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1. Feld der Erfindung
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Diese
Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung und ein Verfahren zur
Verarbeitung einer Mehrzahl von Signalen, insbesondere auf eine
Einrichtung und ein Verfahren zum Verarbeiten einer Mehrzahl von
Signalen, welche simultan eine Mehrzahl von Signalen als eine Einfachübertragungsreihe
oder einen Kanal übertragen
kann und die Bandbreite unveränderlich
bezogen auf die Typen oder Wert der Signale ist.
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2. Hintergrund der Erfindung
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In
der gegenwärtigen
Zeit wächst
der Bedarf an Datenübertragungseffizienz
in einem exponentiellen Verlauf. Der Mangel der Bandbreite wird
sowohl bei digitalen als auch analogen Datenübertragungen durch verkabelte
und unverkabelte Medien, wie z.B. dem Internet, den Funkkanälen oder
Mobiltelefonen, bemerkt.
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Bekannter
Weise werden zwei Verfahren benutzt, um die Datenübertragungskapazität in einer
begrenzten Bandbreite zu erhöhen.
Das erste Verfahren trennt eine relativ breite Bandbreite in zwei
verschieden nahe Bänder,
sodass simultan Signale übertragen
werden, welche in unterschiedliche Bandbreiten vormoduliert sind.
Beispiele für
das erste Verfahren sind die Datenübertragungen der bekannten
Fernseher und Radios. Da hohe Techniken benötigt werden und Interferenzen
einfach während
der Übertragung
auftreten, ist nur eine begrenzte Anzahl von Kanälen für dieses erste Übertragungsverfahren
verfügbar.
Somit kann der Bedarf der Bandbreite der gegenwärtigen Zeit nicht erfüllt werden.
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Das
zweite Verfahren schneidet die Mehrzahl der Signale in kleine Segmente
und überträgt an unterschiedlichen
Zeitpunkten bei der gleichen Frequenz. Die Signalsegmente werden
am Empfangsende wieder verbunden. Als bekannte Datenübertragung
ist das Internet ein Beispiel. Jedoch hat dieses zweite Datenübertragungsverfahren
geringe Effizienz und häufig
resultiert ein Internetstau, während
der simultanen Übertragung
der großen
Menge von Signalen.
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Die
Druckschrift
US 6,442,224
B1 (dieses Patent ist auf den gleichen Anmelder dieser
vorliegenden Erfindung übertragen
worden und wird nachfolgend als Pat.224 bezeichnet) offenbart ein
Verfahren und eine Einrichtung zum Mischen und Separieren einer
Mehrzahl von Signalen. Wie in der Pat.224 werden linear unabhängige Signale
separiert, in Abtastwerte (S
i(t
j),
j = 1, 2, ... n) von jedem der separierten m Signalen (S
i(t), i = 1, 2, ... m) genommen. Die n Abtastwerte
werden mit linear unabhängigen
Signalen multipliziert (wie z.B. m × n Sätzen von unterschiedlichen
sinusförmigen
Signalen
ia
j(t))
und die Produkte werden summiert, um ein einfach gemischtes Signal
SM(t) zum Übertragen
zu bilden, wobei
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Die Übertragung
dieses einfach gemischten Signals SM(t) benötigt nur eine einfache Bandbreite,
welche die maximale Bandbreite des ausgewählten iaj(t) ist. Diese einfache Bandbreite ist weder
durch die Menge noch durch die Bandbreiten von Si(t)
beeinflusst. Somit kann eine Mehrzahl von Signalen simultan übertragen werden,
welche das Problem der begrenzten Bandbreite bei den bekannten Techniken
löst.
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Jedoch
sind in der Pat.224 noch weitere Probleme.
- (1)
In der Pat.224 wird das Signal SM(t) übertragen und empfangen in
Segmenten der Zeitperiode [T0, T1] jedes Segments. Ein synchrones Signal
wird zuerst übertragen
und es folgt das Hauptdatensignal SM(t) in jeder Zeitperiode. An
dem Empfangsende werden die Hauptdatensignale nach Empfang des synchronen Signals
empfangen. Somit wird die Zeitperiode [T0,
T1], wie in Pat.224, in zwei Intervalle
[T0, T1'] und [T1', T1]
geteilt, wobei gilt T0 < T1' < T1. Das Intervall
[T0, T1'] wird als Synchronzeitperiode
bezeichnet, welche verwendet wird, um das Synchronsignal zu übertragen;
während
das Intervall [T1', T1] als Datenperiode
bezeichnet wird, welche zum Übertragen
des Hauptdatensignals SM(t) bezeichnet wird. In der Konsequenz bewirkt
die Synchronzeitperiode eine Zeitverzögerung und das Hauptdatensignal
SM(t) ist nicht in der Lage, den gesamten Zyklus in der Zeitperiode
[T0, T1] zu vervollständigen.
Demnach können
Unterbrechungen des Hauptdatensignals SM(t) auftreten, wie in 13 beschrieben.
- (2) In der Pat.224 wird bei dem Verfahren zum Auswählen von
m × n
Sätzen
linearer unabhängiger
Signale (wie z.B. sinusförmiges
Signal iaj(t)),
die vorbestimmte Bandbreite in verschiedene Frequenzbänder geteilt, um
das Signal iaj(t)
zu erhalten. Dieses Verfahren ist bei niedrigen Frequenzbedingungen
geeignet. Jedoch, wenn bei Hochfrequenzbedingungen die beiden aufeinanderfolgenden
Frequenzbänder
unterschiedlich sind, wird es schwierig, diese zu separieren und
zu verarbeiten. Zum Beispiel, wenn die vorbestimmte maximale Bandbreite
4 KHz ist und in 100 Bänder
geteilt wird, wird eine 40 Hz Differenz zwischen den beiden aufeinanderfolgenden
Frequenzbändern
sein. Bei Niedrigfrequenzbedingungen, wie z.B. 40 Hz verglichen mit
80 Hz, ist es einfach das Signal zu verarbeiten, da 80 Hz das Doppelte
von 40 Hz ist. Jedoch bei Hochfrequenzbedingungen, wie z.B. 3600
Hz verglichen mit 3640 Hz überlappen
sich die Frequenzbänder
allmählich
und es ist schwierig, diese zu separieren.
- (3) In der Pat.224 ist das simultane Lösen von Gleichungen eine erforderliche
Prozedur, um die gemischten Signale zu separieren. Jedoch, die Schaltung
zum simultanen Lösen
der Gleichungen ist zu groß und
zu kompliziert ausgelegt. Die Effizienz dieser Schaltung ist nicht
optimal, infolge der langen Berechnungszeit. Zusätzlich werden die Gesamtkosten
ansteigen.
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Folglich
ist hier Bedarf für
Verbesserungen der in der Pat.224 offenbarten Techniken.
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Offenbarung
der Erfindung
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Die
Erfindung wird durch die beigefügten
Ansprüche
bestimmt.
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Ausführungen
der Erfindung schlagen ein Verfahren und eine Einrichtung vor, welche
gemischte Signale ohne Unterbrechungen in allen Zeitperioden übertragen
kann und die Werte der gemischten Signale sind Null an den Grenzen
jeder Zeitperiode.
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Andere
Ausführungen
der Erfindung schlagen ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verarbeiten
einer Mehrzahl von Signalen vor, welche ein synchrones Signal in
das Hauptdatensignal mischen kann, dieses gemischte Signal übertragen
kann und das synchrone Signal am Empfangsende separieren kann. Das
separierte synchrone Signal dient als Zeitcontroller für die anschließende Verarbeitung.
Folglich können
bei diesem Verfahren Signale in der gesamten Zeitperiode [T0, T1] übertragen
werden, es kann der Zyklus (Periode) der Signale vervollständigt werden
und es kann die Unterbrechungen vermeiden, welche durch die Intervalle
zum Übertragen
der synchronen Signale bewirkt werden, wie in der Pat.224 beschrieben.
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Noch
weitere Ausführungen
der Erfindung schlagen ein Verfahren und eine Einrichtung zum Verarbeiten
einer Mehrzahl von Signalen vor, wobei in dem Frequenzbereich
des linear unabhängigen Signals
ia
j(t), geeignete
Intervalle zwischen zwei aufeinanderfolgende Frequenzbänder vorgesehen
werden und das ansteigende Intervall als die ansteigende Frequenz,
sodass die nachfolgende Verarbeitung vereinfacht wird.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine Ausführungsform
der Schaltblöcke
gemäß der Formel
4 dieser Erfindung.
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2 ist
eine Ausführungsform
der Schaltblöcke
gemäß der Formel
5 dieser Erfindung.
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3 ist
eine Ausführungsform
der Schaltblöcke
gemäß der Formel
(6)-3 dieser Erfindung.
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4 ist
eine Ausführungsform
der Schaltblöcke
gemäß der Formel
(8) dieser Erfindung.
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5 ist
eine Ausführungsform
der Schaltblöcke
gemäß der Formel
(9)-1 dieser Erfindung.
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6, 7 und 8 sind
die Diagramme der Schaltungsblöcke
für das
Separieren der gemischten Signale an dem Empfangsende.
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9 und 10 repräsentieren
eine Ausführungsform
der Schaltblöcke
gemäß der Formel
(12) dieser Erfindung.
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11 und 12 zeigen
eine Ausführungsform
der Schaltblöcke
für die
Verarbeitung einer Mehrzahl von Signalen an dem Empfangsende.
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13 ist
ein Potentialausgangssignal der Pat.224.
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Detaillierte
Beschreibung der Erfindung
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Es
folgen Ausführungsformen
dieser Erfindung umfassend detaillierte Beschreibungen dieser Basisprinzipien,
Verarbeitungsverfahren und mögliche
Ergebnisse bzw. Ausgaben.
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I. Die wesentlichen Prinzipien
der Mischtechniken an dem Übertragungsende.
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- (1) Verfahren beschrieben in Pat.224
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Eine
Mehrzahl von Signalen Si(t) wird empfangen
ein einer Zeitperiode [T0, T1],
wobei i = 1, 2, ... m ist, m ist eine positive ganze Zahl, t ist
eine Zeitvariable und t∊[T0, T1].
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Si(tj), j = 1, 2,
... n sind Abtastwerte, welche von dem korrespondierenden Si(t) in der Zeitperiode [T0, T1] abgetastet werden.
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S
i(t) werden mit den korrespondierenden vorbestimmten
Sätzen
m x n der linearen unabhängigen Funktionsgruppen
ia
j(t) multipliziert,
um bekannte m Sätze
des transformierten Signals S 0 / i(t) zu erhalten. S 0 / i(t) kann mathematisch
dargestellt werden als:
i = 1, 2, ... m.
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Die
m Sätze
des transformierten Signals S 0 / i(t) werden summiert, um ein vorläufiges gemischtes
Signal SM(t) zu erhalten. Diese Prozedur wird mathematisch repräsentiert
als:
<Formel 1>.
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In
Pat.224 ist SM(t) das Signal, welches zum Empfangsende übertragen
wird.
- (2) Bei dieser Erfindung wird eine Ausführungsform
vorgeschlagen, welche die Mischtechnik verbessern kann, die in der
Pat.224 offenbart wird.
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T
0 wird Null und der Basiswinkel
Das zum Empfangsende übertragende
Signal ist:
SMS(t)
= Sin(pw0t) × SM(t) + Sin(qw0t) <Formel
2>,wobei
ist, r kann eine positive
ganze Zahl oder Null sein; q kann 1/2 oder 1 sein.
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In
Formel 2 sind die Werte von dem Signal SMS (t) Null an den Grenzen
jedes Zeitintervalls [0, T1]. Somit werden,
wie in Pat.224 beschrieben, Unterbrechungen nicht auftreten. Mit anderen
Worten gesagt, kann ein Unterbrechungsausfallssignal Sin(pw0t) den Wert von SMS(t) bei Null sowohl an
dem Start- als auch an den Endpunkten jeder Zeitperiode sicherstellen.
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In
Formel 2 dient das Synchronsignal Sin(qw0t)
als diskriminierendes Signal zum Diskriminieren jeder der Zeitperioden.
Der präzise
Punkt in jeder Zeitperiode kann durch Überprüfung des Wertes des Signals Sin(qw0t) erhalten werden. Das Verfahren zum präzisen Extrahieren
des Signals Sin(qw0t) aus den gemischten Signalen
wird irgendwo in diesem Dokument präsentiert. Wenn q = 1/2 ist,
repräsentiert
jeder halbe Zyklus von Sin(qw0t) den Punkt
des Endes der vorherigen Zeitperiode und startet die nachfolgende
Zeitperiode. Während, wenn
q = 1 ist, jeder vollständige
Zyklus von Sin(qw0t) den Punkt der Beendigung
der vorhergehenden Zeitperiode repräsentiert und die folgende Zeitperiode
startet.
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Eine
Ausführungsform
dieser Mischtechnik benötigt
die folgende Hardware:
Wenigstens eine Empfangseinheit zum
Empfangen des Signals S
i(t);
verschiedene
A/D Konverter zum Abtasten und Digitalisieren des Signals S
i(t);
verschiedene Signalerzeuger zum
Erzeugen des Signals
ia
j(t);
verschiedene
erste Multiplizierer zum Berechnen des Produkts von S
i(t
j) ×
ia
j(t), wobei S
i(t
j) die j-te Abtastung von
S
i(t) ist;
wenigstens einen ersten
Addierer zum Berechnen von
ein Synchronsignalerzeuger
zum Erzeugen eines Synchronsignals sin(w
0t)
in der Zeitperiode [T
0, T
1];
wenigstens
einen zweiten Multiplizierer und einen zweiten Addierer, welche
SMS(t)
= Sin (pw
0t) × SM(t) + Sin(qw
0t)
berechnen;
und einen Transmitter zum Übertragen des verarbeiteten
gemischten Signals SMS(t).
- (3) Die zweite Ausführungsform
zeigt ein verbessertes Verfahren zum Auswählen von iaj(t) im Vergleich zu dem in Pat.224 dargestellten
Verfahren.
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Diese
Mischtechnik kann Geräuschsignale
mischen und umfasst drei Schritte:
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Schritt
1: Auswählen
des Frequenzbereiches von
ia
j(t)
zwischen
wobei Ai positive ganze Zahlen
inklusive Null umfasst;
Mit anderen Worten gesagt liegt der
Frequenzbereich von
ia
j(t)
zwischen
wobei der Frequenzbereich
von
2a
j(t) zwischen
liegt usw.; wobei v eine
positive ganze Zahl ist.
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Schritt
2: In Formel 1, enthaltend v Abtastwerte von SM(ts)
(s = 1, 2, ... v).
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Schritt
3: Auswahl zusätzlicher
v Funktionsgruppensätze
b
v(t), welche linear unabhängig innerhalb
der Zeitperiode [O, T
1] sind, TSM(t) ist
durch Formel 3 bekannt:
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Schritt
4: Um das synchrone Signal zu mischen und mögliche Unterbrechungen an den
Grenzen jeder Zeitperiode zu eliminieren, ist das aktuelle Signal,
welches durch die Empfangseinheit empfangen wird, TSMS(t), welches
mathematisch gegeben ist: TSMS(t) = sin(pw0t)TSM
+ sin(qw0t) <Formel
(3)-1>wobei
p = r + 1)/2 ist, wobei r jede positive ganze Zahl inklusive Null
sein kann, q kann 1/2 oder 1 sein und w0 =
2π/T1.
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Bei
der zweiten Ausführungsform
dieser Erfindung wird der Wert der übertragenen Daten innerhalb
einer begrenzten Bandbreite erhöht.
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Diese
zweite Ausführungsform
benötigt
folgende Hardware:
m Sätze
der A/D Konverter zum Abtasten und Digitalisieren des Signals S
i(t);
m × n Signalgeneratoren zum Erzeugen
des Signals
ia
j(t),
wobei der Frequenzbereich des Signals
ia
j(t)
v = 1, 2, ... m ist; m × n erste
Multiplizierer zum Berechnen der Produktfunktion von S
i(t
j)x
ia
j(t),
wobei S
i(t
j) der j-te
Wert des Signals S
i(t) ist;
wenigstens
einen ersten Addierer zum Berechnen von
einen Synchronsignalerzeuger
zum Erzeugen eines Synchronsignals sin(w
0t)
in der Zeitperiode [T
0, T
1];
wenigstens
einen Konverter zum Abtasten von v Abtastungen des Signals SM(t);
verschiedene
dritte Signalerzeuger zum Erzeugen von v Sätzen von linear unabhängigen Funktionsgruppen b
s(t);
wenigstens einen zweiten Multiplizierer
und einen zweiten Addierer zum Berechnen des transformierten Signals
TSM(t) des Signals SM(t
s);
wenigstens
einen zweiten Multiplizierer und einen zweiten Addierer zum Berechnen
des gemischten Signals TSMS(t); und
einen Transmitter zum Übertragen
des verarbeiteten gemischten Signals SMS(t).
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II. Wesentliche Prinzipien
zum Separieren des gemischten Signals an dem Empfangsende:
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- (1) Wesentliches Prinzip 1 – Lösen der homogenen gewöhnlichen
Differenzengleichungen.
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Die
Lösung
der Formel (4) ist yk = c1coskθi + sinkθi, wobei c1 und c2 irgendwelche Konstanten sind. yk-2 – 2cosθiyk-1 + yk = 0 <Formel (4)>
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Dies
verhält
sich wie ein Einfachfrequenzfilter. Beschreibungen sind in den Schaltungsblöcken von 1 vorgesehen.
Jedoch, wenn die Frequenz eines Signals θi ist,
wird der Wert dieses Signals Null und herausgefiltert. Durch graduelles
Variieren des Wertes von θi können
ungewünschte
Signale herausgefiltert werden. Eine Ausführungsform gemäß der Formel
4 wird durch die Schaltungsblöcke
in 1 beschrieben. Wenn der Eingang bzw. die Eingabe
c1 coskθi + c2 sinkθi ist, ist der Ausgang bzw. die Ausgabe Null.
Mit anderen Worten gesagt, Eingangssignale, welche die Winkelfrequenz θi enthalten, werden herausgefiltert.
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Es
wird S verwendet, um den Differenzoperator zu repräsentieren,
sodass Formel 4 durch Formel (4)-1 modifiziert wird. (S–2 –2cosθiS–1 + S0)yk = 0 <Formel (4)-1>
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Formel
5 repräsentiert
eine Differenzgleichung vierter Ordnung (S–2 – 2cosθiS–1 +
S0)(S–2 – 2cosθ2S–1 +
S0)yk = 0 <Formel
(5)>
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Formel
(5) kann ebenso repräsentiert
werden durch: [S–4 – 2(cosθ1 + cosθ2)S–3 + (4cosθ1cosθ2 + 2)S–2 – 2(cosθi +cosθ2) S–1 + S0]yk = 0also folgt: yk-4 -
2(cosθ1 + cosθ2)yk-3 + (4cosθ1cosθ2 + 2)yk-2 – 2(cosθ1 + cos θ2)yk-1 + yk = 0 <Formel (5)-1>
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Die
Lösung
der Formel (5)-1 ist yk = c1coskθ1 + c2sinkθ1 + c3cosk θ2 + c4sinkθ2; c1, c2,
c3 und c4 sind Konstanten.
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Eine
Ausführungsform
der Formel 5 wird durch die Schaltblöcke gemäß 2 beschrieben,
wobei Eingangssignale, welche die Winkelfrequenzen θ1 und θ2 enthalten, herausgefiltert werden.
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Formel
6 ist eine gewöhnliche
Differenzgleichung des 2(n-1) Grades.
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Formel
(6) kann in Formel (6)-1 modifiziert werden.
Lu(S)yk = 0 <Formel (6)-1>,wobei:
n sind positive ganze Zahlen.
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Formel
(6) und Formel (6)-1 können
weiter in die Formel (6)-2 modifiziert werden: au(2n – 2)yk-2n+2 + au(2n – 3)yk-2n+3 + au(2n – 4)yk-2n+4 + ... + au(1)
yk-1 + au(0) yk = 0 <Formel (6) -2>,wobei
au(v), v = 0, 1, ... 2n-2 Koeffizienten
von S–v nach
der Entwicklung von Lu(s) sind.
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Da
beide au(2n-2) und au(0)
gleich 1 sind, kann die Formel (6)-2 in die Formel (6)-3 modifiziert werden: yk-2n+2 +
au (2n-3)yk-2n+3 +
au(2n-4)yk-2n+4 +
... + au(1)yk-1 +
yk = 0 <Formel (6)-3>
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Die
Schaltblöcke
von 3 repräsentieren
eine Ausführungsform
der Formel (6)-3.
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Die
Lösung
der Formel (6)-3 ist:
C
i und b
i sind Konstanten.
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Somit
werden in
3, wenn die Eingangssignale
sind, sämtliche Signale an dem Punkt
z von
3 herausgefiltert, ausgenommen A
ucoskθ
u + B
usink θ
u. Der Wert von M
u ist
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Da
das Signal Aucoskθu +
Businkθu um 1/Mu des Originals vermindert wird,
wird an dem Punkt z dieses Signal mit Mu als
aktueller Ausgang multipliziert.
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Eine
Ausführungsform
des wesentlichen Prinzips 1 zum Separieren des gemischten Signals
an dem Empfangsende benötigt
die folgende Hardware:
Eine Empfangseinheit zum Empfangen der
verarbeiteten gemischten Signale:
Wenigstens eine Abtasteinheit
zum Abtasten 2n-1-te Abtastungen von dem verarbeiteten gemischten
Signal und die 2n-1-te Abtastungen werden mathematisch repräsentiert
als: y
k-2n+2, y
k-2n+3,
... y
k;
einen Signalerzeuger zum Erzeugen
von 2n-3 vorbestimmten konstanten Koeffizienten a
u(1),
a
u(2) ... a
u2n-3); und
verschiedene Multiplizierer und Addierer zum Erzeugen der folgenden
Ausgangssignale:
[yk-2n+2 +
au(2n-3)yk-2n+3 +
au(2n-4)yk-2n+4 +
... +au(1)yk-1 +
yk]·Mu,wobei
- (2)
Wesentliches Prinzip 2 – Lösen der
homogenen gewöhnlichen
Differentialgleichungen:
Formel 8 ist eine homogene gewöhnliche
Differentialgleichung, (D2 +
w2i )y(t) = 0 <Formel
8>
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Die
Lösung
der Formel 8 ist y(t) = C1coswit
+ C2sinwit; C1 und C2 sind Konstanten.
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Eine
Ausführungsform
der Formel 8 wird in den Schaltblöcken von 4 präsentiert.
Eingangssignale, welche die Winkelfrequenz wi enthalten,
werden herausgefiltert.
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Formel
9 ist eine gewöhnliche
Differentialgleichung von 2(n-1)-ter
Ordnung,
Formel
9 kann durch Formel (9)-1 repräsentiert
werden:
[D2n-1 + αu(n-2)D2n-4 + αu(n-3)D2n-6 + ... + αu(1)D2 + 1]y(t) = 0 <Formel
(9)-1>wobei α
u(j)
Koeffizienten von D
2n-2j sind, j = 1, 2,
..., n-2, nach der Entwicklung von
-
Schaltblöcke von 5 repräsentieren
eine Ausführungsform
der Formel (9)-1.
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In
5 werden
nach Eingabe des Signals
sämtliche Signale an dem Punkt
z herausgefiltert, ausgenommen C
ucosw
ut + d
usinw
ut, wobei C
i und
d
i Konstanten sind.
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Der
Wert von Nu wird in Formel 10 repräsentiert.
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An
dem Punkt z von 5 wird das Signal Cucoswut + dusin wut um 1/Nu des Originals vermindert. Somit
wird das Signal Cu cos wut
+ dusin wut durch
Nu multipliziert als aktueller Ausgang.
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Eine
Ausführungsform
des wesentlichen Prinzips 2 zum Separieren des gemischten Signals
an dem Empfangsende benötigt
die folgende Hardware:
Eine Empfangseinheit zum Empfangen des
verarbeiteten gemischten Signals;
verschiedene Differenzierer
bzw. Differenziatoren zum Berechnen der Ableitungen des empfangenen
verarbeiteten gemischten Signals und Erhalten der folgenden Werte:
D
2n-2y(t), D
2n-4y(t),
... D
2y(t), wobei D
xy(t)
die x-te Ableitung von y(t) repräsentieren;
einen
Signalerzeuger zum Erzeugen von n-2 vorbestimmten konstanten Koeffizienten α
u(1), α
u(2),
... α
u(n-2); und verschiedene Multiplizierer zum
Erzeugen folgender Ausgangssignale:
D
2n-1 + α(n-2)D
2n-4 + α
u(n-3)D
2n-6 + ...
+ α
u(1)D
2 +1]·N
u, wobei α
u(j) Koeffizienten von D
2n-2j,
j = 1, 2, ..., n-2, nach der Entwicklung
-
- (3) Wesentliches Prinzip 3 – Es gibt sechs Schritte zum
Separieren von Signalen, welche mit den Signalmischtechniken wie
oben beschrieben gekoppelt sind. Eine Ausführungsform ist in den Schaltblöcken von 6, 7 und 8 gezeigt:
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Schritt
1: Auswählen
von iaj(t), welches
entweder ein pures sin (wijt) oder ein pures
cos(wijt) sinusförmiges Signal enthält, wobei
alle wij unterschiedliche positive ganze
Zahlen sind.
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Schritt
2: Wenn q = 1/2 ist, Entfernen des sinusförmigen Signals sin(qw0t) von TSM(t) von Formel 3 durch das in 5 beschriebene
Verfahren. Die Schritte zum Extrahieren des sinusförmigen Signals
sind in (3), (4) und (5) von 6 repräsentiert.
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Schritt
3: In Formel (3), TSM(t) enthält
die Winkelfrequenz qw0, |pw0 ± ws| (s = 1, 2, ... v). Verwenden der in 5 beschriebenen
Verfahren, Extrahieren der Signale SM(t1)b1(t), SM(t2)b2(t), ... SM(tv)bv(t) individuell. Detailschritte des Extrahierens
dieser Signale sind in 601~60v von 6 präsentiert.
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Schritt
4: tr wird aus der Zeitperiode [T0, T1] ausgewählt. Jeder
der bs(tr)(s = 1,
2, ... v) wird durch das korrespondierende bs(tr) unterteilt, um SM(t1),
SM(t2), ... SM(tv)
zu erhalten. Diese Prozeduren sind in 621, 622, ... 62v von 6 präsentiert.
Vor dem Extrahieren des SM(ts) (s=1, 2,
... v), werden Zeiten 63 als ein Impuls an der Zeit, wenn t = tr ist, ausgegeben und der Schalter SWs (s = 1, 2, ... v) angeschaltet. Die Ausgänge von 601,
602, ... 60v werden den Dividierern 621, 622, ... 62v entsprechend
zugeführt.
Die Ausführungsform
dieser Dividierer kann ein Spannungsteilerwiderstand sein.
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Schritt
5: 711~71m gemäß 7 verwendet
die allgemeine Abtasttheorie.
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Schritt
6: Wie in 8 beschrieben.
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III. Darstellung einer
einfachen Ausführungsform
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(1) an dem Übertragungsaspekt:
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- 1. In Formel (1) ist n = 8 und m = 5;
- 2. Bei T0 = 0 und T1 =
10–3 ist
somit w0 = 2000π; in Formel 3 ist p = q = 1/2.
- 3. Auswahl der fünf
verschiedenen Sound-Signale Si(t), t = 1,
2, 3, 4, 5;
- 4. Bei w(u) = 2[300 + 130(u-1)]π, gewählt: Somit;
SMS(t) von Formel (2) wird präsentiert
als: wobei, Somit
enthält
Formel 12 Winkelfrequenzen (1000 ± 600)π, (100 ± 860)π, (1120 ± 1000)π, ... (5540 ± 1000)π und 1000π. Ausgenommen für das sinusförmige Signal,
sin(1000πt),
welches als das Synchronsignal dient, wobei sämtliche andere Signale die
gleiche Amplitude haben, wie die Originalsoundsignale. Zum Beispiel
die Amplitude von cos[(1000 ± 600)π t] ist S1(t1); die Amplitude
von sin[(1000 ± 600)πt] ist S1(t2), ..., und die
Amplitude von sin[(5540 ± 1000)πt] ist S5(t8).
- 5. 9 und 10 demonstrieren
eine Ausführungsformel
der Formel (12) für
das Übertragungsende. Wobei
das Übertragungssignal
Tx von 10 das Signal SMS(t) repräsentiert,
welches das aktuelle Signal ist, das von dem Übertragungsende übertragen
wird. Da die Details von den Mischtechniken vorher in dieser Erfindung
beschrieben worden sind, ist das Ziel dieser Ausführungsform
lediglich ein unkompliziertes Beispiel vorzuschlagen. Nähere Detaildarstellungen
können
also gemäß der 9 und 10 entnommen werden.
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(2) Mit dem Empfangsaspekt:
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Die
Schaltblöcke
der 11 und 12 demonstrieren
eine Ausführungsform
an dem Empfangsende. Tr von 12 ist
ein Eingangssignal, welches von dem Übertragungsende empfangen wird.
c1 ist der Ausgang des synchronen Signals, welches bei sämtlichen
Schaltblöcken
wieder eingestellt ist. Da die Details der Mischtechniken vorher
in dieser Erfindung beschrieben worden sind, ist das Ziel dieser
Ausführungsform
lediglich ein unkompliziertes Beispiel vorzuschlagen. Mehr Detaildarstellungen
können
also gemäß der 11 und 12 entnommen
werden.
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Wenngleich
die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die bevorzugten Ausführungsformen beschrieben
worden ist, ist zu beachten, dass die Erfindung nicht auf diese
Details begrenzt wird. Verschiedene Substitutionen und Modifikationen
werden in der vorgehenden Beschreibung vorgeschlagen und andere können sich
aus dem Fachwissen ergeben. Somit sind all diese Substitutionen
und Modifikationen in dem Umfang der Erfindung enthalten, wie er
durch die dazugehörigen
Ansprüche
bestimmt wird.
ist, r kann eine positive ganze Zahl oder Null sein; q kann 1/2 oder 1 sein.
liegt usw.; wobei v eine positive ganze Zahl ist.
wobei,
Somit enthält Formel 12 Winkelfrequenzen (1000 ± 600)π, (100 ± 860)π, (1120 ± 1000)π, ... (5540 ± 1000)π und 1000π. Ausgenommen für das sinusförmige Signal, sin(1000πt), welches als das Synchronsignal dient, wobei sämtliche andere Signale die gleiche Amplitude haben, wie die Originalsoundsignale. Zum Beispiel die Amplitude von cos[(1000 ± 600)π t] ist S1(t1); die Amplitude von sin[(1000 ± 600)πt] ist S1(t2), ..., und die Amplitude von sin[(5540 ± 1000)πt] ist S5(t8).
dargestellt werden kann, gekennzeichnet durch die weiteren Schritte: (e) Auswählen eines vorbestimmten Synchronsignals sin(w0t) und Generieren eines zweiten gemischten Signals SMS(t), das als SMS (t) = sin(pw0t) × SM(t) + sin(qw0t) dargestellt werden kann, wobei w0 eine Grund-Winkelfrequenz ist und w0, p, q ∈ R, t ∈ [T0, T1], sin(pw0t) ein Unterbrechungslöschungssignal ist, das den Anfangswert des zweiten gemischten Signals SMS (t) innerhalb der Zeitperiode [T0, T1] auf Null setzt, und wobei das zweite gemischte Signal SMS(t) ein ununterbrochenes unterbrechungsfreies Signal wird.
sind, und wobei das Verfahren ferner die folgenden Schritte umfasst: Erhalten gemäß der vorbestimmten linearen unabhängigen Gruppe iaj(t) und dem vorbestimmten Synchronsignal sin(w0t) von 2n-3 von konstanten Koeffizienten au(1), au(2), ... au(2n-3) durch Lösen der homogenen gewöhnlichen Differenzgleichungen, wobei u eine positive ganze Zahl ist; Empfangen des zweiten gemischten Signals SMS(t); Abtasten des empfangenen zweiten gemischten Signals SMS (t) und Erhalten der Summe von 2n-1 Abtastwerten, die durch eine feste Zeitverzögerung voneinander getrennt sind, wobei die 2n-1 Abtastwerte mathematisch als yk-2n+2, yk-2n+3, ... yk dargestellt werden können; und Verarbeiten der 2n-1 Abtastwerte zum Erhalten eines vorgeschlagenen Synchronsignals, wobei das Verarbeitungsverfahren mathematisch wie folgt dargestellt werden kann:
und θ Winkelfrequenzen sind.
liegt, Ai positive ganze Zahlen einschließlich von Null und v eine positive ganze Zahl ist; Aufsummieren aller transformierten Signale S 0 / i(t) zur Erzeugung eines ersten gemischten Signals SM(t), das mathematisch als
dargestellt werden kann; Abtasten des ersten gemischten Signals SM(t) innerhalb der Zeitperiode [T0, T1] und Erhalten von v Abtastwerten, wobei die v Abtastwerte mathematisch als SM(ts) dargestellt werden, wobei s = 1, 2, ... v ist und Auswählen von v vorbestimmten linear unabhängigen Gruppen bs(t) und Erzeugen eines zweiten gemischten Signals TSM(t), das mathematisch als
dargestellt werden kann, gekennzeichnet durch die folgenden weiteren Schritte: Auswählen eines vorbestimmten Synchronsignals sin(w0t) und Erzeugen eines dritten gemischten Signals TSMS(t), das mathematisch als TSMS(t) = sin(pw0t)TSM + sin(qw0t) dargestellt werden kann, wobei w0 eine Grundwinkelfrequenz und w0, p, q ∈ R, t ∈ [T0, T1] sind.
ist, wobei das Verfahren ferner die folgenden Schritte zum Extrahieren eines vorgeschlagenen Synchronsignals aus dem dritten gemischten Signal TSMS(t) umfasst: Lösen der vorbestimmten linear unabhängigen Gruppe iaj(t) und des vorbestimmten Synchronsignals sin(w0t) mit einem Verfahren unter Anwendung einer homogenen gewöhnlichen Differenzgleichung und Erhalten von 2n-3 Werten von konstanten Koeffizienten au(1), au(2) ... au(2n-3), wobei u eine positive ganze Zahl ist; Empfangen des dritten gemischten Signals TSMS(t); Abtasten des empfangenen dritten gemischten Signals TSMS(t), Erhalten eines Abtastwertes zu jeder vorbestimmten Zeitverzögerung innerhalb einer Zeitperiode und Erhalten von ingesamt 2n-1 Abtastwerten, wobei die 2n-1 Abtastwerte mathematisch als yk-2n+2, yk-2n+3, yk dargestellt werden können, und Verarbeiten der 2n-1 Abtastwerte und Erzeugen des vorgeschlagenen Synchronsignals, wobei das Verarbeitungsverfahren mathematisch wie folgt darstellbar ist:
und θ Winkelfrequenzen sind.
ist, wobei das Verfahren außerdem die folgenden Schritte zum Extrahieren eines vorgeschlagenen synchronen Signals aus dem dritten gemischten Signal TSMS(t) umfasst: Lösen der vorbestimmten linear unabhängigen Gruppe iaj(t) und des vorbestimmten Synchronsignals sin(w0t) mit einem Verfahren unter Anwendung einer homogenen gewöhnlichen Differenzgleichung und Erhalten von n-2 Werten von konstanten Koeffizienten au(1), au(2) ... au(n-2), wobei u eine positive ganze Zahl ist; Empfangen des dritten gemischten Signals TSMS(t); Darstellen des in einer Zeitperiode empfangenen dritten gemischten Signals TSMS(t) als y(t) und Anwenden eines Differentiators 2. Ordnung zum Erhalten von n-1 Ableitungen von y(t), wobei die n-1 Ableitungen als: D2n-2y(t), D2n-4y(t), ... D2y(t) dargestellt werden können, wobei Dxy(t) die x-te Ableitung von y(t) ist und Verarbeiten der n-1 Ableitungen und Erhalten des vorgeschlagenen Synchronsignals, wobei das Verarbeitungsverfahren mathematisch wie folgt dargestellt werden kann:
wobei w Winkelfrequenzen sind.
gekennzeichnet dadurch, dass ferner ein Generator zur Erzeugung eines Synchronsignals sin(w0t) innhalb der Zeitperiode [T0, T1] und wenigstens ein zweiter Verstärker und ein zweiter Addierer zum Berechnen eines zweiten gemischten Signals SMS(t) vorgesehen sind, wobei SMS(t) = sin(pw0t) × SM(t) + sin(qw0t) ist, wobei w0 eine Grundwinkelfrequenz und w0, p, q ∈ R sind.
und
sind; einen Generator zum Erzeugen von Synchronsignalen innerhalb einer Zeitperiode [T0, T1]; wobei die Synchronsignale mathematisch als sin(w0t) dargestellt werden, wenigstens einen Konverter zum Abtasten von v Abtastwerten von SM(t); eine Mehrzahl von dritten Signalgeneratoren, die v linear unabhängige Funktionsgruppen bs(t) erzeugen, wenigstens einen zweiten Verstärker und einen zweiten Addierer zum Berechnen eines zweiten gemischten Signals TSM(t) aus dem gemischten Signal SM(ts), wobei TSM(t)=
ist; und wenigstens einen dritten Verstärker und einen dritten Addierer zum Berechnen eines dritten gemischten Signals TSMS(t), wobei TSMS(t) = sin(pw0t)TSM(t) + sin(qw0t) ist, wobei w0 eine Grundwinkelfrequenz und w0, p, q ∈ R sind.