180950. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolási elrendezés hangrfekvenciás vagy impulzuskódmodulált jelek frekvenciamultiplex rendszer jeleivé történő digitási átalakítására
s 180950 6 2. Alapelvek 2.1 Adó- és vevűkapcsolások A különféle modulációs rendszerek tárgyalásánál a hangfrekvenciás tartományból az FDM-tartományba, vagy ami ezzel ekvivalens, a PCM-rendszerekről az FDM-rendszerekre való áttérésre szorítkozunk. Kézenfekvő, hogy ugyanaz a megoldás, noha csak az egyik irányra írjuk le, F DM-rendszerről hangfrekvenciás tartományra és FDM-ről PCM-rendszerre való átalakításra is alkalmazható. Ügyelni kell többek között pl. arra, hogy az olyan összeadok, mint pl. a 2. ábrán lévők és hasonlók, elágazási pontokká válnak. Mint ahogy a szokásos FDM-rendszerekből ismert, a két irányra vonatkozó részletes szűrőspecifikációk általában különböznek egymástól, de viszonylag egyszerűen lehetséges olyan szűrőspecifikációt adni, amelyik mindkét átviteli irányban teljesíti a fellépő követelményeket. Ilyen esetben mindkét átviteli irányra ugyanolyan típusú áramkör alkalmazható. 2.2 A vivőfrekvenciák megválasztása A vivőfrekvenciákat, melyek a különféle frekvencíaáttevésekhez szükségesek, úgy kell megválasztani, hogy az egyes szorzómodulátorokban a jeleket csak +l-gyel, -1-gyel és 0-val kelljen szorozni, Ez azáltal érhető el, hogy csak olyan f vivőfrekvenciákat alkalmazunk, melyek a mindenkor figyelembe vett modulátor F működési (mintavételi) frekvenciájának 1/2, 1/3, 1/4 vagy 1/6 részei. Ha sin vagy cos függvénnyel való szorzásokat tekintünk, az egyes számsorozatokat a sin (2nv fJF) vagy (2irv fjF) alakban kapjuk, ahol v . . .-1,0,1,2 . .. A sin függvény ekkor a következőket adja: fc = F/3:...-1,0,1,-1,0,... (1) fc = F/4; ..-1,0,1,0,-1,0,... (2) fc = F/6:. . . —1,0,1,1,0,-1,—1,0,.. . (3) ahol az első és a harmadik sorozat a megadott formában érvényes, ha az elhanyagolandó y/5/2-es tényezőt figyelmen kívül hagyjuk. A cos függvény a következő sorozatokat adja: fc = F/2:. . . —1,1,—1,1,.., (4) fc = F/3:... —1,2,-1,-1,2,. .. fc = F/4:... 0,1,0,-1,0,1,... (5) fc= F/6:... 1,2,1,-1,-2, -1,1,2,... ahol a második és a negyedik sorozat önmagában véve a 2-es faktorral meg van szorozva. Megegyezzük, hogy olyan sorozatokat, melyek +2-vel vagy -2-vel való szorzásokat feltételeznek, nem alkalmazunk az itt kitűzött cél elérésére. Ennek ellenére majdnem egyenértékűen alkalmazhatók ezek, mert csak olyan számítási műveleteket tesznek szükségessé, melyek bináris rendszerben viszonylag egyszerűen elvégezhetők. A (4) egyenlettel megadott sorozattal végzett szorzás közismerten [vö.: C. F. Kurth. „SSB/FDM utilizing TDM digital filters”, Transact. IEEE COM—19 (1971) 63-71] egy spektrumfordítást jelent minden Nyquíst-intervallumban. Ez a művelet ezért különös jelentőségű és nem kifejezetten szorzásként kezelendő; ehelyett a „±” szimbólummal fogjuk ábrázolni. Noha az (1) és (3) egyenlettel definiált sorozatok láthatóan különböznek egymástól, felismerhető, hogy :íltalában mindkettő használható arra, hogy a kívánt 'tatást eléijük. Mindkét sorozat ugyanannyi elemet tartalmaz, nevezetesen 0-t, 1-et és -1-et. Ennek ellenére az (1) egyenlettel megadott sorozat, amelyik „3-as hosszúságú”, valamivel egyszerűbb, mint a (3) egyenlettel megadott sorozat és ezért előnyben részesítjük. Azt is észre kell vennünk, hogy az (1) egyenletnek a (4) egyenlettel való megszorzása a (3) egyenletet adja fordított előjellel, a (3) egyenlet megszorzása viszont a (4) egyenlettel az (1) egyenletet adja fordított előjellel. 2.3 Az alapfrekvencia megválasztása A teljes elrendezésben előforduló összes mintavételi frekvenciának a mintavételi alapfrekvencia egész számú többszörösének kell lennie, azaz az első szűrőszakasz mintavételi frekvenciájának a többszöröseit kell alkalmaznunk. Emiatt ennek a frekvenciának a megválasztása különösen jelentős. Egész sor indokot adunk a következőkben, hogy megmutassuk, hogy erre a választásra a 24 kHz-es frekvencia különösen előnyös, ha az eredeti 4 kHz-es csatorna sávszélességből indulunk ki. a) PCM/FDM átalakításnál minden egyes mintavételi frekvenciának a 8 kHz-es PCM mintavételi alapfrekvencia többszörösének kell lennie. Hangfrekvenciás/FDM átalakításnál nincs ilyen szigorú kikötés, noha egész sor egyszerűsítést érhetünk el, ha minden üzemi frekvencia a 4 kHz többszöröse. Ezért ajánlatosnak tűnik olyan frekvencia tervet készíteni, amelyik mindkét esetre alkalmazható, tehát minden üzemi frekvenciát a 8 kHz többszörösének választani. Minden csatornánál ugyanis arra a sávszűrőre állítjuk a legszigorúbb követelményeket, amelyiknek a később feldolgozandó oldalsávot kell kiszűrnie. Ennek a szűrőnek a lehető legkisebb frekvencián kellene működnie, mivel ez biztosítja a lehető legnagyobb relatív sávszélességet, és ezáltal a lehető legenyhébb pontossági követelményeket teszi szükségessé a szűrőegyütthatókra, valamint a legnagyobb lehetőségeket kínálja arra, hogy adott szűrőkapcsolásokat több csatornára időosztásos (time-sharing) üzemmódban használjuk. Másrészről a digitális szűrőknél ténylegesen kihasználható frekvenciatartomány egy Nyquist-intervallummal egyenlő, azaz szélessége egyenlő a fél mintavételi frekvenciával. Ezért a legkisebb használható Nyquist-intervallumnak nagyobbnak kell lennie, mint az egy csatornára jutó sávszélesség, azaz egy itt szóbajöhető szűrő mintavételi frekvenciája biztosan nem lehet kisebb 12 kHz-nél. PCM/FDM átalakításnál a dekódolt PCM-jel spektrumeloszlása olyan, mint pl. amilyen a 2. ábrán Ai és A2 csatornára mutatunk. Ebből az következik, hogy a 8 kHz legkisebb többszöröse, nevezetesen a 16 kHz, azért nem jön szóba mint üzemi frekvencia, mert nem volna sávszűrő, amelyik egy Nyquist-intervallumban 3 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
