenzen der Form kQ = O, 1, 2, 3 und k = 4, 5, 6, 7 ein.repeat, loading a different set of coefficients into each multiplier. The multiplier M i introduces opposite signs for sequences of the form k Q = 0, 1, 2, 3 and k = 4, 5, 6, 7.
- 56- - 56-
Die drei aus dem Filter 8 austretenden Abtastmuster-Sequenzen treten in den Multiplexer 9 ein, welcher Eingänge A, B, C mit Ausgängen E verbindet. Der Index "r" ist zwischen O und 7 variabel. Die acht aufeinanderfolgenden Abtastmuster s, . (nunmehr durchThe three sampling pattern sequences emerging from the filter 8 enter the multiplexer 9, which Connects inputs A, B, C to outputs E. The index "r" is variable between 0 and 7. The eight in a row Scan pattern s,. (now through
o'1 o ' 1
die Multiplikatoren Mn, M1 und M2 modifiziert) werden derart dem Eingang E aufgeprägt, daß r dem Index k im Ausdruck s, i gleich ist. Es ist dabei im Auge zu behalten, daß am Ausgang A, B, C eine Sequenz von acht aufeinanderfolgenden Abtastmustern s,the multipliers M n , M 1 and M 2 modified) are impressed on the input E in such a way that r equals the index k in the expression s, i. It must be kept in mind that at the output A, B, C a sequence of eight successive scanning patterns s,
^o' (mit i = O bis 7), gekennzeichnet durch ein bestimmtes k , am Eingang B um 8 · τ gegenüber dem Eingang A, und am Eingang C um 16 τ gegenüber dem Eingang A verzögert auftritt. Es sei T0 ein 8 τ entsprechendes Intervall, dann erfolgt die Verbindung zwischen den Eingängen A, B, C und dem Ausgang E in acht aufeinanderfolgenden Intervallen TQ/ die so angeordnet sind, daß sie jeweils acht/Abtastmuster s, . mit einer Variablen i von O bis 7 enthalten können, gemäß der folgenden Tabelle:^ o '(with i = 0 to 7), characterized by a certain k, occurs at input B by 8 · τ compared to input A, and at input C is delayed by 16 τ compared to input A. Let T 0 be an interval corresponding to 8 τ, then the connection between the inputs A, B, C and the output E takes place in eight successive intervals T Q / which are arranged in such a way that they each have eight / sampling patterns s,. with a variable i from 0 to 7, according to the following table:
- 15 -- 15 -
ν... Torder
ν ... T
E7 E3 TTl TTl
E 7 E 3
E4 bO Tt * TTi
E 4 b O
E2 E4 TP T **
E 2 E 4
E5 E1 TTl TT »
E 5 E 1
Die acht Ausgangssignale des Multiplexers 9 werden paarweise zu vier identischen Vorrichtungen 10 geschickt, welche die Summe und die Differenz der Eingangssignale erzeugen. Insbesondere summiert die Addierstufe S1 die bei En austretenden Signale zu den bei E. austretenden Signale, wobei ähnliches auch für die anderen Ausgänge gilt; die Addierstufe S-subtrahiert das bei E. austretende Signal von dem bei E austretenden Signal, wobei ähnliches auch für die anderen Signalpaare gilt. Die vier neuen Signalpaare (Summe und Differenz) werden zu jeweils einemThe eight output signals of the multiplexer 9 are sent in pairs to four identical devices 10, which generate the sum and the difference of the input signals. In particular, the adder S 1 sums the signals exiting at E n to the signals exiting at E., the same also applying to the other outputs; the adder S-subtracts the signal exiting at E. from the signal exiting at E, and the same applies to the other signal pairs. The four new signal pairs (sum and difference) each become one
von vier identischen nicht-rekursiven Filtern 11 geleitet, die gemäß der ersten Vorschrift arbeiten. Diese Filter besitzen eine Frequenzperiode von 64.kHz, arbeiten jedoch in einem Rhythmus von 512 kHz. Wenn jedes Filter nach der Formelrouted by four identical non-recursive filters 11, that work according to the first rule. These filters have a frequency period of 64 kHz and work but in a rhythm of 512 kHz. If each filter according to the formula
H (z8) = Σ h
r=OH (z 8 ) = Σ h
r = O
arbeitet, wobei ζ = exp(j2uQ/o ) ist, und ω =512 kHz und ω die Frequenz ist, dann wird das aus den Blöcken 10 austretende Summensignal beispielsweise bei geradzahligem r zu den Multiplikationskoeffizienten h überführt, während bei ungeraden r das Differenzsignal zum Multiplikationskoeffizieriten h überführt wird.works, where ζ = exp (j2uQ / o), and ω = 512 kHz and ω is the frequency, then the sum signal emerging from blocks 10 is, for example with an even r to the multiplication coefficients h transferred, while with odd r the difference signal is transferred to the multiplication coefficient h will.
Gemäß Figur 1 sind zwei der Filter 11 mit einem Modulator 12 verbunden, dessen Multiplikationskoeffizienten periodisch die Größen 1, j, -1, -j annehmen, ihre Größe jedoch mit einer Frequenz von 64 kHz ändern, weshalb die diese Modulatoren durchlaufenden Signalabtastmuster in Sätzen von acht aufeinanderfolgenden Abtastmustern derselben Größe multipliziert werden. Da die Multi- .According to Figure 1, two of the filters 11 are with a modulator 12 connected, whose multiplication coefficients periodically assume the sizes 1, j, -1, -j, their size however, change at a frequency of 64 kHz, which is why the signal sampling patterns passing through these modulators are multiplied in sets of eight consecutive sample patterns of the same size. Since the multi.
plikationskoeffizienten ebenfalls imaginäre Größen besitzen, muß das Ausgangssignal auch zum Filter- und Modulatorblock übertragen werden, welche die imaginären Abtastmuster verarbeiten. Auf ähnliche Weise muß der Multiplikator des Blocks, welche die imaginären Ab-'tastmuster des Signals verarbeitet, wenn die Multiplikationskoeffizienten eine imaginäre Größe annehmen, ebenfalls sein Ausgangssignal zu dem die reellen Abtastmuster verarbeitenden Block übertragen.plication coefficients also have imaginary quantities, the output signal must also be transmitted to the filter and modulator block, which the imaginary Process scan patterns. Similarly, the multiplier of the block, which the imaginary sampling pattern of the signal processed when the multiplication coefficients assume an imaginary size, also transmit its output signal to the block processing the real scanning patterns.
Die beiden folgenden Blöcke 13 verarbeiten die beiden Eingangssignale auf dieselbe Weise wie die Blöcke 10; ähnliches gilt auch für die identischen Filter 14 und 22 , die auf dieselbe Weise arbeiten, wie die Filter 11, wobei der einzige Unterschied darin besteht, daß die in den Blöcken 14 und 22 enthaltenen Filter eine Frequenzwiederholungsperiode von 32 kHz entsprechend ihrer Filterfunktion besitzen.The two following blocks 13 process the two Input signals in the same way as blocks 10; The same also applies to the identical filters 14 and 14 22, which work in the same way as the filters 11, the only difference being that the filters contained in blocks 14 and 22 have a frequency repetition period of 32 kHz according to their filter function.
Das Ausgangssignal des Filterblocks 22 wird einem Modulator 21 eingegeben, dessen Multiplikationskoeffizient die aufeinanderfolgenden Potenzen der Zahl (1 + j)//2 umfaßt, und der, wie der Modulator 12, einen konstanten Multiplikationskoeffizienten für acht aufeinanderfolgende Signalabtastmuster aufrechterhält und seine Koeffizienten-The output of the filter block 22 is fed to a modulator 21, whose multiplication coefficient is the successive powers of the number (1 + j) // 2 and which, like modulator 12, has a constant multiplication coefficient for eight consecutive ones Maintains signal sampling pattern and its coefficient
größen mit 64 kHz ändert. Der Block 15 arbeitet ebenso wie die Blöcke 10 und 13, wobei seine beiden Ausgangssignale dem nicht-rekursiven Filter eingegeben werden; die Frequenzwiederholungsperiode der Filterfunktion des Blocks 15 entspricht 16 kHz. Der Ausgang des Filters ist an ein Filter 17 angeschlossen, das wegen seines stellen Überganges zwischen seinem Bandpaß- bzw. Durchlaßbereich und Sperrbereich rekursiv ausgelegt ist. Die Frequenzwiederholungsperiode dieses Filters ist 8 kHz. Wie erwähnt, ist die Kaskadenschaltung aus den Elementen vom Block 8 bis zum Block 17 doppelt vorgesehen, um die Verarbeitung der reellen und imaginären Anteile der Signale zu ermöglichen.sizes with 64 kHz changes. The block 15 operates in the same way as the blocks 10 and 13, with its two output signals entered the non-recursive filter; the frequency repetition period of the filter function of the Blocks 15 corresponds to 16 kHz. The output of the filter is connected to a filter 17, which because of its make transition between its bandpass or pass band and restricted area is designed recursively. The frequency repetition period of this filter is 8 kHz. As mentioned, the cascade connection from the elements from block 8 to block 17 is provided twice, to enable the processing of the real and imaginary parts of the signals.
Die aus dem Filter 17 für den reellen Teil und dem entsprechenden Filter für den imaginären Teil austretenden "reellen" Signale (Re) und "imaginären" Signale (Im) treten beide in den Modulator 18 als komplexes Signal ein. Das komplexe Signal besitzt ein periodisches Spektrum mit einer Periode von 512 kHz, wie dies in Figur 2d für Frequenzen im Bereich von O bis 512 kHz angegeben ist. Der Modulator 18 verursacht eine 2 kHz-Frequenzverschiebung in Richtung höherer Frequenzen, die durch Multiplizieren aufeinanderfolgender Abtastmuster der komplexen Signale mit den aufeinanderfolgendenThose from the filter 17 for the real part and the corresponding filters for the "real" signals (Re) and "imaginary" signals exiting the imaginary part (Im) both enter modulator 18 as a complex signal. The complex signal is periodic Spectrum with a period of 512 kHz, as shown in FIG. 2d for frequencies in the range from 0 to 512 kHz is specified. The modulator 18 causes a 2 kHz frequency shift towards higher frequencies obtained by multiplying successive sampling patterns of complex signals with successive ones
Potenzen der Zahl exp(j2n/4N) erreicht-wird, bei denen es sich um die durch den Festwertspeicher 19 zur Multiplizierstufe 18 gelieferten, fortlaufenden Potenzen handelt. Nur der reelle Teil des Signals wird am Ausgang der Multiplizierstufe 18 erhalten, dessen Spektrum eine Konfiguration besitzt, die in Bezug auf die Frequenz von 256 kHz symmetrisch ist. Dieses Signal ist das endgültige frequenzmultiplexte Signal in abgetasteter Form.Powers of the number exp (j2n / 4N) -is reached in which it is through the read-only memory 19 to the multiplier 18 delivered consecutive potencies acts. Only the real part of the signal is obtained at the output of the multiplier 18, its spectrum has a configuration that is symmetrical with respect to the frequency of 256 kHz. This signal is the final frequency division multiplexed signal in sampled form.
Ein Block 20, dessen Arbeitsweise an sich bekannt ist, verarbeitet das Signal in analoger Form, so daß das Signalspektrum von 8-248 kHz, entsprechend einem 60-Kanal-Multiplexsignal, nach der Digital/Analog-Umwandlung, Filterung und Modulation in das 312 552 kHz-Band umgesetzt wird. Auch wenn die erwähnten Prinzipien nicht bindend sind, soll eine theoretische Beschreibung der vorliegenden Ausführungsform in Übereinstimmung mit den in der Literatur verwendeten Bezeichnungen gegeben werden.A block 20, the mode of operation of which is known per se, processes the signal in analog form, so that the Signal spectrum from 8-248 kHz, corresponding to a 60-channel multiplex signal, after digital / analog conversion, Filtering and modulation is implemented in the 312 552 kHz band. Even if the mentioned While principles are not binding, a theoretical description of the present embodiment is intended in accordance with the terms used in the literature are given.
Figur 2c veranschaulicht schematisch die Amplituden in Abhängigkeit von der Frequenz eines Digitalfilters H(z), wobei ζ = exp(j2no/u )und ω = Abtastrate oder -frequenz des frequenzmultiplexten DigitalsignalsFIG. 2c schematically illustrates the amplitudes as a function of the frequency of a digital filter H (z), where ζ = exp (j2no / u) and ω = sampling rate or -frequency of the frequency-multiplexed digital signal
bedeuten. Dieses Filter besitzt einen Durchlaßbereich innerhalb der Schwankungsbreite von -2 kHz und +2 kHz um die Frequenzen, die ein Vielfaches von ω bilden; d. h. im Fall von 64" Kanälen beträgt ω =512 kHz. Dieses Filter unterdrückt zweckmäßig alle anderen Frequenzen. Das Filter H(z) ist vorzugsweise als rekursives Filter ausgelegt, und wenn Zähler und Nenner von gleicher Größe, d. h. gleich I sind, läßt es sich durch folgende Gleichung ausdrücken:mean. This filter has a passband within the fluctuation range of -2 kHz and +2 kHz around the frequencies which form a multiple of ω; d. H. in the case of 64 "channels, ω = 512 kHz. This filter expediently suppresses all other frequencies. The filter H (z) is preferably a recursive one Filter designed, and if numerator and denominator of the same size, i.e. H. are equal to I, it can be express by the following equation:
I -1_ I
H(Z) = E - -Ui = ΠI -1_ I
H (Z) = E - -Ui = Π
-1 z-1 z
Jeder Nenner in obiger Gleichung besitzt eine Form 1-x, und da N eine Potenz von 2 ist,-d. h. N = 2 , gilt folgende Beziehung:Each denominator in the above equation has a form 1-x, and since N is a power of 2, -d. H. N = 2, the following relationship applies:
(1+x2) (14-x4) Π+χΝ/2)(1 + x 2 ) (14-x 4 ) Π + χ Ν / 2 )
1-xN 1-x N
Durch die Anwendung der obigen Gleichung (1) auf jeden Nennerfaktor des Ausdrucks H(z) läßt sich letztererBy applying equation (1) above to each denominator factor of the expression H (z), the latter can be
_- 33-_- 33-
wie folgt festlegen:as follows:
H(z) = K (Z)K1(z2)K„(z4)...Kx (zN) (2;H (z) = K (Z) K 1 (z 2 ) K "(z 4 ) ... K x (z N ) (2;
O I /. OI /. J-iJ-i
Gemäß Gleichung (2) ist das Filter H(z) in eine Kaskade .von Filtern aufgeteilt, von denen das erste Filter K (z) eine Frequenzperiode = ω , das zweite Filter eine solche entsprechend ω /2 usw. besitzt und das letzte Filter K'(z ) (mit L =" log0N) eine Frequenzwiederholungsperiode entsprechend ω /N = Ω besitzt, welche der Abtastfrequenz der Basisbandsignale, im vorliegenden Fall 8 kHz, entspricht.According to equation (2), the filter H (z) is divided into a cascade of filters, of which the first filter K (z) has a frequency period = ω, the second filter one corresponding to ω / 2 etc. and the last filter K '(z) (with L = "log 0 N) has a frequency repetition period corresponding to ω / N = Ω, which corresponds to the sampling frequency of the baseband signals, in the present case 8 kHz.
N Die genannten Filter, mit Ausnahme des Filters KT (z ) sind vom nicht-rekursiven Typ, während dieses letztgenannte Filter vom rein rekursiven Typ ist, d. h. der Zähler ist konstant. Die Anwendung der Gleichung (2) ermöglicht eine Analyse des Grundprinzips, das der Erfindung zugrunde liegt. Ausgehend von einem Filter H(z) , das in an sich bekannter Weise aufgebaut ist, wird dieN The filters mentioned, with the exception of the filter K T (z), are of the non-recursive type, while this last-mentioned filter is of the purely recursive type, ie the numerator is constant. The application of equation (2) enables an analysis of the basic principle on which the invention is based. Starting from a filter H (z), which is constructed in a manner known per se, the
2r 2 r
Arbeitsweise der Filter K (z ) erläutert. Diese Erläuterung bezieht sich auf Figur 3 und insbesondere auf Figur 3a, welche die Dämpfung des Filters K (z)The operation of the filter K (z) is explained. This explanation relates to Figure 3 and in particular on Figure 3a, which shows the attenuation of the filter K (z)
schematisch veranschaulicht. Die Filterfunktion besteht darin, die innerhalb eines Schwankungsbereichs von -2 kHz und + 2kHz um die Frequenzvielfachen ο liegenäenf zugewiesenen Frequenzen durchzulassen und die Frequenzen im Bereich um die ungeradzahligen Vielfachen der Frequenz ω /2 beträchtlich zu dämpfen bzw. zu unter-illustrated schematically. The filter function is to pass within a range of variation from -2 kHz + 2kHz to the frequency multiples ο AEEN f assigned frequencies and the frequencies in the region around odd multiples of the frequency ω / 2 significantly attenuate or to lower
2 drücken. Auf ähnliche Weise läßt das Filter K-(z ), dessen Übertragungsfunktion in Figur 3b schematisch dargestellt ist, die 4 kHz-Bereiche oder -Bänder um die geradzahligen Vielfachen der Frequenz von 128 kHz durch, während es ähnliche Frequenzbänder um die ungeradzahligen Vielfachen von 128 kHz unterdrückt..Press 2. Similarly, the filter lets K- (z), whose transfer function is shown schematically in Figure 3b, the 4 kHz ranges or bands around the even multiples of the frequency of 128 kHz while there are similar frequency bands to the odd ones Multiples of 128 kHz suppressed.
Die gleichen Erläuterungen gelten auch für die anderenThe same explanations apply to the others
4 Filter, von denen das Filter K2(ζ ) in Figur 3c sche-4 filters, of which the filter K 2 (ζ) in Figure 3c is
N matisch dargestellt ist. Das Filter K1. (ζ ) ist reinN is shown mathematically. The filter K 1 . (ζ) is pure
LiLi
rekursiv, da es die 4 kHz breiten Frequenzbänder oder -bereiche um die ungeradzahligen Vielfachen von 4 kHz herum unterdrückt und ähnliche Frequenzbänder um die geradzahligen Vielfachen von 4 kHz herum durchläßt.recursive, as it is the 4 kHz wide frequency bands or -Ranges around the odd multiples of 4 kHz suppressed and similar frequency bands around the even multiples of 4 kHz.
Die Durchlaßbereiche der Filter gemäß aufgliedernder Gleichung (2) können Amplitudenschwankungen relativ zur Frequenz besitzen, obgleich ihre Kaskadenschaltung des gesamte Filter H(z) gemäß Figur 3d ergibt. DieThe pass bands of the filters according to equation (2) can vary in amplitude relative to each other to the frequency, although their cascade connection results in the entire filter H (z) according to FIG. 3d. the
3 Ί 3003 Ί 300
2r 2 r
vorstehend bezüglich der Filter Kr(z ) gegebenen Erläuterungen ermöglichen deren Anwendung, ohne auf die genaue Gleichung (2) zurückgreifen zu müssen, so daß jedes Filter entsprechend den spezifischen, erwähnten Unterdrückungserfordernissen ausgelegt werden kann. Außerdem kann jedes Filter, einschließlich des Filters KT (z ), vom nicht-rekursiven oder rekursiven Typ sein.The explanations given above with respect to the filters K r (z) enable their application without having to resort to the exact equation (2), so that each filter can be designed according to the specific, mentioned suppression requirements. In addition, each filter, including filter K T (z), can be of the non-recursive or recursive type.
Ein Vorteil der Erfindung liegt darin, daß sie Verfahren und Möglichkeiten für die Auslegung bzw. den Bau von nicht-rekursiven und rekursiven Filtern in Übereinstimmung mit den zu erwartenden Unterdrückungserfordernissen ermöglicht, wobei die Multiplikationskoeffizienten dieser Filter sehr einfach und besonders zweckmäßig zu realisieren sind, insbesondere bei Anwendung einer Reihenarithmetik (diesbezüglich vgl. Artikel, von D. J. Goodman - M. J. Carey, "Nine Digital Filters for Decimation and Interpolation", IEEE Transaction on Acoustic Speech and Signal Processing, April 1977, S. 121; Artikel von W. Wegener, "Design of Wave Digital Filters with Very Short Coefficient Word Lenghts", Proceedings of International Symposium on Circuit and Systems, 1976, S. 473). Zur Verdeutlichung ist der Fall von 64 Signalen zugrunde gelegt,An advantage of the invention is that it processes and possibilities for the design and construction of non-recursive and recursive filters in Allows agreement with the expected suppression requirements, the multiplication coefficients of these filters being very simple and special are to be implemented appropriately, especially when using series arithmetic (in this regard cf. Article by D. J. Goodman - M. J. Carey, "Nine Digital Filters for Decimation and Interpolation ", IEEE Transaction on Acoustic Speech and Signal Processing, April 1977, p. 121; Article by W. Wegener, "Design of Wave Digital Filters with Very Short Coefficient Word Lengths ", Proceedings of International Symposium on Circuit and Systems, 1976, p. 473). For clarification, the case of 64 signals is taken as a basis,
- 3G-- 3G-
wobei gilt N = 64 = 2 und H(ζ) als Produkt von 7 Filtern nach folgender Gleichung abgeleitet wird:where N = 64 = 2 and H (ζ) is the product of 7 Filtering is derived according to the following equation:
(z2)K2(z4)K3(z8)K4(z16)K5(z32)K6(z64) (3)(z 2 ) K 2 (z 4 ) K 3 (z 8 ) K 4 (z 16 ) K 5 (z 32 ) K 6 (z 64 ) (3)
Eine bestimmte Zahl von Filtern des aus sieben Filtern bestehenden Satzes der rechten Seite von Gleichung (3), aus-gehend von links, im vorliegenden Fall drei unperiodische Filter, setzen sich nach folgender Gleichung zusammen:A certain number of filters out of seven filters existing set of the right-hand side of equation (3), starting from the left, in the present case three non-periodic Filters, are composed according to the following equation:
= Ez-1H1(Z8) (4)= Ez -1 H 1 (Z 8 ) (4)
i=oi = o
Diese Grundgleichung ist direkt anwendbar, weil die · genannten Filter vom nicht-rekursiven.Typ sind; ihr liegt daher jeweils ein Polynom in den Variablen, z. B.This basic equation is directly applicable because the said filters are of the non-recursive.type; there is therefore a polynomial in each of the variables, e.g. B.
-1 -2-4 , ■-1 -2-4, ■
ζ ,ζ ,ζ , ... zugrunde.ζ, ζ, ζ, ... based.
Gemäß dem allgemeinen Prinzip kann das Frequenzmultiplexen von N Signalen nach der Konfiguration gemäß Figur 2d durch Filterung jedes Basisbandsignals, dessen Spektrum mit X, (z ), bezeichnet ist, wobei der Index k auf dieAccording to the general principle, frequency division multiplexing can be used of N signals according to the configuration according to FIG. 2d by filtering each baseband signal, its spectrum is denoted by X, (z), the subscript k referring to the
Ä5-- - 3? Ä5-- - 3?
gewünschte Kanalfrequenzposition gemäß Figur 2d bezogen ist, mittels des Filters H(z) erfolgen, das kJl [Sl,= 8 kHz) auf der Frequenzachse verschoben ist; der analytische Ausdruck des frequenzverschobenen Filters, mit EL (z) bezeichnet, kann von H(z) abgeleitet werden, wenn die Variable ζ durch ζ-exp(-j2nk/N) ersetzt wird. Die komplexe Zahl exp(j2n/N) wird als W bezeichnet. desired channel frequency position according to Figure 2d is related, by means of the filter H (z), the kJl [Sl, = 8 kHz) is shifted on the frequency axis; the analytical expression of the frequency shifted filter, denoted EL (z), can be derived from H (z) if the variable ζ is replaced by ζ-exp (-j2nk / N). The complex number exp (j2n / N) is denoted as W.
Es sei angenommen, daß das komplexe Signal relativ zum Basisbandsignal mit Xi-(Z ) bezeichnet ist, seine endgültige Lage um die Frequenz kOherum besitzt und bereits ein einwandfrei orientiertes Spektrum aufweist; das komplexe Signal gemäß Figur 2d läßt sich dann wie folgt ausdrücken:Assume that the complex signal is denoted Xi- (Z) relative to the baseband signal, its final one Position around the frequency and already has a perfectly oriented spectrum; the complex signal according to FIG. 2d can then be expressed as follows:
Y(z) = Σ X, (Z1N)H, (z) .Y (z) = Σ X, (Z 1N ) H, (z).
Anhand der Gleichungen (3) und (4) sowie aufgrund der Tatsache, daß W^! = 1 , ergibt sich:Using equations (3) and (4) and the fact that W ^! = 1, we get:
(5) „ , 32 -32k,„ , 64s„ , 64,(5) ", 32 -32k,", 64s ", 64,
Der Ausdruck bzw. die Gleichung (5) für das Filter Kfi The expression or equation (5) for the filter K fi
64
(z ) kann außerhalb der auf diese Weise angeordneten Sununierung verlegt bzw. verschoben werden, beispielsweise
am Ausgang der Anordnung, welche die durch Gleichung (5) angegebene Operation ausführt.64
(z) can be relocated or shifted outside of the sun blind arranged in this way, for example at the exit of the arrangement which carries out the operation indicated by equation (5).
Wenn durch Y(z) das Signal am Eingang des FiltersIf through Y (z) the signal at the input of the filter
64
Kg (z ) angezeigt wird, läßt sich Gleichung (5) e.benfalls
darauf anwenden, jedoch unter Ausschluß des Faktors Kg(ζ ). Vor der Weiterbehandlung wird der Index k
in zwei Variable aufgeteilt, nämlich:64
Kg (z) is displayed, equation (5) e can also be applied to it, but excluding the factor Kg (ζ). Before further processing, the index k is divided into two variables, namely:
k = kQ + 8k = k Q + 8
Hierdurch werden die 64 Signale in 8 Sätze zu je 8 Signalen unterteilt, wobei sich jeder Satz durch eine der Größen von kQ = O bis 7 kennzeichnet, und zwar entsprechend den zu Figur 1 gemachten Ausführungen. Der Index k.. nimmt ebenfalls die Größen von O bis 7 an und kennzeichnet ein Signal, das innerhalb jedes der genannten Signalsätze in absteigender Frequenzreihenfolge vorhanden ist.As a result, the 64 signals are divided into 8 sets of 8 signals each, each set being characterized by one of the quantities k Q = 0 to 7, in accordance with the statements made with regard to FIG. The index k .. also assumes the sizes from 0 to 7 and identifies a signal that is present within each of the mentioned signal sets in descending frequency order.
64
Da W°* = 1, gilt:64
Since W ° * = 1, the following applies:
Außerdem kann in Gleichung (5) die Summierung für den Index k in zwei Summierungen für die Indizes k und k., aufgeteilt werden. Der Ausdruck Y(z) am Eingang desIn addition, in equation (5), the summation for the index k can be divided into two summations for the indices k and k., be divided. The expression Y (z) at the input of the
64
Filters Kc (z ) läßt sich ausdrücken zu64
Filters K c (z) can be expressed as follows
Y(Z) = Σ ζ XY±(z8) (6)Y (Z) = Σ ζ X Y ± (z 8 ) (6)
i=oi = o
Σ H1(Z8W-^O)K (z8W-8ko)K4(z16W-16ko) ° Σ H 1 (Z 8 W- ^ O) K (z 8 W- 8k o) K 4 (z 16 W- 16k o) °
32W-32kO)Wkoi Σ W83^I1 X (ζ64 32 W- 32k O) W koi Σ W 83 ^ I 1 X (ζ 64
k..=o ο 1k .. = o ο 1
Die Summierung in Bezug auf Index k- an der äußersten rechten Seite von Gleichung (7) verdeutlicht eine diskrete Fourier-Transformation (DFT) an den Abtastmustern des Satzes von acht Signalen mit einem konstanten Index kThe summation in terms of index k- at the outermost right-hand side of equation (7) illustrates a discrete Fourier transform (DFT) on the sampling patterns of the Set of eight signals with a constant index k
Die Transformation besitzt die Ordhung "acht", wobeiThe transformation has the order "eight", where
W^l1 (N = 64) durch WqI1 ersetzt werden kann, wobei W0 wo οW ^ l 1 (N = 64) can be replaced by WqI 1 , where W 0 where ο
die achte Wurzel der Einheit Wg = exp(j2n/8), darstellt. Somit gilt:represents the eighth root of the unit Wg = exp (j2n / 8). Hence:
o, x=oo, x = o
Die Signale Y. (z ) besitzen das Argument zgr das. angibt, daß die Abtastmuster der erwähnten Signale eine FrequenzThe signals Y. (z) have the argument z gr that indicates that the sampling pattern of the signals mentioned has a frequency
64 von 64 kHz haben, weil die Signale § , . (z ) mit einer Frequenz von 8 kHz ebenfalls die Filter H.(z ) passieren. Diese interpolieren das Eingangssignal auf der Zeitachse und liefern dabei am Ausgang in jedem Zeitintervall von 8 τ ein Abtastmuster (τ = Periode entsprechend der Frequenz von 512 kHz).64 of 64 kHz because the signals §,. (z) with a Frequency of 8 kHz also pass through the filter H. (z). These interpolate the input signal on the time axis and deliver a sampling pattern at the output in every time interval of 8 τ (τ = period corresponding to the Frequency of 512 kHz).
Unter Heranziehung von Gleichung (8) wird Gleichung (7). für Y.(z ) in zwei Summanden aufgeteilt, von denen d eine für die geradzahligen Größen des Index k und der andere für die ungeradzahligen Größen steht. Die genannten geradzahligen und ungeradzahligen Indizes werden als 2k bzw. 2k +1 ausgedrückt, mit k = 0, 1, 2, 3.Using equation (8) becomes equation (7). for Y. (z) divided into two terms, of which d one stands for the even-numbered quantities of the index k and the other for the odd-numbered quantities. The mentioned Even and odd indices are expressed as 2k and 2k +1, respectively, with k = 0, 1, 2, 3.
Hieraus folgt:It follows from this:
2k2k
o,O,
Σ HΣ H
L U1 L U 1
W16k W 16k
16w"16W~32k 16 w " 16 W ~ 32k
. 1 . 1
, 32Τ7-32Λ 5(Z WN , 32 Τ7 -32 Λ 5 (ZW N
64)64)
Die beiden Summanden ergeben verschiedene Filtersätze, die jedoch einander identisch werden können, indem auf den zweiten Summanden gemäß Gleichung (9) die Äquivalenz zwischen den Formen a und b gemäß Figur 4 angewandt wird, innerhalb welcher der Modulator 23 die folgenden Signal-Ab-tastmuster mit einer Frequenz von 512 kHz mit den aufeinanderfolgenden Potenzen von Wn multipliziert. Figur 5 veranschaulicht innerhalb eines Blocks 28 die zu realisierende Anordnung aus den Filtern und Modulatoren. Ein Modulator 24 gemäß Figur 5 ähnelt dem ModulatorThe two summands result in different filter sets which can, however, become identical to one another by applying the equivalence between the forms a and b according to FIG. 4 to the second summand according to equation (9), within which the modulator 23 has the following signal sampling patterns at a frequency of 512 kHz multiplied by the successive powers of W n. FIG. 5 illustrates, within a block 28, the arrangement to be implemented from the filters and modulators. A modulator 24 according to FIG. 5 is similar to the modulator
nach Figur 4, nur mit Ausnahme des Signalstroms, der in Figur 5 mit einer Geschwindigkeit bzw. Frequenz von 64 kHz erfolgt, so daß der Modulator 24 nicht Null betragende Abtastmuster nur in Abständen von 8 τ antrifft und somit die zeitlich aufeinanderfolgenden Abtastmuster mit der Potenz von W„ multipliziert werden. Die Anordnung des Modulators 24 nach Figur 5 ermöglicht die Weglassung des Filterblocks 2 5 auf der von den Signalen eingenommenen Strecke, entsprechend den beiden Summanden nach Gleichung (9).according to Figure 4, only with the exception of the signal stream, which in Figure 5 with a speed or frequency of 64 kHz takes place, so that the modulator 24 encounters non-zero sampling patterns only at intervals of 8 τ and thus the temporally successive sampling patterns are multiplied by the power of W ". The order of the modulator 24 according to FIG. 5 enables the filter block 2 5 to be omitted from the signals distance covered, corresponding to the two summands according to equation (9).
Der in der Gleichung (9) erscheinende Index k wird wiederum in geradzahlige und ungeradzahlige Größen aufgeteilt, während der Modulator 23 nach Figur 4 die aufeinanderfolgenden Abtastmuster mit W„ multipliziert, die für Figur 5 mit den Signalen der Frequenz von 64 kHz gilt, wobei die Modulatoren die aufeinanderfolgend durchlaufenden Abtastmuster mit den suksessiven Potenzen von W4 = exp(j2n/4) multiplizieren.The index k appearing in equation (9) is again divided into even-numbered and odd-numbered variables, while the modulator 23 according to FIG Modulators multiply the successive scanning patterns by the successive powers of W 4 = exp (j2n / 4).
Eine weitere Teilung des Index k vervollständigt den Aufbau des'Blocks 28 gemäß Figur 5, an dessen Eingänge Signale 9, · mit der Konstante i ankommen, und zwarAnother division of the index k completes the Structure of the 'block 28 according to FIG. 5, at the inputs of which signals 9, · with the constant i, arrive, namely
o,1
aufgrund der vom Index k der Signale gemäß Gleichung (8)o, 1
due to the index k of the signals according to equation (8)
angenommenen acht Größen.adopted eight sizes.
Der Block 28 sollte achtfach ausgelegt sein, entsprechend den acht Größen i, wobei am Ausgang jedes Blocks ein Element angeordnet sein muß, das eine Verzögerung von i · τ hervorbringt. Die Ausgangsgrößen der genannten Verzögerungen zur Erzielung des Signals Y(z) werden in Übereinstimmung mit Gleichung (6) summiert. Jeder dieser Blöcke muß dann für jede Größe des Index i doppelt vorhanden sein, um die reellen und imaginären Komponenten des Signals zu filtern.The block 28 should be designed eightfold, accordingly the eight quantities i, where at the output of each block a Element must be arranged that brings about a delay of i · τ. The output variables of the above Delays to achieve signal Y (z) are summed in accordance with equation (6). Each of these Blocks must then be duplicated for each size of the index i in order to have the real and imaginary components of the signal.
Wenn die Signale auf Zeitmultiplexbasis übertragen wer- · den, kann die Zahl der genannten Blöcke auf zwei reduziert werden, nämlich je einen für den reellen und den imaginären Teil der Signale § , .. Figur 6a veranschaulichtIf the signals are transmitted on a time division basis den, the number of blocks mentioned can be reduced to two, namely one for the real and one for the imaginary part of the signals §, .. Figure 6a illustrates
o,
die Abtastmuster mit einem Intervall T, das einer 8-kHz-O,
the sampling patterns with an interval T corresponding to an 8 kHz
Periode eines der Signale 9 , . für eine feste GrößePeriod of one of the signals 9,. for a fixture
o,
von k und i entspricht; Figur 6b zeigt die aus dem Block 28 gemäß Figur 5 aufgrund der Größe Null des Index i
mit einer Frequenz von 64 kHz austretenden Abtastmuster; Figur 6c veranschaulicht die aus derselben Anordnung
austretenden Abtastmuster für eine von Null verschiedene Gattungsgröße des Index i, wobei am Ausgang dieser Anordnung
ein Element mit einer Verzögerung it angeordnet ist.O,
of k and i corresponds to; FIG. 6b shows the scanning patterns emerging from block 28 according to FIG. 5 due to the size zero of index i at a frequency of 64 kHz; FIG. 6c illustrates the scanning patterns emerging from the same arrangement for a non-zero generic variable of the index i, an element with a delay it being arranged at the output of this arrangement.
"3Ί30Ϊ42""3Ί30Ϊ42"
Falls das Verzögerungselement χτ an den Eingang jeder Eingangsstufe 27 (Figur 5) verschoben bzw. versetzt wird, nimmt jeder Eingang aufgrund der acht Anordnungen entsprechend den acht Größen des Indexes i die Abtastmuster sequentiell mit einer Verzögerung von τ ab, wie dies in Figur 6d für eine Gattungsgröße mit Index k dargestellt ist.If the delay element χτ at the input each Input stage 27 (Figure 5) is shifted or offset, takes each input due to the eight arrangements according to the eight sizes of the index i, the scanning patterns sequentially with a delay of τ, as shown in Figure 6d for a generic size with index k.
Die gemäß dem Index i in einer zeitlichen Sequenz angeordneten Abtastmuster der Signale J , . können nur eine einzige Anordnung, d, h. den Block 28 gemäß Figur 5, durchlaufen, die demnach mit einer Frequenz von 512 kHzThe sampling patterns of the signals J,. can only one single arrangement, i. the block 28 according to Figure 5, run through, which accordingly with a frequency of 512 kHz
arbeitet. Die Filter 25 (Η±(ζ )) ändern ihren Multiplikationskoeffizienten mit einer Frequenz von 512 kHz.is working. The filters 25 (Η ± (ζ)) change their multiplication coefficient with a frequency of 512 kHz.
Da die Signale P, . komplex sind, müssen ersichtlicher-Since the signals P,. complex, must be more clearly
o,1
weise zwei einander ähnliche Anordnungen vorgesehen sein, nämlich je eine für die reellen und für die imaginären
Abtastmuster des Signals. Das Signal Y(z) steht nunmehr am Ausgang des Blocks 28 zur Verfügung und durchläuft
das Filter 17, das wiederum in zwei identische Filter unterteilt ist, nämlich je ein Filter für den reellen
und für den imaginären Teil.o, 1
wise two similar arrangements can be provided, namely one each for the real and for the imaginary sampling pattern of the signal. The signal Y (z) is now available at the output of the block 28 and passes through the filter 17, which in turn is divided into two identical filters, namely one filter each for the real and one for the imaginary part.
Eine weitere Vereinfachung wird dann erzielt, wenn dieA further simplification is achieved if the
den Signalen o, . zugehörigen Abtastmuster (für eine o,the signals o,. associated scanning pattern (for a O,
feste, sich von Null bis 7 ändernde Größe von k und i sind die Abtastmuster in Figur 6d dargestellt) mit einem Vielfachen von 8τ für eine vorgegebene Größe des Index k verzögert werden, was bedeutet, daß sie in die Eingänge 27 des Blocks 28 nach Figur 5 in der folgenden Reihenfolge eintreten: O, 4, 2, 5, 1, 6, 3, 7. Damit ein Abtastmuster für jedes Signal j> , . (i = O, ... 7)fixed magnitudes of k and i, varying from zero to 7 the scanning patterns are shown in FIG. 6d) with a multiple of 8τ for a given size of the index k are delayed, which means that they are in the inputs 27 of the block 28 of Figure 5 in the following Enter order: O, 4, 2, 5, 1, 6, 3, 7. So a sampling pattern for each signal j>,. (i = O, ... 7)
o, in den betreffenden k -Eingang 27 eingegeben werden kann, wird eine Zeitspanne τ benötigt, die der 8 kHz-Frequenzperiode gleich ist. Dies bedeutet, daß die Abtastmustero, can be entered in the relevant k input 27, a period of time τ is required which is equal to the 8 kHz frequency period. This means that the scanning pattern
der Signale X, (ζ ) in Reihe zum Eingang 4 gemäß κ. of the signals X, (ζ) in series with input 4 according to κ.
Figur 5 geleitet werden können. Der Prozessor 4 führt an einem Block von acht aufeinanderfolgenden Abtastmustern innerhalb einer Periode von 8τ eine diskrete Fourier-Transformation aus. Die Ausgangssignale des Prozessors 4 werden in Reihe angeordnet, worauf die Abtastmuster der Multiplikation 6 durchlaufen. Infolgedessen weist der Multiplexer 30 die Abtastmuster der Signale P, . mit einer konstanten Größe von k inFigure 5 can be directed. The processor 4 performs a discrete block of eight successive sampling patterns within a period of 8τ Fourier transform. The output signals of the processor 4 are arranged in series, whereupon the Scan pattern of multiplication 6 run through. Consequently the multiplexer 30 has the sampling patterns of the signals P,. with a constant size of k in
o,O,
einer zeitlichen Sequenz dem jeweiligen richtigen Eingang des Filter- und Modulatorblocks 28 zu'.a time sequence to the respective correct input of the filter and modulator block 28 '.
Das Filter 17 ist an den Ausgang des genannten Blocks angeschlossen. Diesem Filter ist der Digitalmodulator 31 nachgeschaltet, an dessen Ausgang nur die reellenThe filter 17 is connected to the output of said block. This filter is the digital modulator 31 connected downstream, at the output of which only the real ones
3A - '· 3Ί 3 Ο 3A - ' 3Ί 3 Ο
-H--H-
Abtastmuster erscheinen werden.Scanning patterns will appear.
Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wurde insbesondere auf einen Fall Bezug genommen, in dem eine Frequenzmultiplexübertragung von 64 Basisbandsignalen gewünscht wird. Die Vorrichtung läßt sich jedoch für eine Zahl N von Signalen entsprechend einer Potenz von 2- auslegen. Die Zahl N wird in das Produkt der Zahlen ρ und q aufgeteilt, d. h. N = ρ · qr worin ρ und q weiterhin Potenzwerte von 2 sind. Falls mit Ω die Abtastfrequenz des Basisbandsignals bezeichnet ist, besitzt das frequenzmultiplexte Signal eine Frequenzwiederholungsperiode ΝΩ entsprechend seiner Abtastfrequenz. Hierbei werden ρ Sätze von q Signalen geformt, von denen letztere ein Intervall ρΩ besitzen, wenn sie ihre bestimmte FrequenzZuteilung nach dem Multiplexen erreichen.In connection with the present invention, reference was made in particular to a case in which a frequency division multiplex transmission of 64 baseband signals is desired. However, the device can be designed for a number N of signals corresponding to a power of 2. The number N is divided into the product of the numbers ρ and q, ie N = ρ · q r where ρ and q are still power values of 2. If Ω is the sampling frequency of the baseband signal, the frequency-multiplexed signal has a frequency repetition period ΝΩ corresponding to its sampling frequency. Here, ρ sets of q signals are formed, the latter of which have an interval ρΩ when they reach their specific frequency allocation after multiplexing.
Die Abtastmuster jedes Satzes von q Signalen werden mittels der diskreten Fourier-Transformation der Dimension "q" transformiert, und die komplexen Ausgangs-The sample patterns of each set of q signals are obtained using the discrete Fourier transform of the dimension "q" is transformed, and the complex output
k i signale werden mit dem Faktor Wor multipliziert, bei welchem k im Bereich von 0 bis p-1 und i von 0 bis q-1 liegen. Die Abtastmuster werden hierauf zu einem Filter- und Modulatornetzwerk mi ρ Eingängen geleitet,ki signals are multiplied by the factor W o r , at which k is in the range from 0 to p-1 and i from 0 to q-1. The sampling patterns are then sent to a filter and modulator network with ρ inputs,
das zum Filtern und Modulieren der reellen und imaginären Komponenten vorgesehen ist. Vor der Eingabe in das gesamte Netzwerk vertauschen die reellen und imaginärer. Signalkomponenten ihre Rollen auf die vorher angegebene Weise und aus den genannten Gründen. Das komplexe Signal erfährt am Ausgang des Filter- und Modulatorblocks eine komplexe Ω/4-Modulation zur Gewährleistung einer richtigen Frequenzposition. Am Block 28 gemäß Figur 5 sind weiterhin verschiedene Vereinfachungen möglich, wobei die von den verschiedenen Blöcken durchgeführten Funktionen von unterschiedlicher Art sein können, was von der jeweiligen Bevorzugung und der Entwicklung der bei der Realisierung der'Vorrichtung verwendeten digitalen Komponenten abhängt.that for filtering and modulating the real and imaginary Components is provided. Before entering the whole network, swap the real and imaginary. Signal components perform their roles in the manner and for the reasons stated above. The complex signal experiences a complex Ω / 4 modulation at the output of the filter and modulator block to ensure a correct one Frequency position. Various simplifications are also possible at block 28 according to FIG the functions performed by the different blocks can be of different types, depending on what the respective preference and the development of the digital components used in the implementation of the device depends.
Im folgenden sind zwei hauptsächliche Vereinfachungen angegeben, welche die Erfindung im Vergleich zu bisherigen Vorrichtungen besonders vorteilhaft macht.The following are two major simplifications indicated, which makes the invention particularly advantageous compared to previous devices.
Die erste Vereinfachung ergibt sich aus der Tatsache,The first simplification arises from the fact
2 daß die ersten Filter des Satzes K (z), K1(z ) ... K-(Z ) gemäß Gleichung (2) besonders einfach, d. h. von niedriger Ordnung sind. Insbesondere bei der Auf-2 that the first filters of the set K (z), K 1 (z) ... K- (Z) according to equation (2) are particularly simple, ie of low order. Especially when it comes to
lösung von Gleichung (4) enthalten die Filter H.(z ) wenige Ausdrücke, dies bedeutet, daß der Satz diesersolution of equation (4) contain the filter H. (z) few expressions, this means the sentence this
Filter im Block 29 gemäß Figur 5 als einziges Filter ausgelegt werden kann, dessen Koeffizienten sich mit einer Geschwindigkeit oder Frequenz von 512 kHz ändern. Wenn dieses neue, einzige Filter am Beginn des Intervalls T eine Folge von acht Abtastmustern bezüglich der Signale , . aufnimmt (mit k = eine Konstante undFilter in block 29 according to Figure 5 can be designed as the only filter whose coefficients are with a speed or frequency of 512 kHz. If this new, only filter at the beginning of the interval T is a sequence of eight sampling patterns with respect to the signals,. records (with k = a constant and
i\. X O i \. XO
i = variabel von 0 bis 7), gibt es den Inhalt seiner Verzögerungselemente vor dem Eingang des nächsten Abtastmustersatzes für dieselbe Größe k ab. Für 64 Signale gilt beispielsweise folgendes:i = variable from 0 to 7), there is the content of its delay elements before the input of the next sample set for the same size k. For example, the following applies to 64 signals:
K0(Z) = (1+2K 0 (Z) = (1 + 2
(z2) = (1+z 2)3 (z 2 ) = (1 + z 2 ) 3
K2(Z4) = (1+z V (10)K 2 (Z 4 ) = (1 + z V (10)
Das Produkt der drei vorstehenden Filter ergibt ein FilterThe product of the three above filters makes a filter
20 _r
Σ hrz
i=o20 _ r
Σ h r z
i = o
wobei die Größen der Koeffizienten h der folgenden Tabelle II entsprechen:where the sizes of the coefficients h are the following Table II correspond to:
οH
ο
Die obige Tabelle gibt in jeder Spalte, von oben· nach unten gelesen, die Koeffizienten von Filtern H. (z ) mit von 0 bis 7 variabler Größe i an. Die Daten-Staffelung ist in vorliegender Beschreibung nicht berücksichtgt, da sie zu den normalen Aufgaben bei der Konstruktion von Digitalfiltern zählt.The table above gives the coefficients of filters in each column, read from top to bottom H. (z) with variable i from 0 to 7. The data graduation is in the present description not considered, as it is a normal task in the construction of digital filters.
Jedes der Filter 29 nach Figur 5 kann nach dem Schaltbild von Figur 7 ausgelegt sein. Es sei angenommen, daß dieses Filter das an den Eingang 27 angeschaltete Filter ist, dem gemäß Figur 5 die Grcge "O" des Index k zugewiesen worden ist. In diesem Fall nimmt dieses Filter an seinem Eingang 27 eine in Figur 6d dargestellte Folge von Abtastmustern ab. Jede Folge von acht Abtastmustern wird durch den MultiplikatorEach of the filters 29 according to FIG. 5 can be designed according to the circuit diagram of FIG. It is assumed that this filter is the filter connected to the input 27, to which, according to FIG. 5, the size e "O" of the index k has been assigned. In this case, this filter picks up a sequence of scanning patterns shown in FIG. 6d at its input 27. Each sequence of eight sample patterns is processed by the multiplier
3130Ö423130Ö42
entsprechend mit den Größen gemäß der ersten Spalte an der linken Seite von Tabelle II, von oben nach unten • gelesen, multipliziert. Die am Eingang des Multiplikators 34 erscheinenden Abtastmuster erscheinen auch am Eingang des Multiplikators 35 nach einer Verzögerung von 8 τ durch das Verzögerungselement 32, und sie werden durch den Multiplikator 35 mit den Größen gemäß der zweiten Spalte von Tabelle II multipliziert.corresponding with the sizes according to the first column on the left-hand side of Table II, from top to bottom • read, multiplied. The sampling patterns appearing at the input of the multiplier 34 also appear on the Input of multiplier 35 after a delay of 8 τ by delay element 32, and they will multiplied by the multiplier 35 by the sizes according to the second column of Table II.
Auf ähnliche Weise sollen diese Abtastmuster am Eingang des Multiplikators 36 mit einer Verzögerung von 16 τ. gegenüber dem Eintang 37 erscheinen, was durch das Vorhandensein der Verzögerungselemente 32 und 33 bewirkt wird. Durch den Multiplikator 36 werden die Abtastmuster mit den Koeffizienten gemäß der letzten Spalte an de.r rechten Seite von Tabelle II multipliziert, in welcher die fehlenden Koeffizienten als Null betragend betrachtet werden. Die auf den Zweigen 38, 39, 40 austretenden Abtastmuster werden zu einem einzigen Zweig zusammengefaßt, dabei gemäß Figur 8a als Folge von 21 Impulsen geliefert und dem nächsten Filterblock zugeführt. Alle in einer Spalte (Figur 5) angeordneten Filterblöcke 29 sind identisch. Außerdem verarbeiten sie die acht eingehenden Abtastmusterblöcke auf ähnliche Weise; die Ausgangsfrequenzen sind inSimilarly, these sampling patterns at the input of the multiplier 36 should have a delay of 16 τ. appear opposite the entrance 37, which is caused by the presence of the delay elements 32 and 33 will. By the multiplier 36, the sampling patterns with the coefficients according to the last Column on the right side of Table II in which the missing coefficients are multiplied as zero be considered in terms of amount. The scanning patterns emerging on the branches 38, 39, 40 become a single one Branch combined, delivered in accordance with FIG. 8a as a sequence of 21 pulses and fed to the next filter block. All arranged in one column (Figure 5) Filter blocks 29 are identical. They also process the eight incoming sample pattern blocks in a similar way; the output frequencies are in
Figur 8a bis 8h dargestellt. Anstelle von acht Filterblöcken kann nunmehr gemäß Figur 5 ein einziger Filterblock 2? benutzt werden, der auf die in Figur 7 dargestellte Weise ausgebildet sein kann, da alle Bauteile gemäß Figur 7 bei jedem Satz aus acht Abtastmustern (Figur 6d) nur für eine Zeitspanne D/8 benutzt werden. Da die Abtastmuster der Signale p, . tatsächlich in einer zeitlichen Sequenz mit einem Abstand T/8 zwischen den mit verschiedenen Indexgrößen k markierten Abtastmustergruppen fließen, können sie sämtlich zum Eingang 37 geleitet werden, solange die Ausgänge 38, 39, 40 zweckmäßig an die Eingänge E. der folgenden acht Filterblöcke 41 gemäß Figur 5 angeschlossen sind. Durch Teilung des Intervalls T zwischen zwei eingehenden Abtastmustern desselben Signals p, . in acht (gemäß Figur 8) bezeichnete Intervalle T lassen sich aus Figur 8 auch die zwischen den Ausgängen 38, 39, 40 und den Eingängen E. herzustellenden Verbindungen oder Anschlüsse entnehmen. Diese Verbindungen sind bereits in Tabelle I angegeben, in welcher die Ausgänge 38, 39, 40 gemäß Figur 7 mit den Buchstaben A, B, C bezeichnet sind. Die auf diese Weise bewirkte Filterung entspricht der Kaskadenschaltung der drei Filter gemäß der Gleichung (10). Diese Art von Filterung führt zu einem Verlust von weniger als 0,05 dB an den Durchlaß-Figure 8a to 8h shown. Instead of eight filter blocks, a single filter block 2? can be used, which can be designed in the manner shown in Figure 7, since all components according to Figure 7 in each set of eight scanning patterns (Figure 6d) are used only for a time period D / 8. Since the sampling patterns of the signals p,. actually flow in a temporal sequence with a distance T / 8 between the scanning pattern groups marked with different index sizes k, they can all be passed to the input 37 as long as the outputs 38, 39, 40 are appropriately connected to the inputs E. of the following eight filter blocks 41 in accordance with Figure 5 are connected. By dividing the interval T between two incoming sample patterns of the same signal p,. The connections or connections to be established between the outputs 38, 39, 40 and the inputs E. can also be taken from FIG. 8 in eight intervals T designated according to FIG. These connections are already given in Table I, in which the outputs 38, 39, 40 according to FIG. 7 are designated by the letters A, B, C. The filtering effected in this way corresponds to the cascade connection of the three filters according to equation (10). This type of filtering results in a loss of less than 0.05 dB at the pass-through
-jerz.-jerz.
·· "313OÖ42·· "313OÖ42
bandgrenzen von +2 kHz und -2 kHz und zu einer Dämpfung von mehr als 75 dB im selben Frequenzbereich um die Frequenz von 256 kHz herum (bei nichtunterscheidbarem Übersprechen) sowie von mehr als 85 dB um andere Frequenzen herum, die ganzzahlige Vielfache von 64 kHz darstellen.band limits of +2 kHz and -2 kHz and an attenuation of more than 75 dB in the same frequency range around the Frequency around 256 kHz (with indistinguishable crosstalk) and more than 85 dB around other frequencies that represent integer multiples of 64 kHz.
Der Vorteil dieser Ausführungsform liegt darin, daß die angeführte Vereinfachung auf einem weiten Bereich von N Werten entsprechend der Zahl der Wege für die Multiplexübertragung angewandt werden kann. Genauer gesagt: für den Fall von N = 16 ist es beispielsweise möglich, die 16 Signale in vier Sätze zu je 4 Signalen aufzuteilen und dabei die DFT (diskrete Fourier-Transformation) an jedem dieser Sätze durchzuführen. Da gilt L = log2 16 = 4, sollte das Filter H(z) die folgenden Teile besitzen:The advantage of this embodiment is that the simplification mentioned can be applied to a wide range of N values corresponding to the number of paths for the multiplex transmission. More precisely: for the case of N = 16 it is possible, for example, to divide the 16 signals into four sets of 4 signals each and to perform the DFT (discrete Fourier transform) on each of these sets. Since L = log 2 16 = 4, the filter H (z) should have the following parts:
H(z) = Ko(z) K1 (z2)K2(z4)K3(z8)K4(z16)H (z) = K o (z) K 1 (z 2 ) K 2 (z 4 ) K 3 (z 8 ) K 4 (z 16 )
Darin ist die Veränderliche ζ = exp(j2na/a^), mit ω. entsprechend 128 kHz. In diesem Fall kann zweckmäßigerweise beispielsweise folgende Beziehung gewählt werden:Here the variable ζ = exp ( j2na / a ^) , with ω. corresponding to 128 kHz. In this case, for example, the following relationship can expediently be selected:
Ko (ζ) = (1+z 1)3 K o (ζ) = (1 + z 1 ) 3
= -1+9z"4 + 16z 6 + 9z 8 - ζ 12 ' (11)= -1 + 9z " 4 + 16z 6 + 9z 8 - ζ 12 '(11)
Das Produkt der genannten Filter ergibt dann ein FilterThe product of the filters mentioned then results in a filter
1515th
Σ h zΣ h z
r=O r r = O r
dessen Koeffizienten h nach folgender Tabelle III angeordnet sein können:its coefficient h according to the following table III can be arranged:
Tabelle ΙΙΪTable ΙΙΪ
h0 = -1 h4 =9 h8 = 57 h12 = -1h 0 = -1 h 4 = 9 h 8 = 57 h 12 = -1
h1 = -3 h5 = 27 hg '=.43 hi3 = ~3 h 1 = -3 h 5 = 27 h g '= .43 h i3 = ~ 3
h2 = -3 h6 = 43 h10 - 27 h14 = -3h 2 = -3 h 6 = 43 h 10 - 27 h 14 = -3
h3 = -1 h7 = 57 h^ = 9 h15 = -1h 3 = -1 h 7 = 57 h ^ = 9 h 15 = -1
" * 3130Ö42"* 3130Ö42
Die obige Tabelle III, zeilenweise von oben nach unten gelesen, gibt in jeder Zeile die Koeffizienten von FiI-Table III above, read line by line from top to bottom, gives the coefficients of FiI-
tern H.(ζ ) an, wobei i = 0, 1, 2, 3 für einen Aufbau ähnlich Gleichung (4) gilt. Das Filter, dessen Funktion derjenigen des Filters in Figur 7 analog ist, besitzt drei Verzogerungselemente 4τ-, mit T1 gleich Periode der 128 kHz-Frequenz, sowie vier Multiplizierelemente, deren Multiplikationskoeffizienten zyklisch die in Tabelle III angegebenen, spaltenweise zu lesenden Größen annehmen.tern H. (ζ), where i = 0, 1, 2, 3 for a structure similar to equation (4). The filter, whose function is analogous to that of the filter in FIG. 7, has three delay elements 4τ-, with T 1 equal to the period of the 128 kHz frequency, as well as four multiplier elements, the multiplication coefficients of which cyclically assume the sizes to be read column by column as specified in Table III.
Der Verlust am Rand des Durchlaßbereichs des Produkts der beiden Filter gemäß Gleichung (11) ist nun weniger als 0,04 dB, und die Dämpfung in den 4 kHz-Frequenzbereichen um die (Mitten-)Frequenz von 32, 64 bzw. 9 6 kHz herum ist größer als 78 dB.The loss at the edge of the pass band of the product of the two filters according to equation (11) is now less than 0.04 dB, and the attenuation in the 4 kHz frequency ranges around the (center) frequency of 32, 64 or 96 kHz around is greater than 78 dB.
Eine weitere Vereinfachung läßt sich im Block 28 gemäß Figur 5 an dem Satz der nicht-rekursiven Filter vornehmen, deren Ausgangssignale summiert werden, nachdem eines einen Modulator durchlaufen hat. Im Block 28 gemäß Figur 5 ist eine ähnliche Konfiguration wie diejenige nach Figur 9a dargestellt; gemäß Figur 9a dienen Filter 44 und 45, die jeweils denselben Aufbau besitzen, zum Filtern von an Eingänge 48 und 49 angelegten SignalenA further simplification can be found in block 28 according to FIG Do Figure 5 on the set of non-recursive filters whose outputs are summed after one has passed through a modulator. In the block 28 of FIG. 5, there is a configuration similar to that shown according to Figure 9a; According to Figure 9a, filters 44 and 45 are used, each of which has the same structure, for filtering signals applied to inputs 48 and 49
Q QQ Q
X (z ) und Χ, (ζ ), wobei das am ausgangsseitigen FilterX (z) and Χ, (ζ), where the filter on the output side
3. L) 3. L)
4 5 austretende Signal den Multiplikator 47 durchläuft, der eine Frequenzumsetzung des Frequenzspektrums mit einer Größe entsprechend der halben Frequenzwiederholungsperiode der Dämpfungsfunktion des Filters 45 bewirkt.4 5 exiting signal passes through the multiplier 47, which uses a frequency conversion of the frequency spectrum a size corresponding to half the frequency repetition period of the damping function of the filter 45 caused.
Die Schaltung gemäß Figur 9b entspricht derjenigen gemäß Figur 9a, nur mit dem Unterschied, daß die Multiplizierstufe 47 an den Eingang der Filtereinheit 4 5 verlegt worden ist, die nunmehr als Filtereinheit 46 bezeichnet ist und die sich von ersterer dadurch unterscheidet, daß ihre Filterfunktion eine Frequenzverschiebung um die Hälfte ihrer Wiederholungsperiode erfahren hat; dies ist durch Änderung des VorzeichensThe circuit according to FIG. 9b corresponds to that according to FIG. 9a, only with the difference that the multiplier stage 47 has been moved to the input of the filter unit 4 5, which is now called the filter unit 46 and which differs from the former in that its filter function is a frequency shift has experienced about half of its repetition period; this is by changing the sign
8r
des Arguments ζ der Funktion selbst angegeben.8r
of the argument ζ of the function itself.
Die Filter 44 und 46 gemäß Figur 9, bei denen es sich z. B. um solche des nicht-rekursiven Typs handelt, können nun zu einer einzigen Filterfunktion zusammengefaßt werden, die gemäß der ersten Darstellung nach Figur 10, die ein biquadratisches Linearphasen-Filter betrifft, realisiert werden kann. Die Summe der SignaleThe filters 44 and 46 according to FIG. 9, which are z. B. to those of the non-recursive type, can now be combined into a single filter function, according to the first representation according to Figure 10, which relates to a biquadratic linear phase filter, can be implemented. The sum of the signals
8 88 8
X_(z ) und Xj* (z ) an den Eingängen der Filter 44 und 46 gemäß Figur 9b wird gemäß Figur 10b mit geradzahligen Koeffizienten 52 und 53 zum Eingang der Multipli-X_ (z) and Xj * (z) at the inputs of the filters 44 and 46 according to Figure 9b is shown in Figure 10b with even coefficients 52 and 53 to the input of the multipli-
katoren geleitet, während die Differenz mit ungeradzahligen Koeffizienten zum Eingang der Multiplizierstufen, d. h. im Fall von Figur 10 r.ur zum Multiplikator 54, übertragen wird.cators, while the difference with odd-numbered coefficients to the input of the multipliers, d. H. in the case of FIG. 10 r.ur is transmitted to the multiplier 54.
Die in den Figuren 9 und 10 dargestellten Transformation wird im Block 28 gemäß Figur 5 auf den gesamten Filtersatz 41, 43 und 25 angewandt, bei dem die Ausgangssignale summiert werden, nachdem eines die Modulatoren 42, 46 und 24 passiert hat. Insbesondere sind die Modulatoren 42, deren Funktion in einer Multiplikation der aufeinanderfolgenden Abtastmuster der sie durchlaufenden Signale abwechselnd mit +1 und -1 besteht, auch am Eingang der in den Übertragungsweg ein- The transformation shown in FIGS. 9 and 10 is applied to the entire in block 28 according to FIG Filter set 41, 43 and 25 applied, in which the output signals are summed after one of the modulators 42, 46 and 24 happened. In particular, the modulators 42, their function in a multiplication of the successive scanning patterns of the signals passing through them alternately with +1 and -1, also at the input of the
geschalteten Filter H.(ζ ) angeordnet. Hieraus ergeben sich zwei Wirkungen:switched filter H. (ζ) arranged. This has two effects:
1. Da die Funktion des Multiplikators 42 in einem Wechsel des Vorzeichens der Abtastmuster nach Maßgabe eines Signals <?, . besteht, wobei k und i1. Since the function of the multiplier 42 in one Change of sign of the scanning pattern according to a signal <?,. consists, where k and i
J ic χ ο J ic χ ο
o, ■o, ■
Konstanten darstellen und die Abtastmuster um 8τ voneinander entfernt sind, wird dann, wenn derRepresent constants and the sampling pattern by 8τ are distant from each other, if the
Multiplikator am Eingang des Filter H. (z ) angeordnet ist, das auch als Interpolator wirkt, ein Abstand T der Signalabtastmuster eingeführt, so daßMultiplier is arranged at the input of the filter H. (z), which also acts as an interpolator, a distance T of the signal sampling pattern introduced so that
letztere keinem Vorzeichenwechsel unterworfen sind, da sie sich in einer zeitlichen Lage befinden, welche jederzeit dem betreffenden Vorzeichen zugeordnet ist. Da der Modulator 42 in diesem Fall nicht mehr nötig ist, wird er weggelassen'.the latter are not subject to a change in sign, since they are in a temporal position which is assigned to the relevant sign at any time. Since the modulator 42 is no longer in this case is necessary, it is left out '.
2. Durch den Durchgang der Signale durch den Modulator 42 am Eingang des Filters H'i(z ) auf der Signalübertragungsstrecke ändert das Filter sein Argument-Vorzeichen gemäß Figur 9; das bedeutet, daß die Multiplizierstufe 35 gemäß Figur 7 das Vorzeichen ihrer Multiplikationskoeffizienten ändern muß, wenn sie von den Abtastmustern der Signale o, . durchlaufen 2. As the signals pass through the modulator 42 at the input of the filter H ' i (z) on the signal transmission path, the filter changes its argument sign according to FIG. 9; this means that the multiplier 35 according to FIG. 7 must change the sign of its multiplication coefficients if it is dependent on the sampling patterns of the signals o,. run through
o, wird, die mit den Größen des Index k entsprechend 4, 5, 6,7 markiert sind. Figur 7 veranschaulicht den der Funktion der Filter 29 gemäß Figur 5 äquivalenten Aufbau.o, which will correspond with the sizes of the index k 4, 5, 6.7 are marked. FIG. 7 illustrates that which is equivalent to the function of the filters 29 according to FIG Construction.
Die vorstehenden Ausführungen verdeutlichen die Arbeitsweise und Aufbau desjenigen Teils der Vorrichtung gemäß Figur 1, dessen Aufgabe in einer ESB-Frequenzmultiplexübertragung von 64 Basisbandsignalen liegt. Die Realisierung der Vorrichtung mit einer von 64 abweichenden Zahl von Signalen, ebenso wie die Technologie und die Komplexität der verfügbaren Digitalkomponenten, sindThe above explanations clarify the operation and structure of that part of the device according to FIG Figure 1, its task in an ESB frequency division multiplex transmission of 64 baseband signals. The realization of the device with a different from 64 Number of signals, as well as the technology and complexity of the digital components available
« τ ■ ■ ·■ ·«Τ ■ ■ · ■ ·
■·*" 3130Ö42■ · * "3130Ö42
dem Fachmann auf der Grundlage seines technischen Wissens mit entsprechender Modifizierung der Vorrichtung ohne Änderung des grundsätzlichen Arbeitsprinzips der Vorrichtung möglich. Beispielsweise ist eine Verdopplung der Blöcke gemäß Figur 1 von 8 bis 17 nötig, um die reellen und imaginären Signalkomponenten zu filtern und zu modulieren, doch kann eine solche Verdopplung vermieden werden, wenn die (Arbeits-)Geschwindigkeit der verwendeten Digitalkomponenten ausreichend hoch ist. In einem solchen Fall kann eine einzige Anordnung der genannten Blöcke sowohl die reellen als auch die - imaginären Abtastmuster verarbeiten, die zeitlich in Reihe und einander abwechselnd angeordnet sind, wodurch die Arbeitsgeschwindigkeit bzw. -frequenz der Blöcke'verdoppelt wird. Ersichtlicherweise werden die reellen und imaginären Abtastmuster in den Modulatoren 12 und 22 gemäß Figur 1 mit komplexen Multiplikationskoeffizienten erneut synchronisiert, so daß sie in Wechselwirkung miteinander zu treten vermögen und somit in einer abwechselnden Zeitfolge angeordnet sind. Außerdem kann die Vorrichtung zur Verarbeitung von N Signalen, falls dies durch die Arbeitsgeschwindigkeit der Vorrichtung ermöglicht wird, mehr als einen Satz von N Signalen multiplexen, wenn die betreffenden Zeit- bzw. Signalabtastmuster zeitlich in Reihe angeordnet sind.the expert on the basis of his technical knowledge with appropriate modification of the device possible without changing the basic working principle of the device. For example, is a doubling of the blocks according to FIG. 1 from 8 to 17 are necessary in order to add the real and imaginary signal components filter and modulate, but such a doubling can be avoided if the (working) speed of the digital components used is sufficiently high. In such a case, a single arrangement can be used of the named blocks process both the real and the - imaginary sampling patterns that are temporally are arranged in series and alternately, whereby the operating speed or frequency of the Blocks' is doubled. Obviously, the real and imaginary sampling patterns in the modulators 12 and 22 according to FIG. 1 with complex multiplication coefficients synchronized again so that they are able to interact with each other and thus are arranged in an alternating time sequence. In addition, the device can process N signals, if the speed of operation of the device allows, more than one set of Multiplex N signals if the relevant time or signal sampling patterns are arranged in time series.
Gemäß Figur 1 können darüber hinaus einige der als unperiodisch vorausgesetzten Filter auch in periodischer Form vorliegen. Beispielsweise besitzt der Block -16 gemäß Figur 1 eine Filterfunktion mit einer Frequenzperiode von 16 kHz. Zur Gewährleistung eines einfacheren Filters und zum Kompensieren der Verluste auf den Durchlaßbereichen der vorgeschalteten Filter kann dieses Filter als rekursives Filter ausgelegt sein; in diesem Fall wird allerdings der'kompakte Aufbau gemäß Figur 10 nicht erzielt, so daß jeweils zwei getrennte Filter für den reellen und für den imaginären Teil des Signals benutzt werden müssen.According to FIG. 1, some of the filters assumed to be non-periodic can also be periodic Form. For example, the block -16 according to FIG. 1 has a filter function with a Frequency period of 16 kHz. To ensure a simpler filter and to compensate for the losses This filter can be designed as a recursive filter on the pass bands of the upstream filters be; in this case, however, the 'compact structure not achieved according to Figure 10, so that two separate filters for the real and for the imaginary Part of the signal must be used.
Im folgenden ist der Demultiplexer beschrieben, d. h. der Teil, der an seinem Eingang das verschiedenen ESB-frequenzmultiplexten Signalen zugeordnete Signal abnimmt und welcher das Signal aufteilt und es dabei in Basisbandsignale umsetzt. Der betreffende Vorrichtungsteil ist in Figur 11 dargestellt.In the following the demultiplexer is described, i. H. the part which at its entrance the different Signal assigned to ESB frequency division multiplexed signals decreases and which divides the signal and converts it into baseband signals. The relevant part of the device is shown in FIG.
Im Fall der Demultiplexübertragung von 64 Signalen (60 in Wirklichkeit) wird das Mehrfachsignal vom Eingang 78 beispielsweise dem 312 - 512 kHz-Frequenzbereich zugewiesen. Ein Block 55 wandelt dieses Signal in den 8 - 248 kHz-Frequenzbereich entsprechenden gültigenIn the case of demultiplexing 64 signals (60 in reality), the multiple signal from input 78 is, for example, the 312-512 kHz frequency range assigned. A block 55 converts this signal into valid corresponding to the 8 - 248 kHz frequency range
"**"" *~*°" *"' Z 3ΐΥθϋ"42"**"" * ~ * °" * "' Z 3ΐΥθϋ" 42
Normen mittels Modulations- und Filtervorgängen um; dieses Signal wird daher mit einer Frequenz von 512 kHz abgetastet, digital kodiert und als periodisches Frequenzspektrumsignal aus 64 Signalen im 4 kHz-Bereich und mit Zuweisung zum 0 - 256 kHz-Bereich interpretiert bzw. ausgewertet, wobei das genannte Spektrum gegenüber den ungeradzahligen Vielfachen der Frequenz von 256 kHz symmetrisch ist. Dieses Signal tritt am Ausgang des Blocks 55 mit einer Abtastfrequenz von 512 kHz in die folgende Multiplizierstufe 56 ein, in welchem es eine 2 kHz-Frequenzverschiebung in Richtung auf niedrigere Frequenzen über eine Multiplikation seiner folgenden bzw. aufeinanderfolgenden reellen Abtastmuster mit (aufeinander) folgenden Potenzen der- komplexen Zahl exp (j2n./256) erfährt; die entsprechenden Größen werden durch den Festwertspeicher 56 (ROM) zur Multiplizierstufe 56 geliefert. Die Signale am Ausgang der Multiplizierstufe 56 sind nunmehr komplex, und die nachgeschalteten Teile der Vorrichtung müssen aufgeteilt sein, um die reellen Komponenten (Re) und die imaginären Komponenten (Im) mit einer Frequenz von 512 kHz getrennt zu verarbeiten, außer dann, wenn diese reellen und imaginären Komponenten bzw. ihre Teile in gegenseitiger Wechselbeziehung stehen. Wie im Fall des Übertragungsabschnitts ist die von den reellen Signalab-Standards by means of modulation and filtering processes; this signal is therefore at a frequency of 512 kHz sampled, digitally coded and as a periodic frequency spectrum signal from 64 signals in the 4 kHz range and interpreted or evaluated with assignment to the 0 - 256 kHz range, with the specified spectrum opposite is symmetrical to the odd multiple of the frequency of 256 kHz. This signal occurs at the output of the Blocks 55 with a sampling frequency of 512 kHz in the following multiplier 56, in which there is a 2 kHz frequency shift towards lower Frequencies by multiplying its following or successive real sampling patterns with (consecutive) powers of the complex number exp (j2n./256) learns; the corresponding sizes will be supplied to the multiplier 56 by the read only memory 56 (ROM). The signals at the output of the multiplier stage 56 are now complex and the downstream parts of the device must be split up be to the real components (Re) and the imaginary components (Im) with a frequency of 512 kHz process separately, except when these real and imaginary components or their parts are mutually exclusive Are interrelated. As in the case of the transmission section, the
tastmustern verfolgte Strecke beschrieben, die vom Block 58 (intern) zum Block 83 (extern) gemäß Figur 11 verläuft, weil die imaginären Abtastmuster auf ähnliche Weise verarbeitet werden.Description of the traced path, which runs from block 58 (internal) to block 83 (external) according to FIG. 11, because the imaginary sampling patterns are processed in a similar manner.
Der reelle Teil des aus der Multiplizierstufe 56 austretenden Signals wird zum Filter 58 geleitet, dessen Filterfunktion derjenigen des Filters 17 nach Figur 1 ähnlich ist. Das Ausgangssignal des Filters 58 tritt in das Filter 59 ein, in welchem es gefiltert und anschließend auf zwei Ausgänge aufgeteilt wird. Das Filter 59 ist als nicht-rekursives Filter gemäß der zweiten beschriebenen Form ausgelegt; falls für seiie Filterfunktion gilt: The real part of the output from the multiplier 56 The signal is passed to the filter 58, the filter function of which is that of the filter 17 according to FIG. 1 is similar. The output signal of the filter 58 enters the filter 59, in which it is filtered and then filtered is divided into two outputs. The filter 59 is a non-recursive filter according to the second designed form described; if the following applies to its filter function:
Σ h ζ r
r=oΣ h ζ r
r = o
"passiert das Signal am Ausgang 79 nur die geradzahligen Multiplizierstufen, während das am Ausgang 80 auftretende Signal die ungeradzahligen Multiplizierstufen durchläuft. Der nachgeschaltete Block 60 leitet eine Summe und eine Differenz zwischen den genannten Signalen ab, wobei die Differenz zur Multiplizierstufe geschickt wird. Da die Signalabtastmuster mit einer"the signal at output 79 only happens to the even-numbered ones Multiplier stages, while the signal appearing at the output 80 the odd-numbered multiplier stages passes through. The downstream block 60 directs a sum and a difference between the said signals with the difference being sent to the multiplier. Since the signal sampling patterns start with a
βο * ββο * β
Frequenz von 512 kHz auftreten, muß die Multiplizierstufe 63 aufeinanderfolgende Sätze von jeweils acht Abtastmustern mit der folgenden Potenz der komplexen Zahl Wg = (1+j)//2 multiplizieren, wobei sich jede dieser genannten Potenzen mit einer Frequenz von acht kHz zyklisch wiederholt. Wie bereits für den Übertragungsteil beschrieben, tritt unter der Voraussetzung der Potenzen von W„ für imaginäre und komplexe Größen eine Wechselwirkung zwischen dem den reellen Teil und dem den imaginären Teil verarbeitenden Abschnitt auf. Die in die beiden Filter 61 eintretenden Signale werden auf die bereits in Verbindung mit den Blöcken 59, 60 und 63 beschriebene Weise verarbeitet, bis sie am. Eingang des Multiplexers 67 erscheinen, an dem das Signal auf acht verschiedene Wege aufgeteilt wird. Der Multiplexer 67 schaltet die Eingangssignale E. auf dieselbe Weise wie der Multiplexer 9 gemäß Figur 1 an die Ausgänge A, B, C an. Die Ausgangssignale des Multiplexers 67 treten in das nachgeschaltete Filter mit variablem Koeffizienten in drei Multiplizierstufen 68, 69, 70 ein, deren Multiplikationskoeffizienten dieselben Größen wie die analogen Multiplizier-, stufen des Filters 8 gemäß Figur 1 besitzen, nur mit dem Unterschied, daß sich die Koeffizienten nunmehr in umgekehrter Reihenfolge wiederholen. Außerdem ändernFrequency of 512 kHz occur, the multiplier must have 63 successive sets of eight each Sample patterns by the following power of the complex number Wg = (1 + j) // 2, where each these powers are repeated cyclically at a frequency of eight kHz. As already for the transfer part described, occurs under the assumption of the powers of W “for imaginary and complex quantities an interaction between the real part and the imaginary part processing section. The signals entering the two filters 61 are applied to the signals already in connection with the blocks 59, 60 and 63 are processed until they appear at the input of the multiplexer 67 at which the Signal is split into eight different ways. The multiplexer 67 switches the input signals E. in the same way as the multiplexer 9 according to FIG. 1 to the outputs A, B, C. The output signals of the Multiplexers 67 enter the downstream filter with variable coefficients in three multiplier stages 68, 69, 70, whose multiplication coefficients are the same as the analog multipliers, stages of the filter 8 according to Figure 1 have, only with the difference that the coefficients are now repeat in reverse order. Also change
die Multiplikationskoeffizienten der Multiplizierstufe das Vorzeichen, wenn die Multiplizierstufe selbst die von E0, E1, Ey, E_ kommenden Abtastmuster multipliziert, im Gegensatz zu dem Fall, wenn sie die von den Eingängen E.., Er-, Eg, E_ kommenden Abtastmuster multipliziert.the multiplication coefficients of the multiplier stage have the sign if the multiplier stage itself multiplies the sampling patterns coming from E 0 , E 1 , Ey, E_, in contrast to the case when it is the sampling patterns coming from the inputs E .., Er-, Eg, E_ multiplied.
Die von der Multiplizierstufe 70 kommenden Abtastmuster werden zu einem Verzogerungselement 71 mit einer Verzögerung von 8τ überführt, wobei diese Abtastmuster in einer Addierstufe 72 zu den von der Multiplizierstufe 69 kommenden Abtastmustern addiert werden. Die aus der Addierstufe 72 austretenden Abtastmuster gelangen zu einem zweiten Verzogerungselement 73 mit einer Verzögerung entsprechend 8τ, und sie werden mittels einer Addierstufe 74 zu den von der Multiplizierstufe 68 kommenden Abtastmustern addiert. Die aus dem Filter 81 austretenden Abtastmuster werden zusammen mit den imaginären Abtastmustern von dem analogen, für die imaginären Abtastmuster vorgesehenen Filter zur Multiplizierstufe 83 übertragen. Bezüglich des Übertragungsabschnitts sind die aufeinanderfolgenden Sätze der 64, aus dem Filter 81 austretenden reellen Abtastmuster mit g, . bezeichnet. Der Index k besitzt dabei eineThe sampling patterns coming from the multiplier 70 become a delay element 71 with a delay of 8τ transferred, these sampling patterns in an adder 72 to those of the multiplier 69 coming scanning patterns are added. The scanning patterns emerging from the adder 72 arrive at a second delay element 73 with a delay corresponding to 8τ, and they become those coming from the multiplier 68 by means of an adder 74 Sampling patterns added. The sampling patterns emerging from the filter 81 are combined with the imaginary sampling patterns from the analog filter provided for the imaginary sampling patterns to the multiplier stage 83 transferred. With regard to the transmission section, the successive sentences of the 64, real sampling pattern exiting the filter 81 with g,. designated. The index k has a
Jv X OJv X O
O,O,
Größe von 0 bis 7, wodurch er die acht zeitlich aufeinanderfolgenden Abtastmuster (voneinander) unterscheidet,Size from 0 to 7, making it eight consecutive Different scanning patterns (from each other),
130042130042
welche die genannten Wege E durchlaufen.which the routes E mentioned go through.
Weiterhin ist zu beachten, daß die Multiplizierstufen 68, 69, 70 ihre acht Multiplikationskoeffizienten synchron mit den Änderungen des in g, . enthaltenen Index iIt should also be noted that the multiplier stages 68, 69, 70 have their eight multiplication coefficients synchronously with the changes to the in g,. contained index i
O/O/
zur Unterscheidung der acht Abtastmuster, die aufeinanderfolgend jeden Weg durchlaufen haben, modifizieren müssen. Ein ähnlicher Vorgang gilt auch für die 64 aufeinanderfolgenden imaginären Abtastmuster, die in acht gleich große Gruppen unterteilt sind, welche mit den betreffenden bzw. zugeordneten reellen Abtastmustergruppen synchron sind. In den folgenden Blöcken von N komplexen Abtastmustern wird am Eingang der Multiplizierstufe 83 die Funktion bzw. das Vorzeichen der reellen und imaginären Teile abwechselnd geändert, wobei auch das Vorzeichen derjenigen Komponente geändert wird, die nach der genannten Änderung die Rolle des reellen Teils übernimmt. An diesem Punkt multipliziert die Multiplizierstufe 83 das komplexe Abtastmuster (nunmehr mit ß,to distinguish the eight scanning patterns that follow one another have to modify each path. A similar process also applies to the 64 successive imaginary scanning patterns, which are divided into eight groups of equal size, which with the relevant or assigned real scanning pattern groups are synchronous. In the following blocks of N complex sampling patterns, the function or the sign of the real at the input of the multiplier 83 and imaginary parts are alternately changed, also changing the sign of the component which takes on the role of the real part after the change mentioned. At this point the multiplier multiplies 83 the complex scanning pattern (now with ß,
Jc (8 — i) ^' bezeichnet) mit der komplexen Zahl vCP , die den genannten komplexen Koeffizienten darstellt, welcher der Multiplizierstufe 83 durch den Festwertspeicher 84 zugeliefert worden ist. Der nachgeschaltete Prozessor führt eine DFT der Dimension "8" an den aus der Multiplizierstufe 83 austretenden komplexen SignalenJc ( 8-i) ^ ' ) with the complex number vCP , which represents the complex coefficient mentioned, which has been supplied to the multiplier 83 by the read-only memory 84. The downstream processor carries out a DFT of dimension “8” on the complex signals emerging from the multiplier 83
313QQ42313QQ42
(=B w
o'1 o'(= B w
o ' 1 o'
durch, wobei diese Signale in Gruppen zu je acht Signalen mit der folgenden Reihenfolge des Index k verarbeitet werden: 0, 4, 2, 6, 1, 5, 3, 7. Hierbei wird nur die reelle Größe als Ausgangssignal des die DFT durchführenden Prozessors 85 betrachtet.these signals processed in groups of eight signals with the following order of the index k are: 0, 4, 2, 6, 1, 5, 3, 7. Here only the real size is used as the output signal of the DFT executing processor 85 is considered.
Die den Prozessor 85 verlassenden Abtastmuster sind zeitlich in Gruppen zu je acht Abtastmustern und mit einer Frequenz von 64 kHz parallel angeordnet. Diese Abtastmuster werden hierauf durch ein Element 86 erneut in Reihe angeordnet. Diese Parallel-Reihen-Umsetzung ist nötig, damit die DFT-Berechnung in der Weise erfolgen kann, daß die transformierten Daten gleichzeitig am Ausgang der acht Signalwege erscheinen. Die aus dem Block 86 ausgegebenen Daten können mit X1 ,O1 dargestellt werden, da sie, wie erwähnt,The sampling patterns leaving the processor 85 are arranged in parallel in terms of time in groups of eight sampling patterns each and at a frequency of 64 kHz. These scan patterns are then rearranged in series by element 86. This parallel series conversion is necessary so that the DFT calculation can be carried out in such a way that the transformed data appear simultaneously at the output of the eight signal paths. The data output from block 86 can be represented with X 1 , O1 , since, as mentioned,
ko+8k1
in Bezug auf k sowie in Bezug auf den Index k- in Reihe
angeordnet sind, und zwar entsprechend der Übereinstimmung zwischen dem Index i und dem Indöc. k..
gemäß der Bestimmung durch die DFT-Operation. Wie erwähnt,
werden die reellen Abtastmuster x, 0. in 64 k o + 8k 1
with respect to k and with respect to the index k- are arranged in series according to the correspondence between the index i and the Indöc. k .. as determined by the DFT operation. As mentioned, the real sample patterns are x, 0 . in 64
Ko bK1 K o bK 1
- GG- - GG-
aufeinanderfolgenden Blöcken angeordnet, in denen die Abtastmuster mit denselben Indizes k und k- die 8-kHz-Frequenz-Abtastmuster des einzigen Basisbandsignals darstellen, dem eine (entsprechende) Frequenzposition auf dem Mehrfachsignal zugeordnet worden war (vgl. Beschreibung des Übertragungsabschnitts und Figur 2d). Die erwähnten Abtastmuster jedes einzigen oder einzelnen Basisbandsignals können infolge des Wechsels der reellen und imaginären Teile am Eingang der Multxplizxerstufe 83 abwechselnd als reell und imaginär angesehen werden. Diese Abtastmuster mit der Frequenz von 8 kHz stellen ein komplexes Basisbandsignal mit dem FrequenzSpektrum gemäß Figur 2b dar, das schließlich um 4 kHz für Signale verschoben wird, denen die Positionen 32 bis 63 in den multiplexten Signalen zugewiesen (worden) sind (vgl. Figur 2d). Der Block 87 gemäß Figur 11 führt eine inverse Transformation an den genannten Signalen in Bezug auf den Block 2 gemäß Figur 1 durch, so daß die PCM-Ströme oder die analogen Basisbandsignale zum oder am Ausgang wiedergegeben werden.consecutive blocks in which the Sampling patterns with the same indices k and k- the 8 kHz frequency sampling patterns of the single baseband signal to which a (corresponding) frequency position on the multiple signal had been assigned (See description of the transmission section and FIG. 2d). The mentioned scanning patterns every single one or individual baseband signals can occur as a result of the change of real and imaginary parts at the input of the multiplier stage 83 can be viewed alternately as real and imaginary. These scanning patterns with the Frequency of 8 kHz represent a complex baseband signal with the frequency spectrum according to Figure 2b, which is eventually shifted by 4 kHz for signals that positions 32 to 63 in the multiplexed Signals are (have been) assigned (see FIG. 2d). The block 87 according to FIG. 11 carries out an inverse transformation on the signals mentioned in relation to the block 2 according to Figure 1 by, so that the PCM currents or the analog baseband signals to or at the output.
Zur Erleichterung des Verständnisses der Arbeitsweise des in Figur 11 schematisch dargestellten Vorrichtungsteils für das Demultiplexen des Signals zu einzelnen To make it easier to understand how it works of the device part shown schematically in FIG. 11 for demultiplexing the signal into individual pieces
Basisbandsignalen ist diese Arbeitsweise im folgenden theoretisch erläutert.Baseband signals this mode of operation is in the following theoretically explained.
Das komplexe Multiplexsignal am Ausgang der Multiplizierstufe 56 nach Figur 11 ist mit Y(z) bezeichnet, wobei 'die Multiplizierstufe das Eingangssignalsspektrum um 2 kHz in Richtung auf niedrige Frequenzen verschoben hatThe complex multiplex signal at the output of the multiplier stage 56 of Figure 11 is designated by Y (z), where 'the Multiplier stage has shifted the input signal spectrum by 2 kHz in the direction of low frequencies
A,A,
(vgl. Figur 2e). Das Signal Y(z) wird in 8 Signale(see FIG. 2e). The signal Y (z) is converted into 8 signals
Y.(z ) aufgeteilt, bei denen der Index 1 von 1 bis 8Y. (z) where the index 1 is from 1 to 8
variiert; jedes dieser Signale Y.(z ) enthält verschiedene Abtastmuster des ursprünglichen Signals in einem reziproken Abstand von 8τ, so daß diese Signale mit einer Frequenz von 64 kHz abgetastet werden. Bezüglich einer Bezugssequenz von Abtastmustern der Signale Y(z), die um 8τ voneinander entfernt sind, und das Signal Yg(z) bilden, enthält das Signal Y.(z) Abtastmuster, die um ϊτ in Richtung ansteigender Zeit zeitlich verschoben sind. Figur 12a veranschaulicht schematisch die komplexen Abtastmuster des Signals y(z), die um τ zeitlich gegeneinander verschoben sind; Figur 12d veranschaulicht Abtastmuster eines grundsätzlichen bzw. Gattungssignals Y.(z) mit von 8 abweichendem Faktor i; Figur 12c zeigt die Abtastmuster des Signals Yg (z). Die Verbindung oder Beziehung zwi-varies; each of these signals Y. (z) contains different sampling patterns of the original signal at a reciprocal spacing of 8τ, so that these signals are sampled at a frequency of 64 kHz. With respect to a reference sequence of sampling patterns of the signals Y (z) spaced 8τ apart and forming the signal Y g (z), the signal Y. (z) contains sampling patterns which are shifted in time by ϊτ in the direction of increasing time. FIG. 12a schematically illustrates the complex sampling patterns of the signal y (z), which are shifted from one another in time by τ; Figure 12d illustrates sampling patterns of a generic signal Y. (z) with factor i differing from 8; Figure 12c shows the sampling pattern of the signal Yg (z). The connection or relationship between
" ■*· 8 sehen den Signalen Y(z) und Y,(z )bestimmt sich nach"■ * · 8 see the signals Y (z) and Y, (z) are determined by
-. J» 4. O-. J »4th O
H β H β
folgender Gleichung:following equation:
8 -i 8
Y(z) = Z ζ 1Y, (zö) (12! 8 -i 8
Y (z) = Z ζ 1 Y, (z ö ) (12!
Die um ΚΩ frequenzverschobene Version des Filters H(z) dient bereits zur Multiplikation der Frequenz. Da das Multiplexsignal Y(z) eine Abtastfrequenz 512 kHz besitzt, liegt dieselbe Abtastfrequenz auch am Ausgang .des Filters H, (z) vor, welches ein Einzelsignal aus dem frequenzmultiplexten Signal auswählt. Da dieses einzige, gefilterte Signal ein Frequenzband von 4 kHz besitzt, braucht das Signal anstelle von 512 kHz nur eine 8 kHz-Abtastmustersequenz zu besitzen, so daß dieses Einzelsignal ein Spektrum besitzen muß, das gemäß Figur 2b eine periodische Wiederholungsfrequenz von 8 kHz besitzt. Unter Heranziehung von Gleichung (3) für H(z) und durch Einsetzen der Auflösung (4), worin der Index i durch den Index r ersetzt ist, um ihn vom Index i gemäß Gleichung (2) zu unterscheiden, sowie durch Aufteilung des Index k zur Bezeichnung des einzigen Signalwegs für Signalauszug in k + 8k.. , und abschließende Bezeichnung des Filters H, (z) auf dieselbe Weise, wie im Fall der Übertragungsstrecke,The version of the filter H (z) shifted in frequency by ΚΩ is already used to multiply the frequency. Since the multiplex signal Y (z) has a sampling frequency of 512 kHz possesses, the same sampling frequency is also present at the output of the filter H, (z), which outputs a single signal the frequency division multiplexed signal. Because this single, filtered signal has a frequency band of 4 kHz the signal need only have an 8 kHz sampling pattern sequence instead of 512 kHz, so that this individual signal must have a spectrum which, according to FIG. 2b, has a periodic repetition frequency of 8 kHz. Using equation (3) for H (z) and substituting the solution (4) where the index i is replaced by the index r in order to distinguish it from the index i according to equation (2), and by dividing the index k to designate the only signal path for signal excerpt into k + 8k .., and final designation of the filter H, (z) in the same way as in the case of the transmission link,
p. O «-***■p. O «- *** ■
läßt sich ein abzutrennendes und mit einer Frequenz von 512 kHz abgetastetes Signal x, ,„, wie folgt aus-can be separated and with a frequency of 512 kHz sampled signal x,, ", as follows-
ko+8k1 drücken: press k o + 8k 1:
X (ζ) = Σ z~rW(ko+8k1)rH (z8W8k°)K (zV8kO) Xk +8k, U; l WN ' nx{z WN ;A3U WN ; ο 1 r=oX (ζ) = Σ z ~ r W (ko + 8k 1 ) r H (z 8 W 8k °) K (zV 8k O) X k + 8k, U; l W N ' n x {z W N ; A 3 UW N ; ο 1 r = o
Eine erste Abtastmuster-Dezimierung des SignalsA first sample decimation of the signal
erfolgt durch Summierung des Spektrums des Signals selbst mit seinen Frequenzumsetzungen auf den Vielfachen von 64 kHz, woraus sich der Schluß ergibt, daß es ausreicht, die beiden Summanden gemäß Gleichung (13) zu berücksichtigen, wenn die Indizes i und' r der Beziehung takes place by summing the spectrum of the signal itself with its frequency conversions in multiples of 64 kHz, which leads to the conclusion that it is sufficient to use the two summands according to equation (13) to be considered when the indices i and 'r of the relationship
i + r = 8i + r = 8
gehorchen, was bedeutet, daß der Index r durch den Index 8 - i der Gleichung (13) ersetzt werden kann, so daß man (unter Vernachlässigung einer unwesentlichenobey, which means that the index r can be replaced by the index 8 - i of equation (13), so that one (neglecting an insignificant
__ Q__ Q
Verzögerung ζ folgendes erhält:Delay ζ receives the following:
X (ζ8) = Σ W^8"1^ W-83^I1Y (ζ8) H (z8W"8k°) ^+8Ic U ' ^1 WN WN VZ ;il8-iU WN ' X (ζ 8 ) = Σ W ^ 8 " 1 ^ W -83 ^ I 1 Y (ζ 8 ) H (z 8 W" 8k °) ^ + 8Ic U '^ 1 W N W NV Z; il 8-i UW N '
Die Gleichung 14 drückt aus, daß jedes Signal Y.(z ) durch acht verschiedene Filter gefiltert wird, die sich neben dem Index i durch den Index k voneinander unterscheiden, der acht Größen von O bis 7 besitzen kann, so daß an den Ausgängen der genannten Filter komplexe Signale , . erhalten werden. Die FiIterfunktion zumEquation 14 expresses that each signal Y. (z) is filtered by eight different filters which, in addition to the index i, differ from each other by the index k, which can have eight sizes from 0 to 7, so that complexes at the outputs of the filters mentioned Signals,. can be obtained. The filter function for
JC 1
O, gJC 1
O, g
Filtern jedes Signals Y.(z ) kann auf ähnliche Weise realisiert werden, wie sie vorher für die Multiplexseite beschrieben wurde, so daß man die Anordnung aus Filtern und Modulatoren gemäß Figur 13 erhält, nämlich durch Verdopplung der reellen und imaginären Signalkomponenten des Signals Y.(z ). Die Anordnung nach Figur 13 kann für den Augenblick als eine spezifische Größe des Index i betreffend angesehen werden. Diese Anordnung arbeitet mit einer Frequenz von 64 kHz, und die identischen Filter 96 sind mit Index 8-1 bezeichnet;Filtering of each signal Y. (z) can be realized in a similar way as was done before for the multiplex side has been described, so that the arrangement of filters and modulators according to FIG. 13 is obtained, namely by doubling the real and imaginary signal components of the signal Y. (z). The arrangement according to For the moment, FIG. 13 can be viewed as relating to a specific quantity of the index i. These The arrangement operates at a frequency of 64 kHz and the identical filters 96 are denoted by subscript 8-1;
Die Filter H (z ) sind daher gemäß folgender Tabelle IVThe filters H (z) are therefore according to the following Table IV
dem Signal Y.(z ) zugeordnet, wobei in jeder Spalteassociated with the signal Y. (z), where in each column
dieser Tabelle die Übereinstimmung zwischen der Größe i und dem Relativwert r festzustellen ist.this table the correspondence between the size i and the relative value r is to be determined.
8 Gemäß Figur 13 wird das Signal Y.(z ) einem Eingang 9 eingegeben, von dem aus es zum Filter 89 gelangt, das8 According to FIG. 13, the signal Y. (z) is sent to an input 9 entered, from which it arrives at the filter 89, the
64
die Filterfunktion Kfi(z ) durchführt. Am Ausgang dieses
Filters wird das Signal gleichzeitig auf zwei Wege verteilt, wobei auf dem einen Weg ein Modulator 90
angeordnet ist, welcher die aufeinanderfolgenden Abtastmuster
mit den aufeinanderfolgenden Potenzen der Zahl64
the filter function K fi (z) performs. At the output of this filter, the signal is distributed simultaneously on two paths, a modulator 90 being arranged on one path, which the successive scanning patterns with the successive powers of the number
W8 = (1+j)//TW 8 = (1 + j) // T
multipliziert; diese Werte besitzen dabei eine Wiederholungsperiode von 8 kHz. Das Signal durchläuft dabei zwei identische Filter 91 , an deren Ausgang die Ausgangssignale wiederum gleichzeitig auf zwei Wegen übertragen werden. Nach dem Durchgang der Signale durch Modulatoren 92 und 94 sowie durch Filter 93, 95 und 96 erscheinen die Signale §. . an Ausgängen 97. Wie er-multiplied; these values have a repetition period of 8 kHz. The signal passes through it two identical filters 91, at the output of which the output signals are again transmitted simultaneously on two paths will. After the signals have passed through modulators 92 and 94 and filters 93, 95 and 96 the signals § appear. . at outputs 97. How
o, 8
wähnt, sind die Signale Y^z ) komplexe Signale, weshalbo, 8
thinks, the signals Y ^ z) are complex signals, which is why
der Aufbau gemäß Figur 13 doppelt vorgesehen sein muß, um die reellen und imaginären Teile in jeweils gleicher Weise zu verarbeiten, wobei die Wechselwirkungen zwischen diesen beiden Anordnungen für reelle und imaginäre Abtastmuster am Ausgang der Multiplizierstufen 90 und 92 zu berücksichtigen sind, da keine Wechselwirkung für die Multiplizierstufe 94 besteht, deren reelle Größen die Werte +1 und -1 annehmen.the structure according to Figure 13 must be provided twice, around the real and imaginary parts in the same way Way to process, the interactions between these two arrangements for real and imaginary sample patterns at the output of the multipliers 90 and 92 are to be taken into account, since no interaction for the multiplier 94 exists, the real sizes of which assume the values +1 and -1.
Die Anordnung gemäß Figur 13 kann nach den für Block gemäß Figur 5 beschriebenen Kriterien vereinfacht werden. Insbesondere werden die MuItiplizierstufen 90, 92, 94 an den Ausgang der Filteranordnungen, d. h. 91, 93, und an den Ausgang der in Kaskadeschaltung vorliegenden Filter 95 und 9 6 verlegt, wobei weiterhin das Vorzeichen des Argumentes der Funktion geändert wird, welche das in den genannten Blöcken enthaltene Filter darstellt. Diese unperiodischen Filterpaare 91, 92 und 95 mit demselben Eingangssignal können zu einem einzigen Filter der zweiten beschriebenen Form mit zwei getrennten Ausgängen zusammengefaßt werden, von denen der eine Ausgang für die Summe der Signale von den geradzahligen Koeffizienten und der andere für die Summe der Signale von den ungeradzahligen Koeffizienten des genannten Filters dient. Die Signale von diesen beiden AusgängenThe arrangement according to FIG. 13 can be simplified according to the criteria described for block according to FIG. In particular, the multiplier stages 90, 92, 94 to the output of the filter assemblies, i.e. H. 91, 93, and routed to the output of the cascaded filters 95 and 9 6, with the sign of the argument of the function that represents the filter contained in the named blocks. These non-periodic filter pairs 91, 92 and 95 with the same input signal can result in a single filter the second form described are combined with two separate outputs, one of which Output for the sum of the signals from the even coefficients and the other for the sum of the signals of the odd-numbered coefficients of said filter is used. The signals from these two outputs
• ο• ο
werden zu Summen- und Differenzsignalen kombiniert.are combined into sum and difference signals.
Die Anordnung nach Figur 13 wird für die reellen und imaginären Abtastmuster in doppelter Ausfertigung vorgesehen, und sie ist vorgesehen, um die Abtastmuster eines Signals Y.(z ) mit einer Frequenz von 64 kHz e zu verarbeiten; sie vermag jedoch Signale Y.(z ) für alle Größen von i von 1 bis 8 zu verarbeiten, wenn diese Signale in bereits zeitmultiplexter Form am Eingang eingespeist werden, d. h. mit der in Figur 12c dargestellten Konfiguration des ursprünglichen Mehrfachsignals Y(z), die nun mit einer Frequenz von 512 kHz verarbeitet werden sollen. Die Filter 9 6 sollen dabei Multiplikationskoeffizienteh besitzen, die sich zeitabhängig mit einer Frequenz von 512 kHz ändern und zyklisch bzw. periodisch in Abhängigkeit von der Zeit die Werte oder Größen entsprechend dem Filter H (z ) annehmen, wobei r die Abtastmuster betrifft/ die anschließend mit einem Zeitintervall τ durchlaufen und sich durch einen Index i unterscheiden, welcher auf die Größe r auf die in Tabelle IV angegebene Weise bezogen ist. Die mit einer Frequenz von 65 kHz aus den reellen und imaginären Blöcken der Anordnung gemäß Figur 13 austretenden Signale C1 · mit einem konstan-The arrangement of Figure 13 is provided for the real and imaginary sampling patterns in duplicate, and it is provided to process the sampling patterns of a signal Y. (z) with a frequency of 64 kHz e ; however, it is able to process signals Y. (z) for all sizes from i from 1 to 8 if these signals are fed in at the input in an already time-division multiplexed form, ie with the configuration of the original multiple signal Y (z) shown in FIG are now to be processed with a frequency of 512 kHz. The filters 9 6 should have multiplication coefficients which change with a frequency of 512 kHz as a function of time and cyclically or periodically assume the values or sizes corresponding to the filter H (z) as a function of time, where r relates to the scanning pattern / the subsequent with a time interval τ and differ by an index i, which is related to the quantity r in the manner indicated in Table IV. The signals C 1 emerging with a frequency of 65 kHz from the real and imaginary blocks of the arrangement according to FIG.
o, ten Index i können durch zyklischen oder periodischeno, th index i can be cyclic or periodic
Auszug zu jedem Zeitintervall T von jedem Ausgang 97, mit nur acht aufeinanderfolgenden Abtastmustern, mit einer Frequenz von 3 kHz dezimiert werden.Extract at each time interval T from each output 97, with only eight consecutive sampling patterns a frequency of 3 kHz.
Jede Folge der im Zeitabstand T befindlichen, vom Ausgang19 abgenommenen Abtastmuster ist derselben Größe des Index i zugeordnet und stellt ein 8 kHz-Frequenz-Signal dar, das sich mitEach sequence of those located in the time interval T, from output19 The sampled sample pattern is assigned the same size of the index i and represents an 8 kHz frequency signal that deals with
o'O'
bezeichnen läßt. Die Beziehungsgleichung (14) läßt sich nun wie folgt ausdrücken:can be designated. The relational equation (14) can now be expressed as follows:
ν r 64> ν τι -Sk-I1VT k (8-i)i- , 64,ν r 64> ν τι -Sk-I 1 VT k (8-i) i-, 64,
Xk +Sk1 (z ] = AV 1 WN ° Vk i(z } ο 1 x=1 o, X k + Sk 1 (z ] = AV 1 W N ° V ki (z} ο 1 x = 1 o,
Der gesamte Satz der SignaleThe entire set of signals
oder °k or ° k
o'O'
ergibt eine Zeitfolge von 64 Abtastmusterblöcken,results in a time sequence of 64 sample blocks,
Die Abtastmuster jedes Blocks sind mit x, Q, und , . bezeichnet, wobei die Indizes k und k1 die Ko,ι οιThe sampling patterns of each block are denoted by x, Q , and,. denotes, the indices k and k 1 denoting K o , ι οι
Abtastmuster den entsprechenden jeweiligen zeitmultiplexen Signalen zuweisen. Die Abtastmuster ß, . werden mit den Größen W„ ° multipliziert und werden somit zu α,Assign sampling patterns to the respective respective time-division multiplexed signals. The scanning patterns β,. are multiplied by the quantities W "° and become hence to α,
O,O,
Eine anschließende diskrete Fourier-Transformation wird an jedem Satz von acht Abtastmustern mit dem Zeitabstand τ durchgeführt, die über die eine Strecke 97 gemäß Figur 13 ausgegeben werden und denen eine feste Größe des Index k zugeordnet ist. Die DFT läßt sich wie folgt ausdrücken:A subsequent discrete Fourier transform is performed on each set of eight sample patterns with the time interval τ carried out over a distance 97 are output in accordance with FIG. 13 and to which a fixed value of the index k is assigned. The DFT can express as follows:
8 ß,8 ß ,
Xk +8k = Σ V 1
ο 8k1 i=1 N X k + 8k = Σ V 1
ο 8k 1 i = 1 N
Bei Vernachlässigung der dem Basisbandsignal erteilten Phasendrehung läßt sich die obige Operation auch durch folgende Gleichung ausdrücken:If the phase rotation imparted to the baseband signal is neglected, the above operation can also be carried out express the following equation:
.Σ . Σ
1=01 = 0
Dabei werden die Abtastmuster des Basisbandsignals mitThe sampling patterns of the baseband signal are included
- *«-- ■' 3Ί30042- * «- ■ '3Ί30042
-fs--fs-
einer Frequenz von 8 kHz geliefert und durch feste Größen des Index k und k. voneinander unterschieden. Die durch Gleichung (15) ausgedrückte DFT-Operation liefert komplexe Größen x, „, , deren reelle odera frequency of 8 kHz and by fixed sizes of the index k and k. differed from each other. The DFT operation expressed by equation (15) yields complex quantities x, ",, their real or
ο 1ο 1
imaginäre Größen abwechselnd für jedes das Signalspektrum darstellende Basisbandsignal in Übereinstimmung mit der FrequenzZuteilung gemäß Figur 2b berücksichtigt werden.alternate imaginary quantities for each baseband signal representing the signal spectrum in accordance can be taken into account with the frequency allocation according to FIG. 2b.
Eine anschließende 2 kHz-Umsetzung zu höherer Frequenz hin liefert das gewünschte Spektrum eines mit 8 kHz abgetasteten reellen Basisbandsignals. Wahlweise kann anstelle der Berücksichtigung der reellen und imaginären Teile der Abtastmuster jeder Übertragungsstrecke in abwechselnder Weise die reelle Größe des Ausgangssignals des die DFT durchführenden Blocks benutzt werden, wobei der reelle und der imaginäre Teil sowie erforderlichenfalls das Vorzeichen des Signals umgeschaltet wird, das den Ausgängen 97 in Blöcken von acht aufeinanderfolgenden Abtastmustern zugeliefert wird. Diese Operationen sollten je einmal in zwei Intervallen T durchgeführt werden. Da die in jedem Intervall T von jedem der acht Ausgänge 97 abzunehmenden Blöcke aus acht benachbarten oder aufeinanderfolgenden Abtastmustern während aufeinanderfolgender Zeitintervalle T/8A subsequent 2 kHz conversion to a higher frequency delivers the desired spectrum of one with 8 kHz sampled real baseband signal. Optionally, instead of considering the real and imaginary Parts of the sampling pattern of each transmission link in an alternating manner the real size of the output signal of the block performing the DFT can be used, the real and the imaginary part as well as if necessary, the sign of the signal is switched which is supplied to the outputs 97 in blocks of eight successive scanning patterns. These operations should each be carried out once at two intervals T. Since the in each interval T from each of the eight outputs 97 blocks of eight adjacent or successive scanning patterns during successive time intervals T / 8
ausgezogen werden können, können die Filterblöcke 96 zu einer einzigen Anordnung zusammengefaßt werden. Diese Anordnung nimmt die durch den Block 81 in 1- iyur 11 dargestellte Konfiguration an, wenn man berücksichtigt, daß die Verlegung der Multiplizierstufen 94 zu den Ausgängen der in Figur 13 dargestellten Anordnung (wo sie nutzlos und daher übergangen werden) die Trans-can be pulled out, the filter blocks 96 can be combined into a single arrangement. This arrangement takes that indicated by block 81 in 1-iyur 11, if one takes into account that the relocation of the multiplier 94 to the outputs of the arrangement shown in FIG (where they are useless and therefore ignored) the trans-
Q QQ Q
formation der Funktion H (z ) der Blöcke 96 zu H (-z ) bedingt. Es ist somit ersichtlich, daß die ungeradzahligen Koeffizienten des erwähnten Filters negativ werden, so daß der Multiplikator 69 des Blocks 81 gemäß Figur 11 negative Größen besitzen muß, wenn er Blöcke aus acht aufeinanderfolgenden Abtastmustern behandelt, welche den in Figur 11 mit 4, 5, 6,7 bezeichneten Übertragungswegen 97 zugeordnet sind. formation of the function H (z) of blocks 96 to H (-z) conditional. It can thus be seen that the odd coefficients of the filter mentioned are negative so that the multiplier 69 of the block 81 according to FIG. 11 must have negative values if it Treated blocks of eight successive scanning patterns, which are assigned to the transmission paths 97 designated in FIG. 11 with 4, 5, 6, 7.
Die vorstehenden beispielhaften Angaben und Anmerkungen zu den für das Frequenzmultiplexen der eingehenden Basisbandsignale nötigen Teilen gelten ersichtlicherweise auch für den zum Demultiplexen dieser Signale erforderlichen Teil.The above exemplary information and comments obviously apply to the parts required for frequency multiplexing the incoming baseband signals also for the part required to demultiplex these signals.
Obgleich die Erfindung vorstehend speziell in einer bevorzugten Ausführungsform dargestellt und beschriebenAlthough the invention has been specifically illustrated and described above in a preferred embodiment
ist, sind dem Fachmann selbstverständlich verschiedene Änderungen und Abwandlungen möglich, ohne daß vom Rahmen und Grundgedanken der Erfindung abgewichen wird.is, of course, various changes and modifications are possible for those skilled in the art without departing from the scope and principles of the invention are deviated from.
Claims (7)
A) auf der Multiplexübertragungsstrecke:1 / device for single sideband or 1 Sb multiplexing and demultiplexing a predetermined number 2 n of baseband signals, the multiplex side of which is formed by a circuit section which transforms the incoming baseband signals into a sampled digital form, so that the spectrum of these signals is symmetrical around the Zero frequency is arranged around, furthermore a discrete Fourier transform (DFT) processor, digital filters and modulators and a circuit section which converts the sampled signal in the form of a frequency multiplex function of the input signals to an analog form with appropriate frequency allocation, the Components corresponding to the components mentioned are also provided on the demultiplex side, characterized by the following individual parts:
A) on the multiplex transmission line:
B) in der Multiplexstrecke:with the number of signals contained in each signal group, which are processed in the same way by the said processor, the filters and modulators having a so-called "fir tree structure", so that successive pairs of signals are passed to identical filters, the output signals of which are linked to one another are summed after one of these output signals has passed through one of the mentioned modulators, so that a single output signal is obtained by subsequently reducing the signal transmission paths by half, A5) a modulator for frequency conversion of the complex signals output by the two mentioned filter and modulator arrangements at 1/4 the sampling frequency of the original baseband signals, the real sampling patterns output by the modulator representing the 1 Sb- frequency division multiplexing function on the original baseband signals; and
B) in the multiplex line:
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