專利名稱：利用鏈接式壓縮擴(kuò)展技術(shù)在電信信道上傳送復(fù)雜波形的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一般的電信系統(tǒng)，尤其涉及通過鏈接式壓縮器-擴(kuò)展器電路(Lincompex)上傳送任一復(fù)雜波形，諸如由并行音調(diào)或多音調(diào)數(shù)字式數(shù)據(jù)產(chǎn)生的復(fù)雜波形。
在電信技術(shù)中，鏈接式壓縮擴(kuò)展系統(tǒng)是眾所周知的。這類系統(tǒng)過去用模擬技術(shù)實(shí)現(xiàn)，但現(xiàn)在也可以用數(shù)字技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，例如在美國專利第4271499號中利弗克(Leveque)所說明的。利弗克也是本申請的發(fā)明人。以前，這種鏈接式壓縮擴(kuò)展系統(tǒng)通常僅應(yīng)用于傳送話音。而利弗克的上述專利文件指出了在話音音節(jié)之間傳送數(shù)據(jù)的可能性，以使本來供傳送話音用的這樣一種系統(tǒng)其發(fā)信機(jī)的負(fù)載達(dá)到最佳化。在利弗克的上述專利文件中，為了傳送數(shù)據(jù)而提出的這種系統(tǒng)，并沒有經(jīng)由鏈接的壓縮器和擴(kuò)展器來傳送數(shù)據(jù)，因而得不到鏈接式壓擴(kuò)系統(tǒng)對數(shù)據(jù)傳輸?shù)暮锰帯?br> 對于已知的鏈接式壓擴(kuò)系統(tǒng)，諸如第4271499號利弗克專利文件中提出的系統(tǒng)，當(dāng)聲音信號的頻帶受限制，其呈現(xiàn)的包絡(luò)也受頻帶限制，且不與話音頻帶相重疊時，可采用鏈接式壓擴(kuò)技術(shù)來傳送話音。參看圖2(a)，它示例出了一個典型的話音頻帶2。通常的話音頻帶限制在300～2700赫之間，其包絡(luò)呈現(xiàn)出一個包絡(luò)信號，包絡(luò)的頻帶比300赫低得多。一般，話音信號的包絡(luò)頻帶為0～90赫。當(dāng)依照第4271499號專利文件所述進(jìn)行調(diào)制時，已調(diào)制包絡(luò)信號的頻帶如圖2(a)的4，其中心頻率為2900赫。按照第4271499號專利文件中提出的鏈接式壓擴(kuò)系統(tǒng)，在圖2(a)所示的情況下，包絡(luò)信號與話音信號的頻帶是不重疊的。根據(jù)利弗克的上述專利文件而在過去采用的鏈接式壓擴(kuò)系統(tǒng)中;一直未曾應(yīng)用它來傳送數(shù)據(jù)，因?yàn)楫?dāng)進(jìn)行調(diào)制時，數(shù)據(jù)頻帶將與包絡(luò)信號頻帶相重疊。
凡應(yīng)用高的峰值/平均信號時，特別是遇到隨機(jī)的信號內(nèi)容時，數(shù)據(jù)信號頻帶與其包絡(luò)頻帶經(jīng)常會重疊。這種高的峰值/平均信號的一個很好的例子是所謂的“并行音調(diào)”或“多音調(diào)數(shù)據(jù)”，它們經(jīng)常被用來通過無線電鏈路或其它電信信道傳送數(shù)據(jù)。這種并行音調(diào)或多音調(diào)數(shù)據(jù)應(yīng)用了較多的音調(diào)，可采用幾種不同類型的數(shù)據(jù)調(diào)制方法之一對它們進(jìn)行調(diào)制，例如移幅鍵控(ASK)、移頻鍵控(FSK)、移相鍵控(PSK)、相位調(diào)制(PM)、頻率調(diào)制(FM)等。假設(shè)一部發(fā)信機(jī)具有最大功率Pmax，并假設(shè)應(yīng)用的是具有n個音調(diào)的并行音調(diào)或多音調(diào)系統(tǒng)，則每個音調(diào)的平均功率由下式表示P音調(diào)＝Pmax/n2這樣，在一個16音調(diào)系統(tǒng)中，當(dāng)Pmax＝1000瓦時，P音調(diào)＝1000/256≈4瓦。所以，每個音調(diào)的平均功率比該發(fā)信機(jī)的峰值功率低約24dB。這是一個效率很低的系統(tǒng)。與之對比，根據(jù)本發(fā)明的說明，可以在這樣的數(shù)據(jù)傳輸中采用鏈接式壓擴(kuò)技術(shù)，從而顯著地提高效率。
采用鏈接式壓擴(kuò)技術(shù)傳輸這種并行音調(diào)或多音調(diào)數(shù)據(jù)中涉及的問題，在圖2(b)和圖3中充分地表示出了。圖2(b)的情況示明，數(shù)據(jù)10的帶寬，即并行音調(diào)或多音調(diào)數(shù)據(jù)的音調(diào)頻譜，是與鏈接式壓擴(kuò)系統(tǒng)產(chǎn)生的包絡(luò)信號重疊的。壓縮過程由

圖1(a)所示的電路完成。圖1(a)的電路雖可對圖2(b)中所示的數(shù)據(jù)信號實(shí)現(xiàn)壓縮，將信號包絡(luò)的重疊頻譜從輸入信號的頻譜中分開，但由此會產(chǎn)生出一些不需要的奇異，這些奇異使得恢復(fù)數(shù)據(jù)成為不可能。因此，在過去，鏈接式壓擴(kuò)技術(shù)不能用來壓縮圖2(b)中所示類型的數(shù)據(jù)。
圖3中示出的頻帶有類似的問題。在圖3中，數(shù)據(jù)帶寬10具有頻率A和B之間的頻帶。當(dāng)對數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制時，已調(diào)制數(shù)據(jù)頻譜14將擴(kuò)展于頻率A′到B′之間。于是，雖然數(shù)據(jù)頻譜10與包絡(luò)頻譜12它們本身不重疊，但采用鏈接式壓擴(kuò)技術(shù)時，調(diào)制數(shù)據(jù)頻譜會與包絡(luò)頻譜重疊，故仍然難以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的壓縮和恢復(fù)。
本發(fā)明中的圖1畫出了與第4271499號專利文件中類似的一種鏈接式壓擴(kuò)系統(tǒng)。在這種鏈接式壓擴(kuò)系統(tǒng)中，要傳送的話音信息輸入到該系統(tǒng)的輸入端20。由一個控制音調(diào)發(fā)生器或即包絡(luò)電路24監(jiān)測輸入的聲音信號?？刂埔粽{(diào)發(fā)生器(包絡(luò)電路)24中的包絡(luò)檢波器26對輸入的聲音信號進(jìn)行包絡(luò)檢波，產(chǎn)生出一個包絡(luò)信號，包絡(luò)信號的電壓代表了輸入聲音信號的電平。壓縮器22對輸入的聲音信號進(jìn)行壓縮。實(shí)現(xiàn)壓縮時，將輸入信號的實(shí)時地分離出其包絡(luò)，產(chǎn)生出壓縮的聲音信號。為了形成控制音調(diào)，圖1的系統(tǒng)中將包絡(luò)檢波器26輸出端產(chǎn)生的包絡(luò)信號饋送到對數(shù)放大器28，由此得出一個代表包絡(luò)信號對數(shù)的信號。將對數(shù)放大器28的輸出加到一個壓控調(diào)頻振蕩器30的控制端，該振蕩器產(chǎn)生的信號頻率便圍繞中心頻率Fc而變化，變化情況與對數(shù)放大器28加到振蕩器控制端的輸入電壓相關(guān)聯(lián)。由此得出一個包絡(luò)信號，作為控制音調(diào)發(fā)生器(包絡(luò)電路)24的輸出。
而后，加法器32將壓縮器22輸出端給出的聲音信號與調(diào)頻振蕩器30輸出端給出的包絡(luò)信號相加，形成一個組合信息信號。
在話音傳輸系統(tǒng)中，這個組合信號的波形具有如圖2(a)中所示的頻帶。然后，將加法器32給出的組合信號輸入到發(fā)信機(jī)34，通過所期望的傳輸媒體36傳送出該信號。在一種典型的實(shí)施例中，采用一個單邊帶發(fā)信機(jī)可正常地按已知的方式通過無線電波發(fā)送出調(diào)制的組合信號。
一種常規(guī)的鏈接式壓擴(kuò)解調(diào)器示于圖1(b)。它接收來自傳輸媒體36a的調(diào)制的組合信號。解調(diào)器通常包括有一個天線，用以接收來自大氣層的無線電波，并將接收到的調(diào)制的組合信號饋送給收信機(jī)38。收信機(jī)38將這射頻信號進(jìn)行解調(diào)，恢復(fù)成基帶的組合信號。一般，該接收機(jī)是一個單邊帶收信機(jī)，它將接收到的調(diào)制的組合信號與本機(jī)的載頻信號進(jìn)行混頻，產(chǎn)生出基帶的組合信號。發(fā)送聲音信號時，組合信號的頻帶如圖2(a)所示。
為了從這樣的組合信號中恢復(fù)出聲音信號，用低通濾波器40將圖2(a)組合信號頻譜中的包絡(luò)信息4濾掉，以得出只包含話音信息2的壓縮的聲音信號。這個壓縮的話音信息是以基本上恒定的音節(jié)峰值電壓按照鏈接式壓擴(kuò)技術(shù)被傳送的。該音節(jié)峰值電壓基本上能對圖1(a)中的發(fā)信機(jī)34實(shí)現(xiàn)完全調(diào)制。低通濾波器輸出的信號隨后必須予以擴(kuò)展，以獲得所恢復(fù)聲音信號必需的動態(tài)范圍，饋送到輸出端52上。因此，使用了擴(kuò)展器42。擴(kuò)展器42實(shí)質(zhì)上是將低通濾波器40輸出端得到的壓縮的聲音信號與由控制音調(diào)轉(zhuǎn)換電路44恢復(fù)出的包絡(luò)信號進(jìn)行相乘。
控制音調(diào)轉(zhuǎn)換電路44中包含有一個帶通濾波器46，它從圖2(a)的組合信號頻譜中濾取出包絡(luò)信號4。而后，對圖1(a)中原來由調(diào)頻振蕩器30產(chǎn)生的調(diào)頻的包絡(luò)信號進(jìn)行頻率解調(diào)，即用頻率解調(diào)器48恢復(fù)出包絡(luò)的對數(shù)。然后，使用一個反對數(shù)放大器50恢復(fù)出圖1(a)中包絡(luò)檢波器26輸出端所形成的原來的包絡(luò)信號。再用此原來的包絡(luò)信號通過擴(kuò)展器42將壓縮的聲音信號進(jìn)行擴(kuò)展，恢復(fù)得原來的聲音信號，將它饋送到輸出端52。
如上所述，根據(jù)利弗克的第4271499號專利文件，常規(guī)的鏈接式壓擴(kuò)技術(shù)最好以數(shù)字方式來實(shí)現(xiàn)。雖然，采用這類技術(shù)可以成功地傳送頻帶受限制的聲音信號，而其包絡(luò)的頻帶不與聲音信號本身的頻帶相重疊，但這樣的系統(tǒng)不能應(yīng)用于信號頻譜與包絡(luò)頻譜相重疊的信號。
用以在一條無線電鏈路之類的電信信道中傳送編碼數(shù)據(jù)的典型結(jié)構(gòu)，乃是眾所周知的并行音調(diào)或多音調(diào)的數(shù)據(jù)編碼技術(shù)。在多音調(diào)數(shù)據(jù)編碼技術(shù)中，使用多個固定的或可變的音調(diào)頻率來構(gòu)成總體的數(shù)據(jù)波形。圖3中，未調(diào)制的多音調(diào)數(shù)據(jù)10的頻帶占有A～B的頻率范圍。雖然，借助于適當(dāng)?shù)念l率限制，包絡(luò)信號12的頻帶可以不與數(shù)據(jù)10本身的頻帶相重疊，但是，當(dāng)用前面提到的調(diào)制方法之一進(jìn)行調(diào)制時，調(diào)制后的數(shù)據(jù)14將占有增寬的頻帶A′～B′。于是，數(shù)據(jù)的頻率范圍14便與包絡(luò)的頻率范圍12相重疊。在包絡(luò)與數(shù)據(jù)的頻譜相重疊的這種情況下，不能采用先有技術(shù)方面利弗克的上述專利系統(tǒng)來調(diào)制數(shù)據(jù)，否則將出現(xiàn)包絡(luò)信號與數(shù)據(jù)信號相重疊的現(xiàn)象。
利用本發(fā)明中提出的概念，可以克服上面所講的問題，亦即可應(yīng)用用已知的鏈接式壓擴(kuò)技術(shù)來傳送對其包絡(luò)不加限制之類的復(fù)雜波形數(shù)據(jù)問題。因此，在一條電信信道上可應(yīng)用鏈接式壓擴(kuò)技術(shù)來傳送任何復(fù)雜波形的數(shù)字式數(shù)據(jù)。根據(jù)本發(fā)明的方法，無論是總體的數(shù)據(jù)波形、控制音調(diào)，還是壓縮的數(shù)據(jù)信號，其頻率都可以搬移，以保證在調(diào)制的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的包絡(luò)頻譜與控制音調(diào)信號的包絡(luò)頻譜之間具有適當(dāng)?shù)念l率間隔。
根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，輸入的數(shù)據(jù)波形由振蕩頻率FOSO進(jìn)行外差或調(diào)制，以升高輸入的數(shù)字信號的頻譜使之移到控制音調(diào)的頻譜之上。在這樣的系統(tǒng)中，經(jīng)鏈接式壓擴(kuò)系統(tǒng)處理之后，數(shù)字信號的頻率可以移回到或者不移回到基帶上。另外，可以對包絡(luò)信號實(shí)施調(diào)頻技術(shù)，使包絡(luò)信號的頻譜移離開壓縮的數(shù)據(jù)信號的頻譜，或者，將壓縮的數(shù)據(jù)信號的頻譜進(jìn)行搬移，移離開包絡(luò)信號的頻譜，又或者，將兩者的頻率都搬移，再或者，可將它們處理成分別占有頻譜。
為此，本發(fā)明的一個目的是采用鏈接式壓擴(kuò)技術(shù)來傳送并行音調(diào)或多音調(diào)編碼的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。
本發(fā)明的另一目的是要能做到利用鏈接式壓擴(kuò)技術(shù)來傳送任何復(fù)雜的波形。
本發(fā)明的再一個目的是要能做到利用數(shù)字的鏈接式壓擴(kuò)技術(shù)通過任何電信信道，諸如大氣層無線電鏈路或電話線路，傳送多音調(diào)或并行音調(diào)數(shù)據(jù)之類復(fù)雜的數(shù)據(jù)波形。
本發(fā)明的又一個目的是通過利用鏈接式壓擴(kuò)大大增加并行音調(diào)或多音調(diào)數(shù)據(jù)之類在電信信道上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)波形平均的功率。
本發(fā)明的這些目的和其它目的，通過很好地理解下面描述的優(yōu)選實(shí)施例，并參照下列附圖，是易于明了的。這些附圖只是供示例用的，并非意在對本發(fā)明施加限制。
圖1(a)和圖1(b)示例出先有技術(shù)的鏈接式壓擴(kuò)系統(tǒng)中，例如利弗克的第4271499號專利文件描述的系統(tǒng)，它的發(fā)信機(jī)和收信機(jī)部分;
圖2(a)示例出典型的話音頻帶與話音的調(diào)制包絡(luò)之間一般的頻帶關(guān)系;圖2(b)示明了在典型的數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)包絡(luò)的頻帶之間可能的關(guān)系;
圖3示例出典型數(shù)據(jù)的頻帶在用已知技術(shù)調(diào)制后其數(shù)據(jù)的頻帶，與這種數(shù)據(jù)波形所形成的包絡(luò)信號之間的頻帶關(guān)系;
圖4(a)和圖4(b)示例出一種優(yōu)選形式的實(shí)施例的發(fā)信機(jī)和收信機(jī)部分;
圖5示例出本發(fā)明的發(fā)信機(jī)部分的另一種實(shí)施例;
圖6(a)和圖6(b)示例出本發(fā)明的另一種實(shí)施例的發(fā)信機(jī)和收信機(jī)部分;
圖7示例出本發(fā)明的實(shí)施例中使用的混頻器的另一種實(shí)施例;
圖8(a)～(f)示明，根據(jù)圖4(a)示例的本發(fā)明的發(fā)信機(jī)部分，所處理的各個信號的頻譜。
上面提到的這些附圖將在下面的詳細(xì)敘述中予以說明。
本發(fā)明將依照鏈接式壓擴(kuò)技術(shù)的一般敘述來加以介紹，而這類鏈接式壓擴(kuò)技術(shù)可用數(shù)字方式或其它方式來實(shí)現(xiàn)。不過，在優(yōu)選的實(shí)施例中，設(shè)想應(yīng)用數(shù)字的鏈接式壓擴(kuò)技術(shù)來實(shí)際說明本發(fā)明。因此，在必要的程度上，本申請人需將題目為“用數(shù)字方式實(shí)現(xiàn)鏈接的壓縮器一擴(kuò)展器電信系統(tǒng)的方法和裝置”的美國專利第4271499號的全部公開物應(yīng)用于此作為參考文件，也是本申請人發(fā)明的。
圖4(a)和圖4(b)結(jié)合起來示例出本發(fā)明的一個實(shí)施例，這里的輸入信號在進(jìn)行壓縮/擴(kuò)展處理之前作了頻率搬移，以便采用鏈接式壓擴(kuò)技術(shù)來傳送寬帶的復(fù)雜波形。圖4(a)和圖4(b)將參照圖8(a)～(f)所示的頻譜予以說明。圖4(a)和圖4(b)，以及本發(fā)明的所有其它附圖中，各部分電路以相同的來標(biāo)記編號。
圖1所示的先有技術(shù)鏈接式壓擴(kuò)系統(tǒng)中，在其輸入端20通常輸入語言或聲音信號，而圖4的實(shí)施例中，在其輸入端20通常輸入數(shù)據(jù)信號，例如圖8(a)中示例的16音調(diào)的并行音調(diào)或多音調(diào)數(shù)據(jù)信號。然而，應(yīng)理解到，包括話音在內(nèi)的任何復(fù)雜的數(shù)據(jù)波形，可在一條電信信道上按本發(fā)明的說明進(jìn)行傳輸。圖4(a)中配置的混頻器100，將圖8(a)上所示的輸入數(shù)據(jù)頻譜進(jìn)行頻率搬移，移動到所需的較高頻率Fosc上，以保證壓縮的輸入數(shù)據(jù)頻帶與包絡(luò)信號頻帶之間不發(fā)生重疊。為此，振蕩器102將混頻頻率Fosc饋送到乘法器或混頻器104，在這里，它與圖8(a)的數(shù)據(jù)輸入A進(jìn)行混頻，產(chǎn)生出圖8(b)的混頻數(shù)據(jù)B。然后，由設(shè)置的濾波器106對混頻輸出進(jìn)行帶通濾波，濾除掉混頻過程產(chǎn)生的兩個邊帶中不需要的那一個邊帶。濾波器106的頻率響應(yīng)示例于圖8(c)中。經(jīng)濾波后，只剩下一個邊帶，即是在濾波器106輸出端D上搬移到了所需頻率上的那個邊帶，如圖8(d)所示。然后，將圖8(d)所示的移頻的數(shù)據(jù)輸入按常規(guī)的鏈接式壓擴(kuò)技術(shù)進(jìn)行處理，即由壓縮器22、包絡(luò)電路24、加法器32和發(fā)信機(jī)34按圖1所描述的方式予以處理，產(chǎn)生出一個組合的數(shù)據(jù)信號，供傳輸媒體36進(jìn)行傳輸。如先前解釋的，壓縮處理擴(kuò)展了壓縮后數(shù)據(jù)的頻譜，擴(kuò)展后的頻譜如圖8(f)所示。包絡(luò)電路24產(chǎn)生出包絡(luò)信號E，它所具有的取決于各種因素，包括要達(dá)到的壓縮精度這個因素。然而，重要之點(diǎn)在于，包絡(luò)信號的頻譜不與已壓縮數(shù)據(jù)的頻譜相重疊，以便應(yīng)用鏈接式壓擴(kuò)系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的充分壓縮和恢復(fù)。
在本發(fā)明中使用的傳輸媒體36，可以是任何類型的傳輸媒體，例如大氣中的無線電波、電話線路、同軸電纜或光纜，或者是可用于傳輸所選定的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)之類復(fù)雜波形的任何其它通路。
圖4(b)中示例的收信機(jī)38位于傳輸媒體36(a)的另一端，就象圖1(b)的先有技術(shù)中的情況一樣。調(diào)制的組合數(shù)據(jù)信號經(jīng)收信機(jī)38解調(diào)后，由包括有低通濾波器40、擴(kuò)展器42和包絡(luò)檢波器44的鏈接式壓擴(kuò)系統(tǒng)的擴(kuò)展部分LPXE恢復(fù)出已移頻的數(shù)據(jù)輸入，也即恢復(fù)成原來在圖4(a)中D點(diǎn)處產(chǎn)生的、如圖8(d)示例的在擴(kuò)展器42輸出端上移頻數(shù)據(jù)輸入。即使這個移頻的數(shù)據(jù)輸入不同于圖4(a)中傳送到輸入端20上原來的數(shù)據(jù)輸入，仍然可用它來恢復(fù)出其中包含的數(shù)據(jù)。為此，如果需要，可將這個移頻數(shù)據(jù)輸入經(jīng)由線路118送到輸出端152，然后再由對移頻數(shù)據(jù)輸入內(nèi)包含的移頻音調(diào)敏感的檢波器120進(jìn)行檢波。此外，與圖4(a)中混頻器100的情況相同，包含有乘法器108、頻率振蕩器112和濾波器114的收信機(jī)混頻器110可用來將移頻的數(shù)據(jù)輸入移回到其原來的頻帶上，即圖8(a)中示例的頻帶上。于是，按照本發(fā)明的說明，可以容易地恢復(fù)出數(shù)據(jù)信息。
應(yīng)該注意，按照本發(fā)明的說明所實(shí)施的移頻，實(shí)際上可使任何的數(shù)字編碼數(shù)據(jù)利用鏈接式壓擴(kuò)技術(shù)進(jìn)行傳輸。這樣，如前面所述，與不采用鏈接式壓擴(kuò)技術(shù)的數(shù)據(jù)傳輸情況相對比，本發(fā)明在平均傳輸功率方面可獲得重大的改善。
圖5示出根據(jù)本發(fā)明所述組成的另一鏈接式壓擴(kuò)系統(tǒng)中發(fā)信機(jī)部分的另一個實(shí)施例。在圖5中，混頻器100是與圖4(a)中的混頻器相同，用來將數(shù)據(jù)輸入的頻率搬移至較高的頻率F1上。利用壓縮器22和包絡(luò)電路24對移頻的數(shù)據(jù)輸入進(jìn)行壓縮后，在混頻器200中將壓縮的數(shù)據(jù)波形與振蕩器202產(chǎn)生的第二振蕩頻率F2進(jìn)行混頻。振蕩器頻率F2與壓縮器22輸出端上產(chǎn)生的壓縮數(shù)據(jù)信號(其頻帶對應(yīng)于圖8(f)的頻帶)相乘，將壓縮數(shù)據(jù)信號的頻率搬移到一個不同的頻率范圍內(nèi)，以便于對發(fā)信機(jī)34進(jìn)行調(diào)制和經(jīng)由傳輸媒體36進(jìn)行傳輸。在圖5中，對壓縮器和包絡(luò)電路使用兩個彼此分離的振蕩器，可使控制音調(diào)頻譜處于壓縮信號頻譜之下，以防止兩個頻譜互相重疊。
由圖5中傳輸媒體36傳送的已調(diào)制組合數(shù)據(jù)信號可由與圖4(b)中相似的一個電路接收，但該電路的振蕩器稍微復(fù)雜些，如圖7所示。圖7的混頻器中包含有兩個乘法器，它們將擴(kuò)展器42輸出端對應(yīng)于圖8(d)的移頻數(shù)據(jù)輸入的頻率移回到圖8(a)中示出的原來的數(shù)據(jù)輸入頻譜上。為此，圖7的混頻器500中包含有第一乘法器502，用以將頻譜為圖8(d)的移頻數(shù)據(jù)輸入與振蕩器504給出的第一振蕩頻率F1相乘。然后，用濾波器506濾掉不需要的邊帶。再由第二乘法器510將濾波器506輸出的移頻數(shù)據(jù)輸入與振蕩器508給出的振蕩頻率F2相乘，以使數(shù)據(jù)輸入返回到原來的頻譜上，即，原來輸入給調(diào)制器的基帶信號頻譜上。由濾波器512濾掉不需要的邊帶后，恢復(fù)得原來的數(shù)據(jù)輸入。圖7的濾波器也可用于本發(fā)明的任一種優(yōu)選的實(shí)施例中。
圖6(a)、(b)示例出本發(fā)明的又一個實(shí)施例。圖6(a)中，包絡(luò)電路24的輸出端由其內(nèi)部的調(diào)頻振蕩器輸出的包絡(luò)信號經(jīng)混頻器400進(jìn)行移頻。混頻器400與圖4(a)中混頻器100的作用相似。它將包絡(luò)信號從其通常的頻率范圍搬移到壓縮的數(shù)據(jù)信號(其頻帶如圖8(f)所示)的頻率范圍之外的一個頻范圍上，以便由加法器32進(jìn)行相加時壓縮數(shù)據(jù)信號的頻譜與包絡(luò)信號的頻譜不相重疊。在圖6(b)中，當(dāng)收信機(jī)接收到調(diào)制的組合數(shù)據(jù)信號并將它解調(diào)而產(chǎn)生出基帶的組合數(shù)據(jù)信號后，再由混頻器410將包絡(luò)信號的頻率下移，移回到原來的頻譜上，即常規(guī)方式下用于包絡(luò)電路24中的信號頻譜。因此，可明顯看見，按本發(fā)明的方法，人們可將數(shù)據(jù)信號或包絡(luò)信號進(jìn)行移頻，以保證在鏈接式壓擴(kuò)處理時它們的頻譜之間不發(fā)生互相重疊。
作為另一個實(shí)施例，可對包絡(luò)和信號或者包絡(luò)和數(shù)據(jù)都進(jìn)行移頻。例如，壓縮的信號可如圖5中那樣進(jìn)行移頻，包絡(luò)信號可如圖6中那樣進(jìn)行移頻，只要它們搬移后的頻率不互相重疊就行。
作為再一個可能的實(shí)施例，在圖3中的未調(diào)制數(shù)據(jù)及其包絡(luò)不互相重疊的情況下，由壓縮器22得出的壓縮數(shù)據(jù)信號可如圖5所示進(jìn)行移頻，而不需使用圖5的混頻器100對原來的數(shù)據(jù)輸入進(jìn)行移頻。因此，壓縮的數(shù)據(jù)輸出被移頻到包絡(luò)信號頻帶之外的一個頻帶上，從而可保持必需的頻率分隔。
從上面所述的優(yōu)選的實(shí)施例中顯然可見，與通常接受的概念不同，鏈接式壓擴(kuò)技術(shù)可用來傳送任何的頻帶受限的包括數(shù)據(jù)在內(nèi)的復(fù)雜波形，而數(shù)據(jù)可有很寬的包絡(luò)頻帶，就象普通應(yīng)用的多音調(diào)或并行音調(diào)數(shù)據(jù)編碼;同時，大大地改善了發(fā)信機(jī)的平均功率傳輸，因而提高了數(shù)據(jù)信道上的傳輸效率。按照本發(fā)明的說明所必需進(jìn)行的移頻處理，可實(shí)施于輸入的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)和包絡(luò)壓縮的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)上，也可實(shí)施于包絡(luò)信號本身。然而，重要之點(diǎn)在于，壓縮的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號與包絡(luò)信號間不應(yīng)有頻譜重疊，以使在收信機(jī)側(cè)的擴(kuò)展器輸出端可得到完全恢復(fù)的輸入數(shù)據(jù)。
從上述本發(fā)明的實(shí)施例中顯然可見，本技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員有可能對本發(fā)明作出修改，但這都離不開本發(fā)明的實(shí)質(zhì)，都屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求書中規(guī)定的保護(hù)范圍。本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施例對系統(tǒng)作出的變化和修改，對于本領(lǐng)域中普通的技術(shù)人員來說是顯而易見的。
權(quán)利要求
1.用以在電信信道上傳輸任何復(fù)雜波形的一種方法，其中包括a.形成一個代表該復(fù)雜波形包絡(luò)的包絡(luò)信號；b.根據(jù)上述包絡(luò)信號的電平，按比例地壓縮上述復(fù)雜波形，以得出具有預(yù)定頻帶的壓縮信號；c.由上述包絡(luò)信號得出一個控制信號，該控制信號具有預(yù)定的控制音調(diào)頻帶；d.對上述預(yù)定的頻帶和控制音調(diào)頻帶中的一個搬移其中心頻率，以防止它們互相重疊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述的預(yù)定頻帶和控制音調(diào)頻帶都用上述的移頻步驟d進(jìn)行移頻。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳輸方法，其中，所述的移頻步驟d是通過將上述復(fù)雜波形移頻到一個不同的頻率上來實(shí)現(xiàn)的，以使上述預(yù)定頻帶內(nèi)的所有頻率都與上述控制音調(diào)頻帶內(nèi)的任何頻率分隔開。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳輸方法，其中，所述的移頻步驟d是通過將上述控制信號移頻到一個不同的頻率上來實(shí)現(xiàn)的，以使上述控制音調(diào)頻帶內(nèi)的所有頻率都與上述預(yù)定頻帶內(nèi)的任何頻率分隔開。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳輸方法，其中，所述的移頻步驟d是通過將上述壓縮信號移頻來實(shí)現(xiàn)的，以使上述預(yù)定頻帶內(nèi)的所有頻率都與上述控制音調(diào)頻帶內(nèi)的任何頻率分隔開。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的傳輸方法，其中，所述的移頻是通過將上述復(fù)雜波形乘以一振蕩頻率，然后濾掉相乘時形成的不需要的邊帶來實(shí)現(xiàn)的。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的傳輸方法，其中，所述的移頻是通過將上述控制信號乘以一振蕩頻率，然后濾掉由此形成的不需要的邊帶來實(shí)現(xiàn)的。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的傳輸方法，其中，所述的移頻是通過將上述壓縮信號乘以一振蕩頻率，然后濾掉其帶寬會與上述控制音調(diào)頻帶相重疊的那個邊帶來實(shí)現(xiàn)的。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述的包絡(luò)信號是一個與所述復(fù)雜波形的包絡(luò)相關(guān)聯(lián)的電壓，又，其中所述的形成控制信號的步驟C包括有產(chǎn)生一個頻率的頻率調(diào)制，調(diào)頻頻率與上述包絡(luò)信號電壓的對數(shù)成比例地變化。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，它還包括e.一條電信信道上傳輸上述壓縮信號和上述控制信號。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，它還包括f.從上述電信信道上接收上述壓縮信號和上述控制信號;g.將上述控制信號進(jìn)行解碼，以得出上述包絡(luò)信號;h.對上述步驟d的移頻進(jìn)行補(bǔ)償，以便能在上述壓縮信號頻帶內(nèi)恢復(fù)出復(fù)雜波形;i.將上述壓縮信號按上述包絡(luò)信號的電平成比例地?cái)U(kuò)展，以恢復(fù)出上述復(fù)雜波形。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述的復(fù)雜波形是編碼在多個頻率上的并行音調(diào)或多音調(diào)數(shù)據(jù)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述的復(fù)雜波形被編碼，用移幅鍵控(ASK)形成上述復(fù)雜數(shù)據(jù)波形。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述的傳輸步驟包括將上述的壓縮信號與上述控制信號相加。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述的傳輸步驟包括對所述壓縮信號與控制信號之和采用一種調(diào)制技術(shù)進(jìn)行調(diào)制，調(diào)制技術(shù)可從調(diào)幅(AM)、單邊帶(SSB)、雙邊帶(DSB)、殘留邊帶(VSB)或調(diào)頻(FM)中選定一種。
16.用以在一條電信信道上傳輸任何復(fù)雜波形的一種系統(tǒng)，其中包括包絡(luò)檢波裝置，用以形成一個代表該復(fù)雜波形包絡(luò)的包絡(luò)信號;壓縮裝置，用以將上述復(fù)雜波形壓縮成在信號頻帶內(nèi)的一個壓縮信號;轉(zhuǎn)換裝置，用以將上述包絡(luò)信號轉(zhuǎn)換成具有一定頻率的控制音調(diào)信號，其頻率隨控制音調(diào)頻帶內(nèi)的上述包絡(luò)而變化;移頻裝置，用以將上述信號頻帶和上述控制音調(diào)頻帶之中的一個中心頻率進(jìn)行移頻，以防止它們互相重疊。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中，所述的頻率轉(zhuǎn)換裝置將上述包絡(luò)信號內(nèi)的一個控制音調(diào)進(jìn)行調(diào)制，以形成上述的控制音調(diào)信號。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中，所述的移頻裝置將上述信號頻帶和上述控制音調(diào)頻帶的中心頻率進(jìn)行搬移，以防止它們互相重疊。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中，所述的移頻裝置將上述復(fù)雜波形搬移到一個不同的頻率上，以使上述信號頻帶內(nèi)的所有頻率都與上述控制音調(diào)頻帶內(nèi)的任何頻率分隔開。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中，所述的移頻裝置將上述控制信號搬移到一個不同的頻率上，以使上述控制音調(diào)頻帶內(nèi)的所有頻率都與上述信號頻帶內(nèi)的任何頻率分隔開。
21.根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中，所述的移頻裝置將壓縮信號移頻，以使上述信號頻帶內(nèi)的所有頻率都與上述控制音調(diào)頻帶內(nèi)的任何頻率分隔開。
22.根據(jù)權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中，所述的將中心頻率移頻的裝置包括一個外差變頻器，該變頻器包括一個振蕩器，用以提供移頻所需的振蕩頻率;一個乘法器，用以將上述復(fù)雜波形與上述振蕩頻率相乘，以得出和頻與差頻;一個濾波器，用以濾掉差頻，以提高上述的信號頻帶。
23.根據(jù)權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其中，所述的中心頻率移頻裝置包括一個外差變頻器，該變頻器包括一個振蕩器，用以提供移頻所需的振蕩頻率;一個乘法器，用以將上述控制信號與上述振蕩頻率相乘，以得出和頻與差頻;一個濾波器，用以濾掉差頻，以提高上述的控制音調(diào)頻帶。
24.根據(jù)權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其中，中心頻率移頻裝置包括一個外差變頻器，該變頻器包括一個振蕩器，用以提供一個移頻所需的振蕩頻率，一個乘法器，用以將上述壓縮信號與上述振蕩頻率相乘，以得出和頻與差頻;一個濾波器，用以濾掉和頻或差頻中的一個，以使上述的壓縮信號移頻。
25.根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，還包括發(fā)信裝置，用以接受上述壓縮信號和上述控制音調(diào)信號，以便在一條電信信道上發(fā)送上述信號;收信裝置，用以從上述電信信道中接收上述信號。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，其中包括解碼裝置，它與上述收信裝置相連接，用以將上述控制信號解碼，得出上述包絡(luò)信號;數(shù)據(jù)信號恢復(fù)裝置，它與上述收信裝置和上述解碼裝置相連接，用以將上述壓縮信號按上述包絡(luò)信號的電平成比例地?cái)U(kuò)展;補(bǔ)償裝置，用以對上述移頻裝置實(shí)施的上述移頻進(jìn)行補(bǔ)償，以便能恢復(fù)上述復(fù)雜波形。
27.根據(jù)權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，還包括發(fā)信裝置，用以接受上述壓縮信號和上述控制音調(diào)信號，以便在一條電信信道上發(fā)送上述信號;收信裝置，用以從上述電信信道中接收上述信號。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的系統(tǒng)，其中，所述的復(fù)雜波形信號包含有數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，還包括解碼裝置，它與上述收信裝置相連接，用以將上述控制信號解碼，以得出上述包絡(luò)信號;信號接收裝置，它與上述收信裝置和上述解碼裝置相連接，用以將上述壓縮信號按上述包絡(luò)信號的電平成比例地?cái)U(kuò)展，以恢復(fù)出上述移頻的復(fù)雜波形信號;檢波裝置，用以從上述移頻的頻率中檢波出上述數(shù)據(jù)，因而可從上述移頻的復(fù)雜波形中直接檢波出上述數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。
29.根據(jù)權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，還包括發(fā)信裝置，用以接受上述壓縮信號和上述控制音調(diào)信號，以便在一條電信信道上發(fā)送上述信號;收信裝置，用以從上述電信信通中接收上述信號。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的系統(tǒng)，還包括混頻裝置，用以將上述控制信號移頻到其原來的控制音調(diào)頻帶上;解碼裝置，它與上述收信裝置相連接，用以對上述控制信號解碼，以得出上述包絡(luò)信號;數(shù)據(jù)信號恢復(fù)裝置，它與上述收信裝置和上述解碼裝置相連接，用以將上述壓縮信號按上述包絡(luò)信號的電平成比例地?cái)U(kuò)展。
31.根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中，上述復(fù)雜波形是編碼在多個頻率上的并行音調(diào)或多音調(diào)數(shù)據(jù)。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的系統(tǒng)，其中，上述數(shù)據(jù)被編碼，用移幅鍵控(ASK)形成上述復(fù)雜數(shù)據(jù)波形。
33.根據(jù)權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，其中，上述發(fā)信裝置包括一個加法器，用以將上述壓縮信號與上述控制信號相加。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的系統(tǒng)，其中，上述發(fā)信裝置還包括一個調(diào)制器，用以將上述壓縮信號和控制信號之和采用一種調(diào)制技術(shù)進(jìn)行調(diào)制，調(diào)制技術(shù)可從調(diào)幅(AM)、單邊帶(SSB)、雙邊帶(DSB)、殘留邊帶(VSB)或調(diào)頻(FM)中選定一種。
全文摘要
采用鏈接式壓縮擴(kuò)展技術(shù)來傳送復(fù)雜波形，方法是將復(fù)雜波形或其包絡(luò)進(jìn)行移頻，或者這兩者都進(jìn)行移頻，以保證壓縮的復(fù)雜波形和包絡(luò)信號在傳送中它們之間沒有任何實(shí)際的頻帶重疊。壓縮波形和包絡(luò)之間頻帶有重疊時，會妨礙從傳送的信號中正常地解調(diào)出復(fù)雜波形。因此，本發(fā)明中采用了移頻技術(shù)，可使鏈接式擴(kuò)展技術(shù)應(yīng)用于復(fù)雜波形。該波形可具有大的帶寬和大的包絡(luò)帶寬，例如由并行音調(diào)或多音調(diào)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)產(chǎn)生的波形。
文檔編號H04B1/64GK1041678SQ89107318
公開日1990年4月25日 申請日期1989年9月11日 優(yōu)先權(quán)日1988年9月12日
發(fā)明者詹姆斯·霍華德·利維基 申請人:阿麥夫工業(yè)公司