FI110349B - Digitaalisignaalin osakaistakoodausta käyttävä digitaalinen siirtojärjestelmä - Google Patents

Description

110349

Digitaalisignaalin osakaistakoodausta käyttävä digitaalinen siirtojärjestelmä Tämä keksintö liittyy digitaaliseen siirtojärjestelmään, jossa on lähe-5 tin ja vastaanotin, siten että lähettimeen sisältyy koodaaja ja vastaanottimeen dekoodaaja digitaalisen signaalin, kuten digitaalisen audiosignaalin alikaista-koodaamiseen, näytteenottotaajuuden ollessa Fs ja koodaajan reagoidessa digitaaliseen signaaliin, koodaajan jakaessa digitaalisen signaalikaistan peräkkäisiin m (1 < m < M) kappaleeseen alikaistoja ja alikaistanumeron kasvaessa 10 taajuuden mukaan, dekoodaajan reagoidessa M alikaistasignaaliin digitaalisen signaalin kuvaajan muodostamista varten ja tämän dekoodaajan yhdistäessä alikaistat digitaaliseen signaalikaistaan nostetulla näytteenottotaajuudella.

Tämä keksintö liittyy myöskin siirtojärjestelmässä käytettävään lähettimeen ja vastaanottimeen, lähettimessä käytettävään koodaajaan, vastaan-15 ottimessa käytettävään dekoodaajaan, koodaajassa käytettävään analyysi-suodattimeen, dekoodaajassa käytettävään synteesisuodattimeen, ja lähettimen ja vastaanottimen mainitussa järjestyksessä käsittävään digitaaliseen audiosignaalin tallentamis- tai toistolaitteeseen.

Alikaistakoodaamisen järjestelmä tunnetaan M.E. Krasnerin juikai-: 20 susta 'The critical Band Coder - Digital encoding of speech signals based on the perceptual requirements of the auditory system", Proc. IEEE ICASSP80,

Vol. 1, sivut 327 - 311, 9 -11. huhtikuuta 1980. Tässä tunnetussa järjestelmässä käytetään hyväksi puhesignaalikaistan alijakoa tiettyyn määrään alikaistoja, joiden kaistanleveydet likimääräisesti vastaavat ihmisen kuulojärjestelmän kriit- • · ‘ 25 tisiä kaistoja vastaavilla taajuusalueilla (vertaa Krasnerin julkaisun kuvioon 2).

Tämä alijako on valittu, koska psykoakustisten kokeiden pohjalta voidaan olettaa että tällaisessa alikaistassa kvantisointikohina on optimaalisesti tämän ali-kaistan signaalien peittämä kvantisoinnin huomioidessa ihmisen kuulojärjestelmän kohinanpeittokäyrän (tämä käyrä osoittaa kriittisen kaistan kohinan peit-: ’ ·. f 30 tämisen kynnystä yksittäisellä äänellä kriittisen kaistan keskellä, vertaa Krasne- • rin julkaisun kuvioon 3).

Tämän keksinnön tarkoitus on tarjota digitaalinen siirtojärjestelmä, jossa siirtovälineen kautta lähettimestä vastaanottimeen siirretty tieto jaetaan likimääräisesti samankokoisiin alikaistoihin, ja joka on suunniteltu niin että vas-35 taanotinpuolella muodostettu signaali ei käytännössä sisällä ollenkaan vääris-. · ··. tymää siirtymisten takia, ja jossa koodaaja ja dekoodaaja ovat erittäin tehokkai ta mitä tulee laskenta-aikaan ja tarvittavien sähköpiirien monimutkaisuuteen.

110349 2

Keksinnön mukaiselle digitaaliselle siirtojärjestelmälle on ominaista että koodaaja sisältää analyysisuodatinpiirejä ja signaalinkäsittely-yksikön, ana-lyysisuodatinpiirien sisältäessä M analyysisuodatinta joissa jokaisessa on yksi sisäänmeno ja kaksi ulostuloa, suodattimien 2 M ulostulon ollessa kytkettynä 5 analyysisuodattimien 2 M ulostuloon 2 M ulostulosignaalin aikaansaamiseksi näytteenottotaajuuuden ollessa Fs/M, jokaisen analyysisuodattimen ollessa viritetty suodattamaan kahdella eri tavalla sen sisäänmenoon kytkettyä signaalia ja välittämään molemmat kaksi erilaista sisäänmenosignaalin suodatettua muotoa vastaaviin kahteen ulostuloon, jokaisen 2 M suodatinulostulon ollessa kyt-10 kettynä vastaaviin 2 M signaalinkäsittely-yksikön sisäänmenoon, käsittely-yksikön sisältäessä M ulostuloa kytkettyinä koodaajan M ulostuloon M alikaista-signaalin aikaansaamiseksi, signaalinkäsittely-yksikön ollessa sovellettu aikaansaamaan ulostulosignaalin jokaiseen M ulostuloon, ulostulosignaalin ollessa yhdistelmä vähintään useasta sen 2 M sisäänmenoon syötetystä sisään-15 menosignaalista, dekoodaaja sisältää toisen signaalinkäsittely-yksikön ja toiset synteesisuodatinpiirit, toisen signaalinkäsittely-yksikön käsittäessä M sisään-menoa M alikaistasignaalin vastaanottamiseksi ja 2 M ulostuloa, syn-teesisuodatinpiirien sisältäessä M synteesisuodatinta joissa jokaisessa 2 si-säänmenoa, ja yksi ulostulo kytkettynä dekoodaajan ulostuloon, toisen signaa-: 20 linkäsittely-yksikön ollessa sovellettu muodostamaan ulostulosignaalin jokai- . · · ·. seen sen 2 M ulostuloon, ulostulosignaalin ollessa yhdistelmä vähintään useas- ' . ta sen M sisäänmenoon syötetystä sisäänmenosignaalista, jokaisen toisen sig- ; . naalinkäsittely-yksikön ulostuloparin ollessa kytkettynä M synteesisuodattimen ; / vastaavaan kahden sisäänmenon muodostamaan pariin, jokaisen syn- *; ·; ‘ 25 teesisuodattimen sisältäessä yhden ulostulon, jokaisen synteesisuodattimen ol- •.: : lessa viritetty soveltamaan eri suodatukset kahteen sisäänmenoon syötettyihin kahteen signaaliin ja aikaansaamaan kahden suodatetun signaalin yhdistelmä ulostuloonsa, jokainen ulostulo on kytkettävissä synteesisuodatinpiirin ulostuloon aikaansaamaan kuvauksen digitaalisesta signaalista jonka näytteenotto-30 taajuus on Fs, se että koodaaja on sovellettu jakamaan digitaalisen signaali-; kaistan peräkkäisiin likimääräisesti samankokoisiin alikaistoihin, ja se että jokai- sen analyysi- ja synteesisuodattimen kertoimet on johdettu alipäästöominai-'··· suudet omaavasta vakiosuodattimesta jonka kaistanleveys on likimääräisesti : : puolet alikaistojen kaistanleveydestä.

' · ’; 35 Keksinnön mukaiset arvot perustuvat siihen huomioon, että laskenta ; ·. on suuresti yksinkertaistettavissa käyttämällä näytteenottotaajuuden alentajaa ensimmäisenä yksikkönä ennen lähettimen analyysisuodattimia ja käyttämällä 110349 3 näytteenottotaajuuden nostajaa toisena yksikkönä vastaanottimen synteesisuo-dattimien jälkeen, ja täten laskenta sovelletaan signaaleihin joiden näytteenottotaajuus on alempi. On huomattava että M.G. Bellangerin ja kumppaneiden julkaisu "Digital filtering by polyphase network: application to sample-rate alte-5 ration and filter banks", IEEE Trans, on ASSP, Vol. 24, No. 2, huhtikuu 1976, sivut 109-114, sisältää järjestelmän, jossa digitaalinen signaali jaetaan useaan alikaistaan usean suodattimen avulla, näytteenottotaajuuden alentajan edeltäessä mainitut suodattimet. Tällainen rakenne yksinkertaistaa suodattimissa tapahtuvan laskennan, koska näiden suodattimien signaalinkäsittely kohdistuu 10 signaaleihin joiden näytteenottotaajuus on alennettu. Tunnetun järjestelmän lähetin ei kuitenkaan muodosta olennaisesti samankokoisia alikaistoja, koska tunnetun järjestelmän alimman kaistan kaistanleveys on puolet muista kaistanleveyksistä. Lisäksi tunnetun järjestelmän suodattimet ja käsittely-yksikkö poikkeavat keksinnön mukaisen järjestelmän suodattimista ja käsittely-yksiköstä 15 siinä että suodattimet käyttävät kahta eri suodatusta niiden sisäänmenoon syötettyihin signaaleihin yhden sijasta, kuten tunnetussa järjestelmässä. Tämä kaksinkertaistaa keksinnön mukaisen järjestelmän suodattimien ja käsittely-yksikön välisen tiedonsiirron sisällön verrattuna tunnettuun järjestelmään. Tämä mahdollistaa, käyttämällä oikeaa suodattimien suodatinkertoimien valintaa, ku-: ;'. 20 ten myös valitsemalla oikea lähetin- ja vastaanotinpuolen käsittely-yksiköiden . ·; . rakenne, käytännössä siirtymien takia vääristymättömän toistetun signaalin to- « · · .... teuttamisen vastaanotinpuolella. Vastakohtana tähän, tunnetun järjestelmän !' ‘. toistettu signaali on aina siirtymien takia vääristynyt, jopa suodattimien ja käsit- *;. / tely-yksikön ollessa optimaalisesti rakennettuja.

25 Analyysi-ja synteesisuodattimien kertoimet johdetaan parhaiten va- ‘ kiosuodattimesta, jossa on pariton määrä kertoimia. Tämä johtaa huomatta vaan (toisen) käsittely-yksikön laskennan vähenemiseen, koska tällöin (toisen) käsittely-yksikön kertoimet ovat suuressa määrin symmetrisiä.

Erilaiset analyysi- ja synteesisuodattimien toteutukset ovat mahdolli- 30 siä.

: · Eräässä toteutuksessa lähetinpuolen järjestelmälle on ominaista ett jokainen analyysisuodatin sisältää samanmittaisten viiveiden T viiveyksikköjen ·· sarjajärjestelyn, suodattimen sisäänmenon ollessa kytketty ensimmäisen vii- ‘ ' veyksikön sisäänmenoon, vähintään usean sarjajärjestelyn parittoman viive- ·'·; 35 yksikön ulostulon ollessa kytkettyjä ensimmäisen signaalienyhdistämisyksikön . ··. vastaaviin sisäänmenoihin, vähintään usean sarjajärjestelyn parillisen viive- yksikön ulostulon ollessa kytkettyjä toisen signaalienyhdistämisyksikön vastaa- 110349 4 viin sisäänmenoihin, ensimmäisen ja toisen signaalienyhdistämisyksikön ulostulojen ollessa kytkettyjä suodattimen ensimmäiseen ja toiseen ulostuloon mainitussa järjestyksessä. Parhaiten parittomien viiveyksiköiden ulostulot kytketään vain ensimmäisen signaalienyhdistämisyksikön sisäänmenoihin, ja parillis-5 ten viiveyksiköiden ulostulot vain toisen signaalienyhdistämisyksikön sisäänmenoihin. Toisessa toteutuksessa järjestelmälle on ominaista että jokainen analyysisuodatin sisältää kaksi samanpituisten viiveiden 2T viiveyksiköiden sar-jajärjestelyä, suodattimen sisäänmenon ollessa kytketty ensimmäisen ja vähintään usean muun viiveyksikön sisäänmenoihin jokaisessa sarjajärjestelyssä, 10 kahden sarjajärjestelyn ulostulojen ollessa kytkettyjä suodattimen ensimmäiseen ja toiseen ulostuloon mainitussa järjestyksessä, lisäviiveyksikön jonka viive T on puolet sarjajärjestelyn viiveyksiköiden viiveistä ollessa kytketty suodattimen sisäänmenosta sen toiseen ulostuloon menevään signaalitiehen, mainitun lisäviiveyksikön ei sisältyessä suodattimen sisäänmenosta sen ensimmäi-15 seen ulostuloon menevään signaalitiehen.

Vastaanotinpuolella järjestelmälle on ominaista että jokainen syn-teesisuodatin sisältää kaksi viiveyksikköjen sarjajärjestelyä joissa viiveyksiköillä on samanpituinen viive 2T, suodattimen ensimmäisen ja toisen sisäänmenon ollessa kytkettyjä ensimmäisen ja toisen sarjajärjestelyn ensimmäisen viiveyk-: ,· 20 sikön sisäänmenoon mainitussa järjestyksessä, ensimmäisen sarjajärjestelyn . ·. vähintään usean viiveyksikön ulostulon ollessa kytkettyjä signaalienyhdistämis- ' . yksikön vastaaviin sisäänmenoihin, toisen sarjajärjestelyn vähintään usean vii- ! veyksikön ulostulon ollessa myöskin kytkettyjä signaalienyhdistämisyksikön vastaaviin sisäänmenoihin, signaalienyhdistämisyksikön ulostulon ollessa kyt-';· 25 ketty suodattimen ulostuloon, lisäviiveyksikön viiveen T ollessa kestoltaan puo let sarjajärjestelyn viiveyksikköjen viiveestä, ja sen ollessa kytketty suodattimen toisesta sisäänmenosta sen ulostuloon menevään signaalitiehen, mainitun lisäviiveyksikön ei ollessa sisällettynä suodattimen ensimmäisestä sisäänmenosta sen ulostuloon menevään signaalitiehen.

30 Toiselle toteutukselle on ominaista että jokaiseen synteesisuodatti- . · · · meen sisältyy samankestoisten viiveiden T viiveyksikköjen sarjajäijestely, suo dattimen ensimmäisen sisäänmenon ollessa kytketty sarjajärjestelyn vähintään usean parittoman viiveyksikön sisäänmenoihin, suodattimen toisen sisäänme-"’· non ollessa kytketty sarjajärjestelyn vähintään usean parillisen viiveyksikön si- 35 säänmenoihin, viimeisen viiveyksikön ulostulon ollessa kytketty suodattimen .·*. ulostuloon. Parhaiten suodattimen ensimmäinen sisäänmeno on kytketty vain 110349 5 parittomien viiveyksiköiden sisäänmenoihin, ja suodattimen toinen sisäänmeno on kytketty vain parillisten viiveyksiköiden sisäänmenoihin.

Mahdollisia ovat myöskin useat lähettimen signaalinkäsittely-yksikön ja vastaanottimen toisen signaalinkäsittely-yksikön toteutukset. Eräässä toteu-5 tuksessa signaalinkäsittely-yksikkö sisältää M signaalienyhdistämisyksikköä, jokaisen yhden ulostulon ollessa kytketty signaalinkäsittely-yksikön vastaavaan ulostuloon sen M ulostulosta, siten että jokaisen signaalienyhdistämisyksikön tapauksessa käsittely-yksikön vähintään useat sisäänmenot 2 M sisäänme-nosta on kytketty mainitun signaalinyhdistämisyksikön vastaaviin sisäänmenoi-10 hin, vastaavien kertomisyksikköjen kautta. Vastaava vastaanotinpuolen toinen signaalinkäsittely-yksikkö sisältää tällöin 2 M signaalienyhdistämisyksikköä, jokaisen yhden ulostulon ollessa kytketty käsittely-yksikön vastaavaan ulostuloon sen 2 M ulostulosta, siten että jokaisen signaalienyhdistämisyksikön tapauksessa käsittely-yksikön vähintään useat sisäänmenot sen M sisäänmenosta on 15 kytketty mainitun signaalinyhdistämisyksikön vastaaviin sisäänmenoihin, vastaavien kertomisyksikköjen kautta.

Lähetinpuolella järjestelmälle on lisäksi ominaista että jokaisen ana-lyysisuodattimen molemmat ulostulot ovat kumpikin kytkettyjä signaalinkäsittely-yksikön vastaaviin sisäänmenoihin, vastaavan signaalivahvistimen kautta, ; . · 20 molempien vahvistimien ollessa sovellettu vahvistamaan sisäänmenoon syöte- . ·: tyt signaalit samalla kompleksisella kertoimella, kompleksisten arvojen ollessa ‘ . parhaiten erilaiset eri analyysisuodattimiin kytketyillä vahvistinyksiköillä. Lisäksi !'' käsittely-yksikön jokainen ulostulo saattaa olla kytketty koodaajan vastaavaan ulostuloon signaalivahvistimen ja reaalilukumäärääjän muodostaman sarjajär-*;·· 25 jestelyn kautta, signaalivahvistimen ollessa sovellettu vahvistamaan sen si säänmenoon syötetyn signaalin kompleksisella arvolla.

Vastaanotinpuolella järjestelmälle on lisäksi ominaista että toisen signaalinkäsittely-yksikön jokaisen ulostuloparin molemmat ulostulot ovat kumpikin kytkettyjä synteesisuodattimen vastaaviin sisäänmenoihin, vastaavan sig-30 naalivahvistimen kautta, molempien vahvistimien ollessa sovellettu vahvistamaan sisäänmenoon syötetyt signaalit samalla kompleksisella kertoimella, kompleksisten arvojen ollessa parhaiten erilaiset eri synteesisuodattimiin kytketyillä vahvistinyksiköillä.

‘ ; Lisäksi dekoodaajan M sisäänmenoa saattavat olla kytkettyjä toisen : 35 käsittely-yksikön vastaaviin sisäänmenoihin sen M sisäänmenosta signaalivah vistimen kautta, signaalivahvistimen ollessa sovellettu vahvistamaan sen sisäänmenoon syötetyn signaalin toisella kompleksisella arvolla.

. 110349 6

Keksintöä kuvataan edelleen viitaten useaan toteutukseen seuraa-vassa kuvaselostuksessa. Kuvaselostukseen sisältyy: kuvio 1: keksinnön mukainen siirtojärjestelmä lohkokaaviona, kuvio 2: ensimmäisen yksikön avulla tapahtuvan näytteenotto-5 taajuuden nostamisen toteutus, kuviot 3 ja 4: kaksi järjestelmän analyysisuodattimen toteutusta, kuviot 5 ja 6: kaksi järjestelmän synteesisuodattimen toteutusta, kuvio 7: lähettimen signaalinkäsittely-yksikön tai vastaanottimen toisen signaalinkäsittely-yksikön toteutus, 10 kuvio 8: järjestelmän lähettimen toinen toteutus, kuvio 9: järjestelmän vastaanottimen toinen toteutus, kuvio 10: vastaanottimen analyysisuodattimien kerrointen johtaminen, kuvio 11: lähettimen käsittely-yksikön tai vastaanottimen toisen sig-15 naalinkäsittely-yksikön toinen esimerkki, kuvio 12: digitaalinen signaalintallennuslaite, ja kuvio 13: digitaalinen signaalintoistolaite.

Kuviossa 1 on esitetty digitaalisen siirtojärjestelmän lohkokaavio. Järjestelmässä on sisäänmenoportti 1, joka on kytketty ensimmäisen yksikön 3 j ;· 20 sisäänmenoon 2 digitaalisen signaalin IN, jonka näytteenottotaajuus on Fs, .·:· vastaanottamiseksi. Ensimmäisessä yksikössä on M ulostuloa 4.1 - 4.M, joista (. saadaan ulostulosignaalit Ui - Um. Ensimmäinen yksikkö 3 on sovellettu toteut- tamaan sen sisäänmenoon 2 syötetyn sisäänmenosignaalin IN näytteenotto-’ taajuuden alentamisen kertoimella M. Ensimmäisen yksikön 3 toiminta seloste- 25 taan myöhemmin kuvion 2 avulla. Kytkentään kuuluvat M analyysisuodatinta 6.1 - 6.M, jokaisen analyysisuodattimen m sisäänmenon 5.m ollessa kytketty ensimmäisen yksikön 3 vastaavaan ulostuloon 4.m sen M ulostulosta. m:n vaihteluväli on 1 - M. Jokaisessa analyysisuodattimessa 6.m on kaksi ulostuloa 7.ma ja 7.mb. Jokainen analyysisuodatin 6.m on sovellettu käyttämään kaksi :' ·, ‘ 30 eri suodatusta sen sisäänmenoon 5.m syötettyyn signaaliin Um ja syöttämään .·* molemmat sisäänmenosignaalin Um eri suodatetut muodot vastaaviin kahteen ulostuloon 7.ma ja 7.mb. Analyysisuodattimien rakenne ja toiminta selostetaan myöhemmin kuvien 3, 4 ja 10 avulla. Jokainen 2M suodatinulostuloista 7.1a, 7.1b, 7.2a, 7.2b.....7.ma, 7.mb, ...7Ma, 7Mb on kytketty vastaavaan sisään- 35 menoon 8.1, 8.2, .... 8M, 8M+1, ..., 8.2M signaalinkäsittely-yksikön 9 2M si-.···. säänmenosta. Käsittely-yksikössä 9 on M ulostuloa 10.1 -10.M. Käsittely- yksikkö 9 on sovellettu antamaan eri ulostulosignaalit sen jokaisesta M ulostu- 110349 7 losta, ulostulosignaalin olleessa yhdistelmä vähintään useasta sen 2M sisään-j menoon syötetystä sisäänmenosignaalista.

Signaalinkäsittely-yksikön 9 rakenne ja toiminta selostetaan myöhemmin kuvien 7 ja 8 avulla. Jos ulostulot 10.1 -10.M ja suodattimen M ulostu-5 loa ovat identtiset, se merkitsee että signaalinkäsittely-yksiköstä saadaan M ali-kaistasignaalia St - Sm, jokaisen alikaistasignaalin Sm ollessa löydettävissä käsittely-yksikön 9 vastaavasta (O.m ulostulosta sen M ulostulosta. Sisään-menoon 1 syötetty sisäänmenosignaali, jonka näytteenottotaajuus on Fs, vie Fs/2 suuruisen kaistanleveyden. Signaalikaistanleveyden jakaminen kertoimella 10 M merkitsee että kaikkien alikaistojen Bi - BM kaistanleveys on Fs/2M, katso kuviota 10c, kuvion 1 signaalin si ollessa alikaistassa Bi esiintyvästä signaalista alennetulla näytteenottotaajuudella muodostettu signaali, signaalin S2 ollessa alikaistassa B2 esiintyvästä signaalista alennetulla näytteenottotaajuudella muodostettu signaali, jne.

15 M alikaistasignaalia ovat tarvittaessa lisäkäsiteltävissä esimerkiksi li- säkvantisointiyksiköllä (ei kuviossa), jossa (mukautuva) kvantisointi on sovellettavissa signaaleihin huomattavan bittitaajuuden alenemisen toteuttamiseksi. Tämänkaltaisten kvantisointiyksiköiden esimerkkejä on löydettävissä esimerkiksi julkaistusta EP-patenttihakemuksesta nro 289 080 (PHN 12.108).

: . · 20 Yllä selostettu signaalinkäsittely tapahtuu siirtojärjestelmän lähetin- . :· puolella. Järjestelmän lähetin sisältää täten vähintään viitemerkinnöillä 3, 6.1 - ' _ · 6.M ja 9 merkityt osat, ja niiden lisäksi kvantisointiyksikön jos se on olemassa.

Lähettimessä muodostetut signaalit tulevat vastaanottimeen siirtovälineen kautta, joka on kaavamaisesti merkitty viitemerkinnällä 11 kuviossa 1. Tämä saat-25 taa aiheuttaa signaalin kanavien lisäkoodauksen tarpeen, vastaanotinpuolen virheenkorjauksen mahdollistamiseksi. Siirto siirtovälineen 11 kautta voi tapahtua langattomasti, esimerkiksi radiokanavalla. Kuitenkin muutkin välineet ovat täysin mahdolliset. Ajateltavissa ovat optinen siirto optisten kuitujen tai optisten levyjen avulla, tai siirto magneettisten tallennusvälineiden kautta.

: ‘ . 30 M alikaistan tietojen siirto voi tapahtua rinnakkaismuodossa siirtovä- .' · · lineen kautta, kuten on esitetty kuviossa 1, tai sarjamuodossa. Jälkimmäisessä tapauksessa lähetinpuolella on sovellettava aikakompressiomenetelmää rinnakkaismuotoisen tietovirran muokkaamiseksi sarjamuotoiseksi tietovirraksi, ja vastaavaa aikaekspansiomenetelmää on sovellettava vastaanotinpuolella tieto-35 virran muokkaamiseksi takaisin rinnakkaismuotoon, niin että M alikaistasignaa-. ·· lia Si - Sm voidaan syöttää toisen käsittely-yksikön 13 vastaaviin sisäänmenoi- hin 12.1 - 12.M sen M sisäänmenosta. käsittely-yksikössä 13 on 2 M ulostuloa 110349 8 14.1 - 14.2M. Toinen signaalinkäsittely-yksikkö 13 on sovellettu aikaansaamaan ulostulosignaalin jokaiseen sen 2 M ulostuloonsa, ulostulosignaalin ollessa yhdistelmä vähintään useasta sen M sisäänmenoon syötetystä sisäänmeno-signaalista.

5 Toisen signaalinkäsittely-yksikön 13 rakenne ja toiminta selostetaan myöhemmin kuvien 7 ja 9 avulla. Toisen käsittely-yksikön 13 ulostulopareja, kuten 14.1 ja 14.2, on kytketty vastaavan synteesisuodattimen sisäänmeno-pareihin, kuten 15.1a ja 15.1b, M synteesisuodattimesta 16.1 - 16.M. Jokaisessa synteesisuodattimessa 16.m on yksi ulostulo 17.m. Synteesisuodattimet on 10 sovellettu suodattamaan eri tavoin niiden kahteen sisäänmenoon syötetyt kaksi signaalia ja aikaansaamaan ulostuloihinsa yhdistelmä kahdesta suodatetusta signaalista. Synteesisuodattimen rakenne ja toiminta selostetaan myöhemmin kuvien 5, 6 ja 10 avulla. Jokaisen synteesisuodattimen 16.m ulostulo 17.m on kytketty toisen yksikön 19 vastaavaan sisäänmenoon 18.m sen M sisään-15 menosta 18.1 - 18.M. Toisen yksikön ulostulo 20 on kytketty siirtojärjestelmän ulostuloon 21. Toisen yksikön 19 rakenne ja toiminta selostetaan myöhemmin kuvion 2 avulla.

Järjestelmän vastaanotin sisältää ainakin viitemerkinnöillä 13,17.1 - 17.M ja 19 merkityt osat.

: .· 20 Jos alikaistasignaalit on kvantisoitu lähetinpuolella, tarvitaan vastaa- .·:· va kvantisoinninpoistoyksikkö vastaanottimessa. Tällainen kvantisoinninpoisto- yksikkö on kytkettävä toisen signaalinkäsittely-yksikön 13 eteen. Tämän kaltais-!" ten kvantisoinninpoistoyksiköiden esimerkkejä on myöskin löydettävissä aikai- semmin mainitusta EP-patenttihakemuksesta nro 289 080. Vastaanotinpuolen 25 signaalinkäsittelyn pitää olla sellainen, että signaalit u-ι - um esiintyvät synteesi-suodattimien 16.1 - 16.M ulostuloissa, ja että ulostuloportissa 21 esiintyy jäl-leenmuodostettu signaali OUT, joka ihannetapauksessa on samanlainen kuin sisäänmenoporttiin 1 syötetty sisäänmenosignaali IN.

Kuviossa 2 on esitetty ensimmäisen yksikön 3 ja toisen yksikön 19 30 toiminta. Sisäänmenoporttiin 1 syötetty signaali IN on esitetty kaavamaisesti ajan funktiona kuviossa 2(a).

Kuviossa 2a on nähtävissä näytteet, joista sisäänmenosignaali IN muodostetaan. Kuviosta ilmenee vain näytteiden sijainti aika-akselilla, ei niiden ; amplitudi. Näytteiden väli on aika T-ι, joka on yhtä kuin 1/Fs. Sisäänme- ’ ·' 35 nosignaalin näytteenottotaajuus on täten Fs. Kuvion 2 esimerkissä oletetaan et- ." * tä M = 8. Kuvioissa 2b - 2i (tässäkin ilmenee vain sijainnit aika-akselilla, ei amp litudit) ovat nähtävissä yksikön 3 ulostulojen 4.1 - 4.8 signaalit U8 -Ui mainitus- 110349 ί 9 i sa järjestyksessä. Itse asiassa yksikkö 3 toimii kiertokytkimenä välittäessään kaikkien peräkkäisten kuviteltujen kahdeksan näytteen ryhmien näytteet syklisesti kahdeksaan ulostuloon, katso myös kuvion 8 kiertokytkintä 3.

Kuvion 2 perusteella on ilmeistä että yksikön 3 M ulostulon ulostu-5 losignaalien näytteenottotaajuus on Fs/M. Ulostulosignaalien näytteiden väli on T, mikä on yhtä kuin M.Ti.

Seuraavassa selostetaan optisessa yksikössä 19 tapahtuva ulostulosignaalin OUT muodostuminen. Myöskin yksikköä 19 voidaan pitää kiertokytkimenä, koska se kytkee syklisesti jokaisen M sisäänmenosta 18.1 -18.8 10 ulostuloon 20. Tässä tapauksessa näytteet ilmestyvät peräkkäin sisään-menoihin 18.1 - 18.M mainitussa järjestyksessä, ja välittyvät ulostuloon 20 kier-tokytkimen 19 avulla. Tämä ilmenee selvemmin kuvion 9 kiertokytkimestä 19.

Ensimmäisen yksikön rakenne voi myöskin olla toisenlainen, näet käyttämällä viivelinjaa, jossa on ulostuloja sen sopivissa kohdissa. Nämä ulos-15 tulot kytketään vuorostaan alentajien sisäänmenoihin, siten että näytteenottotaajuus saadaan alennetuksi oikeaan arvoonsa.

On jopa mahdollista yhdistää ensimmäinen yksikkö ja analyysi- suodattimet, erityisesti käyttämällä ensimmäisen yksikön viivelinjaa (joidenkin) analyysisuodattim(i)en viivelinjana, kuten alalla on hyvin tunnettua.

: .· 20 Sama päättely pätee itse asiassa toiseen yksikköön 19. Tässä tapa- . ·: · uksessa tarvitaan interpolaattoreita näytteenottotaajuuden nostamiseksi.

• · # ‘ (. Kuviosta 3 ilmenee analyysisuodattimen 6.m ensimmäinen toteutus.

• ·

Analyysisuodattimen sisäänmeno 30, joka vastaa kuvion 1 sisäänmenoa 5.m, *;.[ on kytketty viiveosien sarjajärjestelyyn 31, jokaisen osan viiveen ollessa T. Pa- *;·; 25 rittomien viiveosien 32.1, 32.3, ...,32.n ulostulot ovat kytkettyjä ensimmäisen signaalienyhdistämisyksikön 33 sisäänmenoihin. Parillisten viiveosien 32.2, 32.4, ..., ulostulot ovat kytkettyjä toisen signaalienyhdistämisyksikön 34 sisäänmenoihin. Ensimmäisen ja toisen signaalienyhdistämisyksikön 33 ja 34 ulostulot muodostavat analyysisuodattimen 6.m ensimmäisen ja toisen ulostulon 35.1 30 ja 35.2 mainitussa järjestyksessä. Ne vastaavat kuvion 1 ulostuloja 7.mb ja : ’· 7.ma mainitussa järjestyksessä. Suodattimen 6.m sisäänmeno 30 on kytketty toisen signaalienyhdistämisyksikön 34 sisäänmenoon kertomisyksikön 36.1 kautta. Tämä kertomisyksikkö kertoo sen sisäänmenoon syötetyt signaalit (näytteet) kertoimella aom· Parittomien viiveosien ulostulot ovat kytkettyjä sig- ' · ’ 35 naalienyhdistämisyksikön 33 sisäänmenoihin kertomisyksiköiden 36.2, 36.4.....

36.n-1 ja 36.n+1 kautta. Ne kertovat niihin syötetyt signaalit (näytteet) kertoimilla aim, aan, .... anm mainitussa järjestyksessä. Parillisten viiveosien ulostulot 110349 10 ovat kytkettyjä signaalienyhdistämisyksikön 34 sisäänmenoihin kertomisyk-siköiden 36.3, 36.5, .... 36.n kautta. Ne kertovat niihin syötetyt signaalit (näytteet) kertoimilla a2m, a-*™. - mainitussa järjestyksessä. Yleisemmässä signaa-lienyhdistämisyksiköiden määritelmässä voidaan katsoa että nämä kertomis-5 yksiköt sisältyvät signaalienyhdistämisyksiköihin. Siinä tapauksessa signaa-lienyhdistämisyksiköt eivät pelkästään suorita niiden sisäänmenoihin syötettyjen signaalien yhteenlaskua, vaan niiden painotetun yhdistämisen (yhteenlaskun). On ilmeistä että jos kertomisyksikön kerroin aim on yhtä kuin nolla, niin vii-veosan ja signaalienyhdistämisyksikön välinen kytkentä, joka sisältää kerto-10 misyksikön, on tarpeeton. Lisäksi on ilmeistä, että jos kertomisyksikön kerroin aim on yhtä kuin yksi, niin kertomisyksikkö on tarpeeton siten että kytkentä on suora.

Kuviosta 4 ilmenee analyysisuodattimen 6.m toinen toteutus. Vaikka kuvion 4 suodattimen piirirakenne on erilainen kuin kuvion 3 suodattimen piiri-15 rakenne, se voi toimia samoin ja suorittaa samat suodatukset, tiettyjen ehtojen toteutuessa. Kuvion 4 suodattimessa on kaksi viiveosien sarjajärjestelyä 40 ja 41, joiden viiveet 2T ovat samansuuruiset. Suodattimen sisäänmeno 30 on kytketty sarjajärjestelyn 40 viiveosien sisäänmenoihin kertomisyksiköiden 42.1 - 42. p-1 kautta mainitussa järjestyksessä ja suodattimen ulostuloon 35.2 kerto- ; ;· 20 misyksikön 42.p kautta. Tämä tarkoittaa sitä että sarjajärjestelyssä 40 on p-1 .·;· viiveosaa 44.1 - 44.p-1. Suodattimen sisäänmeno 30 on lisäksi kytketty sarjajärjestelyn 41 viiveosien sisäänmenoihin kertomisyksiköiden 4.1 - 43.q-1 * « !' kautta, ja lisäksi suodattimen ulostuloon 35.1 kertomisyksikön 43.q kautta.

Tämä tarkoittaa sitä että sarjajärjestelyssä 41 on q-1 viiveosaa 45.1 - 45.q-1. *;·; 25 Kertomisyksiköt 42.1 - 42.p kertovat sisäänmenosignaalinsa kertoimilla bim, b2m, .... bpm mainitussa järjestyksessä. Kertomisyksiköt 43.1 - 43.q kertovat sisäänmenosignaalinsa kertoimilla Cim..... Cqm mainitussa järjestyksessä.

Signaalienyhdistämisyksiköt 46.1 - 46.p-1 ovat kytkettyjä sarjajärjestelyn 40 viiveosien 44.1 - 44.p-1 ulostuloihin. Signaalienyhdistämisyksiköt 47.1 - 47.q-1 30 ovat kytkettyjä sarjajärjestelyn 41 viiveosien 45.1 - 45.q-1 ulostuloihin. Yhdistämisyksikön 47.q-1 on kytketty suodatinulostuloon 35.1 lisäviiveosan 48 kautta, jonka viive T on puolet sarjajärjestelyn viiveosien viiveistä. Viiveosa 48 olisi voinut olla sijoitettuna johonkin muuhun sisäänmenon 30 ja ulostulon 35.1 välisen signaalitien kohtaan, sillä edellytyksellä ettei tämä viiveosa sisälly * ‘ · ‘ 35 sisäänmenon 30 ja ulostulon 35.2 väliseen signaalitiehen.

Se mikä edellä mainittiin kuvion 3 yhteydessä siinä tapauksessa että kertomisyksikön kerroin on yhtä kuin yksi tai nolla, pätee tietysti myöskin tässä 11 110349 tapauksessa. Olettakaamme että jälkimmäisessä tapauksessa b2m on yhtä kuin nolla, mikä merkitsee myös sitä että vastaava signaalienyhdistämisyksikkö, joka muuten olisi ollut kytketty tarpeellisen kertomisyksikön 42.2 ulostuloon, voidaan myöskin jättää pois. Tämä merkitsee sitä että viiveosa 44.1 on kytketty 5 suoraan viiveosaan 44.2, eli että ne voidaan yhdistää yhdeksi viiveosaksi, jonka viive on 4T.

Tiettyjen ehtojen ollessa voimassa kuvion 4 suodatin toimii samoin ja soveltaa samat suodatukset sisäänmenosignaaliin, kuin kuvion 3 suodatin. Nämä ehdot ovat: 10 p-q=(n+1)/2, bpm—aom. Cqm-a-|rm bp-i rn:=a2m. Oq-l.m—33mi ···.

blm—3n-1.m ja Cim—3nm· Tässä tapauksessa oletetaan että n on pariton luku. Jos n kuitenkin on parillinen, kuvion 3 yhdistämisyksikköön 34 menevien kytkentöjen määrä on yksi suurempi kuin yhdistämisyksikköön 33 menevien kytkentöjen määrä. Täs-15 sä tapauksessa ehdot ovat seuraavat: q=p-1 =n/2, bpm=aom, Cqm=3lm. bp-i.m=32m> Cq-i.m=33m> ···. bim=anm ja

Cim=3n-1.m·

Huomaa että kuvion 3 suodattimen kytkentä joka sisältää kertomisyksikön 36.n+1, missä n on parillinen luku, on sarjajärjestelyn 31 ulostulon 20 ja signaalienyhdistämisyksikön 34 välinen kytkentä! > ·

Kuviossa 5 on esitetty synteesisuodatin 16.m, jossa on kaksi si- • · * , säänmenoa 50.1 ja 50.2 sekä yksi ulostulo 51. Sisäänmenot vastaavat kuvion 1 :· sisäänmenoja 15.ma ja 15.mb ja ulostulo vastaa saman kuvion ulostuloa 17.m.

* · [ Synteesisuodattimessa on kaksi viiveosien sarjajäijestelyä 52 ja 53, 25 joiden viiveet ovat yhtä suuret, 2T. Suodatin 16.m käsittää lisäksi signaalienyh- • · v distämisyksikön 54 ja lisäviiveosan 55, jonka viive T on puolet sarjajäijestelyjen viiveosien viiveistä. Sisäänmenot 50.1 ja 50.2 ovat kytkettyjä signaalienyhdistämisyksikön 54 sisäänmenoihin kertomisyksiköiden 56.1 ja 57.1 kautta mainitussa järjestyksessä. Sarjajärjestelyssä on p-1 viiveosaa 58.1 - 58.p-1. Näiden 30 viiveosien ulostulot ovat kytkettyjä signaalienyhdistämisyksikön 54 vastaaviin sisäänmenoihin vastaavien kertomisyksiköiden 56.2 - 56.p kautta. Kerto- [: · misyksiköt 56.1 - 56.p kertovat sisäänmenosignaalinsa kertoimilla dim - dpm mainitussa järjestyksessä. Sarjajärjestelyssä 53 on q-1 viiveosaa 59.1 - 59.q-1. Näiden viiveosien ulostulot ovat kytkettyjä signaalienyhdistämisyksikön 54 vas- • · :·.· 35 taaviin sisäänmenoihin vastaavien kertomisyksiköiden 57.2 - 57.q kautta. Ker- [··’ tomisyksiköt 57.1 - 57.q kertovat sisäänmenosignaalinsa kertoimilla eim - eqm mainitussa järjestyksessä. Yhdistämisyksikön 54 ulostulo 60 on kytketty suoda- 110349 12 tinulostuloon 51. Viiveosa 55 on sijoitettu sisäänmenon 50.2 ja sarjajärjestelyn 53 sisäänmenon väliin. Yleisemmin viiveosa 55 on sijoitettavissa mihin tahansa kohtaan sisäänmenon 50.2 ja ulostulon 51 välistä signaalitietä, kunhan se ei sisälly sisäänmenon 50.1 ja ulostulon 51 väliseen signaalitiehen.

5 Jotta suodatin 16.m vastaanotinpuolella soveltaisi oikeita suodatuk sia sisäänmenoihin 50.1 ja 50.2 syötettyihin signaaleihin lähetinpuolen järjestysnumerolla m varustetun suodattimen ollessa kuvion 3 suodatin 6m, seu-raavien ehtojen tulee olla voimassa: P—C| (n+1 )/2, dirn=3om. 6im=a-|m, d2m=32m. ®2m=33mi ---.

10 dPm=an-i.m ja eqm=anm. Jälleen oletetaan että n on pariton luku. Sa moin kuin edellä on selostettu, voidaan päätellä että jos n on parillinen luku, ehdot ovat seuraavat: q—p-1 — n/2, dim=3omi 6lm=3lmi d2m“32m, 62m—33mi ··> öqm=an-1.m ja dpm=3nnv 15 Kuviossa 6 on esitetty toinen synteesisuodattimen 16.m toteutus va rustettuna merkinnällä 16.m'. Suodattimessa on viiveosien 66.1 - 66.n sarjajär-jestely 65, jossa viiveosien viiveet T ovat samanmittaiset. Sisäänmeno 50.1 on kytketty parillisten viiveosien sisäänmenoihin kertomisyksiköiden 67.2, 67.4,..., 67.n+1 kautta. Jotta suodatin 16.m' vastaanotinpuolella soveltaisi oikeita suo-; ,· 20 datuksia sisäänmenoihin 50.1 ja 50.2 syötettyihin signaaleihin lähetinpuolen jär- [!!.’ jestysnumerolla m varustetun suodattimen ollessa kuvion 3 suodatin 6m, ker- I · • , roinien joilla kertomisyksiköt 67.1 - 67.n+1 kertovat sisäänmenosignaalinsa tu- ';: · levät olla kuvion 6 mukaiset. Nämä kertoimet ovat täten anm,

I I

' · ‘ an-i.m.....a2m, a-im, aom mainitussa järjestyksessä.

• · < 25 Kuvion 3 suodattimen 6m kerrointen aom - anm selostetaan tarkem- • · V min kuvion 10 avulla.

Kuviossa 10(c) on esitetty digitaalisen signaalin suodatinkaista, jonka leveys on Fs/2 Hz. Koko suodatinkaista on jaettu M alikaistaan Bi - BM joiden kaistanleveydet Fs/2M ovat samat. Kuviossa 10(a) on esitetty kuviteltu tai ,·. 30 vakio alipäästösuodatin, jonka suodatinfunktio on H(f) ja kaistanleveys FB eli .··· puolet alikaistojen kaistanleveyksistä. Kuviossa 10(b) on esitetty alipäästösuo- ” . dattimen H(f) jinpulssivaste ajan funktiona. Tämä impulssivaste on muodoltaan · · joukko tasavälein Ti=1/Fs sijoittuvia pulsseja. Impulssivastetta voidaan kuvailla '1' joukolla arvoja ho, h1( h2,... jotka ilmaisevat pulssien amplitudeja aikavälein t = 35 O.Ti^Ti,.....

Kuvioissa 10(d) - (g) on esitetty miten suodattimien 6.1 - 6.M kertomisyksiköiden kertoimet ovat määrättävissä vakio alipäästösuodattimen H(f) 110349 13 impulssivasteen avulla. Kuten on nähtävissä, kertoimet aoi - a0M, koska ovat suodattimien 6.1 - 6.M kertomisyksiköiden 36.1 kertoimia, ovat yhtä kuin h0 -hM-i mainitussa järjestyksessä (katso kuviota 3). Kertoimet an - aiM, koska ovat suodattimien 6.1 - 6.M kertomisyksiköiden 36.2 kertoimia, ovat yhtä kuin Kim -5 h2M-i mainitussa järjestyksessä (katso kuvaa 3), kertoimet a2i - a2M ovat yhtä kuin -h2M - -h3M-i mainitussa järjestyksessä, kertoimet a3i - a3M ovat yhtä kuin -h3M - -h4M-i mainitussa järjestyksessä ja niin edelleen, katso erityisesti kuvion 10(d) suodatinta, jota on kehitetty jonkin verran pitemmälle. Parhaiten vakio-suodattimessa H(f) on pariton lukumäärä pulsseja. Tämä tarkoittaa sitä että 10 suodattimena on pariton määrä kertoimia h0, h-ι, h2,... Tästä johtuva etu selvitetään myöhemmin.

Kuviossa 7 on esitetty käsittely-yksikön 9 toteutus. Käsittely-yksikössä 9 on X signaalienyhdistämisyksikköä 70.1 - 70.X. Signaalinkäsittely-yksikön 9 Y sisäänmenoa, 71.1 - 71.Y ovat kytkettyjä vastaavien kertomisyksi-15 köiden 72.11 - 72.1 Y kautta yhdistämisyksikön 70.1 vastaaviin sisäänmenoihin. Käsittely-yksikön Y sisäänmenoa ovat myöskin kytkettyjä yhdistämisyksikön 70.2 sisäänmenoihin, vastaavien kertomisyksiköiden 72.21 - 72.2Y kautta. Tämä pätee kaikille muille yhdistämisyksiköihin 70.x, jossa suureen x vaihteluväli on 1 - X. Tämä tarkoittaa sitä että järjestysnumerolla y varustettu sisäänmeno . >. 20 71 .y on kytketty järjestysnumerolla x varustetun yhdistämisyksikön 70.x vastaa- ';;. vaan sisäänmenoon vastaavan kertomisyksikön 72.xy kautta, jossa suureen y vaihteluväli on 1 - Y. On ilmeistä että Y = 2M ja X = M. Sisäänmenot 71.1 - * * ’:· 71.2M vastaavat tässä järjestyksessä kuvion 1 sisäänmenoja 8.1 - 8.2M. Ulos- :/· tulot 74.1 - 74.M vastaavat tässä järjestyksessä kuvion 1 ulostuloja 10.1 - 10.M.

;!.'! 25 Kertomisyksiköt 72.11 - 72.1 Y, 72.21 - 72.2Y, 72.31 - 72.3Y,.... 72.X1 - 72.XY

v kertovat sisäänmenosignaalinsa kertoimilla σι1 - α-ιγ, σ21 -α2Υ, σ31 - α3γ,..., σχι - σχγ mainitussa järjestyksessä. Kertoimet αχy ovat laskettavissa seuraavan kaavan avulla: . ·, 30 σχy = cos Φ kun y on pariton luku t ·.. sin Φ kun y on parillinen luku ♦» * » 5 !! jossa Φ = (-1 f1 77(x-1/2) (1/2-(y-1 )/DIV2/M) ’: * Edellisessä oletetaan että kuvion 10b vakiosuodattimen H(f) impuls- ; v * 35 sivasteella on pariton määrä pulsseja ja täten pariton määrä kertoimia.

Kuvion 7 avulla selostetaan myös vastaanotinpuolen toisen käsitte- ly-yksikön 13 rakenne ja toiminta, tässä tapauksessa Y = M ja X = 2M. Tällöin 110349 14 sisäänmenot 71.1 - 71 .M tässä järjestyksessä vastaavat kuvion 1 sisään-menoja 12.1 - 12.M, ja ulostulot 74.1 - 74.2M tässä järjestyksessä vastaavat kuvion 1 ulostuloja 14.1 - 14.2M. Käsittely-yksikön 13 kertoimet axy ovat laskettavissa seuraavan kaavan avulla: 5 axy = sin Φ' kun x on pariton luku -cos Φ' kun x on parillinen luku jossa Φ' = (-1)y‘1 /7(y-1/2) (1/2-(x-1)/DIV2/M) 10 kun kuvion 10b impulssivasteen H(f) kerrointen määrä on pariton lu ku.

Käyttämällä näitä kertoimia lähetin- ja vastaanotinpuolen käsitte-ly-yksiköiden kertoimina, on toteutettavissa siirtojärjestelmä, jossa käytännöllisesti katsoen ei ole lainkaan siirtymien aiheuttamaa vääristymää. Tämä vaatii 15 itse asiassa myös vakiosuodattimen taajuudensiirtofunktion kaistanleveysrajoi-tuksia. Parhaiten mainitun suodattimen siirtymäkaistanleveys ei tule ylittämään Fs/4M. Taulukossa I on käsittely-yksikön 9 kerrointen numeerinen esimerkki ja taulukossa II on toisen käsittely-yksikön 13 kerrointen numeerinen esimerkki, jossa on asetettu M = 8, sillä oletuksella että kuvion 10b impulssivasteen H(f) . . 20 kerrointen lukumäärä on pariton luku. Taulukossa III on esitetty kahdeksan analyysisuodattimen 6.m vastaavat kertoimet. Vastaavien synteesisuodattimien suodattimien 16.m kertoimet ovat johdettavissa taulukon III kertoimista, tavalla ' : ' joka on selostettu kuvioiden 5 ja 6 avulla. Lisäksi taulukoissa IV ja V ovat käsit- :. ’ ·: tely-yksikön 9 ja toisen käsittely-yksikön 13 kertoimet ja taulukossa VI kah- :... ·’ 25 deksan analyysisuodattimen 6.m kertoimet, siinä tapauksessa että impulssivas- : teen H(f) kerrointen lukumäärä on parillinen luku. Taulukoista I ja II ilmenee selvästi, tilanteessa jossa vakiosuodattimen kerrointen määrä on pariton luku, että käsittely-yksiköiden kertoimet ovat suuressa määrin symmetrisiä. Yhden taulukon suuri määrä kertoimia ovat yhtä suuria tai eroavat toisistaan vain etu-: 30 merkkinsä osalta. Tämä mahdollistaa kertomiskapasiteetin huomattavan alen- tamisen. Se on vastakohta taulukoille IV ja V, tilanteessa jossa vakiosuodatti-:men kerrointen lukumäärä on parillinen luku. Tässä tapauksessa kertoimet ovat :... · huomattavasti erisuuruisempia keskenään.

:··: Kuten jo on selostettu, taulukon III kertoimet on johdettu vakiosuo- 35 dattimesta, jonka impulssivasteen kerrointen lukumäärä on pariton luku. Tämä \.! on suodatin joka aikaansaa 127 pulssia yhtä syötettyä sisäänmenopulssia koh ti, ja jossa on 127 suodatinkerrointa. Taulukossa on kuitenkin 128 kerrointa.

110349 15 Tämä on aikaansaatu lisäämällä ensimmäiseksi kertoimeksi h0 nolla, katso taulukon III kertoimen σ0ι arvoa. Taulukko VI on saatu vakiosuodattimesta jonka kerrointen lukumäärä on parillinen luku (128). Kummassakin tapauksessa va-kiosuodattimien impulssivasteet ovat symmetrisiä. Tämä tarkoittaa sitä että 5 kaksi kerrointa, jotka sijaitsevat symmetrisesti keskikohtaan nähden, ovat arvoltaan samat, vain etumerkit eroavat. Tämä keskikohta on aika-akselilla pulssin h64 kohdalla parittoman lukumäärän tapauksessa. Tämä tarkoittaa sitä että hl (=00.2) = hi27 (=016.δ), (=00.3) = h-|26 (=016j), h3 (=00.4) = hi25 (=016.6), h4 (=00.5) = h 124 (=016.5), 10 h5 (=σο.6) = hi23 (=016.4), h6 (=00.7) = hi22 (=016.3), h7 (=00.8) = hi21 (=016.2), he (=01.1) = hi20 (=016.l), hg (=01.2) = hug (=0i5.e) ja niin edelleen. Kaikki yhtäläisyydet pätevät etumerkkejä lukuunottamatta. Kerroin h64, joka on sama kuin σβ.i, esiintyy erikseen, katso tähän tarkoitukseen taulukkoa III. Parillisen lukumäärän ta-15 pauksessa keskikohta sijaitsee täsmälleen kerrointen he3 ja he4 puolivälissä. Tämä tarkoittaa sitä että ho (=00.1) = hl27 (=016.8), hl (=00.2) = hl26 (=016.7), h2 (=00.3) = hi25 (=016.6), h3 (=00.4) ~ hi24 (=016.5), h4 (=00.5) = hl23 (=016.4), hs (=00.6) = hi22 (=016.3), . . 20 h6 (=00.7) = hl21 (=016.2), h7 (=0O.e) = hi20 (=016.l), :: h8 (=01.1) = hug (=015.8), ·· ja niin edelleen ... kunnes h63 (=07.e) = he4 (=08.1 )· :.:. ·' Kaikki yhtäläisyydet pätevät etumerkkejä lukuunottamatta.

Jos, kuten edellä on selostettu siinä tapauksessa että vakiosuodat-: /· 25 timen kerrointen lukumäärä on pariton luku, vakiosuodattimen kerrointen luku- : : määrä ja analyysisuodattimiin (ja synteesisuodattimiin) tarvittavien kerrointen a lukumäärä poikkeavat toisistaan enemmällä kuin yhdellä, nollia tulee lisätä symmetrisesti alkaen ulkoa ja jatkaen sisäänpäin. Täten, olettaen että vakio-suodattimessa on 126 kerrointa, sekä 00.1 ja σΐθ.β ovat yhtä kuin nolla.

. . . 30 Kuviossa 8 on esitetty lähettimen toteutus, jossa sisäänmenosignaa- li jaetaan kahdeksaan alikaistasignaaliin. Analyysisuodattimen 6.1 ulostulot *·;·. 7.1a ja 7.1b ovat kytkettyjä vastaavien vahvistinyksiköiden 80.1 ja 81.1 si- säänmenoihin mainitussa järjestyksessä. Vahvistinyksiköt 80.1 ja 81.1 vahvis-*:*·: tavat sisäänmenosignaalinsa kompleksisella kertoimella ki, joka on sama mo- V 35 lemmissa yksiköissä 80.1 ja 81.1. Näiden yksiköiden 80.1 ja 81.1 ulostulot ovat kytkettyjä käsittely-yksikön 82 sisäänmenoihin 85.1 ja 85.9 mainitussa järjes-“· tyksessä. Suodattimen 6.2 ulostulot 7.2a ja 7.2b ovat kytkettyjä vastaavien 110349 16 vahvistinyksiköiden 80.2 ja 81.2 sisäänmenoihin mainitussa järjestyksessä. Molemmat vahvistinyksiköt vahvistavat sisäänmenosignaalinsa kompleksisella kertoimella k2. näiden yksiköiden ulostulot ovat kytkettyjä käsittely-yksikön 82 sisäänmenoihin 85.2 ja 85.10. Samalla tavalla kaikki muut suodatinulostulot 5 ovat kytkettyjä vastaavien kertomisyksiköiden 80.3, 81.3, ..., 80.8, 81.8 kautta käsittely-yksikön 82 sisäänmenoihin 85.3, 85.11, 85.4, 85.12, ..., 85.8, 85.16. Saman suodattimen 6.m ulostuloihin kytketyt kertomisyksiköt kertovat sisäänmenosignaalinsa kompleksisilla arvoilla km. Kompleksiset arvot km saadaan seuraavasta kaavasta: 10 km = expQ(m-1 )rrl2M) Käsittely-yksikkö 82 suorittaa 2M (=16) pisteen IFFT:n (Inverse Fast Fourier Transform = käänteinen nopea fouriermuunnos) kuudelletoista sisäänmenoihin 85.1 - 85.16 syötetylle sisäänmenosignaalille. Tällaisen käsittely-yksikön rakenne on yleisesti tunnettu digitaalisen signaalinkäsittelyn oppikirjoista, 15 kuten A.W.M: van den Endenin ja N.A.M. Verhoeckxin kirjasta "Discrete-time signal processing: an introduction", Prentice Flail, katso erityisesti luvun 5.7 sivuja 143-151. 16-pisteisellä IFFT:llä on kuusitoista ulostuloa. Ainoastaan ensimmäisiä M (=8) ulostuloa käytetään. Nämä ulostulot liitetään yleensä lohkon 82 matalataajuisiin ulostuloihin. Nämä ulostulot 86.1 - 86.8 ovat jokainen kytket-. . 20 tyjä vastaavien kertomisyksiköiden 83.1 - 83.8 ja reaalilukumäärääjien 84.1 - 84.8 kautta mainituissa järjestyksissä portteihin 10.1 - 10.8 mainitussa järjes-‘ ' tyksessä, porttien ollessa kytkettyjä siirtovälineeseen 11. Vahvistinyksiköt 83.1 - ’*:* 83.8 vahvistavat sisäänmenosignaalinsa kompleksisilla arvoilla V-i - V8 mai- :.' *: nitussa järjestyksessä. Kompleksiset arvot Vm saadaan seuraavasta kaavasta: 25 Vm = exp j :Y: jossa on valittava oikein ja siten että heittomerkillä merkityn loh kon 9' piirin toiminta on sama kuin sen piirin toiminta joka on selostettu kuvion 7 ja taulukoiden I tai IV avulla. Kuvion 8 käsittely-yksikön etu on se että se voi toimia kuten selostettu kuvion 7 avulla, sekä parillisella että parittomalla FH(f):n : 30 kerrointen lukumäärällä. Tässä tapauksessa ainoastaan arvot on valittava !.. ‘ eri tavoin. Yleisesti kompleksiset arvot ovat erisuuruiset eri suureen m arvoilla.

;*. Kuviossa 9 on esitetty vastaanottimen toteutus, joka voi toimia yh- dessä kuvion 8 lähettimen kanssa. Portit 12.1 - 12.8 ovat kytkettyjä käsittely-·:·: yksikön 91 ensimmäisiin M (=8) sisäänmenoihin 92.1 - 92.8 vastaavien kerto- ;· V 35 misyksiköiden 90.1 - 90.8 kautta mainituissa järjestyksissä. Nämä kertomisyk-siköt kertovat sisäänmenosignaalinsa kertoimilla V-T - V8' mainitussa järjestyk-··’ sessä. Käsittely-yksikkö 91 suorittaa 2M (=16) pisteen FFT:n (nopean fou- 110349 17 riermuunnoksen). Tällaisten yksiköiden rakenteita on myöskin löydettävissä aikaisemmin mainitusta Van den Endenin ja kumppaneiden kirjasta. Niissä on 16 sisäänmenoa. Tämä tarkoittaa sitä että arvo nolla syötetään käsittely-yksikön 91 toisiin M (=8) sisäänmenoon 92.9 - 92.16. Kahden ulostulon pareja 93.1 ja 5 93.9, 93.2 ja 93.10, ..., 93.8 ja 93.16 kytketään vastaavien suodattimien 16.1, 16.2, ..., 16.8 kahteen sisäänmenoon vastaavien vahvistinyksiköiden 94.1 ja 95.1, 94.2 ja 95.2,..., 94.8 ja 95.8 kautta mainituissa järjestyksissä. Vahvistimet 94.m ja 95.m vahvistavat sisäänmenosignaalinsa yhtä suurilla kompleksiarvoil-la km'.

10 Kompleksiaivot km' saadaan seuraavasta kaavasta: km' = exp(-j(m-1 )n!2U)

Kompleksiarvot Vm saadaan seuraavasta kaavasta:

Vm' = exp (-j Iin/) jossa βη' on valittava oikein ja siten että katkoviivoilla merkityn loh-15 kon 13' piirin toiminta on sama kuin sen piirin toiminta joka on selostettu kuvion 7 ja taulukoiden II tai V avulla. Kuvion 9 toisen käsittely-yksikön etu on se että se voi myöskin toimia kuten selostettu kuvion 7 avulla, sekä parillisella että parittomalla H(f):n kerrointen lukumäärällä. Tässä tapauksessa ainoastaan arvot Bm' on valittava eri tavoin.

. . 20 Kuviossa 11 on esitetty kuvion 1 signaalinkäsittely-yksikön 9 eräs muu toteutus merkittynä 9". Käsittely-yksikössä 9" ovat kytkentävälineet 100, ’·'/ sekä M signaalienyhdistämisyksikköä, joista on esitetty vain kaksi ensimmäistä merkittyinä viitenumeroilla 102 ja 103 mainitussa järjestyksessä. Käsittely-yksikön 9" sisäänmenot 8.1 - 8.2M ovat kytkettyjä kytkentävälineiden 100 2M 25 sisäänmenoihin. Näissä välineissä 100 on yksi ulostulo 101, joka on kytketty . kaikkien signaalienyhdistämisyksiköiden sisäänmenoihin. Esitettyinä ovat vain yhdistämisyksiköiden 102 ja 103 sisäänmenojen 104 ja 105 kytkennät. M yhdis-tämisyksikön ulostulot ovat käsittely-yksikön 9" ulostulot 10.1 - 10.M. Jokaisessa yhdistämisyksikössä on kertomisyksikkö 106, muisti 107 jossa on 2M . ·. : 30 muistipaikkaa, yhteenlaskuyksikkö 108 ja tallennusrekisteri 109.

,!.. ’ Kytkentävälineet 100 ovat sovellettuja järjestämään joka kerta näyt teet 2M näytteen lohkoihin, jotka ilmestyvät jokseenkin samalla hetkellä 2M si-:. säänmenoon 8.1 - 8.2M, jokainen näyte yhteen sisäänmenoon, sarjamuodossa ·:*·.* ulostuloon 101. Yhdistämisyksiköiden 102 ja 103 muistien 107 sisältö on esitet- : · ‘ · ’ 35 ty kuvassa 11. Mainittujen muistien kertoimet an - oi.2m ja 021 - 02.2M ovat samat kuin kuvan 7 käsittely-yksikön 9" vastaavat kertoimet. Käsittely-yksiköiden 9 ja 9" tulisi luonnollisesti suorittaa sama käsittely niiden sisäänmenoihin syötettyi- 110349 18 hin signaaleihin. Muistia 107 ohjataan siten että se syöttää kertoimen au ker-tomisyksikön 106 sisäänmenoon 111, kun kytkentävälineet 100 syöttävät si-säänmenoon 8.1 tulleen näytteen yksikön 106 sisäänmenoon 112. Rekisterin 109 sisältö on sinä hetkenä nolla, siten että kertomisen jälkeen tulos tallenne-5 taan rekisteriin 109. Seuraavaksi sisäänmenoon 8.2 tullut näyte syötetään sisäänmenoon 112 ja kerroin σ12 syötetään yksikön 106 sisäänmenoon 111, ja nämä kerrotaan keskenään.

Yhteenlaskuyksikön 108 avulla tämän kertolaskun tulos, joka syötetään yhteenlaskuyksikön 108 sisäänmenoon 114, lisätään rekisterin 109 sisäl-10 töön, joka syötetään yhteenlaskuyksikön 108 sisäänmenoon 114, ja tallennetaan rekisteriin 109.

Tämä käsittely jatkuu siten että kertominen suoritetaan kaikilla muistin 107 2M kertoimilla. Lisäksi tämä käsittely suoritetaan rinnakkaisesti muissa yhdistämisyksiköissä, kuten yksikössä 103.

15 Kun 2M kertolaskua on suoritettu, tämän kertolaskun tulos lisätään rekisterin sisältöön. Näin saatu sisältö syötetään ulostuloon 10.1 tallentamalla se lisäpuskurimuistiin 110. Seuraavaksi rekisterin 109 sisältö asetetaan nollaksi ja seuraava 2M kertolaskun jakso voi alkaa. On ilmeistä että toinen käsittely-yksikkö 12 on rakennettavissa samalla tavalla. Tämä käsittely-yksikkö sisältää . 20 2M signaalinyhdistämisyksikköä, kuten kuvan 11 yksikkö 102, sillä erolla että yksikön 103 muisti 107 nyt sisältää M kerrointa an - σι.Μ· tai a21 - a2u· Lisäksi • \ kytkentävälineet 100 ovat erilaiset, siinä että niihin kuuluvat M sisäänmenoa 12.1 - 12.M ja että ne joka kerta järjestävät näytteet M näytteen jaksoihin, jotka ; ilmestyvät jokseenkin samanaikaisesti M sisäänmenoon 12.1 - 12.M, jokainen 25 näyte yhteen sisäänmenoon, sarjamuotoisena ryöppynä ulostuloon 101. Lisäk-: : si rekisteri 109 asetetaan nollaksi kun M kertolaskua on suoritettu.

Kuvioissa 12 ja 13 on esitetty magneettisten tallennusvälineiden kautta tapahtuva siirto. Kuviossa 12 on esitetty digitaalinen signaalintallennus-laite, joka sisältää lähettimen kuvion 1 tapaan. Laitteessa on lisäksi kytkentä-: 30 väline 120, jossa on M sisäänmenoa 121.1 - 121 .M, jokainen ollessa kytketty signaalinkäsittely-yksikön 9 vastaavaan ulostuloon sen M ulostulosta. Laitteen '! . tarkoitus on sisäänmenoon syötetyn digitaalisen äänisignaalin tallennus mag- :... neettiselle tallennusvälineelle 122 käyttämällä ainakin yhtä magneettista tallen- ·*'· nuspäätä 123.

:·/* 35 Kytkentäväline 120 voi olla RDAT-tyyppinen tallennusväline, joka I t .. I käyttää spiraalimaisen pyyhkäisyn tallennusperiaatetta tallentaakseen signaalit

St - Sm kapeille lähekkäisille raidoille tallennusvälineelle, joka on magneetti- ! 19 110349 nauhan muodossa. Tällöin voi olla tarpeellista sisällyttää kytkentävälineeseen yksikkö, joka muuntaa sisäänmenoihin 121.1 - 121.M syötetyt signaalit rinnakkaismuodosta sarjamuotoon.

Kytkentäväline 120 voi yhtä hyvin olla SDAT-tyyppinen tallennusvä-5 line, jossa tallennettavat signaalit s-\ - sm jaetaan usealle raidalle, raitamäärän ei välttämättä ollessa M, raitojen ollessa samansuuntaisia ja tallennusvälineen pituussuunnassa. Tässäkin tapauksessa saattaa olla tarpeellista toteuttaa signaalien muunnos sarjamuodosta rinnakkaismuotoon, esimerkiksi raitojen määrän ollessa pienempi kuin M.

10 RDAT- ja SDAT-tyyppiset tallennusvälineet ovat alalla hyvin tunnetut ja voidaan löytää esimerkiksi J. Watkinsonin kirjasta "The art of digital audio", Focal press, London, 1988. Tästä syystä lisäselvitykset eivät ole tarpeen.

Kuviossa 13 on esitetty digitaalinen toistolaite, joka sisältää vastaanottimen kuten kuviossa 1. Laitteessa on lisäksi toistoväline 124, jossa on M 15 ulostuloa 125.1 - 125.M, jotka jokainen on kytketty toisen signaalinkäsittely-yksikön 13 yhteen sisäänmenoon 12.1 - 12.M.

Laitteen tarkoitus on digitaalisen signaalin toisto, niin kuin se on kuvion 12 laitteen avulla tallennettu tallennusvälineeseen 122. Tämän takia toistoväline 124 sisältää ainakin yhden lukupään 126. Toistoväline voi olla RDAT-: . 20 tai SDAT-tyyppinen. RDAT- tai SDAT-tyyppisen toistovälineen tarkempaa selviin . tystä varten viitataan edellä mainittuihin J. Watkinsonin kirjoihin.

On huomattava ettei keksintö ole rajoitettu tässä mainittuihin toteu-:: tuksiin. Keksintö pätee samalla tavalla sellaisiin toteutuksiin, jotka eroavat esite- ' tyistä toteutuksista keksinnön kannalta merkityksettömissä kohdissa. Esimerk- ... 25 kinä tämä keksintö on yhtä hyvin sovellettavissa laitteisiin siten kuin ne seloste-

·’.: taan ei vielä julkaistuissa hollantilaisissa patenttihakemuksissa 88.02.769 (PHN

12.735) ja 89.01.032 (PHN 12.903), joissa ainakin kaksi signaalia yhdistetään yhdistetyksi signaaliksi, siirretään, ja jaetaan ainakin kahdeksi signaaliksi vas-taanotinpuolella.

Claims (19)

110349 20 Patentti vaati m u kset

1. Digitaalinen siirtojärjestelmä, jossa on lähetin ja vastaanotin, lähetin käsittää koodaajan (3, 6, 9) ja vastaanotin käsittää dekoodaajan (13, 16, 5 19) digitaalisen signaalin kuten digitaalisen äänisignaalin alikaistakoodaami- seksi määrätyllä näytteenottotaajuudella Fs, koodaaja on sovitettu kehittämään vasteena digitaaliselle signaalille useita M alikaistasignaaleja alentamalla näytteen ottotaajuutta, koodaaja jakaa digitaalisen signaalikaistan peräkkäisiin kaistanumeroituihin m (1<m<M) alikaistoihin, jotka kasvavat taajuuden mu-10 kaan, dekoodaaja on sovitettu kehittämään vasteena M kappaleelle alikaistasignaaleja digitaalisen signaalin kopion, jolloin dekoodaaja yhdistää alikaistat digitaaliseen signaalikaistaan nostamalla näytteenottotaajuutta, koodaaja (3, 6, 9. käsittää analyysisuodatinvälineet (3, 6) ja signaalinkäsittely-yksikön (9), kyseiset analyysisuodatinvälineet käsittävät M analyysisuodatinta (6.1-6.M), jois-15 sa jokaisessa on yksi sisääntulo ja kaksi ulostuloa, jolloin suodattimien 2M ulostulot on kytketty analyysisuodatinvälineiden 2M ulostuloihin 2M ulostulosignaalien aikaansaamiseksi näytteenottotaajuudella Fs/M, jokainen analyysisuo-datin (6.1) on sovitettu käyttämään kahta erilaista suodatusta sen sisääntuloon (5.1) syötettyyn signaaliin ja syöttämään molemmat tämän sisääntulosignaalin • : 20 kahdesta eri tavalla suodatetusta versiosta kahta ulostuloa (7.1a, 7.1b) vastaa- .·:· vaan ulostuloon, jokainen suodattimien 2M ulostuloista on kytketty signaalin- . käsittely-yksikön (9) vastaavaan 2M sisääntuloon (8.1-8.M), käsittely-yksikkö · " käsittää M ulostuloa (10.1-10.M), jotka on kytketty koodaajan M ulostuloihin M alikaistasignaalien aikaansaamiseksi, signaalinkäsittely-yksikkö on sovitettu *;·; 25 kehittämään ulostulosignaaleja jokaiseen M ulostuloonsa, ulostulosignaalin ol lessa yhdistelmä ainakin useasta sen 2M sisääntuloihin syötetyistä sisääntu-losignaaleista, dekoodaaja (13, 16, 19) käsittää toisen signaalinkäsittely-yksikön (13) ja synteesisuodatinvälineet (16, 19), toisen signaalinkäsittely-yksikön käsittäessä M sisääntuloa (12.1-12.M) mainittujen M alikaistasignaalien vas-30 taanottamiseksi sekä 2M ulostuloja (14,1-14.M), synteesisuodatinvälineet kä-sittävät M synteesisuodattimia (16.1-16.M), joissa molemmissa on kaksi si-sääntuloa ja yksi ulostulo (20), joka on kytketty dekoodaajan ulostuloon, toinen signaalinkäsittely-yksikkö on sovitettu aikaansaamaan ulostulosignaalin jokai-: ' seen 2M ulostuloonsa, ulostulosignaalin ollessa yhdistelmä ainakin useasta |' ·' 35 sen M sisääntuloihin syötetyistä sisääntulosignaalista, toisen signaalinkäsittely- .'·. yksikön jokainen ulostulopari (14.1, 14.2) on kytketty M synteesisuodattimen 110349 21 (16.1-16.M) kahden sisääntulon (15.1a, 15.1b) muodostamaan vastaavaan pariin, jokainen synteesisuodatin (16.1) käsittää yhden ulostulon (17.1), jolloin jokainen synteesisuodatin on sovitettu käyttämään erilaisia suodatuksia sen kahteen sisääntuloon syötettävään kahteen signaaliin ja syöttämään kyseisten 5 kahden suodatetun signaalin yhdistelmän ulostuloonsa, jokainen ulostulo voidaan kytkeä synteesisuodatinvälineiden ulostuloon, jotta aikaansaadaan digitaalisen signaalin kopio näytteenottotaajuudella Fs, koodaaja on sovitettu jakamaan digitaalisen signaalikaistan peräkkäisiin likipitäen saman kaistanleveyden omaaviin alikaistoihin (Bi, B2....) t u n n ett u siitä, että jokaisen analyysi-10 ja synteesisuodattimen kertoimet johdetaan alipäästösuodatintyyppisen vakio-suodattimen (H(f)) kertoimista, joiden kaistanleveys on noin puolet alikaistojen kaistanleveydestä, että analyysisuodattimen ja synteesisuodattimen kertoimet johdetaan vakiosuodattimesta, jossa on pariton luku kertoimia, ja siitä, että M on pariton luku ja nollia lisätään vakiosuodattimen kerroinsarjaan, jotta vakio-15 suodattimen kertoimien lukumäärä olisi yhtä suuri kuin jokaisen analyysi- ja synteesisuodattimen kertomakertoimet.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen digitaalinen siirtojärjestelmä, tunnettu siitä, että analyysisuodatinvälineet (3, 6) käsittävät ensimmäisen yksikön (3), jonka sisääntulo (2) on kytketty koodaajan sisääntuloon (1) digi-• 20 taalisen signaalin näytteiden vastaanottamiseksi, ja M ulostuloa (4.1-4.M) M .·;· ulostulosignaalien aikaansaamiseksi näytteenottotaajuudella Fs/M, ensimmäi- . nen yksikkö (3) on sovitettu joka kerta syöttämään M ulostuloihin M näytteitä, jotka esiintyvät peräkkäisinä digitaalisen sisääntulosignaalin M näytelohkoina !,. siten, että jokaisen lohkon järjestysnumerolla M varustettu näyte syötetään jär- ; ; 25 jestysnumerolla m varustettuun ulostuloon, jolloin jokainen M ulostuloista on kytketty vastaavaan M analyysisuodattimen (6.1-6.M) sisääntuloon, kyseiset synteesisuodatinvälineet (16, 19) käsittävät lisäksi toisen yksikön (19), jossa on synteesisuodattimien (16.1-16.M) M ulostuloihin kytkettynä M sisääntuloja (18.1-18.M) ja yksi ulostulo (20) kytkettynä synteesisuodatinvälineiden ulostu-30 loon (21), toinen yksikkö (19) on sovitettu järjestämään M näytteet aina niiden :' ’ ‘ esiintyessä M sisääntuloissa vuorojärjestykseen peräkkäisten M näytelohkojen lohkoon siten, että järjestysnumerolla M varustetussa sisääntulossa vastaan-’ · · · otettavat näytteet saavat järjestysnumerolla m varustetun sijainnin peräkkäisis- ’ ‘ sä lohkoissa syötettäessä lohkoja ulostuloon (20).

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että jokainen analyysisuodatin (6.m) käsittää samanpituisia viiveitä (T) 110349 22 omaavien viivejaksojen sarjajärjestelyn (31), jolloin suodattimen sisääntulo on kytketty ensimmäisen viivejakson (32.1) sisääntuloon, kun taas sarjajärjestelyn ainakin usean parittomalla järjestysluvulla varustetun viivejakson (32.1, 32.3,...) ulostulot on kytketty ensimmäisen signaalinyhdistämisyksikön (33) 5 vastaaviin sisääntuloihin, kun taas sarjajärjestelyn ainakin usean parillisella järjestysluvulla varustetun viivejakson (32.2, 32.4,...) ulostulot on kytketty toisen signaalinyhdistämisyksikön (34) vastaaviin sisääntuloihin, ensimmäisen ja toisen signaalinyhdistämisyksikön ulostulojen ollessa kytkettynä suodattimen ensimmäiseen ja vastaavasti toiseen ulostuloon (35.1, 35.2).

4. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että jokainen analyysisuodatin käsittää kaksi samanpituisia viiveitä (2 T) omaavien viivejaksojen sarjajärjestelyn (40, 41), jolloin suodattimen sisääntulo (30) on kytketty sarjajärjestelyn ensimmäisen ja ainakin usean muun viivejakson (44.2, 45.2) sisääntuloihin (44.1, 45.1), kun taas molempien sarjajärjes-15 telyjen ulostulot on kytketty suodattimen ensimmäiseen ja vastaavasti toiseen ulostuloon (35.1, 35.2), ja toinen viivejakso (48), jonka viive (T) on puolet sarja-järjestelyn viivejaksojen pituudesta, on kytketty sisääntulon (30) ja suodattimen toisen ulostulon (35.1) väliseen signaalitiehen, jolloin mainittu toinen viivejakso ei sisälly sisääntulon (30) ja suodattimen ensimmäisen ulostulon (35.2) väli-| ;' 20 seen signaalitiehen.

. -: · 5. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että jokainen synteesisuodatin käsittää kaksi samanpituisia viiveitä (2 T) omaavien viivejaksojen sarjajärjestelyä (52, 53), jolloin suodattimen ensimmäiset ja toiset sisääntulot (50.1, 50.2) on kytketty ensimmäisen ja vastaavasti toi-;·; 25 sen sarjajärjestelyn ensimmäisen viivejakson sisääntuloon, ensimmäisen sar jajärjestelyn ainakin usean viivejakson ulostulojen ollessa kytkettynä signaalinyhdistämisyksikön (54) vastaaviin sisääntuloihin, ja myös toisen sarjajärjestelyn ainakin usean viivejakson ulostulojen ollessa kytkettynä signaalinyhdistämisyksikön vastaaviin sisääntuloihin, kun taas signaalinyhdistämisyksikön 30 ulostulo (60) on kytketty suodattimen ulostuloon (51), jolloin toinen viivejakso .*·· (55), jonka viive (T) on puolet sarjajärjestelyn viivejaksojen pituudesta, on kyt- ,;. · ketty toisen sisääntulon (50.2) ja suodattimen ulostulon väliseen signaalitiehen, jolloin mainittu toinen viivejakso ei sisälly ensimmäisen sisääntulon (50.1) ja :" suodattimen ulostulon (51) väliseen signaalitiehen. j'.‘ 35

6. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen järjestelmä, tunnettu .·*· siitä, että jokainen synteesisuodatin käsittää samanpituisia viiveitä (T) omaavi- 110349 23 en viivejaksojen sarjajärjestelyn (65), jolloin suodattimen ensimmäinen sisääntulo (50.2) on kytketty sarjajärjestelyn ainakin useiden parittomilla järjestysnumeroilla varustettujen viivejaksojen (66.1, 66.3....) sisääntuloihin, kun taas suodattimen toinen sisääntulo (50.1) on kytketty sarjajärjestelyn ainakin usei-5 den parillisilla järjestysnumeroilla varustettujen viivejaksojen (66.2, 66.4,...) sisääntuloihin, jolloin viimeisen viivejakson (66.n) ulostulo on kytketty suodattimen ulostuloon (15).

7. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että signaalinkäsittely-yksikkö käsittää m kappaletta signaalinyhdistämis- 10 yksikköä (70.1, 70.2,...), jokaisen käsittäessä ulostulon, joka on kytketty vastaavaan (74.i) signaalinkäsittely-yksikön M ulostuloon, ja että jokaisessa sig-naalinyhdistämisyksikössä ainakin jotkut sisääntulot (71.1, 71.21,...) käsittely-yksikön 2M sisääntuloista on kytketty mainitun signaalinyhdistämisyksikön (70.1) vastaaviin sisääntuloihin vastaavien kertomisyksiköiden (72.11, 72.12) 15 kautta.

8. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että toinen signaalinkäsittely-yksikkö käsittää 2M signaalinyhdistämisyk-sikköjä (70.1, 70.2,...), joista jokainen on kytketty johonkin käsittely-yksikön vastaavaan 2M ulostuloon, ja että jokaiselle signaalinyhdistämisyksikölle (74.i) 2. ainakin jotkut sisääntulot (71.1, 71.2,...) käsittely-yksikön M sisääntuloista on .:· kytketty mainitun signaalinyhdistämisyksikön (70.1) vastaaviin sisääntuloihin . ,· vastaavien kertomisyksiköiden (72.11, 72.12) kautta.

!’ 9. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että jokaisen suodattimen molemmat kaksi ulostuloa on kytketty signaa-25 linkäsittely-yksikön vastaaviin sisääntuloihin vastaavan signaalivahvistimen (80.1, 81.1) kautta, jolloin molemmat vahvistinyksiköt on sovitettu vahvistamaan sisääntuloihin syötettyjä signaaleja samalla kompleksisella lukuarvolla (ki).

10. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen järjestelmä, tunnettu 30 siitä, että toisen signaalinkäsittely-yksikön (13') jokaisen ulostuloparin molem-; * mat ulostulot (93.1, 93.9) on kumpikin kytketty synteesisuodattimen (16.1) vas- taaviin sisääntuloihin vastaavan signaalivahvistinyksikön (94.1, 95.1) kautta, jolloin molemmat vahvistinyksiköt on sovitettu vahvistamaan sisääntuloihin ; * syötettyjä signaaleja samalla kompleksisella arvolla (k,1). • I v 35

11. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että dekoodaajan jokainen M sisääntulo on kytketty toisen käsittely-yksi- 110349 24 kön vastaaviin M sisääntuloihin signaalivahvistinyksikön (90.1, 90.2,...) kautta, jolloin molemmat signaalivahvistinyksiköt on sovitettu vahvistamaan sen si-| sääntuloon syötettyä signaalia toisella kompleksisella arvolla (v1, v2,...).

12. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen järjestelmä, tunnettu 5 siitä, että signaalinkäsittely-yksikkö (9") käsittää kytkentävälineet (100) ja M signaalinyhdistämisyksikköä (102), jokainen signaalinkäsittely-yksikön 2M sisääntuloista (8.1-8.M) on kytketty kytkentävälineiden vastaaviin 2M sisääntuloihin, kytkentävälineiden käsittäessä yhden ulostulon (101), joka on kytketty jokaisen M signaalinyhdistämisyksikön (102) yhteen sisääntuloon, jokainen 10 signaalinyhdistämisyksikkö käsittää kertomisyksikön (106), 2M muistipaikkoja sisältävän muistin (107), summaimen (108) ja akkurekisterin (109), signaalinyhdistämisyksikön sisääntulo ja muistin yksi ulostulo on kytketty kertomisyksikön (106) ensimmäiseen ja vastaavasti toiseen sisääntuloon (112, 111), kertomisyksikön ja akkurekisterin (109) yhden ulostulon ollessa kytkettynä sum-15 maimen (108) ensimmäiseen ja vastaavasti toiseen sisääntuloon (113, 114), summain käsittää ulostulon, joka on kytketty rekisterin sisääntuloon, ja järjestysnumerolla m varustetun signaalinyhdistämisyksikön rekisterin (109) ulostulo on kytketty signaalinkäsittely-yksikön (9") järjestysnumerolla m varustettuun ulostuloon (10.m), kyseiset kytkentävälineet (100) on sovitettu kytkemään jo- * .* 20 kainen 2M sisääntulostaan (8.1-8.M) ulostuloonsa (10.i) näytteiden syöttämi- . ·:* seksi joka yhteydessä 2M sisääntuloissa esiintyviin 2M näytelohkoihin, yhden näytteen jokaista sisääntuloa kohti sarjamuodossa ulostuloonsa, muistin (107) • I _! y käsittäessä 2M kertomiskertoimia (a) ja ollessa sovitettu syöttämään kiertäväl- lä tavalla 2M kertomiskertoimet ulostuloonsa siten, että järjestysnumerolla i va-25 rustettu kertomiskerroin syötetään ulostuloonsa, kun kyseiset kytkentävälineet (100) syöttävät jonkin ryhmän järjestysnumerolla i varustetun näytteen lohkon 2M näytteistä ulostuloonsa, jossa i:n vaihteluväli on 1 - 2M, kun taas summain (108) ja akkurekisteri (109) on sovitettu lisäämään järjestysnumerolla i varustetun kertolaskun tuloksen akkurekisterin sisältöön, ja akkurekisteri on lisäksi so-: * ·, 30 vitettu syöttämään sisältönsä järjestysnumerolla 2M varustetun kertolaskuvai- .··· heen jälkeen signaalinyhdistämisyksikön ulostuloon (10.m) ja sen jälkeen nol- * ’ laamaan sisältönsä.

13. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen järjestelmä, tunnettu ‘ · ’ siitä, että toinen signaalinkäsittely-yksikkö käsittää kytkentävälineet (100) ja 2M :'. · 35 signaalinyhdistämisyksikköä (102), jokainen toisen signaalinkäsittely-yksikön M sisääntuloista on kytketty kytkentävälineiden vastaaviin M sisääntuloihin, kyt- 110349 25 kentävälineiden käsittäessä yhden ulostulon, joka on kytketty jokaisen 2M sig-naalinyhdistämisyksikön yhteen sisääntuloon, jokainen signaalinyhdistämisyk-sikkö käsittää kertomisyksikön (106), M muistipaikkoja sisältävän muistin, sum-maimen (108) ja akkurekisterin (109), signaalinyhdistämisyksikön sisääntulo ja 5 muistin yksi ulostulo on kytketty kertomisyksikön (106) ensimmäiseen ja vastaavasti toiseen sisääntuloon, kertomisyksikön ja akkurekisterin yhden ulostulon ollessa kytkettynä summaimen ensimmäiseen ja vastaavasti toiseen sisääntuloon, summain käsittää ulostulon, joka on kytketty rekisterin sisääntuloon, ja järjestysnumerolla i varustetun signaalinyhdistämisyksikön ulostulon 10 ollessa kytketty toisen signaalinkäsittely-yksikön järjestysnumerolla i varustettuun ulostuloon, i:n vaihteluvälin ollessa 1 - 2M, jolloin kytkentävälineet on sovitettu kytkemään jokaisen 2M sisääntulonsa syklisesti ulostuloonsa näytteiden syöttämiseksi joka yhteydessä M sisääntuloissa esiintyviin M näytelohkoihin, yhden näytteen jokaista sisääntuloa kohti sarjamuodossa ulostuloonsa, muistin 15 käsittäessä M kertomiskertoimia ja ollessa sovitettu syöttämään kiertävässä järjestyksessä M kertomiskerrointa ulostuloonsa siten, että järjestysnumerolla m varustettu kertomiskerroin syötetään ulostuloonsa, kun kytkentävälineet syöttävät jonkin ryhmän järjestysnumerolla m varustetun näytteen lohkon M näytteistä ulostuloonsa, kun taas summain ja akkurekisteri on sovitettu lisää-; ; ’ 20 mään järjestysnumerolla m varustetun kertolaskun tuloksen akkurekisterin si- , · sältöön, ja akkurekisteri on lisäksi sovitettu syöttämään järjestysnumerolla M varustetun kertolaskuvaiheen jälkeen sisältönsä signaalinyhdistämisyksikön (“ ulostuloon (101) ja sen jälkeen nollaamaan sisältönsä.

14. Koodaaja digitaalisen signaalin kuten digitaalisen äänisignaalin » 25 alikaistakoodaamiseksi, määrätyllä näytteenottotaajuudella Fs, koodaaja on sovitettu kehittämään vasteena digitaaliselle signaalille useita M alikaistasig-naaleja alentamalla näytteenottotaajuutta, koodaaja jakaa digitaalisen signaa-likaistan peräkkäisiin kaistanumeroituihin m (1<m<M) alikaistoihin, jotka kasvavat taajuuden mukaan, koodaaja (3, 6, 9) käsittää analyysisuodatinvälineet 30 (3, 6) ja signaalinkäsittely-yksikön (9), kyseiset analyysisuodatinvälineet käsittävät M analyysisuodatinta (6.1-6.M), joissa jokaisessa on yksi sisääntulo ja • · kaksi ulostuloa, jolloin suodattimien 2M ulostulot on kytketty analyysisuodatin- :··. välineiden 2M ulostuloihin 2M ulostulosignaalien aikaansaamiseksi näytteenot- totaajuudella Fs/M, jokainen analyysisuodatin (6.1) on sovitettu käyttämään > · :*.· 35 kahta erilaista suodatusta sen sisääntuloon (5.1) syötettyyn signaaliin ja syöt tämään molemmat tämän sisääntulosignaalin kahdesta eri tavalla suodatetusta 26 110349 versiosta Kahta ulostuloa (7.1a, 7.1b) vastaavaan ulostuloon, jokainen suodattimien 2M ulostuloista on kytketty signaalinkäsittely-yksikön (9) vastaavaan 2M sisääntuloon (8.1-8.M), käsittely-yksikkö käsittää M ulostuloa (10.1-10.M), jotka on kytketty koodaajan M ulostuloihin M alikaistasignaalien aikaansaamiseksi, 5 signaalinkäsittely-yksikkö on sovitettu kehittämään ulostulosignaaleja jokaiseen M ulostuloonsa, ulostulosignaalin ollessa yhdistelmä ainakin useasta sen 2M sisääntuloihin syötetyistä sisääntulosignaaleista, koodaaja on sovitettu jakamaan digitaalisen signaalikaistan peräkkäisiin likipitäen saman kaistanleveyden omaaviin alikaistoihin (Βι, B2, .) tunnettu siitä, että jokaisen ana-10 lyysisuodattimen kertoimet johdetaan alipäästösuodatintyyppisen vakiosuodat-timen (H(f)) kertoimista, jonka kaistanleveys on noin puolet alikaistojen kaistanleveydestä, että analyysisuodattimen kertoimet johdetaan vakiosuodattimesta, jossa on pariton luku kertoimia, ja siitä, että M on pariton luku ja nollia lisätään vakiosuodattimen kerroinsarjaan, jotta vakiosuodattimen kertoimien lukumäärä 15 olisi yhtä suuri kuin jokaisen analyysi- ja synteesisuodattimen kertomakertoi-met.

15. Dekoodaaja M alikaistasignaalien dekoodaamiseksi, jotka on aikaansaatu alikaistakoodaamalla digitaalinen signaali jakamalla digitaalisen signaalin kaista suurin piirtein samankokoisiin kaistaleveyksiin, dekoodaaja on j ;* 20 sovitettu kehittämään vasteena M kappaleelle alikaistasignaaleja digitaalisen ,*;· signaalin kopion, dekoodaaja yhdistää alikaistat digitaaliseen signaalikaistaan ... nostamalla näytteenottotaajuutta, dekoodaaja (13, 16, 19) käsittää toisen sig- • » naalinkäsittely-yksikön (13) ja synteesisuodatinvälineet (16, 19), toisen signaa-linkäsittely-yksikön käsittäessä M sisääntuloa (12.1-12.M) mainittujen M ali-25 kaistasignaalien vastaanottamiseksi sekä 2M ulostuloja (14.1-14.M), synteesi-suodatinvälineet käsittävät M synteesisuodattimia (16.1-16.M), joissa molemmissa on kaksi sisääntuloa ja yksi ulostulo (20), joka on kytketty dekoodaa-jan ulostuloon, toinen signaalinkäsittely-yksikkö on sovitettu aikaansaamaan ulostulosignaalin jokaiseen 2M ulostuloonsa, ulostulosignaalin ollessa yhdis-30 telmä ainakin useasta sen M sisääntuloihin syötetyistä sisääntulosignaalista, .*· toisen signaalinkäsittely-yksikön jokainen ulostulopari (14.1, 14.2) on kytketty * » M synteesisuodattimen (16.1-16.M) kahden sisääntulon (15.1a, 15.1b) muo-’··· dostamaan vastaavaan pariin, jokainen synteesisuodatin (16.1) käsittää yhden ulostulon (17.1), jolloin jokainen synteesisuodatin on sovitettu käyttämään eri- • 1 ; v 35 laisia suodatuksia sen kahteen sisääntuloon syötettävään kahteen signaaliin ja syöttämään kyseisten kahden suodatetun signaalin yhdistelmän ulostuloonsa, » I » 110349 27 jokainen ulostulo voidaan kytkeä synteesisuodatinvälineiden ulostuloon, jotta aikaansaadaan digitaalisen signaalin kopio näytteenottotaajuudella Fs, tunnettu siitä, että jokaisen synteesisuodattimen kertoimet johdetaan alipääs-tösuodatintyyppisen vakiosuodattimen (H(f)) kertoimista, joiden kaistanleveys 5 on noin puolet alikaistojen kaistanleveydestä, että synteesisuodattimen kertoimet johdetaan vakiosuodattimesta, jossa on pariton luku kertoimia, ja siitä, että M on pariton luku ja nollia lisätään vakiosuodattimen kerroinsarjaan, jotta vakiosuodattimen kertoimien lukumäärä olisi yhtä suuri kuin jokaisen analyysi- ja synteesisuodattimen kertomakertoimet. 10

16. Lähetin digitaalisen signaalin siirtämiseksi, joka käsittää koodaa jan (3, 6, 9) patenttivaatimuksen 14 mukaisen digitaalisen signaalin alikaista-koodaamiseksi.

17. Vastaanotin digitaalisen signaalin vastaanottamiseksi, joka on koodattu useille M alikaistasignaaleille lähetettäessä jakamalla digitaalisen 15 signaalin kaista alikaistoihin, joiden kaistanleveys on suurin piirtein yhtä suuri näytteenottotaajuutta alentamalla, joka vastaanotin käsittää patenttivaatimuksen 15 mukaisen dekoodaajan.

18. Digitaalinen äänisignaalin tallennin digitaalisen äänisignaalin tallentamiseksi tallennuslaitteelle, joka käsittää patenttivaatimuksen 16 mukaisen i 20 lähettimen, tunnettu siitä, että se lisäksi käsittää M sisääntuloilla (121.1- * * * , · 121.M) varustetun tallentamisvälineen (120), jokaisen M sisääntulon ollessa kytketty käsittely-yksikön (9) vastaavaan M ulostuloon (10.1-10.M), ja että ky-; ' seinen tallentamisväline on sovitettu rekisteröimään M sisääntuloihin syötetyt M alikaistasignaalit tallennuslaitteen (122) uraan.

19. Digitaalinen äänisignaalin toistolaite digitaalisen äänisignaalin toistamiseksi tallennuslaitteelta, joka toistolaite käsittää patenttivaatimuksen 17 mukaisen vastaanottimen, tunnettu siitä, että se lisäksi käsittää M ulostuloilla (125.1-125.M) varustetut toistovälineet (124), jokaisen M ulostulon ollessa kytketty toisen käsittely-yksikön (13) vastaavaan M ulostuloon (12.1-12.M), jol- 30 loin kyseiset toistovälineet on sovitettu lukemaan M alikaistasignaalit tallennus-, · ’ laitteen (122) uralta. » » < i » f I > t » » tl * I · t I t 110349 28