DE4124037C2 - Verfahren zum Senden und Verfahren zum störungsarmen Empfangen von Signalen sowie Sender und Empfänger zum Durchführen der Verfahren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum störungsarmen Senden von abschnittsweise zeitlich komprimierten Signalen. Des weiteren betrifft die Erfindung einen Sender zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens, mit einem Signalabschnittschneider zum Unterteilen des zu übertragenden Signals in einzelne Abschnitte, und einem Komprimierer zum Komprimieren von Signalabschnitten.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum störungsarmen Empfangen von von einem Sender gesendeten Signalen. Weiterhin betrifft die Erfindung einen Empfänger zum Durchführen des erfindungsgemäßen Empfangsverfahrens, mit einem Dekomprimierer.

Bei bekannten Verfahren und bekannten Vorrichtungen der eingangs genannten Art (DE 29 02 897 A1) werden komprimierte Signalabschnitte mittels eines Tiefpasses einer Frequenzfilterung unterzogen.

Zweck dieses Verfahrens und dieser Vorrichtung ist es, die bekannte Übertragungstechnik auf eine größere Zahl von Übertragungsleitungen anwendbar zu machen.

Ebenfalls bekannt (DE 25 40 392 A1) ist ein Verfahren, bei dem ein zu übertragendes Signal in mindestens zwei Frequenzbänder aufgeteilt wird, und nur ein Frequenzband einer Frequenzfilterung unterzogen wird.

Zweck dieses bekannten Verfahrens ist es, ein Signal zu übertragen, dessen Informationsgehalt gegenüber dem Originalsignal herabgesetzt aber gleichwohl noch interpretierbar ist, um so die Kapazität des Übertragungskanals zu erhöhen.

Die Erfindung betrifft im Engeren ein Verfahren und Einrichtungen zum störungsarmen Übertragen von Signalen, insbesondere Sprache und Musik, mittels amplitudenmodulierter elektromagnetischer Wellen, die sich durch geringe Verzerrungen des Signals auszeichnen.

Im Stand der Technik bekannt sind Vorrichtungen, beispielsweise Kurzwellensender und -empfänger, die nach dem Prinzip der Amplitudenmodulation arbeiten. Dabei wird das zu übertragende Signale, beispielsweise Sprache oder Musik, einer elektromagnetischen Welle fester Frequenz überlagert. Dieser Vorgang ist als Amplitudenmodulation der Welle bekannt. Auf der Empfängerseite wird die Welle in elektrische Schwingungen verwandelt, die in ihrer Stärke entsprechend der Modulation der Welle schwanken. Auf diese Weise gelangt die Information, i.e. das zu übertragende Signal, von dem Sender zum Empfänger.

Diese bekannten Vorrichtungen haben den Nachteil, daß erstens auf Grund von Reflexionen und Brechungen der die zu übertragende Information beinhaltenden elektromagnetischen Welle das Signal beim Empfänger verzerrt ankommt und zweitens diesem Signal ein Hintergrundrauschen überlagert ist. Die Verzerrungen kommen dadurch zustande, daß verschiedene, in der Atmosphäre unterschiedlich gebrochene oder reflektierte Teilbereiche der Welle am Ort des Empfängers miteinander interferieren, d. h. sich in Amplitude und Phase in zeitlicher Abhängigkeit überlagern. Dies hat sowohl Frequenzverzerrungen als auch Amplitudenverzerrungen zur Folge, die sowohl periodisch (Schwebungen) oder nicht periodisch sein können.

Als Mittel, durch Interferenzen entstandene Amplitudenschwankungen auszugleichen, sind im Stand der Technik automatische Verstärker (AVR) bekannt. Hierbei wird der Verstärkungsgrad einer Verstärkungseinheit in Abhängigkeit von der Stärke des empfangenen Signals derart gesteuert, daß ein schwaches Signal eine starke und ein starkes Signal eine schwache Verstärkung erfährt, so daß das Signal hinter dem automatischen Verstärker im Idealfall eine konstante Intensität aufweist. Ein solcher automatischer Verstärker stellt ein nicht frequenzabhängig arbeitendes inverses Amplitudenfilter dar.

Die Möglichkeiten zur Entzerrung eines empfangenen Signals allein mit Hilfe eines inversen Amplitudenfilters sind jedoch begrenzt, weil durch Verzerrungen des Signals entstandene Intensitätsverringerungen der spektralen Anteile des Signals auf Null damit nicht aufgehoben werden können.

Das im Wege der Übertragung entstandene Verzerren eines Signals macht sich bei dem Empfänger des Signals als Störung bemerkbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Verfahren zum Senden und zum Empfangen sowie zugehörige Sender und Empfänger der eingangs angegebenen Art so weiterzuentwickeln, daß ein Signal besonders störungsarm übertragen wird.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe für das Verfahren zum störungsarmen Senden von Signalen dadurch gelöst, daß in dem Sender

• - ein die zu übertragende Information darstellendes Signal in Signalabschnitte unterteilt wird,
• - jeder Signalabschnitt komprimiert wird und ein komprimierter Signalabschnitt die erste Komponente des Zweikomponentensignals bildet,
• - jeder Signalabschnitt fouriertransformiert wird und die Fouriertransformierte komprimiert wird und die komprimierte Fouriertransformierte einer ersten Komponente die zweite Komponente des Zweikomponentensignals bildet und
• - die so gebildeten Zweikomponentensignale sequentiell übertragen werden.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Länge der Signalabschnitte kürzer als eine halbe Sekunde, insbesondere kürzer als eine Zehntelsekunde bemessen.

Gemäß einer anderen bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens haben die beiden Komponenten eines Zweikomponentensignals im wesentlichen gleiche Länge.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens haben die beiden Komponenten eines Zweikomponentensignals unterschiedliche Längen.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Komponenten eines Zweikomponentensignals vor dem Übertragen in dem Sender mit einer symmetrischen, nach zum Rand hin abfallenden Funktion multipliziert und werden nach der Übertragung in dem Empfänger mit der Inversen dieser Funktion multipliziert.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist diese Funktionen ein Legendresches Polynom oder eine Potenz eines solchen.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Funktion eine Potenz einer oder eine Funktion der Form exp(x) ist.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Funktion eine Potenz einer oder eine Funktion der Form cos(x).

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens hat die Funktion die Form eines Sägezahns.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein zu übertragender Signalabschnitt mit einem Delta-Kamm abgetastet, dessen Zeitabstände zwischen den einzelnen Deltafunktionen mindestens der halben Periode der höchsten in dem Signal vorkommenden und wesentliche Information beinhaltenden Frequenz entsprechen, welcher modulierte Delta-Kamm die erste Komponente eines Zweikomponentensignals bildet, und wird das Frequenzspektrum dieses Signalabschnitts von einem gleichartigen Delta-Kamm abgetastet, welcher modulierte Delta-Kamm die zweite Komponente eines Zweikomponentensignals bildet.

Für das Verfahren zum störungsarmen Empfangen von Signalen wird erfindungsgemäß die Aufgabe dadurch gelöst, daß empfangsseitig

• - die beiden Komponenten eines jeden Zweikomponentensignals getrennt werden,
• - die beiden Komponenten eines jeden Zweikomponentensignals dekomprimiert werden,
• - die jeweils zweite Komponente fourierrücktransformiert wird,
• - die jeweils zweite Komponente zu der jeweils ersten Komponente addiert wird, und
• - die so gebildeten Summen der Komponenten eines Zweikomponentensignals sequentiell aneinandergereiht werden, um das übertragene Signal zu ergeben.

Für den Sender zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum störungsarmen Senden von Signalen, wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Sender

• - einem Signalabschnittschneider zum Unterteilen des zu übertragenden Signals in einzelne Abschnitte,
• - mindestens einem Komprimierer zum Komprimieren von Signalabschnitten,
• - einen Fouriertransformator zum Fouriertransformieren von Signalabschnitten und
• - einen Zweikomponentensignalbilder zum Bilden eines Zweikomponentensignals aufweist.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Senders ist ein Speicher zum Speichern von ersten und zweiten Komponenten vorgesehen.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Senders ist zusätzlich ein Abtaster zum Abtasten des zu sendenden Signals vorgesehen.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Senders ist ein Generator zum Generieren einer das Gibb'sche Phänomen an den Rändern der einzelnen Signalabschnitte unterdrückenden Funktion vorgesehen.

Für den Empfänger zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum störungsarmen Empfangen von Signalen, wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Empfänger

• - einen Komponententrenner zum Trennen der beiden Komponenten des Zweikomponentensignals,
• - einen Fourierrücktransformator und
• - einen Addierer zum Addieren einer fourierrücktransformierten zweiten Komponente zu einer jeweils ersten Komponente des Zweikomponentensignals aufweist.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Senders ist in dem Sender und/oder dem Empfänger zusätzlich mindestens ein Speicher zum Speichern von ersten und zweiten Komponenten eines Signalabschnitts vorgesehen.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Senders ist in dem Sender und/oder Empfänger zusätzlich ein Abtaster zum Abtasten des zu sendenden Signals vorgesehen.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung beruhen auf folgendem physikalischen Effekt:

Durch Schaffen und Übertragen zweier in ihrem zeitlichen Intensitätsverlauf unterschiedlicher, aber die jeweils gleiche Information beeinhaltender Komponenten eines Zweikomponentensignals, welche Komponenten mit ihrem Informationsinhalt jeweils einen Signalabschnitt des zu übertragenden Signals darstellen, wird in Verbindung mit schneller sukzessiver Übertragung der Komponenten erreicht, das im Wege der Übertragung in beiden Komponenten die für die jeweils vorherrschenden Übertragungsverhältnisse charakteristischen Übertragungsverluste auftreten, diese Übertragungsverluste jedoch nicht bei den gleichen Informationsinhalten auftreten, so daß nach entsprechender Rückumformung einer Komponente und Addition der beiden Komponenten in dem Empfänger ein Signalabschnitt zur Verfügung steht, der mehr Information über den unverzerrten Signalabschnitt enthält als jeder einzelne Summand.

Zu diesem Zweck wird ein Signal in Signalabschnitte unterteilt, die in komprimierter Form sukzessiv in Form von Zweikomponentensignalen übertragen werden. Dabei besteht die erste Komponente eines Zweikomponentensignals aus einem um den Faktor zwei komprimierten Signalabschnitt des zu übertragenden Signals, und die zweite Komponente aus der um den Faktor zwei komprimierten Fouriertransformierten dieses Signalabschnitts.

Bei der Übertragung des Intensitätsverlaufs der Fouriertransformierten eines Signalabschnitts findet eine Variablentransformation statt, weil diese Funktion nicht als Funktion von Frequenzen, sondern als Funktion der Zeit übertragen wird.

Weil ein Signalabschnitt und seine in Zeitkoordinaten dargestellte Fouriertransformierte unterschiedliche Funktionen mit gleichem Informationsinhalt darstellen, welche unterschiedlichen Funktionen bei der Übertragung des Signalabschnittes mit einer für den Zeitpunkt der Übertragung charakteristischen Übertragungsfunktion multipliziert werden, die Werte zwischen Null und Eins annehmen kann, werden jeweils bei der Übertragung eines Signalabschnittes und seiner Fouriertransformierten unterschiedliche Frequenzen aus den jeweiligen Spektren des Signalabschnitts und der Fouriertransformierten entsprechend dieser Übertragungsfunktion schwach oder überhaupt nicht übertragen.

Wird ein Signalabschnitt mit S1(t) bezeichnet und wird die erste Komponente eines Zweikomponentensignals, welche Komponente den um den Faktor zwei komprimierten Signalabschnitt S1(t) enthält, mit K1=S1(2t) bezeichnet und wird die zweite Komponente dieses Zweikomponentensignals, welche Komponente die um den Faktor zwei komprimierte Fouriertransformierte von S1(2t) enthält, mit K2=F[S1(S2)]=s1(2x) bezeichnet, so ergibt sich bei Uminterpretierung der Frequenzfunktion s1(2x) in eine Zeitfunktion s1(2t):

gesendetes Zweikomponentensignal:
K1g = S1(2t)
K2g = s1(2t)

empfangenes Zweikomponentensignal:
K1e = S1(2t) @ g(t)
K2e = s1(2t) @ g(t)

wobei s1(2x) die Fouriertransformierte der Funktion S1(2t) bezeichnet, die Variable t die Zeit bezeichnet und wobei das Zeichen @ eine Faltungsoperation und g(t) die durch die Übertragung bedingte Verwaschungsfunktion von respektive K1g und K2g bezeichnet.

Gemäß dem Faltungstheorem kann man die Frequenzzusammensetzung von K1e und K2e interpretieren als Fouriertransformierte von respektive K1g und K2g, multipliziert mit der Übertragungsfunktion G(x) der an der Übertragung beteiligten athmosphärischen Schichten zu einem bestimmten Zeitpunkt.

F[K1e) = F[S1(2t) _* G(x) = s1(2x) _* G(x)
F[K2e] = F[s1(2t) _* G(x) = S1(2x) _* G(x)

Die Übertragungsfunktion G(x) erzeugt identische Frequenzlücken in den Komponenten K1g und K2g, weshalb die empfangenen Komponenten K1e und K2e identische Frequenzlücken in unterschiedlichen Funktionen, nämlich zum einen in der Signalabschnitten und zum anderen in der Fouriertransformierten dieser Signalabschnittsfunktion aufweisen.

Die als Funktion der Zeit empfangene Komponente K2e, die das Frequenzspektrum von S1(2t) gefaltet mit der Verwaschungsfunktion g(t) enthält, wird in dem Empfänger fourierrücktransformiert, gespeichert und als Zeitfunktion S1(2t) _* G(t) ausgelesen. Zusammen mit der ersten Komponente K1e liegen dann in dem Empfänger die folgenden Komponenten vor:

K1e = S1(2t) @ g(t)
K2e = S1(2t) × G(t)

Diese Komponenten stellen jeweils die um den Faktor zwei komprimierte Signalabschnittsfunktion dar, wobei die Übertragungsfunktion G(x) im Falle der Komponente K1e dem Spektrum der Signalabschnittsfunktion überlagert ist und im Falle der Komponente K2e die gleiche Übertragungsfunktion als Funktion der Zeit der Signalabschnittsfunktion selber überlagert ist.

Auf diese Weise wird erreicht, das die übertragungsbedingten Defizite im Frequenzspektrum der Signalfunktion, im folgenden Frequenzlücken genannt, in den in den Komponenten K1 und K2 übertragenen Schwingungsformen, die jeweils einen übertragenen Signalabschnitt darstellen, in den beiden Signalabschnittsbildern eines Signalabschnitts unterschiedliche übertragungsbedingte Frequenzlücken ausmachen.

Weil diese Frequenzlücken an unterschiedlichen Stellen der Spektren der beiden übertragenen Signalabschnittsbilder vorliegen, ist der Informationsinhalt der Summe der beiden Signalabschnittsbilder höher als der jedes einzelnen Signalabschnittsbildes.

Addition von erster und zweiter Komponente liefert deshalb einen Signalabschnitt, der weniger Störungen aufweist als jeweils die erste und zweite Komponente.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Signalabschnitte so kurz gewählt, daß sich die vorherrschende Übertragungsfunktion, die sich aus Fluktuationen atmosphärischer Schichten ergibt, vom Zeitpunkt der Übertragung einer ersten Komponente zu der Übertragung der zweiten Komponente eines Zweikomponentensignals nur unwesentlich geändert hat. Daraus ergeben sich Signalabschnittsdauern von kleiner als einer halben Sekunde, insbesondere kleiner als einer Zehntel Sekunde.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung haben die Komponenten eines Zweikomponentensignals ähnliche, aber voneinander unterschiedliche, sie charakterisierende Längen, aufgrund derer sie eindeutig identifiziert werden können. Die unterschiedlichen Längen können mit Hilfe unterschiedlich starken Komprimierens erreicht werden. Somit ist es allein mit Hilfe einer Längenmessung einer Komponente eines Zweikomponentensignals in dem Empfänger möglich, zu bestimmen, ob es sich um eine erste oder eine zweite Komponente eines Zweikomponentensignals handelt, und so die einzelnen Komponenten voneinander zu unterscheiden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die einzelnen Signalabschnitte vor und/oder nach Übertragung mit einer symmetrischen, zum Rand hin abfallenden Funktion multipliziert. Eine solche Funktion kann beispielsweise ein Cosinus, eine Gauß'sche Normalfunktion, ein Sägezahn oder allgemein ein Legendre'sches Polynom oder eine Potenz davon sein. Damit wird erreicht, daß das sogenannten Gibb'sche Phänomen, welches ein störendes Überschwingen nach einem Einschaltvorgang darstellt, eliminiert oder zumindest stark reduziert wird.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die zu übertragenden Signalabschnitte mit einem Deltakamm abgetastet, dessen Zeitabstände zwischen den einzelnen Deltafunktionen mindestens der halben Periode der höchsten in dem Signal vorhandenen und wesentlichen Information beinhaltenden Frequenz entspricht. Damit wird erreicht, daß auch sehr kurze Signalabschnitte genau erfaßt und rechnerisch manipuliert werden können. So können derart erfaßte Signalabschnitte leichter komprimiert werden, indem der zeitliche Abstand zwischen den Deltafunktionen des Deltakamms einfach verkürzt (z. B. halbiert) wird, und so können derart erfaßte Signalabschnitte leichter mit einer die Randverzerrungen (Gibb'sches Phänomen) reduzierenden oder eliminierenden Funktion multipliziert werden.

Wie schon erwähnt sind generell gesprochen die Legendre'schen Polynome, insbesondere die Funktion exp (x²) für die Multiplikation mit der einen Signalabschnitt darstellenden Funktion zwecks Reduzierens des Gibb'schen Phänomens geeignet. Es können aber auch einfacher herzustellende Funktionen wie z. B. eine Sägezahnfunktion mit gutem Erfolg zur Reduzierung des Gibb'schen Phänomens verwendet werden.

Entsprechend einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in dem Sender und dem Empfänger Speicher zum Speichern der ersten und/oder zweiten Komponente eines Zweikomponentensignals vorgesehen.

In dem Sender wird dadurch erreicht, das die beiden Komponenten auch dann verzögerungsfrei sequentiell übertragen werden können, wenn der Vorgang der Fouriertransformation in dem Fouriertransformator nicht in Echtzeit durchgeführt wird. Die den komprimierten Signalabschnitt darstellende Komponente eines Zweikomponentensignals wird dann in einem Speicher gespeichert und bleibt dort z. B. so lange gespeichert, bis der Vorgang der Fouriertransformation und der Vorgang der Übertragung der die Fouriertransformierte eines Signalabschnitts darstellenden Komponente abgeschlossen ist, wonach dann die in dem Speicher gespeicherte Komponente übertragen wird, oder nach Erstellen der Fouriertransformierten eines Signalabschnitts wird auch diese in einem Speicher gespeichert, und beide Komponenten werden sequentiell erst aus einem und dann aus dem anderen Speicher abgerufen. In dem Empfänger wird mit Hilfe von Speichern erreicht, daß in den Fällen, in denen die Fourierrücktransformation nicht in Echtzeit durchgeführt wird, die eine einen Signalabschnitt darstellende Komponente solange gespeichert werden kann, bis der Vorgang der Fourierrücktransformation der anderen abgeschlossen ist, so daß dann die eine Komponente zur Addition zur anderen Komponente zur Verfügung steht. Es besteht auch die Möglichkeit, beide Komponenten zu speichern, wodurch der Vorgang der Addition beider Komponenten erleichtert werden kann.

Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Übertragen von Information ist diese zusätzlich mit einem Abtaster zum Abtasten der Werte des zu übertragenden Signals versehen. Wie in der Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens erläutert, wird mit dem Abtasten, das mit einer Rate im Bereich oder oberhalb der halben Periode der höchsten Frequenz des Signals, die wesentliche Information beinhaltendet, durchgeführt wird, eine besonders gute Handhabbarkeit des Signals hinsichtlich Multiplizierens mit einer anderen Funktion oder hinsichtlich Komprimierens des Signals erreicht.

Entsprechend einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Übertragen von Information ist der Sender mit einem Generator zum Generieren einer das Gibb'sche Phänomen zwischen den einzelnen Signalabschnitten unterdrückenden Funktion versehen. Eine solche Funktion kann, wie in der Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahren erläutert, ein Legendre'sches Polynom, insbesondere die Funktion exp (x²), eine trigonometrische Funktion oder die Sägezahnfunktion, oder eine Potenz einer dieser Funktionen sein. Mit Hilfe eines Multiplikators in dem Sender wird jeder Signalabschnitt oder jede Komponente eines Zweikomponentensignals mit dieser Funktion multipliziert.

In dem Empfänger ist dann ein Generator vorgesehen, der die inverse Funktion der im Sender generierten Funktion erzeugt, wobei mit Hilfe eines Multiplikators in dem Empfänger eine jede Komponente eines übertragenen Signalabschnitts mit dieser inversen Funktion multipliziert wird.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer vorteilhaften Ausführungsform erläutert, die in den Figuren der Zeichnung dargestellt ist.

Es zeigt

Fig. 1 den Graphen eines zu übertragenden Signals,

Fig. 2 ein erfindungsgemäßes Zweikomponentensignal zu einem Zeitpunkt kurz vor der Übertragung,

Fig. 3 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Übertragen von Information,

Fig. 4 ein erfindungsgemäßes Zweikomponentensignal zu einem Zeitpunkt kurz nach der Übertragung,

Fig. 5 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Empfangen von Information.

In Fig. 1 bezeichnet die Bezugszahl 10 den Graphen eines zu übertragenden Signals. Das Signal 10 wird von einer als Funktion der Zeit schwankenden elektrischen Spannung dargestellt. Dieses Signal 10 wird entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren in sukzessiv zu übertragende Signalabschnitte der Länge t11 unterteilt, deren Enden durch die Bezugszahlen 12, 12′, 12″ usw. bezeichnet sind.

Das Signal 1 wird von einem Deltakamm 11 abgetastet, wobei dieser Deltakamm in seinem Intensitätsverlauf moduliert wird.

In Fig. 2 bezeichnen die Bezugszahlen 21 und 22 die erste und zweite Komponente eines Zweikomponentensignals. Die erste Komponente besteht aus einem in Fig. 1 dargestellten Signalabschnitt 12, der um den Faktor zwei komprimiert worden ist. Die zweite Komponente besteht aus der jeweiligen Fouriertransformierten 25 der den Signalabschnitt der ersten Komponente darstellenden Funktion, komprimiert um den Faktor zwei. Die Summe der beiden Komponenten ist so lang, daß sie der Länge eines in Fig. 1 dargestellten Signalabschnitts entspricht.

Fig. 3 ist ein Blockdiagramm einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Übertragen von Information.

Ein Abtaster 30 ist mit je einem Eingang mit je einem Ausgang eines Signalabschnittschneiders 31 und eines Delta-Kamm-Produzenten 32 verbunden. Ein weiterer Eingang des Abtasters 30 dient der Aufnahme des zu übertragenden Signals. Der Ausgang des Abtasters ist auf der einen Seite mit dem Eingang eines Komprimierers 33 verbunden und auf der anderen Seite mit dem Eingang eines Fouriertransformators 35 verbunden. Der Ausgang des Fouriertransformators 35 ist mit dem Eingang eines Komprimierers 33′ verbunden. Die Ausgänge der Komprimierer 33 und 33′ sind mit den Eingängen von Speichern 37 rsp. 37′ verbunden, wobei in Speicher 37 mindestens ein ganzer Signalabschnitt und in Speicher 37′ mindestens das Fourierspektrum eines Signalabschnittes gespeichert werden kann.

Der Ausgang des Speichers 37 ist mit dem Eingang eines Verzögerungsspeichers 38 verbunden, in dem ein von dem Speicher 37 kommender Signalabschnitt eine vorgegebene feste Zeit gespeichert und dann weitergegeben wird. Diese Zeitspanne ist gerade so bemessen, daß sie gleich der Zeitspanne der Bildung der Fouriertransformierten eines Signalabschnitts in der Fouriertransformator 35 ist und diese Zeitspanne ausgleicht.

Der Ausgang des Verzögerungsspeichers 38 und der Ausgang des Speichers 37′ sind mit dem Eingang eines Zweikomponentensignalbilders 34 verbunden, in dem Signalabschnitte mit den entsprechenden Fouriertransformationsabschnitten zu Zweikomponentensignalen der in Fig. 2 dargestellten Art verbunden werden.

Bei Betrieb wird eine das zu übertragende Signal darstellende, als Funktion der Zeit schwankende elektrische Spannung dem Eingang eines Abtasters 30 zugeführt, dem von dem Delta-Kamm-Produzenten 32 ein Delta-Kamm 11 zugeführt wird, dessen Intensität bei dem Vorgang des Signalabtastens in dem Abtaster 30 entsprechend dem Signal moduliert wird. Der mit einer inneren Uhr versehene Signalabschnittschneider 31 gibt in festem Takt der Periode Δt1 Pulse an den Abtaster 31, entsprechend welcher Pulse das Signal in Signalabschnitte 12 der Länge Δt1 zerschnitten wird. Der einen Signalabschnitt darstellende modulierte Delta-Kammabschnitt wird sowohl dem Komprimierer 33 als auch dem Fouriertransformator 35 zugeführt. In dem mit einer Speichereinheit versehenen Komprimierer 33 werden die Delta-Kammabschnitte der Länge Δt1 auf die Länge Δt1/2 komprimiert. In dem Fouriertransformator 35 wird der Delta-Kammabschnitt fouriertransformiert und danach von dem Komprimierer 33′ komprimiert. Damit er in seiner ganzen Länge ausgelesen werden kann wird der in dem Komprimierer 33 komprimierte Delta-Kammabschnitt in einem Speicher 37 gespeichert, und zu dem gleichen Zwecke wird der in dem Komprimierer 33′ komprimierte Delta-Kammabschnitt gespeichert.

Bevor diese beiden Delta-Kammabschnitte in dem Zweikompnentenbilder 34 zu einem Zweikomponentensignal zusammengefügt werden, durchläuft der von dem Speicher 37 kommende Delta-Kammabschnitt einen Verzögerungsspeicher 38, in dem er so lange gespeichert bleibt wie jeweils der Vorgang der Fouriertransformation in dem Fouriertransformator 35 andauert. Der Ausgang des Zweikomponentensignalbilders wird nach Durchlaufen einer nicht gezeigten Verstärkereinheit einer nicht dargestellten Antenne zugeführt.

Fig. 5 ist ein Blockdiagramm einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Empfangen von Information.

Ein erster Eingang eines Komponenten-Trenners 50 dient der Aufnahme des übertragenen Signals. Ein zweiter Eingang des Komponenten-Trenners 50 ist mit einer Uhr 54 verbunden. Ein Ausgang des Komponenten-Trenners ist mit einem Dekomprimierer 56 verbunden, und ein anderer Ausgang des Komponenten-Trenners 50 ist mit dem Eingang eines Dekomprimierers 56′ verbunden, dessen Ausgang mit dem Eingang eines Fourierrücktransformators 53 verbunden ist. Der Ausgang des Dekomprimierers 56 ist mit dem Eingang eines Verzögerungsspeichers 58 verbunden, dessen Ausgang mit einem ersten Eingang eines Addierers 57 verbunden ist. Der Ausgang des Dekomprimierers 56′ ist mit einem zweiten Eingang des Addierers 57 verbunden. Der Ausgang des Addierers ist mit einer nicht gezeigten Verstärkereinheit verbunden.

Bei Betrieb wird eine von einer nicht gezeigten Antenne empfangene, das übertragene Signal darstellende, als Funktion der Zeit schwankende elektrische Spannung, die in ihrem zeitlichen Intensitätsverlauf einer Folge von in Fig. 4 dargestellten Zweikomponentensignalen entspricht, an den Eingang des Komponenten-Trenners 50 gelegt. Jedes solche Zweikomponentensignal wird in einem Komponenten- Trenner 50 in seine beiden Komponenten 41 und 42 aufgespalten. Zu diesem Zweck wird der Komponenten-Trenner 50 von einer Uhr 54 gesteuert, die im Takt mit den Perioden der Komponenten 41 und 42 an den Trenner 50 Pulse abgibt, entsprechend derer jedes Zweikomponentensignal entsprechend diesem Takt zerschnitten wird, wobei die jeweiligen beiden Hälften eines Zweikomponentensignals an die getrennten Ausgänge 50a und 50b des Trenners gelegt werden, nämlich die Komponente 41 an den Ausgang 50a und die Komponente 42 an den Ausgang 50b.

Von dem Ausgang 50a des Komponenten-Trenners wird die Komponente 41 einem Dekomprimierer 56 zugeführt, in dem sie auf ihre ursprüngliche Länge Δt1 dekomprimiert wird, und von dem Ausgang 50b wird die Komponente 42 einem Dekomprimierer zugeführt, in dem auch sie auf ihre ursprüngliche Länge Δt1 dekomprimiert wird. Anschließend wird die dekomprimierte Komponente 42 in dem Fourierrücktransformator 53 fourierrücktransformiert.

Die dekomprimierte Komponente 41 wird dann in einem Verzögerungsspeicher 58 für eine so lange Zeitspanne gespeichert, wie es für die Komponente 42 dauert, um in dem Fourierrücktransformator 53 fourierrücktransformiert zu werden. Anschließend wird die Komponente 41 dem einen Eingang des mit einem internen Speicher versehenen Addierers 57 zugeführt, und die dekomprimierte und fourierrücktransformierte Komponente 42 wird dem anderen Eingang des Addierers 57 zugeführt, in welchem Addierer die Komponenten so addiert werden, daß die jeweils addierten Werte gleichen Zeitpunkten in der Zeitevolution der jeweiligen Komponenten entsprechen. Zu diesem Zweck wird der zeitliche Abstand, mit dem die Komponente 42 der Komponente 41 folgt, von dem in dem Addierer internen Speicher ausgeglichen.

Auf diese Weise wird erreicht, das die beiden jeweils zusammengehörenden Komponenten eines Zweikomponentensignals derart zusammengefügt werden, daß sich eine ursprüngliche Signalkomponente ergibt.

Durch sukzessives Verarbeiten aller übertragener Zweikomponentensignale mit Hilfe der dargestellten Vorrichtung und sukzessives Auslesen der erhaltenen Signalabschnitte aus dem Addierer 57 wird das übertragene Signal erhalten.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung zum störungsarmen Übertragen von Information können verbessert werden, indem jedem Zweikomponentensignal eines zu übertragenden Signalabschnitts eine weitere Komponente hinzugefügt wird, mit deren Hilfe Hintergrundsignale eliminiert werden können. Aufbau und Funktion einer Vorrichtung, die mit einer derartigen dritten Komponente arbeitet, ist in der DE 41 24 159 offenbart.

Auf Grund der mutuellen Unabhängigkeit der Komponenten voneinander bei der Übertragung ist es sowohl im Fall von Zweikomponentensignalen als auch im Fall von Dreikomponentensignalen möglich, die Reihenfolge der Komponenten gegenüber der in dem Ausführungsbeispiel gezeigten zu vertauschen.

Claims (19)

1. Verfahren zum störungsarmen Senden von abschnittsweise zeitlich komprimierten Signalen, dadurch gekennzeichnet, daß

• - ein die zu übertragende Information darstellendes Signal (10) in Signalabschnitte (12, 12′, 12″) unterteilt wird,
• - jeder Signalabschnitt (12, 12′, 12″) komprimiert wird und ein komprimierter Signalabschnittt die erste Komponente (21) des Zweikomponentensignals bildet,
• - jeder Signalabschnitt fouriertransformiert wird und diese Fouriertransformierte komprimiert wird und die komprimierte Fouriertransformierte (25) einer ersten Komponente (21) die zweite Komponente (22) des Zweikomponentensignals bildet und
• - die so gebildeten Zweikomponentensignale sequentiell übertragen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Signalabschnitte kürzer als eine halbe Sekunde, insbesondere kürzer als eine Zehntelsekunde, bemessen ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Komponenten (21, 22) eines Zweikomponentensignals im wesentlichen die gleiche Länge aufweisen.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Komponenten (21, 22) eines Zweikomponentensignals eine unterschiedliche Länge aufweisen.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponenten (21, 22) eines Zweikomponentensignals vor dem Übertragen mit einer symmetrischen, nach zum Rand hin abfallenden Funktion multipliziert werden und nach der Übertragung in dem Empfänger mit der Inversen dieser Funktion multipliziert werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Funktion ein Legendresches Polynom oder eine Potenz eines solchen Polynoms ist.

7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Funktion eine Funktion der Form exp(x) oder eine Potenz dieser Funktion ist.

8. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Funktion eine Funktion der Form cos(x) oder eine Potenz dieser Funktion ist.

9. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Funktion die Form eines Sägezahns hat.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die zu übertragenden Signalabschnitte (12, 12′, 12″) mit einem Delta-Kamm (13) abgetastet werden, dessen Zeitabstände zwischen den einzelnen Deltafunktionen mindestens der halben Periode der höchsten in dem Signal vorkommenden und wesentliche Information beinhaltenden Frequenz entspricht, welcher modulierte Delta-Kamm eines Signalabschnitts die erste Komponente (21) des Zweikomponentensignals bildet, und das Frequenzspektrum dieses Signalabschnitts von einem gleichartigen Delta-Kamm abgetastet wird, welcher modulierte Delta-Kamm die zweite Komponente (22) des Zweikomponentensignals bildet.

11. Sender zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1, mit

• - einem Signalabschnittschneider (31) zum Unterteilen des zu übertragenden Signals in einzelne Abschnitte (12, 12′, 12″),
• - mindestens einem Komprimierer (33) zum Komprimieren von Signalabschnitten,

dadurch gekennzeichnet, daß der Sender

• - einen Fouriertransformator (35) zum Fouriertransformieren von Signalabschnitten (12, 12′, 12″) und
• - einen Zweikomponentensignalbilder (34) zum Bilden von Zweikomponentensignalen aufweist.

12. Sender nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Speicher (37, 37′) zum Speichern von ersten (21 bzw. 41) und zweiten Komponenten (22 bzw. 42) vorgesehen ist.

13. Sender nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich ein Abtaster (30) zum Abtasten des zu sendenden Signals vorgesehen ist.

14. Sender nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß ein Generator zum Generieren einer das Gibb'sche Phänomen an den Rändern der einzelnen Signalabschnitte unterdrückenden Funktion, entsprechend den Ansprüchen 5 bis 9, vorgesehen ist.

15. Verfahren zum störungsarmen Empfangen von von einem Sender nach Anspruch 11 gesendeten Signalen, dadurch gekennzeichnet, daß empfangsseitig

• - die beiden Komponenten (21, 22) eines jeden Zweikomponentensignals getrennt werden,
• - die beiden Komponenten (21, 22) eines jeden Zweikomponentensignals dekomprimiert werden,
• - die jeweils zweite Komponente (22) fourierrücktransformiert wird,
• - die jeweils zweite Komponente (22) zu der jeweils ersten Komponente (21) addiert wird, und
• - die so gebildeten Summen der Komponenten eines Zweikomponentensignals sequentiell aneinandergereiht werden, um das übertragene Signal zu ergeben.

16. Empfänger zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 15 mit mindestens einem Dekomprimierer (56), dadurch gekennzeichnet, daß der Empfänger

• - einen Komponententrenner (50) zum Trennen der beiden Komponenten (41, 42) eines empfangenen Zweikomponentensignals,
• - einen Fourierrücktransformator (53) und
• - einen Addierer (57) zum Addieren einer fourierrücktransformierten zweiten Komponente zu einer jeweils ersten Komponente eines Zweikomponentensignals aufweist.

17. Empfänger nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Speicher (37, 37′) zum Speichern von ersten (21 bzw. 41) und zweiten Komponenten (22 bzw. 42) vorgesehen ist.

18. Empfänger nach Ansprüchen 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß ein Generator zum Generieren der Inversen einer das Gibb'sche Phänomen an den Rändern der Signalabschnitte unterdrückenden Funktion entsprechend den Ansprüchen 5 bis 9, vorgesehen ist.