FI104022B - Menetelmä signaalin siirtämistä varten - Google Patents

Description

! 104022 5

Menetelmä signaalin siirtämistä varten - Förfarande för överfö-ring av en signal

Keksintö koskee menetelmää signaalin siirtämistä varten patenttivaatimuksen 1 johdannon mukaisesti.

Audiosignaalia siirrettäessä, esim. radio-, kaapeli- ja satel-10 liittiyhteydellä siirrettäessä, ja talletuslaitteiden yhteydessä tunnetaan analogisen audiosignaalin muuntaminen digitaaliseksi audiosignaaliksi määrätyllä erottelutarkkuudella, sen siirtäminen tässä muodossa ja toistossa sen muuntaminen jälleen analogiseksi signaaliksi. Digitaalisen siirron ansiosta saavu-15 tetaan erityisesti toistossa suurempi signaali-kohinasuhde.

Sellaisen signaalin siirtoa varten tarvittava kaistanleveys määräytyy oleellisesti aikayksikössä siirrettävien näytteiden lukumäärän sekä erottelutarkkuuden mukaan.

20 Käytännössä vaatimuksena on siirtoa varten tarvittavan kaistanleveyden pitäminen mahdollisimman pienenä, jotta tultaisiin toimeen kapeakaistaisella kanavalla tai jotta laajakaistaisen kanavan kautta voitaisiin siirtää samanaikaisesti mahdollisim-25 man monta audiosignaalia. Vaadittua kaistanleveyttä voidaan m sinänsä pienentää vähentämällä näytearvoja tai bittien lukumäärää näytearvoa kohti. Tästä toimenpiteestä on käytännössä kuitenkin seurauksena toiston laadun huononeminen.

3C Julkaisusta DE-OS 35 06 912 tunnetussa menetelmässä toiston laadun parantamiseksi digitaalinen audiosignaali jaetaan ajal- * · lisesti peräkkäisiin osuuksiin ja muunnetaan lyhytaikaiseksi . spektriksi, joka kulloinkin edustaa aikajakson signaalin spekt- rikomponentteja. Psyko-akustisten lainalaisuuksien perusteella 33 lyhytaikaisessa spektrissä sellaiset komponentit, joita kuulija ei havaitse, jotka siis teleteknisesti ovat merkityksettömiä, voidaan yleensä löytää paremmin kuin aika-alueessa. Näitä 9 2 104022 komponentteja painotetaan siirrossa vähemmän tai ne jätetään kokonaan pois. Tämän johdosta siirrossa voidaan jättää pois merkittävä osa muutoin välttämättömästä datasta, niin että keskimääräistä bittinopeutta voidaan oleellisesti pienentää.

5

Aikaosuuksien muodostelmista varten signaalia ensin tutkitaan analyysi-ikkunalla ja muunnoksen, koodauksen, siirron, dekoodauksen ja takaisin muunnoksen jälkeen sitä lopuksi tutkitaan synteesi-ikkunalla. Analyysi-ikkunan toteutus vaikuttaa taajuu-10 den erottelutarkkuuteen. Taajuuden suuren erottelutarkkuuden etuna on se, että kapeakaistaisilla signaalikomponenteilla niiden koodaukseen tarvitaan vain vähän dataa, jonka johdosta saavutetaan erittäin tehokas bittien käyttö ja siirrossa syntyvä keskimääräinen datamäärä pienenee merkittävästi.

15

Siten "kovilla" luiskilla varustettujen ikkunoiden yhteydessä, kuten esim. suorakaiteen muotoisella ikkunalla, taajuuden erottelutarkkuus on huono. Alkuperäisen signaalin spektriin summautuu nimittäin tutkitussa osuudessa lisäksi ikkunan alussa 20 ja lopussa olevan äärimmäisen suuren signaalin nousun ja laskun takia aiheutuvia spektriosuuksia. Tosin aikaosuudet voitaisiin liittää toisiinsa ilman limitystä.

Julkaisussa DE-OS 35 06 912 selitetyssä menetelmässä valittiin 25 jo ikkunafunktio "pehmeämmin" luiskin. Tässä analyysi-ikkunan m alku ja loppu noudattavat kosini-toiseen-funktiota ja synteesi-ikkunan vastaavat alueet sini-toiseen-funktiota. Kummankin ikkunan keskilaueella on vakioarvo. Ikkunafunktion sellaisella toteutuksella saadaan jo parempi taajuuden erottelutarkkuus.

30 "Pehmeiden"luiskien alueella tarvitaan kuitenkin peräkkäisten ·, aikaosuuksien limitystä, joka tähän alueeseen sisältyvän sig-naalin kaksinkertaisen siirron takia johtaa keskimääräisen bittinopeuden nostamiseen.

33 Taajuuden erottelutarkkuuden lisäparannus voitaisiin aikaansaada analyysi-ikkunan ikkunafunktion luiskien pienemmällä jyrkkyydellä sekä luiskien pidentämisellä ikkunan sisäpuolella.

Tämän toimenpiteen yhteydessä vaaditaan kuitenkin vierekkäisten aikaosuuksien suurempi limitys.

3 104022

Jos luiska-aluetta venytetään niin paljon, ettei ikkunafunkti-5 oilla enää missään alueessa ole vakioarvoa, niin vierekkäisten aikajaksojen limityksen on oltava 50 %. Siten näytearvojen lukumäärä ja vastaavasti datamäärä kaksinkertaistuu.

Julkaisusta J.P.Princen ja A.B.Bradley: "Analysis/Synthesis 10 Filter Bank Design Based on Time Domain Aliasing Cancellation", IEEE Transactions, ASSP-34, nro 5, lokak. 1986, s. 1153 - 1161; ja julkaisusta J.P.Princen A.W Johnson ja A.B.Bradley: "Sub- band/Transform Coding Using Filter Bank Design Based on Time Domain Aliasing Cancellation", IEEE Int. Conference on Acous-15 tics, Speech and Signal Processing 1987, s. 2161 - 2164, on, että peräkkäisten aikajaksojen 50 %:n limityksellä datamäärä vähennetään jälleen alkuperäiseen arvoon siten, että koodataan vain joka toinen näytearvo. Tämä ehdotus lähtee samanlaisista ikkunafunktioista analyysi- ja synteesi-ikkunoiden osalta. 20 Harvennetun näytteenoton yhteydessä syntyvät alias-komponentit voidaan samanlaisten ikkunafunktioden yhteydessä kompensoida synteesi-ikkunalla tutkittaessa.

On havaittu, että taajuuden erottelutarkkuutta voidaan lisätä -25 valitsemalla suuremmat limitysalueet, kun signaalia tutkitaan samanaikaisesti sopivilla analyysi- ja synteesi-ikkunoilla. Näytearvojen suuremman lukumäärän johdosta kasvaneen datanopeu-den pienentämiseksi jälleen alkuperäiseen arvoonsa tulisi harvennetun näytteenoton tapahtua vielä suuremmalla kertoimel-30 la, jonka johdosta kuitenkin syntyy lisää aliaskomponentteja.

i ·

Keksinnön tehtävänä on signaalin siirtomenetelmää varten osoittaa yleispäteviä toimenpiteitä, jotka myös moninkertaisesti limittyvien lohkojen yhteydessä mahdollistaa näytearvojen ja 35 siten datanopeuden vähentämisen samanaikaisella aliaskomponent-tien kompensoinnilla.

, 104022 Tämä tehtävä ratkaistaan patenttivaatimuksessa 1 esitetyllä menetelmällä.

Menetelmä mahdollistaa kahden potenssia vastaavia limityksiä 5 varten, siis limityksillä jotka ovat kaksin-, nelin-, kahdek-sankertaisia jne, muunnosten yleisten ehtojen osoittamisen ja niiden hyödyntämisen käytänön toteutuksessa. Menetelmän muunnoksilla aikaansaadaan yleisten ehtojen määrittäminen myös erilaisille analyysi- ja synteesi-ikkunoille ja niiden käyttä-10 miselle käytännön toteutusta varten.

Keksinnön mukaisia menetelmävaiheita käyttämällä on mahdollista hyödyntää pehmeämpien analyysi-ikkunafunktioiden kasvavan limityksen yhteydessä paremmaksi tulevia analyysiominaisuuksia. 15 Vastaavasti harvemmalla näytteenotolla taajuusalueella pienennetään ikkunan osa-alueiden moninkertaisen siirron aiheuttaman lisäyksen pienentäminen aikasignaalin alkuperäiseksi da-tanopeudeksi.

20 Muunnelmia ja edullisia toteutuksia ilmenee patenttivaatimuksista, seuraavasta selityksestä ja piirustuksesta. Keksintöä selitetään seuraavassa.

Piirustuksessa -25 kuvio 1 esittää vuokaavion keksinnön oleellisin mene telinä vaihein, kuvio 2 esittää jatkuvan aikasignaalin segmentoimisen, kuvio 3 esittää lohkojen muodostamista segmentoidusta alkupe-30 räisestä signaalista, kuviossa 4 on parillinen ja pariton lohkosignaaliosuus, kuvio 5 esittää jaksotetun parillisen lohkosignaaliosuuden, kuvio 6 esittää kertoimella 2 harvennetun näytteenoton spektrissä ja alkuperäiseen koordinaattilähtökohtaan verrattu-35 na sivuun siirtämistä määrällä TB/2 kosinimuunnoksen yhteydessä, kuvio 7 esittää kertoimella 2 harvennetun näytteenoton spekt- 5 104022 rissa ja alkuperäiseen koordinaattilähtökohtaan verrattuna sivuun siirtämistä määrällä TB/4 kosinimuunnoksen yhteydessä, kuvio 8 esittää signaalikomponentteja limittyvän summauksen 5 yhteydessä, kuvio 9 esittää kertoimella 2 harvennetun näytteenoton spekt rissä, alkuperäiseen koordinaattilähtökohtaan verrattuna sivuun siirtämistä määrällä TB/4 aika-alueessa, ja puolen näytteenottojakson verran sivuun siirtämistä taajuusalu-10 een näytteenoton yhteydessä kosinimuunnoksen yhteydessä, kuviossa 10 ovat signaalikomponentit muunnoksen, harvennetun näytteenoton, siirron ja käänteisen muunnoksen jälkeen eri muunnoksilla, kuviossa 11 on signaalin rekonstruointi 50 %:n limityksellä, 15 kuviossa 12 on analyysi- ja synteesi-ikkunoiden segmentointi, kuviossa 13 on analyysi- ja synteesi-ikkunan komponentit kulloisessakin lohkoalueessa, kuvio 14 esittää signaalikomponentteja muunnoksen, harvennetun näytteenoton, siirron ja käänteisen muunnoksen jälkeen 20 synteesi-ikkuna-alueella eri muunnoksia varten nelinker taisella lohkojen limityksellä, kuvio 15 esittää alias-kompensointia analyysia ja synteesiä varten käytetyllä suorakaiteen muotoisella ikkunalla, Kuvio 16 esittää kompensointikaavion sini- ja kosinimuunnosten 25 vuorottelevaa käyttöä varten, kuvio 17 esittää kaksinkertaisen limityksen aika-alueessa, kuvio 18 esittää nelinkertaisen limityksen aika-alueessa, kuvio 19 esittää kahdeksankertaisen limityksen aika-alueessa, kuvio 20 esittää kaksinkertaisen limityksen taajuusalueella, 30 kuvio 21 esittää nelinkertaisen limityksen taajuusalueella, kuvio 22 esittää kahdeksankertaisen limityksen taajuusalueella, * ·

Kuviossa 1 esitetyssä vuokaaviossa on esitetty eri menetelmä-vaiheet keksinnön menetelmän suorittamiseksi.

Menetelmän lähtösuureen muodostaa analoginen audiosignaali, joka menetelmävaiheen 1 mukaan muunnetaan digitaaliseksi sig- 35 6 104022 naaliksi, jolla amplitudiarvot ovat digitaalisesti koodattuina näytearvoina.

Menetelmävaiheessa 2 ikkunoidaan jatkuva signaali siten, että 5 valitaan joukko peräkkäisiä näytearvoja, käsillä olevassa tapauksessa 1024 näytearvoa.

Menetelmävaiheessa 3 muodostetaan valituista näytearvoista lohkoja, jotka ajallisesti limittyvät 50 %. Tämä tarkoittaa sitä, 10 että vierekkäiset lohkot sisältävät osittain samoja näytearvoja, joskin eri paikoissa. Siten käsillä olevan lohkon ensimmäisessä puolikkaassa olevat näytearvon vastaavat edellisen lohkon toisessa puolikkaassa olevia näytearvoja.

15 Menetelmävaiheessa 4 tutkitaan lohkoihin sisältyviä signaa-liosuuksia analyysi-ikkunoilla. Täten muodostetaan pehmeä signaalin alkaminen ja loppuminen lohkorajoilla, joka lisää analyysitarkkuutta seuraavan muunnoksen yhteydessä.

20 Menetelmävaiheessa 5 muunnos muodostaa tähän saakka aikadiskreetit signaalit taajuusdiskreeteiksi signaaleiksi. Amplitudiarvo-jen sijasta esiintyy nyt spektriarvoja, jotka kulloinkin käsittävät reaali- ja imaginaariosan.

2Γ) Sen jälkeen menetelmävaiheessa 6 seuraa spektriarvojen muuntaminen esitysmuotoon, jossa on pseudomäärät ja -vaiheet. Sen jälkeen spektriarvot valmistellaan ja sovitetaan siirtomenetelmää varten, kuten julkaisussa DE-OS 35 06 912 selitetään.

Spektriarvojen muuntamisen yhteydessä suoritetaan samalla har- 30 vennettu näytteenotto. Tämän tuloksena siirrettävien arvojen lukumäärä jälleen vastaa alkuperäisten näytearvojen lukumäärää. Lohkojen 50 %:n limityksen johdosta aiheutuva datan kahdennus on tässä siis jälleen kumottu.

35 Viitenumerolla 7 merkityssä menetelmävaiheessa on yhdistetty useampia erillisiä vaiheita, jotka käsittävät koodauksen, mahdollisesti datan supistamisen, siirron ja dekoodauksen. Nämä 7 104022 menetelmävaiheet voidaan toteuttaa julkaisun DE-OS 35 06 912 menetelmää vastaten.

Menetelmävaiheessa 8 tapahtuu nyt menetelmävaiheen 5 suhteen 5 käänteinen muunnos, joka kuitenkin edeltävän datan pelkistämisen yhteydessä kohdistuu muutettuun, psykoakustisista redundanteis-ta osista puhdistettuun signaaliin. Käänteisen muunnoksen tuloksena on jälleen aikadiskreettejä signaaleja edustavat lohkot jatkuvan signaalin signaaliosuuksien muodossa. Lohkoissa 10 on nyt kuitenkin vain puolet alkuperäisistä näytearvoista.

Seuraavassa menetelmävaiheessa 9 suoritetaan lohkojen painotus synteesi-ikkunoilla. Synteesi-ikkunafunktiot on muodostettu siten, että menetelmävaiheessa 4 analyysi-ikkunoiden johdosta 15 syntyneet signaalin häiriöt jälleen kumoutuvat. Tässä käytetyt synteesi-ikkunafunktiot täyttävät kaksi ehtoa. Ensiksi ne täydentyvät limitysalueella vastaavien analyysi-ikkunoiden kanssa yhdeksi. Toiseksi limitysalueen keskellä peilautuvan analyysi-ikkunan lohkoa n varten olevalla synteesi-ikkunalla 20 kerrottuna ja limitysalueen keskellä peilautuvan analyysi-ikkunan lohkoa n+1 varten olevalla synteesi-ikkunalla kerrottuna erotus on yhtä kuin nolla limitysalueella. Viimeksimainittu ehto sisältää aliaskomponenttien kompensoinnin.

.2.5 Menetelmävaiheessa 10 summataan 50 % limittyvät lohkot, jolloin aliaskomponentit kummassakin limittyvässä lohkossa kulloinkin esiintyvät vastakkaisella etumerkillä, niin että ne summauksessa kompensoituvat nollaksi.

30 Menetelmävaihe 11 esittää jatkuvien näytearvojen muodostamisen lohkojen ja ikkunoitujen signaaliosuuksien yhteen littämisen s · avulla.

Lopuksi suoritetaan viitenumerolla 12 merkityssä menetelmävai-35 heessa digitaalisesti koodattujen näytearvojen muuntaminen analogiseksi signaaliksi, josta tosin puuttuu objektiivisia osuuksia, mutta jonka kuitenkin subjektiivisesti on havaittu 3 104022 olevan identtinen alkuperäisen signaalin kanssa.

Seuraavassa selityksessä kosini- ja vastaavasti sinimuunnokset toimivat moninkertaisesti limittyvien muunnosten pohjana. Li-5 säksi kaikkien menetelmäselityksien osalta lähdetään ajallisesti jatkuvista signaaleista. Siirtyminen aikadiskreetteihin signaaleihin voidaan suorittaa muusta tarkastelusta erikseen yleisesti tunnettujen menettelytapojen mukaisesti.

10 Kosinimuunnos on integraalimuunnoksena määritelty seuraavalla yhtälöparilla:

CO

Fc ( f) = Ac ^ f (t) cos (2 Π f t) dt (1) c x£> 15 f(t) = BcJ" F(f) cos (2 Π ft) dt (2) ö

Vastaavasti pätee sinimuunnokselle: r

Fs(f) = As f(t) sin (2 Π ft) dt (3) 20 ö *> f(t) = Bs ( F(f) sin (2 Π ft) dt (4) £>-*

Vakiot Ac, Bc, As ja Bs palvelevat normalisointia eikä niillä ole merkitystä seuraavalle tarkastelulle. Yhtälöitä (1) - (4) 2Γ* vastaten aikafunktiot f(t) kosini- ja sinimuunnoksia varten poiketkoon nollasta vain kun t 0. Muunnokselle, jolla on äärellinen lohkon pituus, tämä aikaansaadaan aina koordinaatiston nollakohdan sopivalla valinnalla.

30 Kosini- ja sinimuunnokset voidaan palauttaa Fouriermuunnoksek-. si, siten että kosinimuunnokselle annetaan Fouriermuunnoksen parillinen signaaliosuus ja vastaavasti pariton osuus sinimuunnokselle. Tämän yhteyden avulla voidaan hyödyntää kaikkia Fouriermuunnoksen osalta tunnettuja teoreemoja myös sini- ja 35 kosinimuunnoksia varten.

Ajallisesti jatkuva signaali jaetaan segmenteiksi, jotka vas- 9 104022 taavat lohkoalueita, ja jotka muunnoksen, harvennetun näytteenoton, siirron ja käänteisen muunnoksen jälkeen johdetaan limittyvään summaukseen. Jos lohkon pituutta merkitään TB, niin segmenteillä on 50-prosenttisella limityksellä pituus TB/2, 5 kuten kuvio 2 esittää. Segmenttejä on merkitty Ni ajallisessa järjestyksessä.

Jos näin kuvatusta jatkuvasta signaalista leikataan lohkoja 50 %:n limityksellä yksinkertaisen suorakaiteen muotoisella ik-10 kunalla, niin tuloksena on kuviosta 3 nähtävät lohkot muunnoksen, harvennetun näytteenoton, siirron ja käänteisen muunnoksen jaksoa varten.

Jos koordinaatiston nollakohta valitaan niin, että se yhtyy 15 muunnoslohkon alkuun, niin sellaisen muunnoslohkon kertoimella kaksi kerrottu parillinen ja vastaavasti pariton signaaliosuus muodostuu kuviossa 4 esitetysti tätä kaaviota käyttäen.

Signaalikomponenttien Ni suhteen vastaavasti peilikuva-signaa-20 likomponentit merkitään Si. Negatiivinen etumerkki ilmaisee parittomilla signaaliosuuksilla, että peilikuva-signaalikom- ponentit esiintyvät negatiivisesti vastaavien alkuperäiskom-ponenttien suhteen.

25 Fourier-muunnettujen parillisten ja vastaavasti parittomien « signaaliosuuksien näytteenotto johtaa aika-alueella vastaavien signaalikomponenttien jaksotukseen. Jotta aika-alueessa ei syntyisi mitään alias-häiriötä, niin jaksotetut signaalikom-ponentit eivät saa limittyä. Tämä tarkoittaa, että spektrissä 30 on rajatapauksessa käytettävä näytteenottojaksoa Fo = 1/(2TB). . Tämä jaksotus johtaa kaavion avulla esim. kosinimuunnoksella kuviossa 5 esitettyyn tilanteeseen.

Vapausaste, joka tähän saakka on määritelty suhteellisen 35 mielivaltaisesti, on lohkon alun sijainti muunnokselle käyte tyssä koordinaattijärjestelmässä. Tähän saakka koordinaattijärjestelmän nollakohta ja lohkon alku yhtyivät. Kuviot 6 ja 7 104022 10 esittävät lohkon alkukohdan siirtymisen kohti koordinaattijärjestelmän positiivista aikaa t ja seuraukset kertoimella 2 harvennetusta näytteenotosta, kun siis näytteenottojakso on Fo = 1/TB, esimerkkinä kosinimuunnos. Kuviossa 6 on esitetty eri 5 signaalikomponentit aika-alueessa muunnoksen, harvennetun näytteenoton, siirron ja käänteisen muunnoksen jälkeen, kun siirto-lohkoa on siirretty sivuun koordinaatiston nollakohdasta TB/2 verran. Signaalikomponentit sivuun siirron määrällä TB/4 on esitetty kuviossa 7.

10 Näistä kahdesta esimerkistä voidaan nähdä, mikä vaikutus tällä tärkeällä vapausasteella on komponentteihin, jotka sijaitsevat sillä alueella, joka jaksollisesta toistuvista signaaliosuuk-sista katetaan synteesi-ikkunalla vastaanottimessa» Tämän aika-15 alueen kesto on kummassakin esityksessä TB ja sen sijainti on merkitty kummassakin kuvassa. Synteesi-ikkunan alue sisältää toisaalta alkuperäiset signaalisegmentit Nl ja N2 ja toisaalta alias-komponentit. Lohkon kaksinkertaisen limityksen tapauksessa komponentit SI ja S2. Kuviot 6 ja 7 osoittavat, että lohkon 20 alun siirtäminen koordinaatiston nollakohtaan määrää toisaalta missä kohdissa lohkoalueella peilikuvina muodostuneet signaali-komponentit esiintyvät, mutta toisaalta niillä ei ole mitään vaikutusta invertoimattoman ajallisen sijainnin signaalikom-ponentteihin.

.25 *

Koska alias-kompensoinnin menetelmä vaatii, että alias-osuudet kompensoidaan summaamalla osallistuvien lohkojen limitysalueet, kaksinkertaisen limityksen yhteydessä vain toisessa lohkopuo-likkaassa saa olla sellaisia signaaliosuuksia, jotka ovat 30 peräisin alkuperäisen signaalin tästä lohkopuolikkaasta. Tätä vaatimusta ei täytetä TN/2:n suuruisella sivuun siirrolla, sillä tässä peilikuvaksi muodostuneet signaaliosuudet joutuvat toisesta lohkopuolikkaasta ensimmäiseen lohkopuolikkaaseen ja päinvastoin. Tässä tapauksessa esiintyy lohkon limityksessä 35 limitysalueella n komponentteja, jotka ovat peräisin limitys-alueelta n-1 sekä n+1. Koska nämä komponentit esiintyvät vain kerran kulloisessakin limitysalueessa, niitä ei voi kumota.

u 104022

Kuvio 8 esittää peräkkäisillä lohkoilla, mitkä signaalikomponen-tit periaatteessa osallistuvat limitysalueen summaukseen sivuun siirroilla TB/2 ja TB/4.

5 Jotta vain yksi ajallinen TB/4 verran sivuun siirtynyt osuus sisältäisi periaatteessa oikeita komponentteja, niin että summauksen jälkeen limitysalueella toisaalta syntyisi hyötysig-naali ja toisaalta alias-komponentit kumoutuisivat, tämä lohkon alun siirtämistä koordinaatiston nollakohdasta hyödynnetään 10 kosini- ja vastaavasti sinimuunnosta varten.

Taajuusalueessa tapahtuvan näytteenoton kaavio edustaa toista vapausastetta. Tällöin on mahdollista, että näytteenoton annetaan alkaa taajudesta f = 0, tai että taajuusalueen näyt-15 teenotossa käytetään näytteenoton sivuun siirtämistä vastaten puolta näytteenot jaksoa. Muut sivuun siirtämisen määrät johtavat Fourier-spetkriavaruudessa tapahtuvan kosini- tai sinimuunnok-sen symmetrisen kuvausfunktion epäsymmetrisen näytteenoton takia datamäärän kaksinkertaistumiseen. Näytteenottojakson puo-20 likkaalla tapahtuva sivuun siirtäminen spektrin näytteenotossa vaikuttaa muunnoksen, harvennetun näytteenoton, siirron ja käänteisen muunnoksen jälkeen aika-alueessa vuorottelevan etumerkin vaihtumisen parillisen tai parittoman lohko-osuuden jaksotuksessa. Kuvio 9 esittää tätä kosinimuunnosta varten 25 käytetyllä kaaviolla.

• ·

Kuvioista 7 ja 9 voidaan nähdä, mitkä signaalikomponentit sijaitsevat kosinimuunnosta varten muunnoksen, harvennetun näytteenoton, siirron ja käänteisen muunnoksen jlkeen sijaitse-30 vat sillä alueella, joka katetaan synteesi-ikkunalla. Jos . otetaan huomioon, että sinimuunnoksen yhteydessä vain peilikuvaksi tulleilla komponenteilla on negatiivinen etumerkki verrattuna kosinimuunnoksen yhteydessä oleviin komponentteihin, niin myös tätä varten voidaan synteesi-ikkunan alueella osoittaa 35 signaalikomponentit. Kuviossa 10 on esitetty signaalikomponentit, jotka muunnoksen, harvennetun näytteenoton, siirron ja käänteisen muunnoksen jälkeen sijaitsevat synteesi-ikkunan 12 104022 alueella, neljää mahdollista muunnoslajia varten: kosinimuunnos näytteenoton spektrissä tapahtuvalla sivuun siirrolla ja ilman sitä sekä sinimuunnos spektrissä tapahtuvalla sivuun siirrolla ja ilman sitä.

5

Kuviossa 11 esitetään nyt aliaskompensoinnin mekanismi useampia peräkkäisiä lohkoja varten TB/4 sivuunsiirtoa. Mahdollisista muunnosvaihtoehdoista tässä käytetään ajallisesti peräkkäisillä lohkoilla vuorottelevasti kosini- ja sinimuunnosta ilman sivuun 10 siirtoa taajuusalueella. Täten aliaskomponentit saavat kerran positiivisen ja kerran negatiivisen etumerkin.

Yllä esitetyssä esimerkissä käytettiin hyväksi suorakaiteen muotoisia ikkunoita analyysi- ja synteesi-ikkunoina. Mäillä 15 ikkunoilla on kuitenkin erittäin heikot ominaisuudet spektri-alueen selektiivisyyden kannalta. Paremmat tulokset saavutetaan, jos käytetään "pehmeästi" rajoittuvia ikkunafunktioita analyysiä ja synteesiä varten.

20 Sellaisten ikkunafunktioiden käyttämistä varten, jotka poikkeavat suorakaiteen muotoisesta ikkunafunktiosta, on lisäksi otettava huomioon kaksi ehtoa: 1. Hyötysignaali on limityksen avulla rekonstruoitava oikealla 25 tavalla, « 2. alias-häiriöt on lisäksi kompensoitava.

Jotta voitaisiin muodostaa yhtälöt, jotka ovat välttämättömiä yllä mainitun kahden ehdon täyttämiseksi, on myös käytettävä 30 kaaviota, joka vastaa tähän asti selitettyä kaaviota ja korvaa sen.

Jos analyysi-ikkuna ja synteesi-ikkuna segmentoidaan samalla tavalla kuin signaali, niin saadaan kuvion 12 mukainen esitys. 35

Signaalikomponentteja vastaten merkitään nyt analyysi- ja vastaavasti synteesi-ikkuna, jotka ajallisesti esiintyvät sään- 13 104022 nöllisin välein, merkinnöillä ani ja vastaavasti sni. Analyysi-ikkunan komponentit, jotka peilikuvan muodostumisen johdosta ovat ajallisesti käänteisiä, merkitään asi. Jos nyt kuviossa 11 käytetään ikkunasegmenttejä, jotka osallistuivat kulloistenkin 5 signaalikomponenttien rekonstruoimiseen, niin saadaan kuvion 13 mukainen esitys. Tästä esityksestä voidaan kuviota 11 apuna käyttäen lukea yhtälöt, jotka analyysi- ja synteesi-ikkunafunk-tioiden on täytettävä, jotka limitysalueella tapahtuvan summauksen jälkeen voidaan toisaalta rekonstruoida varsinainen signaali 10 ja toisaalta kompensoida alias-häiriöt.

Kuviosta 13 saadaan lohkojen limitysalueille kaksi yhtälöä: anl*snl + an2*sn2 =1 (5) (rekonstruointisääntö) 15 -asl*snl + as2*sn2 =0 (6) (kompensointisäätnö)

Jos kaikilla ajallisesti peräkkäisillä muunnoksilla käytetään identtisiä ikkunafunktioita ja jos analyysi-ikkunafunktio mer-20 kitään a(x), jolloin x:n tulee olla normioitu aika, joka lohkon alussa saa arvon 0 ja lohkon lopussa saa arvon 1, ja jos synteesi-ikkunafunktio merkitään s(x), niin saadaan yhtälöistä (5) ja (6) limitysaluetta 0 <x <0,5 varten: 2b a(x)*s(x) + a(x+0,5)*s(x+0,5) = 1 (7) • · « a(0,5-x)*s(x) - a(l-x)*s(0,5+x) = 0 (8)

Ikkunafunktioiden on täytettävä nämä molemmat yhtälöt. Jos 30 valitaan erikoistapaus, jossa ikkunafunktiot ovat symmetrisiä *· lohkon keskikohdan suhteen, ja jos oletetaan, että analyysi-ik-kunafunktion on annettu, niin yhtälöistä (7) ja (8) saadaan synteesi-ikkunafunktiolle muodostamisohje: 35 a(x) s (x) = - (9) a2 (x) + a2(x+0,5) h 104022

Sen jälkeen kaksinkertaisen limityksen esimerkin yhteydessä selitettyä menetelmää laajennetaan systemaattisesti suuremmille lohkojen limityksille, nimittäin nelin- ja kahdeksankertaiselle limitykselle.

5

Vapausasteet, lohkon nollakohdan siirtäminen ajallisessa koordinaatti järjestelmässä ja sivuun siirtymä spektrialueen näytteenoton yhteydessä määritetään edellisten tarkastelujen mukaisesti. Tämä johtaa lohkon nollakohdan siirtymiseen koordinaa-10 tiston nollakohtaan verrattuna lohkon pituuden TB kahdeksasosan verran. Sivuun siirtymä nolla ja siirtymä puolen näytteenotto-jakson verran spektrin näytteenotossa ovat myös tässä tapauksessa sallittuja. Saadaan siis myös nelinkertaiselle lohkojen limitykselle neljä muunnosvaihtoehtoa. Kuvio 14 esittää kaikkia 15 kelpaavia muunnoksia varten ne signaalikomponentit, jotka muunnoksen, harvennetun näytteenoton, siirron ja käänteisen muunnoksen jälkeen sijaitsevat synteesi-ikkunan alueella, ensin käyttäen analyysiä ja synteesiä varten suorakaiteen muotoista ikkunafunktiota. Samalla tavalla kuin kaksinkertaisen limityk-20 sen tapauksessa tässä suoritettiin signaalin segmentoiminen pituudeltaan TB/4 olevan yhteisen limitysalueen ajallisella pidentämisellä.

Kun edellytetään alias-kompensointi suorakaiteen muotoisia 25 ikkunoita käytettäessä analyysiä ja synteesiä varten, saadaan » · muunnoksen seuraava ajallinen kulku: 1. Sinimuunnos kertoimella 4 harvennetulla näytteenotolla, sivuun siirto määrän TB/8 verran aika-alueessa ja sivuun siirto puolen näytteenottojakson verran spektrin näytteenotossa; 30 2. Sinimuunnos kertoimella 4 harvennetulla näytteenotolla, sivuun siirto määrän TB/8 verran aika-alueessa, eikä mitään sivuun siirtoa spektrin näytteenotossa; 3. Kosinimuunnos kertoimella 4 harvennetulla näytteenotolla, sivuun siirto määrän TB/8 verran aika-alueessa ja sivuun siirto 35 puolen näytteenottojakson verran spektrin näytteenotossa; 4. Kosinimuunnos kertoimella 4 harvennetulla näytteenotolla, sivuun siirto määrän TB/8 verran aika-alueessa, eikä mitään is 104022 sivuun siirtoa spektrin näytteenotossa.

Jos käytetään muunnoksen tätä ajallista kulkua, niin saadaan jo aikaisemmin käytetyllä kaaviolla kuvion 15 mukainen esitys.

5

Jos myös tässä toteutetaan jälleen analyysi- ja synteesi-ikkunoita varten vastaava segmentointi merkinnöillä ani, asi ja sni alkuperäisessä ajallisessa järjestyksessä olevia erillisiä segmenttejä varten ja ajallisesti käänteisessä suunnassa, niin 10 myös tässä voidaan osoittaa ne yhtälöt, joiden ikkunafunktioiden yleisesti on täytettävä: anl*snl + an2*sn2 + an3*sn3 + an4*sn4 =1 (10) 15 anl*snl + an2*sn2 - an3*sn3 - an4*sn4 =0 (11) anl*sn3 = an2*sn4 (12) an3*snl an4*sn2 (13) 20 asl*sn3 = as2*sn4 (14) as3*snl = as4*sn2 (15) 21 Jos yksinkertaisuuden vuoksi myös tässä tapauksessa jälleen • · oletetaan, että ikkunafunktioiden osalta kyseessä ovat lohkon keskikohdan suhteen kulloinkin symmetriset funktiot, niin yhtälöistä (12) - (15) saadaan muodostamissääntö, jonka analyysi-ikkunan on täytettävä. Tämä sääntö on esitetty merkintäta-30 valla, jossa x jälleen vastaa normioitua aikaa. Se on tiivistetty yhtälöiksi (16) ja (17): a(0,5-x)*a(x) * a(0,25+x)*a(0,25-x) (16) 35 a(1-x)*a(x+0,5) = a(0,75+x)*a(0,75-x) (17) arvoilla 0 <x <0,25 « 16 104022

Kun oletetaan analyysi-ikkuna, joka täyttää ehdot (16) ja (17), niin yhtälöryhmän (18) avulla voidaan laskea vastaava synteesi-ikkuna .

5 [00 ani -an2 snl 0 ani an2 an3 an4 sn2 1 (18) = an4 an3 an2 ani sn3 0 an3 -an4 0 0 sn4 0 10 Ellei edellytetä, että suorakaiteen muotoista ikkunaa käytettäessä ole oltava alias-kompensointia, vaan että alias-komponentit kumoutuvat vain kyttämällä määrättyä ikkunafunktiota, joka poikkeaa suorakaiteen muotoisesta ikkunasta, niin edellä esitetystä muunnoksen ajallisesta kulusta voidaan poiketa ja käyttää 15 mitä tahansa mielivaltaista muunnosjärjestystä. Toisella muunnos järjestyksellä yhtälöt (10) - (15) mahdollisesti muuttuvat ja siten myös muodostamisehdot analyysi- ja synteesi-ikkunoita varten. Koska kuitenkin signaalikomponentit kaikilla muunnoksilla synteesi-ikkuna-alueella ovat samat ja poikkeavat vain 20 etumerkiltään, niin yhtälöiden (10) - (15) rakenne analyysi- ja analyysi-ikkunoiden segmenteillä säilyy, ja ainoastaan etumerkit näissä kuudessä yhtälössä muuttuvat ajallisesti toisenlaisen muunnosjärjestyksen takia. Tämä merkitsee kuitenkin yhtälöiden (16), (17) muodostamissännölle, jonka analyysi-ikkunan on 25 täytettävä, että tässä on olemassa periaatteessa vain kaksi erilaista sääntöä. Toisaalta yhtälöissä (16) ja (17) annetut, toisaalta negatiivisella etumerkillä yhtäläisyysmerkin toisella puolella kummassakin yhtälössä olevat. Esimerkkinä sellaista tapausta varten osoitetaan sini- ja kosinimuunnosten vuorotte-30 leva käyttö ilman näytteenoton sivuun siirtämistä spektrissä.

; Kuvio 16 esittää kaavion tämän muunnosjärjestyksen yhteydessä edellyttäen suorakaiteen muotoisia ikkunoita analyysiä ja synteesiä varten.

35 Yhtälöt analyysi- ja synteesi-ikkunoita varten ovat siten vastaavasti: 17 104022 anl*snl + an2*sn2 + an3*sn3 + an4*sn4 = 1 (19) asl*snl + as2*sn2 - as3*sn3 - as4*sn4 = 0 (20) anl*sn3 = -an2*sn4 (21) an3*snl = -an4*sn2 (22) 5 asl*sn3 = as2*sn4 (23) as3*snl = as4*sn2 (24) ja siten muodostamissääntö analyysi-ikkunaa varten: 10 a(0,5-x)*a(x) = - a(0,25+x)*a(0,25-x) (25) a(1-x)*a(x+0,5) = - a(0,75+x)*a(0,75-x) (26) arvoilla 0 <x <0,25 15

Nelinkertaisen limityksen yhteydessä käyty tarkastelu voidaan systemaattisesti siirtää suuremmille limitysasteille, esim. kahdeksankertaiselle limitykselle. Lohkon alun ja koordinaatti-järjestelmän nollakohdan välinen siirtymä on nyt suuruudeltaan 20 TB/16. Lisäksi voidaan jälleen käyttää vain neljää muunnosvaih- toehtoa, kuten nelinkertaisella lohkojen limityksellä. Myös nyt pätee, että ajallinen muunnosjärjestys vaikuttaa vain signaali-komponenttien etumerkkiin, mutta ei kuitenkaan niiden ajalliseen sijaintiin analyysi-ikkuna-alueella muunnoksen, harvennetun 2b näytteenoton, siirron ja käänteisen muunnoksen jälkeen.

Analogisen tarkastelun perusteella saadaan seuraavaa muunnos-järjestystä varten 14 yhtälöä, joiden analyysi- ja synteesi-ikkunoiden on täytettävä:

3C

1. Sinimuunnos kertoimella 4 harvennetulla näytteenotolla, * « sivuun siirto määrän TB/8 verran aika-alueessa ja sivuun siirto puolen näytteenottojakson verran spektrin näytteenotossa; 2. Sinimuunnos kertoimella 4 harvennetulla näytteenotolla, 35 sivuun siirto määrän TB/8 verran aika-alueessa, eikä mitään sivuun siirtoa spektrin näytteenotossa; 3. Kosinimuunnos kertoimella 4 harvennetulla näytteenotolla, ie 104022 sivuun siirto määrän TB/8 verran aika-alueessa ja sivuun siirto puolen näytteenottojakson verran spektrin näytteenotossa; 4. Kosinimuunnos kertoimella 4 harvennetulla näytteenotolla, sivuun siirto määrän TB/8 verran aika-alueessa, eikä mitään 5 sivuun siirtoa spektrin näytteenotossa.

Tästä voidaan johtaa kolme yhtälöä, jotka on tulkittava ehdoiksi, jotka analyysi-ikkunan on täytettävä. Ehdot ovat, edelyttäen aksiaalisymmetriset analyysi- ja synteesi-ikkunafunktiot: 10 a(x)*a(0,25-x) = a(0,125+x)*a(0,125-x) (27) a(x)*a(0,5-x) + a(0,125+x)*a(0,375-x) + + a(0,25+x)*a(0,25-x) + a(0,375+x)*a(0,125-x) = 0 (28) 15 a(x)*a(0,25+x) + a(0,25+x)*a(0,5-x) + a(0,5-x)*a(0,25-x)= = a(0,125+x)*a(0,375+x) + a(0,375+x)*a(0,375-x) + +a(0,375-x)*a(0,125-x) (29) arvoilla 0 <x < 0,125 20

Kun on löydetty ikkunafunktio a(x), joka täyttää edellä olevat kolme ehtoa, niin yhtälöryhmän (30) avulla voidaan laskea synteesi-ikkuna.

2,5 0 0 0 0 0 0 ani -an2 snl 0 0 0 0 0 ani an2 an3 an4 sn2 0 0 0 ani -an2 an3 -an4 an5 -an6 sn3 0 ani an2 an3 an4 an5 an6 an7 an8 sn4 1 # * an8 an7 -an6 -an5 an4 an3 -an2 -ani sn5 0 30 an3 -an4 an5 -an6 an7 -an8 0 0 sn6 0 an5 an6 an7 an8 0 0 0 0 sn7 0 f an7 -an8 0 0 0 0 0 0 sn8 0

Yhtälö (30) 35 Ratkaisu analyysi- ja synteesi-ikkunoiden laskemiseksi eri lohkolimityksillä, jotka on esitetty edellisissä jaksoissa, osoittavat järjestelmällisen rakenteen. Tämä on selvästi nähtä- 19 104022 vissä ja tunnistettavissa matriisiyhtälöissä (18). Ehdot, jotka analyysi-ikkuna-funktioiden on täytettävä, tuovat kasvavan limityksen yhteydessä mukanaan suurempia rajoituksia järkevää ikkunarakennetta varten.

5

Eri lohkolimitysten yhdenmukaista vertailua varten valittiin perustaksi pääikkuna. Pääikkunaa muunneltiin kulloinkin siten, että kulloisetkin limittyvien muunosten ehdot täytettiin. Tämä tapahtui aina ikkunaehtoja vastaavalla laajennuksella pää-ik-10 kunafunktion oletuksella ikkuna osa-alueessa. Kaksinkertaisen limityksen tapauksessa vapausasteet analyysi-ikkunaa varten ovat vielä niin suuret, että tässä voidaan valita täydellisestä pääikkunasta (kuvio 17). Nelinkertaisen limityksen tapauksessa rajoitettujen vapausasteiden johdosta pääikkunaa on muunnetta-15 va, kuten yhtälöt (16) ja (17) kuvaavat. Kuvion 18 ikkunaraken-teen yhteydessä pääikkuna oli ennalta annettu normitettujen aika-arvojen x=l/8 ja x=7/8 välillä, ja muut ikkunaosat liitettiin yhtälöiden (16) ja (17) kautta. Koska kasvavan limityksen yhteydessä analyysi-ikkunalle asetetut rajoitukset 20 tulevat yhä suuremmiksi, voidaan kahdeksankertaisen limityksen tapauksessa (kuvio 19) pääikkuna asettaa vain välille x=l/4 ja x=3/4. Muut ikkunaosat on sitten laskettava yhtälöiden (27) ja (29) avulla.

25 Kuviot 17 - 22 esittävät ikkunafunktion ajallista kulkua ja Fourierspektrin osuuden. Ikkunat sovitettiin niin, että teholi-nen ikkunaleveys, siis ikkunaleveys, jossa lähes koko ikkunan energia on, on sama kaikilla limittymislaajuuksilla. Tämä ikkunaleveys vastaa kaksinkertaisen limityksen ikkunaleveyttä. 3C Nimellinen ikkunaleveys kaksinkertaistuu jokaista limityksen kaksinkertaistumista kohti, kuten kuviot 17 - 19 osoittavat.

' t

Koska pääikkuna valitaan analyysi-ikkunafunktioksi, vastaavilla synteesi-ikkunoilla on ylikorostukset, jotka ovat suuremmat kuin 35 yksi. Tämä käyttäytyminen on otettava huomioon ikkunaa kulloisenkin sovellutuksen perusteella optimoitaessa, koska spektrin koodauksessa mahdollisesti syntyvät häiriöosuudet näin 20 104022 voivat jonkin verran korostua. Vertailtaessa keskenään analyysi-ikkunan kaikkia kolmea aikafunktiota, niin tehollisen ik-kunaleveyden alueella on havaittavissa sen lähes identtinen kulku. Tästä johtuu spektrissä analyysi-ikkunafunktion Fourier-5 muunnoksen osan kulun "Main Slope"-osuuden identtinen leveys. Kuvioissa 20 - 22 nähdään selvästi vaikutus, jolla moninkertaisella limityksellä on valittuun esimerkkiin. Kulloisenkin limityksen kaksinkertaistamisen ja siihen liittyvän alkupräisen pääikkunan pidentymisen johdosta tulokseksi saadaan aina pienm-10 piä ikkunan reuna-arvoja. Tämän vaikutuksen johdosta spektrissä saadaan yhtä suuremmat vaimennukset, joihin spektrin kulku "Main Slope"-osuuden jälkeen liittyy. Tämä ikkunaperhe on nähtävä vain esimerkkinä moninkertaisen limityksen vaikutustavasta. Ikkunan rakenne on sovitettava kulloistakin käyttötapausta varten. Tämä 15 tarkoittaa esimerkiksi kahdeksankertaista limitystä varten olevan analyysi-ikkunan osalta, että vastaavan rakenteen johdosta "Main Slope" tulee kapeammaksi, ellei niin suurta vaimennusta "Main Slope"-osuuden mukaisesti tarvita.

20 25

3C

35

Claims (5)

104022

1. Menetelmä signaalin siirtämistä varten, jolla analoginen signaali muunnetaan digitaaliseksi signaaliksi, siirretään di-5 gitaaliseksi ja muunnetaan jälleen analogiseksi (kuvio 1), ja jolloin signaali jaetaan keskenään limittyvien aikaikkunoiden avulla ajallisesti peräkkäisiksi lohkoiksi, joista jokainen muunnetaan lyhytaikaista spektriä edustavaksi signaalijonoksi, tunnettu siitä, että 10 a) ikkunoidaan signaali ja muodostetaan ajallisia lohkoja lohkon pituudella TB limitysalueiden suhteellisen suuruuden ollessa N-l/N, kun N=2n ja n on kokonaisluku; b) aika-alueessa määrän TB/2*N verran sivuun siirrettyihin erillisiin lohkoihin kohdistetaan kulloinkin sini- tai kosini- 15 muunnos; c) suoritetaan harvennettu näytteenotto valitsemalla joka N:s seuraavan kaavion mukaan: Cl: O, N, 2N, 3N,...., tai C2: N/2, 3N/2, 5N/2jolloin tuloksena saadaan yhteen liittyvien muunnosten neljä yhdistelmää ja näytteenottomuodon mukaan saa- 2. daan: muunnoksen ja harvennetun näytteenoton muoto Kl: kosinimuunnos + valintakaavio Cl K2: kosinimuunnos + valintakaavio C2 -- 25 - K3: sinimuunnos ja valintakaavio Cl - K4: sinimuunnos ja valintakaavio C2; d) käytetään yhtä yhdistelmistä K1...K4 mielivaltaisina permutaatioina jokaista limitykseen osallistuvaa lohkoa koht i, jolloin tuloksena saadaan neljä arvoryhmää tuloksin lohkojen limi- 30 tysalueita varten, jotka poikkeavat toisistaan etumerkkiensä ,· suhteen; m 1 e) valitaan käytettävät yhdistelmät K1...K4 sen ehdon mukaan, että limitykseen osallistuvien lohkojen signaaliosuuksissa ole- i vien komponenttien käänteisen muunnoksen ja summauksen jälkeen 35 kaikki ne signaaliosuudet on kompensoitu, jotka eivät ole alkuperäisen signaalin samasta segmentistä; f) koodataan, siirretään ja dekoodataan; 22 104022 g) kohdistetaan erillisiin lohkoihin kulloinkin käänteinen sini- ja kosinimuunnos; h) segmentoidaan ajassa jatkuva signaali peräkkäisiksi signaa-liosuuksiksi Ni kun i - 1, 2, 3,..., jotka käytetyn yhdistelmän

5 K1...K4 mukaisesti komponenttien Ni... lisäksi sisältävät näitä komponentteja vastaavat ajallisesti peilikuvana muodostuneen komponentit Si. ..; i) summataan signaaliosuuksissa Ni olevan komponentit Ni... ja Si... limitykseen osallistuvien lohkojen signaaliosuuksissa Ni 10 olevan komponentit Ni... ja Si... .

2. Förfarande enligt patentkrav 1, kännetecknat av att a) blocken värderas före omvandlingen med analysfönster och efter omvandlingen med syntesfönster, vilka bildar segment med 15 samma längd TB/N som signalavsnitten; b) värderingen sker genom att multiplicera signalkomponenterna Ni... eller de tidsmässigt avspeglade komponenterna Si... motsvarande dessa komponenter med analysfönstrets komponenter ani..., eller de tidsmässigt avspeglade komponenterna asi... 20 motsvarande dessa komponenter och syntesfönstrets komponenter sni. . .; c) varvid de analys- och syntesfönsterfunktioner som använts vid värderingen bör fyllä följande villkor inom de överlappande omrädena: p‘'25 I) summan av de tidsmässigt regelbundna nyttosignalkomponenter av analysfönstret och syntesfönstret som summerats i signalavsnitten är 1; II) summan av de tidsmässigt regelbundna aliaskomponenter av analysfönstret och syntesfönstret som summerats i blockets sig-30 nalavsnitt är 0.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että a) lohkoja tutkitaan ennen muunnosta analyysi-ikkunoilla ja 15 muunnoksen jälkeen synteesi-ikkunoilla, jotka muodostavat segmenttejä joilla on sama pituus TB/N kuin signaaliosuuksilla; b) tutkimus tapahtuu kertomalla signaalikomponentit Ni... tai näitä komponentteja vastaavat ajallisesti peilikuvan mukaiset komponentit Si... analyysi-ikkunan komponenteilla ani... tai 20 näitä komponentteja vastaavilla ajallisesti peilikuvan mukaisilla komponenteilla ajallisesti ja synteesi-ikkunan sni komponenteilla; c) jolloin tutkimuksessa käytettyjen analyysi- ja synteesi-ik-kunafunktioiden on limitysalueilla täytettävä seuraavat ehdot: — 25 I) lohkon signaaliosuuksiin summautuneiden analyysi-ikkunan ja synteesi-ikkunan ajallisesti säännöllisten hyötysignaali-komponenttien summa on 1; II) lohkon signaaliosuuksiin summautuneiden analyysi-ikkunan ja synteesi-ikkunan ajallisesti säännöllisten alias-komponenttien 30 summa on 0. *

3. Förfarande enligt patentkrav 2, kännetecknat av att i sam-band med fönsterfunktionerna erhälls syntesfönsterfunktionen symmetriskt med blockets mittpunkt och dubbel överlappning ur 35 en förutbestämd analysfönsterfunktion med följande ekvation: a(x) s(x) = —-2- a (x) + a (x+0,5) 27 104022 dä O £ x <, 0,5 varvid s(x) är en syntesfönsterfunktion, a(x) är en analysfönsterfunktion, 5. representerar en normerad tid med värdet 0 i början av blocket och värdet l i slutet av blocket.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ikkunafunktioiden yhteydessä symmetrisesti lohkon keskikohdan suhteen ja kaksinkertaisella limityksellä synteesi-ikku- 35 nafunktio saadaan ennalta annetusta analyysi-ikkunafunktiosta seuraavan yhtälön avulla: 5 23 104022 a (x) s{x) “ —-5- bT (x) + az (x+0,5) kun 0 x x x 0,5 jolloin s(x) on synteesi-ikkunafunktio, a(x) on analyysi-ikkunafunktio, 10. edustaa normioitua aikaa, jolla lohkon alussa on arvo 0 ja lohkon lopussa arvo 1.

4. Förfarande enligt patentkrav 2, kannetecknat av att i sam-band med fönsterfunktionerna undersöks först symmetriskt med 10 blockets mittpunkt och med fyrfaldig överlappning en analysfönsterfunktion som motsvarar följande ekvationer: a(0,5-x)*a(x) - a(0,25+x)*a(0,25-x) a(1-x)*a(x+0,5) = a(0,75+x)*a(0,75-x) 15 för 0 < x < 0,25 varvid a(x) är en analysfönsterfunktion, och att man därefter av ovan definierade analysfönsterfunktion erhäller syntes-20 fönsterfunktionen med följande ekvation: 0. ani -an2 snl 0 ani an2 an3 an4 sn2 1 an4 an3 an2 ani * sn3 = 0 25 an3 -an4 0 0 sn4 0 • · varvid sni är syntesfönsterfunktionens komponenter ani är analysfönsterfunktionens komponenter, x representerar en normerad tid med värdet 0 vid 30 blockets början och värdet 1 vid blockets slut.

4. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ikkunafunktioiden yhteydessä symmetrisesti lohkon keski- 15 kohdan suhteen ja nelinkertaisella limityksellä ensin muodostetaan analyysi-ikkunafunktio, joka täyttää seuraavat yhtälöt: a(0,5-x)*a(x) = a(0,25+x)*a(0,25-x) a(1-x)*a(x+0,5) = a(0,75+x)*a(0,75-x) 20 arvoilla 0 x x x 0,25 jolloin a(x) on analyysi-ikkunafunktio, ja että sitten edellä määritetystä analyysi-ikkunafunktiosta saadaan synteesi-ikkuna-25 funktio seuraavan yhtälön avulla: 0. ani -an2 snl 0 ani an2 an3 an4 sn2 l an4 an3 an2 ani * sn3 = 0 3. an3 -an4 0 0 sn4 0 .· jolloin sni on synteesi-ikkunafunktion komponentteja, ani on analyysi-ikkunafunktion komponentteja, x edustaa normioitua aikaa, jolla lohkon alussa on ar-35 vo 0 ja lohkon lopussa arvo 1.

5. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ikkunafunktioiden yhteydessä symmetrisesti lohkon keskikohdan suhteen ja kahdeksankertaisella limityksellä ensin muo- 24 104022 dostetaan analyysi-ikkunafunktio, joka täyttää seuraavat yhtälöt : a(x)*a(0,25-x) = a(0,125+x)*a(0,125-x) 5 a(x)*a(0,5-x) + a(0,125+x)*a(0,375-x) + a(0,25+x)*a(0,25-x) + a(0,375+x)*a(0,125-x) = 0 a(x)*a(0,25+x) + a(0,25+x)*a(0,5-x) + 10. a{0,5-x)*a(0,25-x) = a(0,125+x)*a(0,375+x) + + a(0,375+x)*a(0,375-x) + a(0,375-x)*a(0,125-x) arvoilla 0 x i 0,125 15 jolloin a(x) on analyysi-ikkunafunktio, ja että sitten edellä määritetystä analyysi-ikkunafunktiosta saadaan synteesi-ikku-nafunktio seuraavan yhtälöryhmän avulla: 0 0 0 0 0 0 ani -an2 snl 0 20 0 0 0 0 ani an2 an3 an4 sn2 0 0. ani -an2 an3 -an4 an5 -an6 sn3 0 ani an2 an3 an4 an5 an6 an7 an8 * sn4 = l an8 an7 -an6 -an5 an4 an3 -an2 -ani sn5 0 an3 -an4 an5 -an6 an7 -an8 0 0 sn6 0 25 an5 an6 an7 an8 0 0 0 0 sn7 0 an7 -an8 0 0 0 0 0 0 sn8 0 jolloin sni on synteesi-ikkunafunktion komponentteja, ani on analyysi-ikkunafunktion komponentteja, 30. edustaa normioitua aikaa, jolla lohkon alussa on ar vo 0 ja lohkon lopussa arvo 1. 25 104022 • l. Förfarande för överföring av en signal, med vilket en ana log signal omvandlas till en digital signal, överförs som en 5 digital signal och äteromvandlas till en analog signal (figur 1), varvid signalen delas med inbördes överlappande tidsfönster i tidsmässigt efter varandra följande block, av vilka vart och ett omvandlas till en signalsträng som representerar ett kort-varigt spektrum, kännetecknat av att 10 a) signalen fönsterhanteras och tidsblock bildas med en block-längd TB varvid över1appningsomrädenas relativa storlek är N-l/N, dä N « 2n och n är ett helt tai; b) de separata blocken som i tidsomrädet förts ät sidan en sträcka motsvarande TB/2*N utsätts för en respektive sinus- el- 15 ler cosinusomvandling; c) en utspridd provtagning utförs genom att väljä varje N en-ligt följande schema: Cl: O, N, 2N, 3N,...., eller C2: N/2, 3N/2, 5N/2varvid man som resultat erhäller fyra koittoina -tioner av anslutna omvandlingar och enligt provtagningsformen 20 erhälls: formen för omvandlingen och den utspridda provtagningen Kl: en cosinusomvandling + valschema Cl K2: en cosinusomvandling + valschema C2 " '25 - K3: en sinusomvandling + valschema Cl K4: en sinusomvandling + valschema C2; d) en av kombinationerna K1...K4 används som slumpmässiga per-mutationer för varje block som ingär i överlappningen, varvid man som resultat erhäller fyra värdegrupper med resultat för 30 blockens överlappningsomräden, vilka avviker frän varandra - : beträffande sinä förtecken; e) de kombinationer K1...K4 som skall användas väljs i enlig-het med det villkoret att efter omvänd omvandling och summering av komponenterna i de i överlappningen ingäende blockens sig- 35 nalavsnitt har alla de signalavsnitt kompenserats som inte kom-mer frän den ursprungliga signalens samma segment; f) utförs kodning, överföring och avkodning; 104022 g) de separata blocken utsätts för en respektive omvänd sinus-och cosinusomvanling; h) en tidsmässigt kontinuerlig signal segmenteras tili succes-siva signalavsnitt Ni dl i = 1, 2, 3,..., vilka enligt den an- 5 vända kombinationen K1...K4 förutom komponenter Ni... innehäl-ler tidsmässigt avspeglade komponenter Si... motsvarande dessa komponenter; i) komponenterna Ni... och Si... i signalavsnitt Ni och kompo-nenterna Ni... och Si— i de i överlappningen ingäende bloc- 10 kens signalavsnitten Ni summeras.

5. Förfarande enligt patentkrav 2, kännetecknat av att vid fönsterfunktionerna undersöks sedan en analysfönsterfunktion symmetriskt med blockets mittpunkt och med ättfaldig över- 35 lappning som motsvarar följande ekvationer: 104022 a (x) *a (0,25-x) -= a (0,125+x) *a (0,125-x) a(x)*a(0,5-x) + a(0,125+x) *a(0,375-x) + + a(0,25+x)*a(0,25-x) + a(0,375+x)*a(0,125-x) = 0 5 a(x)*a(0,25+x) + a(0,25+x)*a(0,5-x) + + a(0,5-x)*a(0,25-x) = a(0,125+x)*a(0,375+x) + + a(0,375+x)*a(0,375-x) + a(0,375-x)*a(0,125-x) 10 for 0 i x si 0,125 varvid a(x) är en analysfdnsterfunktion, och man sedan av den ovan definierade analysfönsterfunktionen erhäller en syntes- fönsterfunktion med följande ekvationsgrupp: 15 0 0 0 0 0 0 ani -an2 snl 0 0 0 0 0 ani an2 an3 an4 sn2 0 0. ani -an2 an3 -an4 an5 -an6 sn3 0 20 ani an2 an3 an4 an5 an6 an7 an8 * sn4 = l an8 an7 -an6 -an5 an4 an3 -an2 -ani sn5 0 an3 -an4 an5 -an6 an7 -an8 0 0 sn6 0 an5 an6 an7 an8 0 0 0 0 sn7 0 an7 -an8 0 0 0 0 0 0 sn8 0 25 varvid sni är komponenter av en syntesfönsterfunktion, ani är komponenter av en analysfönsterfunktion, x representerar en normerad tid med värdet 0 vid blockets början och värdet 1 vid blockets slut.