SE412826B - Anleggning for omvandling av en olikformigt samplad signal med korttidsspektrum till en likformigt samplad signal - Google Patents

Description

7 800l+88 - 3 a med åtta givna sampel. Det går att finna sådana koefficienter med vars hjälp man kan extrapolera fram utelämnade sampel korrekt för signaler med frekvenser inom högst två av de fyra fack, som framkommer vid diskret Fourier transformering av åtta kända sampel. Genom transformeringen framkomer i vilka två fack de största signalamplituderna finns, och senn appliceras motsvarande viktkoefficienter för korrekt extrapolering av signaler med frekvenser inom dessa två fack. Med fyra fack finns det sex möjliga kombinationer, och víktkoefficienterna för dessa sex kombinationer bestäms i förväg och lagras i ett koefficientminne. Koefficienterna multipliceras i tur och ordning med var sin av de åtta samplen och summan ger amp- lltuden på närmast efterföljande utelämnade sampel. Genom upprepad procedur fyra gånger kan de närmast följande fyra utelämnade samplen extrapoleras, medan de där- näst följande utelämnade fyra sampien på motsvarande sätt kan successivt extrapole- ras åt andra hållet från nästa grupp av åtta kända sampel. Alternativt kan alla åt- ta samplen extrapoleras åt ett håll med utgångspunkt från samma grupp av åtta givna. sampel.

Föneliggande uppfinning utgör en vidareutveckling av de i kravets i inle- dande del angivna anläggningen och det för uppfinningen särskilt utmärkande framgår av kravets 1 kännetecknande del.

Fördelaktiga utföringsformer av den i kravet 1 angivna anläggningen har angivits i underkraven.

För att uppfinningen skall förstås bättre kommer densamma att beskrivas närmare 1 det följande under hänvisning till de bifogade ritningsfigurerna.

- Fig. 1 är ett blockschema för en tidigare föreslagen anordning.

- Fig. 2 är ett blockschema för en ävenledes tidigare föreslagen modifi- kation av den i fig. 1 visade anordningen.

- Fig. 3 är ett blockschema för en anläggning enl. den föreliggande upp- finningen.

- Fig. ha visar utseendet av överförda sampel med luckor mellan grupper av överförda sampel och - Fig. bb visar en anordning, som lämpar sig för en sådan signal som den i fig. ka visade.

- Fig. 5 visar en tids-frekvensomvandlare.

- Fig. 6 visar en variant av den i fig. 5 visade anordningen.

Den tidigare föreslagna och genom blockschemat i fig. 1 angivna anord- ningen omfattar en anordning med extrapolering av utelämnade sampel i en och samma riktning från en grupp av åtta sampel. Anordningen enl. fig. 1 omfattar en fördröj- ningskedja F1 - F8 med åtta stycken seriekopplade fördröjningselement Fl, F2....F8, en multiplikationsenhet M1 med åtta stycken multiplikationskretsardLä (k), OÅ;3 (k) ....c(_1\(k),0(1 (k).....G(¿ (k) anslutna på ingångssidan till anslutningspunkter i fördröjnlngskedjan och på utgångssidan till en gemensam summeringskrets S1, samt en frekvensanalysator FA1 ansluten på ingångssidan till samma åtta anslutningspunkter i fördröjningskedjan Fl - F8 som multiplikationsenheten M1 och på utgångssidan till 7800488-3 fyra anslutningar på en logikenhet L01 anordnad att jämföra fyra signaler från frekvensanalysatorn FAI med avseende på amplitud och att avge en styrsignal lst tlll-muitiplikationskretsarnaG1¿h (k)...n(h (k) i beroende av resultatet av den gjorda jämförelsen och därigenom aktivera en av 6 multipllkationskoeffícientupp- sättningar lagrade i var och en av multipllkationskretsarnalK:h (k) . . . . ..CKü (k).

Koefficienterna är så anpassade, att överföringsfunktionen hos uppsättningen m.a.p. extrapolerade sampel är reell och nära 1 inom frekvensområdet för motsvar rande tvâ fack. (För talsignaler gäller att första facket ej behöver börja vid 0 Hz eftersom vid telefoni området 0 - 300 Hz saknar intresse. Pâ samma sätt . .t_ finns för sista facket ett område nära l/2T Hz, inom vilket signal ej överföres,) Fördröjningskedjans in- och utgångsklämmor är dessutom anordningens in- och ut- gångsklämmor I resp. U. Frekvensanalysatorn FAl är anordnad att genomföra de fyra matemaïska operationerna: Z _ Ü I sflë§==~i Il 'i 2. s; ëkafin-qfy; zgjfi gkfl-»lå-(lu-qqsšflä k= = u '1- i" _ *- w šleilta-:ßä *<--«-«.f»~:-%l an... u - 2 'f a. å,¿.,{qt;-q,).;._1¿q .- gtfidpidatl-qfl-g-ê; fliurkgi-o där y1 - yh anger signalstyrkan i fyra olika frekvensfack i frekvensområdet 0 - =H l/2T Hz och där xk med -b=55k:Eàü är de åtta signalerna från fördröjningskedjan .i Fi - FB, vilka multipliceras med koefficienterna givna av formlerna ovan och y1 - yh är de fyra signalerna till logikenheten LO1. Summeringskretsens Sl utgång är över en kontakt K anšlutbar till fördröjningskedjans Fl - F8 ena ände (ingången) vid tidpunkter när sampel sakhans i den olikformigt samplade signalen.

I det allmänna fallet med Nst fördröjníngselement resp. multiplikations- kretsar blir systemet med de matematiska operationerna: Ä 'TQÛOÄSS - 3 .Nfi _ 2 I ”A g _ _ [ha (145 -l- åïinæIflkl-qfytïqxjšínš] då-VKÉO all» lá if ä' får jämnt' och å “ ä' Z .a xosk-'Åïq-el- xx: k-i-P- u' u-:ëší td šflåkní då? läígšyiz! -Érllludclm (H .. I å -'”°""““”1 'och antalet multipl ikationskoefficientuppsättningar k.. fßlfl/RJÅ Man kan emellertid ha fler eller färre uppsättningar än vad detta uttryck anger be- roende på loglkenhetens L01 utformning. Så kan man t.ex. dessutom ha koefficientupp- sättningar för korrekt extrapolatlon av signaler med frekvenser i endast ett frek- vensfack. Beträffande valet av N torde detta antal böra ligga inom intervallet 6 - 16. Vid ett N-värde mindre än 6 fås för dålig frekvensupplösning, och vid ett N-vär- de större än 16 blir det väl många pulser att beräkna i följd i luckorna mellan r grupper av sampel.

Den likaledes tidigare föreslagna anordningen enl. fig. 2 omfattar förutom enheterna F1 - F8, FA1, L01, M1 och K enl. fig. 1 dessutom en fördröjningskedja F21 - F35, en multiplikationsenhet M2, en frekvensanalysator FA2 och en logikenhet L02. Dessa_senare enheter utgöra tillsammmans en omvandlingsanordning av i princip samma slag som anordningen enl. fig. 1. Fördröjningskedjan F21 - F35 omfattar fem- ton fördröjningselement och har sin utgång ansluten till fördröjningskedjans F1 -.

F8 ingång. En omkopplingskrets 0 är anordnad att skifta anslutningarna mellan för-~ .dröjnlngskedjan F21 - F35 och frekvensanalysatorn FA2 resp. multlplikationsenheten M2 två steg (två sampelposltioner) mot fördröjnlngskedjornas gemensamma anslutninge- punkt för varje sampel inom en grupp av sampel som tidigare saknats i den olikfor- mlgt samplade signalen. Härigenom komner omvandlingsanordningen F1 - F8, FA1, L01, M1, K att svara för alstring av en grupp sampel och omvandlingsanordningen F21 - F35, FA2, L02, M2, 0 att svara för alstring av en lika stor grupp sampel, så att den ursprungligen olikformigt samplade signalen blir likformigt samplad.

I det allmänna fallet med N st. sampel i varje grupp och M uteslutna sam- pel mellan grupperna blir antalet fördröjningselement i fördröjningskedjan F21 - F35 lika med N + M - 1, och antalet fördröjningselement i fördröjningskedjan F1 - F8 fortfarande lika med N. .

Föreliggande uppfinning bygger på de grundläggande organ, som angivits i samband med beskrivningen av den an9fldning,.som visats i fig. 1 och avser en anlägg- ning, där under användning av i fig. 1 visade organ en grupp organ på en sändarsida kan förbindas med en grupp organ på en mottagarsida via en överföringsledning. gt: a 7800li88-3 I denna anläggning enl. den föreliggande uppfinningen, har organ som svarar mot de i fig. i visade betecknats på samma sätt. Vid anläggningen enl. uppfinningen har den med M1 betecknade muitiplikationsenheten tillsamans med en av elementen F1.....F8 bestående fördröjningskedja anordnats på den med R betecknade mottagarsidan under det att frekvensahalysatorn FAl och logikenhe- ten L0i förefinns på den med T betecknade sändarsidan. Sändarsidan är försedd med en ingång l och tillsammans med den nämnda frekvensanalysatorn Fal har an- ordnats en ytterligare fördröjningskedja bestående av de n elementen Fa + 1 ..........Fa + n (n t.ex. = N). Från den sistnämnda fördröjningskedjans sista element Fa + n går den avsedda sampelsignalen via en med 01 betecknad omkopp- lare för utelämnande av vissa sampel och via den i överföringsledningen ingå- ende ledare Ll till elementet Fl i den fördröjningskedja Fl....F8, som är kopp- lad till multiplikationsenheten Mi i den med R betecknade mottagarsidan och av- ges från anläggningen via den med fördröjningselementet F8 förenade utanslut- ningen U.

Från logikenheten L0i på sändarsldan T går en styrsignal lst via den andra l överförlngsledningen ingående ledaren L2 till multiplikationsenheten Mi på mottagarsldan R.

På samma sätt som vid den i fig. l visade tidigare föreslagna anord- ningen finns på mottagarsidan R en kontakt K för samma ändamål som tidigare an- givits. I _ Beträffande arbetssättet hänvisas till den tidigare beskrivningen av den i fig. 1 visade anordningen.

Vid den i fig._3 visade anläggningen kan det vara önskvärt att i luc- kor mellan grupper av överförda sampel ha spridda sampel,som överföras. Fig. äa visar exempel på utseendet av sådana signaler med sampelgrupper SG. Härvid har mottagningssidan R modifierats så att utgången från kontakten K är ansluten till fördröjningskedjan Fl.....F8 en bit in på denna, exempelvis efter två fördröj- ningselement och således mellan fördröjningselementen F2 och F3, såsom visas i flg. Åb. Härvid kan vid erhållandet av uteslutna sampel även närmast belägna så- dant extra överfört sampel multipliceras med multiplikationskoefficient i multi- plikationsenheten.

Det är också möjligt att kombinera de i det föregående beskrivna anord- ningarna med anordningar för överföring av talsignalsampel i frekvensdomänen i stället för i tidsdomänen, Fig. 5 visar tids-frekvens-omvandlaren TFCI (mellan sina två kedjor F av fördröjningselement) som tillkommer i slutet på sändarsidan omedelbart före överföringen, samt frekvens-tid-omvandlaren FTCl (mellan sina ked- jor F av fördröjningselement). Fördelen med att använda sig av signaler med sampel i frekvensdomänen i stället för i tidsdomänen vid själva överföringen är att dessa signaler är mindre känsliga för störningar. Dessutom kan kända metoder för ytterli- gare datareduktion av sådana signaler tillämpas. 7800488-3 I fig. 6 visas en variant i form av en vidareutveckling av den i"Fi§f"5“_m“ visade anordningen. Här förefinns en tid-frekvens-omvandlare TFC2 och en_frekvens- tid-omvandlare FTC2 med sina resp. fördröjningskedjor F. I fig. 6 visas en omkopp- lare 02 och denna utesluter i den överförda signalen av sampel i frekvensdomänen vissa sampel (lika många som uteslutas hos signalen i tidsdomänen vid omkopplaren 01 i fig. 3). Frekvens-tid-omvandlaren FTC2 har en speciell form. (Se en uppsats av T. Fjällbrant: "A method for the derïvation of weighting coefficients for extra- polation using a Discrete Fourier Transform with prescribed conditions in both the time and frequency domains". Proc. of the Florence Conference on Digital Signal Processing, l975, sid. 289 - 295.) Vid omvandling av signalsampel i tidsdomänen till signalsampel i frekvensdomänen enl. känd metodik blir antalet sampel i frek- vensdomänen lika med.antalet sampel i tidsdomänen oberoende av sampelns amplitud l tidsdomänen (även om vissa sampel har uteslutits av omkopplaren Ui och alltså fått amplltudvärdet merhålles för den skull ej färre sampel i frekvensdomänen).

Trots att det genom omkopplaren 02 sker en uteslutníng av.lika många sampel som uteslutlts i signalen av sampel i tidsdomänen genom omkopplaren 01, är det ändå möjligt att återbilda samplen i tidsdomänen om frekvens-tid-omvandlaren FTC2 på mottagarsidan utför matematiska operationer enl. den tidigare beskrivningen och FTC2 således har villkor i både tid- och frekvensdomäner. Fördelen med denna an- ordning är givetvis att den datamängd som behöver överföras nedbràngas väsentligt eftersom vissa frekvenssampel utgår.

Claims (3)

7 7800488 -3 Patentkrav
1. l. Anläggning för omvandling av en olikformigt samplad signal med korttids- spektrum till en likformigt samplad signal under användning av en multiplika- tíonsenhet (Mi) med N multiplikationskretsar (C>!_h(k) . . . . .. °<¿(k)) anslutna på ingångssidan till anslutningspunkter i en fördröjningskedja (Fl...F8) och på utgångssidan till en gemensam summeringskrets (Sl), en frekvensanalysator (FAI) ansluten till N/2 anslutningar på en logikenhet (LOI) anordnad att jämföra N/2 signaler från frekvensanalysatorn (FAI) med avseende på amplítud och att avge en syrsignal (lst) till multiplikationskretsarna i beroende av resultatet av den gjorda jämförelsen och därigenom aktivera en av ett flertal multiplikationskoeffi- cientupnsättningar lagrade i multíplikationskretsarna, varvid frekvensanalysatorn äranordn d att genomföra de N/2 matematiska operationerna: _1, _ _ _ 2. _ _ ”_ 1 gä-flßlçfiføiglk-Pülf) (l-ßf -t Sin dill-kan Du. lsïfåßr Njömf »L a' ' ä - f,- 2' fišl - .tu i ßf[,,f»1lf°°“l'°*'%ll+ 2ßš"°'“l'°°fi] aa» Is t-.sïštsfflaaæa där xk med -N/2:5 k:§N/2 är de N signalerna från fördröjningskedjan (Fl-F8) och yI....yN/2 är de N/2 signalerna till logikenheten (L01), och varvid summerings- kretsens (S1) utgång är ansluten till fördröjningskedjans (Fl~F8) ena ände vid tidpunkter när sampel saknas i den olikformigt samplade signalen, k ä n n e t e c k - n a d av, att frekvensanalysatorn (FAI) jämte logikenheten (L01) är anordnad på ensändarsida, varvid frekvensanalysatorn (FAl) har anslutits till en ytterligare på nämnda sändarsida förefintlig fördröjningskedja (Fä + l.... Fa + n) och den nämnda sändarsidan är förenad med på en mottagarsida anordnad grupp organ, som innefattar nämnda multiplikationsenhet (M1) jämte därtill hörande fördröjningskedja (Fl.....F8) via en överföringsledning, som omfattar en första ledare (Li) för överföring av tal- signalsampel från utgången på den nämnda ytterligare fördröjningskedjan (Fa + 1 _........Fa + nl och en andra ledare (L2) för överföring av nämnda styrsígnal (lst) från den nämnda logíkenheten (L0l) till den nämnda multiplikationsenheten (Ml).
2. 2. Anläggning enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a d av, att det nämnda flertalet multiplikationskoefficientuppsättningar uppgår till ill) )7 - , _* . u ' àägjt) ßalsqsa :a unna '04 _ gzl .Rh- N Hilal» 7800488-3 8
3. 3. Anläggfing enl. patentkravet 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a d av, att summeringskretsens (S1) utgång över en kontakt (K) är anslutbar till fördröjnings- kedjans (Fl - F8) ingång, och att ytterligare en fördröjningskedja (F21 - F35), en multipllkatlonsenhet (H2), en frekvensanalysator (FA2) och en logikenhet (L02) tlllsannans utgör en omvandlingsanordning av i princip samma slag som den först nämnda omvandlingsanordningen, varvid den ytterligare fördröjningskedjan (F21 - F35) omfattar N + M - 1 fördröjningselement, där H är antalet uteslutna sampel ef- ter en grupp av N sampel och har sin utgång ansluten till den först.nämnda fördröj- ningskedjans (Fl - F8) ingång, och varvid en omkopplingskrets (0) i den ytterligare omvandlíngsanordningen är anordnad att skifta anslutningarna mellan den ytterligare fördröjningskedjan (F21 - F35) och den ytterligare frekvensanalysatorn (FA2) resp. den ytterligare multiplikationsenheten (H2) två steg (sampelpositioner) mot för- dröjningskedjornas gemensamma anslutningspunkt för varje sampel inom en grupp av sampel, som tidigare saknats i den olikformigt samplade signalen, varigenom den först nämnda omvandlingsanordningen svarar för alstring av en grupp sampel och den ytterligare omvandlingsanordningen svarar för alstring av en lika stor grupp sampel så att den ursprungligen olikformigt samplade signalen blir likformigt samplad. Å. Anläggning enl. något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a d av, att i en överföringsledning mellan en tid~frekvens-omvandlare (TFC2 i fig. 6) och en frekvens-tid-omvandlare (FTC2 i fig. 6) förefinnes en omkopplare (02), som är anordnad att i den överförda signalen av sampel i frekvensdomänen utesluta li- ka mânga sampel som vid anordningen enl. föregående krav uteslutes genom en i des- sa anordningar förekommande omkopplare (01) i signalen av sampel i tidsdomänen, varjämte frekvens-tid-omvandlaren (FTC2) är på i och för.sig känt sätt så anordnad, att vid en frekvens-tidomvandling av ett genom överföringsledningen överfört möns- ter av sampel i frekvensdomänen, vilket erhålles från nämnda tid-frekvensomvandla- re (TFC2) genom tid-frekvensomvandling i den senare av ett till denna fört, första mönster av sampel i tidsdomänen till ett mönster av sampel i frekvensdomänen, samt efter uteslutande genom omkopplaren (02) av vissa av de i sistnämnda mönster före- kommande samplen ett mönster av sampel i tidsdomänen erhålles, som i huvudsak över- ensstämmer med nämnda, första mönster av sampel.