DE2257963A1 - Nachrichtenuebertragungssystem - Google Patents

Description

Böblingen, den 21. November 1972 ne-sn/we

Anmelderin: International Business Machines

Corporation, Armonk, N.Y. 10504

Amtliches Aktenzeichen: Neuanmeldung Aktenzeichen der Anmelderin: YO 971 050

ft?achrichtenübertragungs sys tem ■ .

Es sind Nachrichtenübertragungssysteme bekannt, in denen die zu sendenden Datensignale erst in ihre Fourier-Transförmierte umge-. formt werden. Anstatt direkt die Originalsignale zu senden, werden die Fourier-Transformierten der Signale übertragen. Anschließend werden die Originalsignale auf der Empfängerseite durch eine umgekehrte Fourier-Transformation wiedergewonnen. Da das gesendete transformierte Signal in einem Augenblick (bei einer Zeitfunktion) oder an einer Stelle (bei einer Ortsfunktion) die lineare Kombination der Originalsignale über einen Zeitabschnitt oder einen Raumbereich ist, wird bei Auftreten einer Störung während der Übertragung diese über, den ganzen Signalbereich-verteilt, v/enn die inverse Transformation an der Empfängerstation ausgeführt wird. Damit wird der Störeffekt reduziert. Ein Beispiel für diese Technik ist die"Benutzung eines Hologrammes zur übertragung eines Bildes anstelle der'direkten Sendung des Originalbildes.

Ein schwerer Nachteil für die Verwendung von Fourier-Transformierten liegt in der Schwierigkeit, die Transformationen durch vorhandene elektronische Bauteile zu verwirklichen. In der,vorliegenden Erfindung werden Transformationen durch komplementäre Vektorsätze anstelle von Fourier-Transformationen mit dem Ergebnis benutzt, daß die Erfindung durch einfache billige kompakte Strukturen,, wie Verzögerungsleitungen oder' Schallwellengeräte verwirklicht werden können. ,

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_ 2 —

In den beiden US Patenten Nr. 3 089 921 und Nr. 3 551 837 1st eine Wachrichtenübertragung unter Anwendung einer Codierung beschrieben. Das zuerst genannte Patent beschreibt eine Schaltung zur Durchführung einer sogenannten Hadamardtransformation. Die in diesem Patent beschriebene Hadamardtransformation beruht auf einer Matrizen-Multiplikation und kann daher durch Mittelanzapfungen auf v/eisenden Transformatoren und Widerstände erreicht werden. Nachteilig bei dieser Erfindung ist, daß die Transformatoren und Widerstände viel Platz beanspruchen, Magnetkerne und Spulen erfordern und einen beträchtlichen Bedarf an elektrischer Leistung besitzen.

Die zweite erwähnte US Patentschrift beschreibt eine Verzögerungsleitung, die zwei Wandler in einem Substrat aufweist. Ein Eingangswandler wandelt ein elektrisches Signal in ein codiertes elastisches Signal, und der andere Wandler wandelt das elastische Signal wieder in ein elektrisches um. Das codierte Signal befindet sich innerhalb eines Kristalles und wird außerhalb nicht benutzt. Der Code wird hauptsächlich zur Impulsformung benutzt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein System zur Wachrichtenübertragung anzugeben, das ein verbessertes Signal-Störverhältnis aufweist. Die genannte Aufgabe wird durch ein System zur übertragung von Nachrichten zwischen einer Sende- und einer Empfangsstation gelöst, das gekennzeichnet ist durch eine sendeseitige Codiervorrichtung, die die Nachricht in eine erste und zweite Folge codierter Impulse transformiert und durch eine empfangsseitige Decodiervorrichtung, die die erste und zweite Folge codierter Impulse durch eine inverse Transformation in eine dritte und vierte Folge codierter Impulse transformiert und durch eine mit der Decodiervorrichtung verbundene Supmierschaltung zur Kombination der dritten und vierten Folge codierter Impulse in eine fünfte Folge codierter Impulse, die bis auf einen Maßstabsfaktor der Nachricht entspricht.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anschließend in Ver-YO 971 050

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— - 3 —

bindung mit den Zeichnungen näher beschrieben. In den Zeichnungen stellt bzw. stellen dar:

Fig. 1 · ein Blockschaltbild einer.Codierschaltung, die

in einem Äusführungsbeispiel der Erfindung verwendet werden kann, -

Fig. 2 einen Lageplan der Fign. 2A und 2B und 3A und 3B,

Fign. 2A und 2B zusammen schematise].! ein Äusf ührungsbeispiel

eines Datenübertragungssystemes nach der Erfindung,

Fign. 3ä und 3B das Blockschaltbild einer Modifikation des in

den Fign. 2Ä und 2B gezeigten Ausführungsbeispieles bei dem nur eine übertragungsleitung erforderlich ist,

Fig. 4 einen Lageplan der Fign. 4A und 4B,

Fign. 4A und 4B zusammen ein Blockschaltbild eines weiteren

Äusführungstreispiels eines Datenübertragungssysteraes nach der Erfindung _r

Fig. 5 einen Lageplan der Fign., SrA und 5B

Fign. 521 und 5B^: das Blockschaltbild eines weiteren Ausführungs-

beispielsder Erfindung; für mehrere Eingangssignale und EinzeltrcKisformationen_r

Fig. 6 ein Blocksehaltbild eines Interdigitalwandlers für

akustische Oberf lächenwellen,_: der bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann,

Fig. 7 einen Lageplan der Fign. 7A und 7B, und

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Fign. 7A und 7B zusammen das Blockschaltbild eines Datenübertragungssystems, welches nach dem Erfindungsgedanken mit Doppeltransformatipnen arbeitet.

Fig. 1 zeigt ein einfaches Beispiel einer Codiereinheit, die das Grundelement des ganzen Systems bildet. Eine Eingangsleitung 10 ist in Fig. 1 über einer Abtasteinheit 12 mit einer angezapften Verzögerungsleitung 14 verbunden. Der Einfachheit halfter ist die Abtasteinheit 12 als Schalter dargestellt, der mit 4er gewünschten Abtastfrequenz geöffnet und geschlossen wird. Es können jedoch auch andere bekannte Signalabtastgeräte verwendet werden. Ein Eingangssignal f (t) liegt an der Leitung 10 und wird abgetastet zur Lieferung einer in Fig. 1 als f. und f_ gezeigten diskreten Folge. Diese diskrete Impulsfolge wird der Verzögerungsleitung 14 zugeleitet, die eine einfache koaxiale übertragungsleitung, eine aus LC-Gliedern bestehende Verzögerungsleitung oder eine Ver zöger ungs-: leitung für elastische Oberflächenwellen sein kann.

Die Verzögerungsleitung 14 hat zwei Anzapfungen 16 und 18, die mit Signal-Multiplikatoren 20 und 22 verbunden sind. Der Multiplikator 20 multipliziert ein zugeführtes Signal mit +1, so daß dieses unverändert bleibt. Der Multiplikator 22 multipliziert ein zugeführtes Signal mit -1 und fungiert daher als Inverter. Wenn das abgetastete Signal über die Verzögerungsleitung 14 übertragen wird, wird ein Signal erzeugt, wenn der Teil f. die Anzapfung 16 erreicht und ein Signal +fj vom Ausgang der Summiereinrichtung erzeugt. Die Verzögerung zwischen den Anzapfungen 16 und 18 wird so gewählt, daß sie gleich ist dem zeitlichen Abstand "T" zwischen den abgetasteten Signalen. Wenn das abgetastete Signal f. also die Anzapfung 18 erreicht, befindet sich die Probe fy an der Anzapfung 16. Das Aüsgangssignal des Multiplikators 20 ist +f, und das Ausgangssignal des Multiplikators 22 ist -fj und die Amplitude des aus der Summiereinrichtung 24 resultierenden Signales ist (~f-+f₂). Schließlich erreicht das abgetastete Signal f₂ die Anzapfung 18 und der Multiplikator 22 liefert ein Signal -f_ an die Summiereinrichtung 24. Das Gesamtausgangssignal vom Codierer

^YO971O5° 309823/0948

ist also (f , ~f +f^, -Ζ?) * ^{Der i?1 Fi}9- ¹ gezeigte Codierer hat also das Signal F = (f., f₀) umgeformt zu einem neuen Signal G = (f,, -£-, +i^-r "fo) ^unter Benutzung einer verzögerungseinrichtung, die mit (+1, -1) codiert ist.

Die obige Operation kann mathematisch folgendermaßen ausgedrückt werden; .

F φΑ = G worin

F = it_v f₂.) . ■ (1)

A = (+Ly -1) (2)

bezeichnet Konvolution,.

Die in Fig. 1 beschriebene Grundschaltung für das Codieren ist in ein in den Fign. 2A und 2b dargestelltes Kommunikationssystem eingebaut. Ein abgetastetes Signal F = (f. , f ) wird einer ersten Verzögerungsleitung 26 und einer zweiten Verzögerungsleitung 28 zugeführt. Die Verzögerung zwischen den Anzapfungen 30 und 32 der Verzögerungsleitung 26 und den Anzapfungen 34 und 36 der Verzögerungsleitung 28 wird wieder so gewählt, daß sie gleich der Abtastfreqüenz und daher dem Zeitabstand ,T zwischen den Proben f und fv, ist. Die Anzapfungen 30 und 32 sind entsprechend mit den Multiplikatoren 38 und 40 verbunden,, von denen jeder ein zuge~ führtes Signal mit +1 multipliziert. Demzufolge ist das Ausgangs*- signal der Summiereinrichtung 42 (+f., +f, + t~, + £Λ. Die Anzapfungen 34 und 36 der Verzögerungsleitung 28 sind entsprechend mit Multiplikatoren 44 und 46 verbunden, von denen der Multiplikator 44 das zugeführte Signal mit +1 und der Multiplikator 46 das zugeführte Signal mit -1 multiplizieren. Verfolgt man das Signal (f·, / f₀) durch die Verzögerungsleitung 28, so ergibt sich das Ausgangs signal-der Suirimiereinrichtung 49 als (+f., - f, + f„, "^₂) Die obige Operation läßt sich mathematisch folgendermaßen ausdrücken:

YO 971 050 · '·

, 30982,3/0948

F = (f_1# f₂) (4)

A₁ = (+1, +1) (5)

A₂ = (+1, -1) (6)

F₁ ® A₁ = G₁ = (+f_1# + S₁ + f₂, + f₂) (7)

F. ^A, = G_ = (+f., - f. + f₉, - f,) ί8)

nach der Codierung werden die beiden Signale G₁ und G₂ über
separate Leitungen an eine Empfangsstation übertragen. An der
Empfangsstation wird mit Hilfe von decodierenden Verzögerungsleitungen das Originalsignal wiedergewonnen. Die decodierenden
Verzögerungsleitungen auf der Empfängerseite arbeiten komplementär zu den codierenden Verzögerungsleitungen.

Die Verzögerungsleitung 48 im Smpfänger hat zwei Anzapfungen 50 und 52, die einen zeitlichen Abstand T bedingen und die mit zwei Multiplikatoren 54 und 56 verbunden sind. Der Multiplikator
54 multipliziert das zugeführte Signal mit +1 und der Multiplikator 56 mit -1. Somit ist %_χ für die Codierleitung 48 (+I, +1). Das ist die Umkehrung von A₁, erscheint jedoch nicht als solche, weil beide Multiplikatoren 38 und 40 mit +1 multiplizieren, die Verzögerungsleitung 58 zwei Anzapfungen 6O und 62 hat, die den
zeitlichen Abstand T bedingen und entsprechend mit den Multiplikatoren 64 und 66 verbunden sind. Der Multiplikator 64 multipliziert das angezapfte Signal mit -1 und der Multiplikator 66 mit + 1. Somit ist bei A₂ = (+1, -1) am Decodierer A*₂ = (-1, +1).

Da das Eingangssignal der Verzögerungsleitung 48

G₁ = (+f, , + f. + t , + f_) ist,
ist das Ausgangssignal der Summiereinrichtung 68

X JL ώ X £. £*

welches auch mit S₁ bezeichnet wird. In gleicher Weise ist das
Eingangssignal der Verzögerungsleitung 48

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und das Ausgangssignal der Summierschaltung 70 ist

S₂ = (-f_lf + 2f_x - f₂, - f_x + 2f₂, -Vf₂)'.

Die Werte von S₁ und S_, ausgedrückt durch f. und f₂, lassen sich leicht bestimmen durch Notierung der Werte von f. und.L, wie sie an den Anzapfungen erzeugt werden und durch Summierung der Werte, da die Eingangssignale G₁ und G₂ in der Verzögerungsleitung aufeinanderfolgen. ·

Die Ausgangssignale S₁ der Summiereinrichtung 68 und S₂ der Summiereinrichtung 70 werden in der Summierschaltung 72 addiert. Wie aus den Fign. 2Ä und 2B zu ersehen ist, heben sich die ersten Ausdrücke f- und -f. gegenseitig auf. Die Summierung von 2f₁ + f₂ und 2f - f_ resultiert in einem Gesamtergebnis von 4f , die Summierung von f. + 2f„ und -f + 2f₉ ergibt 4f_ und die letzten Ausdrücke f» und -f _ heben einander wieder auf und somit wird ein Endsignal von 4f.,, 4f₂ erzeugt. Dieses ist das ursprüngliche Signal F mit dem Multiplikationsfaktor von 4. Mit einem System, wie es in den Fign. 2A und 2B gezeigt ist, wird somit das ursprüngliche Signal zu einem neuen Signalsatz transformiert und an der Empfängerstation wiedergewonnen.

Ein Vorteil des in den Fign. 2A und 2B gezeigten Systems liegt darin, daß übertragungsfehler auf ein Minimum reduziert werden. Wenn angenommen wird, daß eine stärkere Störung, dargestellt durch n, versehentlich in eine der Übertragungsleitungen durch einen Fehler oder äußere Beeinflussung hervorgerufen wird, so läßt sich, wenn die Störung in G. hervorgerufen wird, dieses Signal und die Störung darstellen durch ~ ' -

G₁ = Cf₁, + JE₁ + f₂ + n, f₂) ^G2 ^{= (f}l^f T ^fl ^{+ f}2' " ^f2^)m

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Nach Durchlaufen der Decodierverzcgerungsleitungen 48 und 58 ergeben sich als Ausgangssignale der Suimierschaltungen 68 bzw. folgende Werte:

S₁ = U₁, + 2f_x + f₂ + n, + f_x + 2f₂ + n, f₂)

- f₂).

Daher ist das Ausgangssignal der Sunmierschaltung 72

(0, +4f_x + n, + 4f₂ + n, 0) = 4F + n.

Das Signal-Störverhältnis des empfangenen Signales beträgt 4;1, wogegen dasselbe Verhältnis 1:1 betragen würde', wenn das ursprüngliche Signal direkt ohne Codierung auf die übertragungsleitung gegeben wird. Somit erhöht das in den Fign.r;2A und 2B gezeigte System das Signal-Störverhältnis um den_;Factor 4.

In den Fign. 2A und 2B wurden zur übertragung der; Signale S. und S„ zwei Übertragungsleitungen verwendet. Die übertragungsleitungen können durch eine übertragungsleitung ersetzt werden, unter der Voraussetzung, daß nach Darstellung in den Fign» 3A₁ urtd 3B in geeigneter Weise synchronisierte Schalter und Verzögerungseinheiten verwendet werden. Bei der Anwendung nach Fig. 2 senden die beiden Verzögerungsleitungs-Codierer Impulse gleichzeitig, aus. Der Impuls +f. der Summiereinrichtung 42 tritt gleichzeitig mit dem Impuls H^f₁ der Summierschaltung 49 auf. Ilach einem ZeitintfrViall Ϊ, treten auch der Impuls +f. + f„ der Sur.unierschaltui|jg,_L42 und der Impuls -f. + f₂ der Summierschaltung 49 gleichzeitig auf, usw.

In den Fign. 3A und 3B sind die Codier- und Decodier-Verzögerungselemente dieselben wie in Fig. 2 und sind daher auch mit denselben Bezugszahlen bezeichnet. Der Ausgang einer der Summierschaltungen des Codierers, z.B. der Summierschaltung 4 9 ist mit einer Verzögerungsschaltung 76 verbunden, die den Impuls um die 2eit T/2 verzögert, wobei T die Abtastfrequenz ist. Der Codierer erzeugt nachfolgend aufgeführte Reihe von Impulsen.

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4jS iist j-e;doc& eine ^feczag^srun-gs— den Impais;ein-. (■:+" i? ,,'-t· E₁ ■#■'' £"„,,,, '-f· fU g? von iV'2i eartei-It,, s:d daß die Impulse deir bedlden

Folgen C+J £_£V V f

und t +

Die Verzögerungaieifeung 48 erzeugt .zusair-men mit. den: Mül.txpl.1— katoren 54;_r 5.6- und der Sunaiaierselialtung 68 nachfolgende. Hmpuis—

IiQ - < · ■

erzeugt die VerzögerungsschÄltuag 58·· zpsaiOT©©:i,_;m:|;fc:,^ katoren 64 und 66 und der, SuKaaiersciialttuig; 7ψ die/ X^p (- f , +· 2:f_T - f„>,:~ f_r.t' tt~i T~:.#.Jt. oaese den in, der Sammlersekaltumg: JZ aad%ex:t. uad tierende Impulsfolge (Q, +-".4J:.,. ·*■ ^f₂* ⁰^ -»Somit, wild: da«, ur·-.

sprungIiehe Signal F = £_,, f^" im ■ EfecOöiereJT* miajfcifitliaiejct: mit;, dem· Faktor 4_r .wiedergewonnen..,.,, Wemai· in... dem.■ Sifa«*!, .b*i_:,·,-ciaer·_i ä&:€a:— teagiang· eine^:-S'törimg--feerv^jrge^:r:Bfe:H:.wii3!rde,/lSi^ spcti. .,JjtJjaoer· wie^üeaer das Si,giiai-Stör-\fernältnii.S;- ■ im re^altiefepäeÄ. öe^pctlecteB: .Signal.

Die. bisher beschriebenen Ausführungsbeispiele befaßten sieiL mit eimern, Eingangssignal. F. I¹ULt der

doch eine· Anaaitl.^; M-vst E-iJSig,am5ssii,gB?ft3I^iji.

ralIeI verarbeitet werden. In .den; Fign. lA.wi ^S. ist ein System

abe3rtragen werden► i7ie im FLg;... 3 wird das Eiaagaacsgssi^iaX F abgetastet (nicht dargestelXt) ztär Exzexugrang . der: iBKisElse £_..«,.- £_{r m} die dann auf die Verzögerimgsleitung 90 _r die Multiplikafeoreaa SlZ.. und 94 und die: Summierschaltung 96 geleitet werden, taa die drei < lEigKlsfelge» {+· £„, + f +-.f^,^ *■ £,|· an» Impulse f und, f„ werden ebenfalls art die 98_r die Multiplikatoren- 1OO und 102 und die SusntnierschaXtung anegslegt, atscr Ejrzeugsmg· <äear" dxei, Inpolse I^s- JEL» — Ι« # If₂ ,

Das. Eingangssignal H wird, ebenfalls ai3g«i;taiSfcefe· wax. lünasoagpEtgr der·

hj. und .h,»..,: die· aueü aa diie V^.^ge3nHwgsl«Ef.töaHBgp Ι,Οβί^. die: flültiplikatoren 1Ο8. und' 110' und die SusiBT£exsK&adMäH»c£ 1,12: angelegt werden zur' Lrzetigtmg der Folge von drei. Impulse«. Cb^r h^£|· - h_2;f.. - 1I₁) . Der ilulfcipLtkatör 1Q& maltiplxziex-t: BtLt — 1·. Me: ' Impulse. h.₂ und h werden ebenfalls an die ¥fe:rzⁱöge«ai!i3gs;lßl:t.Miaäg■'-■■ 114, die Uegativ-tlultiptikatoren 116 und UE uad die Suimiierscfaaltung 120 angelegt, um die Folge von drei Impulsen C- h-, - h - h_, - hΛ zu erzeugen» Die Aufgangssignale der Summierschaltungen 96 und 112 werden in der Smujierschaltung

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122 kombiniert und die folgende Impuisreihe erzeugt: ·■ ,

G^ = - (f_ + li^» fv'+ f~ + Ii₁ 'hj/ ^i"" kj^ · Die Äüsgangssignale der Sumiffilerungssehaltungen 104 und 120 werden in der Suramierschaltöiig 124 Koinbiniert>* um'fölgende Impulsreihe zu erzeugen:.

, f^ - h,}. Die, beiden EoI-

G₂=X- f₂-h₂,-f₁₊ f₂ -.H₁ -

und^! G_-werden därstellüngsgöinäß auf separaten Übertragungsleitungen-übertragen, es ^; kann jädoch im Zusafinnenhang mit den'Pign. 4Ä und 4B auch eine Übertragungsleitung benutzt wer-· den, wenn gemäß Darstellung in Fig; 3 eine Verzögerungseinrich-. tung von T/2 und entsprechend synchronisierte Schalter vorgesehen werden. . , · .

Die beiden Signale'* F und- H "wurden zu Impulsfolgen; codiert durch Verzögerungsleitühgs-Goäierschaltungen, die. mit. Al., Äu, B^... und B' bezeichnet sind, wobei A-. die VerZögerungsleitung 90, die, Multiplikatoren 9-2- upd 94. und-die Suirimiersehaltun-gi 96 bezeich-. net, A₂ die Verzögerungsleitung' 98, die Multiplikatoren-100· .und 102 sowie.die Sturjulersehaltüng 1Ό4 darstellt, B^ die Verzöge--■ ..: rungsleitung 106 und -cli'e Multiplikatoren .1.08 und 110 sowie die Suraraiersehaltung 112 und B„ die Verzögerungsleitung. 114,, die^v Ilultiplikatcren 116^: und 118. und die S unrai er einrichtung .120:. ; Die iratheiostischen-ausdrücke für die Godierüng sind, folgende:. ■

^A2 ^B2

worin φ die !Convolution darstellt. Die Erv/eiterung der .Matrix

ist dieselbe wie für eine konventionelle Matrix, die Multiplikation, in der konventionellen Matrix V7ird jedoch hier durch die ivonvoLutiqn ersetzt. Die Erweiterung wird folgendermaßen .ausgeführt: . - . -

G₁

-t- H φ

(10)

Damit der Empfängerteil des Systems die Originalsignale F und H wiedergewinnen kann, ist die Codierung von A

und

nicht willkürlich, sondern durch folgende Charakteristik zueinander in Beziehung gesetzt:

	I2	®	A1 B1"	= (nm)	1	O
V	\	A2 B2^	O	1

worin η die Anzahl von parallel verarbeiteten Kanälen (n ist in den Fign. 4A und 4B gleich 2) und m die Länge der zur Codierung durch die Verzögerungseinheiten benutzten Folge ist ( m ist in Fig. 4 gleich 2). In Fig. 4 wird das Signal G₁ an die Verzögerungsleitungen 126 und 134 angelegt. In der Verzögerungsleitung 126, den Multiplikatoren 128 und 130 und der Summierschaltung werden die Impulse G. zur Impulsfolge (f_ + h₂, f. + 2f„ + h.,

2f

- h_o, f₁ - Ih₁) und in Verzögerungsleitung 134, den Multiplikatoren 136 und 138 und in der Summiereinrichtung 140 zur Impulsfolge (~f₉ - h_, - f - h + 2h.,, f_ + 2h. - h„, f. - h,

£* £» JL J. ta & JL μ a, J

decodiert. In ähnlicher Weise werden die Impulse G, an die Verzögerungsleitungen 142 und 150 angelegt. In der Verzögerungsleitung 142, den Multiplikatoren 144 und 146 und der Summierungsschaltung 148 werden die Impulse G₂ decodiert zur Folge (~f₂ ~ ⁿ ₂, - f^ + 2f₂ - h₂, 2f. - f- + h₂, - f. + h-) und in der Verzögerungsleitung 150, den Multiplikatoren 152 und 154 und der Summierschaltung 156 zur Impulsfolge (f_o + h_o, f. + h, + 2h_o -fi, + 2h.

₂,

+ h₂,

Die Ausgangsimpulsfolgen der Summierschaltungen 132 und 148 werden in der Summierschaltung 158 kombiniert. Durch die entgegengesetzten Polaritäten heben sich die meisten Ausdrücke· auf, so daß die beiden Impulse 4f₂ und 4f übrig bleiben, die das ursprüngliche Signal F darstellen, multipliziert mit dem Faktor 4. Die AusgangsImpulsfolgen der Summierschaltungen 114 und 156 wird in der Summierschaltung 160 kombiniert. Mieder heben sich durch entgegengesetzte Polarität viele Impulse auf und es blei-

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ben die beiden Impulse 4h₂ und^h. übrig» Somit wird .das Ursprunges ign al H wiedergewpnnen^ verstärkt um den Faktor 4. In dem in fig. -4'gezeigten Ausführungsbeispiei ist die Kanalanzahl, η gleich 2 und die Länge der für die Verzögerungsleitung verwendeten Codierfolge m ebenfalls gleich 2. Das Produkt mn/wie es im Ausdruck (11) verwendet wird, ist somit gleich 4 und gibt an, daß das Signal-Störverhältnis am AusgangΛ : 1 beträgt* In dem in den Fign. 4A und 4B sowie 3A und 3B dargestellten "Ausführungsbeispiel wird jede auf der übertragungsleitung auftretende Störung nicht mit 4 multipliziert/: so daß das Signal-Störverhältnis in dem in Fig. 4 gezeigten System 4 : 1 beträgt. ,.

Abweichend von dem in Fig. 4A und 4B gezeigten recht einfachen Beispiel/ bei dem die Kanälanzahl und die Länge der Cödefolgen ebenfalls m = 2 war, können in der Praxis Systeme mit längeren Codefolgen und der parallelen. Verarbeitung mehrerer Informationskanäle verwendet werdeil. Der Ausdruck IQ zeigt die.Transformation der ursprünglichen Signale zu einem, neuen Signalsatz in der übertragungsleitung.i:Die umgekehrte,, an der Empfängerseite zur. Wiedergewinnung der Originalsignale stattfindende Transformation hat fοIgende Form:

. (nm)

³I

G,

und bei der. Erweiterung

II

.G₁ + %₂ φ

worin' -® die Konvolution und eine Verzögerungsleitung und "+" eine^ Summierüng'^u&ii.^^eine: Summiereinheit darstellen. ··

ΪΟ 971 050

Um ein größeres System mit einer längeren Codefolge aufzubauen und eine größere Anzahl von parallelen Kanälen verwenden ssu können, wird die Codematrix folgendermäßen erweitertt ■

TV₁ B₁ C₁ A₂ B₂ C₂ A₃ B₃ C₃

ABCD η η η η

η.

η.

η.

η,

und für die Umkehrtransformation gilt dann:

1	1
F *2	= (nm)
F3
F4
•
•
• F
. n.

B₁ B_ B- 3. «.1 ^.2 «.3 «.4

CCCC

Ji Ϊ2 t3 5:4

^Dl ^D2 ^D3 ^D4

JrV

-n

(15)

Die ursprünglichen Signale in η Kanälen können entsprechend wiedergewonnen werden, solange die Codematrix dieselben !eigenschaften hat v/ie die Gleichung 11, nämlich daß die Kpnvolution

■■""ix ■ ■ - - . pi .

der beiden Matrizen eine Einheitsmatrix ist, d.h.:

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309323/0949

Al	A2	A	3	A4
	-«- B2	■t- B	3
	■<- C2	■ί- Ο	3	C4
4-	-<- D2	·*- D	3

2 ⁿ3 ⁿ4

- 15 -

^Al ^Bl ^Cl

A₃ B₃ C₃ D₃ ^A4 ^B4 ^C4 ^D4 '

^Αη ^Βη ^Cn ^Dn

η-

η.

1 0 0 0 ... 0 0 10 0 ... 0 0 0 10 ... 0

0 0 0 0 ... 1

In Fig. 5 ist die VerwirkIichung des durch die Gleichungen und 15 definierten Systems gezeigt, worin η = 4 ist. Das Signal F₁ wird an vier Codierer angelegt, von denen jeder eine Verzögerungsleitung mit vier Anzapfungen (n = 4) enthält, die z.B. an vier Multiplikatoren und diese wiederum an eine Suromierschaltung angeschlossen sind. Die Signale F₂, F^ und F₄ werden ebenfalls jeweils vier Codierern B, C und D zugeführt. Das Codieren der verschiedenen Codierer in Fig. 5 läßt sich, aus den Gleichungen 15 und 14 für den T/Jer.t κι = 4 ableiten. Dabei ergibt sich folgendes Bild:

3 71 050

23/0948.:;.

Al "	+ 1	+ 1	+ 1	+ 1
A2 =	+ 1	-1	+ 1	_ 1
Ä3 =	-1	-1	+ 1	+ 1
A4 =	-1	+ 1	+ 1	_ 1
Bl =	-1	+ 1	-1	+ 1
B2 -	-1	"-1	— 1	— 1
B3 =	+ 1	— 1	mm,. 1	+ 1

= +1 +1 -1 -1

C₁ = -ι -ι +ι +ι

C₂ = -ι +ι +ι -ι

C₃ = +ι +ι +ι +ι

C₄ = +ι -ι +ι -ι

Di -	+ 1	-1	-1	+ 1
D2 =	+ 1	+ 1	a» T
D3 -	-1	+ 1	-1	+ 1
D4 =	-1	-1		-1

Die Decodierung an der Empfangsstation für Aj B, C und D ist die Umkehrung der Codierung für A, B, C und D und ergibt folgendes Bild:

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3 0 9 8 2 3/0 94 8

Äi	= +1	+ 1	+ 1	+-1
A2		+ 1.	~ 1	+ 1
A3	- +1	+ 1	rl-	•*.J
A4	= +1	■" -L-	«1	+1
Bl	= +1	^T X	+ 1	~1
B2	= „1	-1	-1	-i
B3	- -1	+ 1	f. I	-1
B4	= „i	-1	+ 1
Cl	= +1	+ 1	-1	"1
C2	= +1	-1	-1	+ 1
C3	= +1	+ 1	+ 1	+ 1
q4	= -1	+ 1	-i(
Dl	= ^l	fl	η
P2	= -1		+ 1	+ 1
D3	= fl	■?'i	+1
D4	= -1	-1	-1	rl

Das in Fig.- 5 gezeigte System arbeitet,-f^naugo wie, das' in/F.ig« · 4 gezeigte, es ist;iiUiT größer,, weil n, = 4 ist, -Die. qpdieri;e Impuls^ folge kann auf vier separaten Leitungen pder auch multiplex, auf einer Leitung gemäß Darstellung in Pig, 5 übertragen werden durgh Verwendung von Impulscodemudulatoren (BCM) auf bekannte Weise,

Das beschriebene System läßt sigh vorteilhaft in der Technik der akustischen über flächenwellen verwirk liehen/ wo die Signaliiupulse' in einem piezoelektrischen Substrat fortschreiten, welches stische Wellen leiten kann. Bei einer'solchen Verwirklichung nen die zur Codierung benutzten Verziogerungsleiturigen-in^erdigi« tale Wandler sein. Fig« 6 zeigt ein Paar solcher interdigitalen Wandler. Die Finger der beiden Wandler in Fig. 6 sind so angeordnet, daß sie einen eintreffenden Impuls zur Impulsfolge +1 +1 ■H -1 und +1 +1 -1 +1 codieren. Auf der Empfängerseite können ebenfalls interdigitale Wandler als Verzögerungselemente ender,

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auch anstelle der Verzögerungsleitung und der zugehörigen Multiplikationselenente in den in Fig. 2,3,4 und 5 gezeigten Ausfuhr rungsbeispiel verwendet v/erden.

Die in den Fign. 2 bis 5 gezeigten Ausführungsbeispiöle 'arbeiten nit der Einzeltran3formation und der umkehrtransformation dos ur» sprUnglichen üignales. Ein verfeinertes System läßt 3ich mit der Doppeltransfornation der ursprünglichen Signale und der uragekehr* ten Doppeltransforrr.ation zur Wider gewinnung dieser Ursprungs signale ausbilden, .bei den hinzeltransformationen wurde das wiedergewonnene Signal un den Faktor (ir.n) verstärkt. Eei Doppel tr ana ~

forn.ationen wird da.i wiedergewonnene 3ignal um den Faktor (nri) verstärkt und dadurch das Jignal-Storverhältnis noch verbessert. ' ■ < ■ ■ . ·,: ...■·..

Die poppeltransforrationen des Originalsignales werden luatheriatisch folgendermaßen dargestellt: ' ' '

0I	G3	-	A1 IS1	Φ	Fl	F3	Φ	h	*■
G2	G4	h2 Δ2	F2	F4

unu die umgekehrte Dop^eltransforraation;

2 "4

(r.n)

	X2	G2	G4	A1 B1
S1	h			A2 'B2

Die Verwirklichung der in Formel 17 gezeigten Doppe1transfön ition unc* ihrer in Formel 18 gezeigten Umkehrung ist in Fig. 7 dargestellt. Dort stellen uie Rechtecke ® A₁, © Λ-, © K₂ usv.% *\onvolutionen dar, \/ie sie durch uie uorbinatlon von

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leitung, Multiplikatoren und Summierschaltung ausgeführt v/erden, wogegen die Dreiecke mit einem Pluszeichen darin eine ' Summierung darstellen. In Fig. 7 wird ein Ausführungsbeispiel einer Einrichtung zur Erweiterung und Ausführung der in den Formeln 17 und ΐε gegebenen'Funktionen gezeigt. So wird z.B. Das Signal F₁ an die Verzögerungsleitung mit der-Bezeichnung χ A un4 x An angelegt. In gleicher Weise wird das Signal F_ an Verzögerungsleitungen angelegt und erzeugt die Ergebnisse F₂ χ B₁ und F„ ,x B . Der Ausdruck Fy χ A wird'dann rait dem Ausdruck F₂ χ B summiert und erzeugt den Ausdruck F, χ Α + Fp χ B₂, der wiederum.durch den Ausdruck χ Α beeinflußt wird. Die in Fig. 7 gezeigten logischen Operationen ergeben bei ihrer Ausführung dasselbe Ergebnis wie die Erweiterung der Formeln 17 und 18. ·

Hit dem beschriebenen System lassen sich Tonsignale, Fernsehsignale, Bildinformationssignale und.digitale Daten allgemein übertragen. . ■".·-■

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Claims (5)

1. PATEHTANSPRC C H E

   System zur Übertragung von Nachrichten zwischen einer Sende- und einer Empfangsstation, gekennzeichnet durch eine sendeseitige Codiervorrichtung (26, 28, 38, 40, 42, 44, 46, 49; Fig. 2), die die Nachricht in eine erste und zweite Folge codierter Impulse transformiert und durch eine empfangsseitige Decodiervorrichtung (48, 58, 54, 56, 68, 60, 66, 70) , die die erste und zweite Folge codierter Impulse durch eine inverse Transformation in eine dritte und vierte Folge codierter Impulse transformiert und durch eine mit der Decodiervorrichtung verbundene Summierschaltung (72) zur Kombination der dritten und vierten Folge codierter Impulse in eine fünfte Folge codierter Impulse, die bis auf einen Maßstabsfaktor der Nachricht entspricht.
2. 2. Datenübertragungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Codier- und Decodiervorrichtung Signaltrans forma ti onen vornehmen, die auf einer Orthogonal-Matrix komplementärer Folgen basieren.
3. 3. Datenübertragungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Codier- und Decodiervorrichtung interdigitale Wandler (Fig. 6) für akustische Oberflächenwellen dienen.
4. 4. Datenübertragungssystem nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung {12,: Fig. 1) zur Abtastung der zu übertragenden i3achrich|: vorgesehen ist, deren Ausgang mit der Codiervorrichtung verbunden ist.
5. 5. Datenübertragungssystem nach den Ansprüchen 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine erste (26) und eine zweite (28) zu der Codiervorrichtung gehörende Verzögerungsvorrichtung mit mehreren Abgriffen, je eine an die Abgriffe der Verzögerungsvorrichtungen angeschlossene Mültiplikationsvor-

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   mim

   richtung iiäi lcff 44 > 4§| ltir MÜi€ipiJcäti6ii dir au Äfc>gril£öii Irsc&lsiiiäiidefi ^:ifiäiäfigiiitiiiiii;g^ftta;t eifigiti ii öäef. riögätivöii Faktor iii üBefeinätiisimüng Hiit Sifieit! #äliitsfi'6Öälj JfeTSiliii Srsstel in äii' fitiiti|MiEafe±8iiI¥ i±ciittarigfeii der eirsteü; liftä M^feitlii Vef Z

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   öirleir öritiii iinö βίίϊΙίίΓ äw^iten iiii|JTiiiföigei

   ■Öätyiiübiiiträpfipäpfeera'-üäb'ii -aiii-ÄiilpfMeiälf ^Mi If

   ei)

   Mfeifi #8i|S-;Ssi(

   f. BitoiilÄäpnii^llii-aiyft lala &ülpMii

   4b| aÄ

   dri^;t^!t^> sil Üife M

   6vi oäo VdHU'/SMk , ,..,

   22S79S3

   ej je eine an die Abgriffe def füriltöü VöfiöfeiüiipVorrichtung angeschlossene MultiplikafeiortSVoiflfiahttiii^ (641 66) zur Multiplikation der art aiii Abffiffäil erhaltenen Impulse mit eiiieiri pösiti¥e1i ödif Faktorι def dem Faktor der an die ¥sra8gerungseinrichtühg ahgäiishiiSöefiöii kätiönävorrichtuhgeii ih-fegögeiigöäeiit iöf ι

   I) eihJs Vierte^ an die lüftfte¹ ¥ölric5geJrtiiiifi¥öffii(iihtUiig (S8) angeschlossene Sunuaierschalturtg (70) zum MfMtMfSU einer ¥iirtöh Folge eö&iertejr Iim|)üiä# Uliö

   g) feirife äh die dtitfeö toä tiefte SüölmiöfäöiiälfeUflf äli^eschlossene fünfte Sumroierschaltüng {12) zum Erzeugen einer fünften Folge codierter Impulse, die bis auf einen

   ifO 9 71 'I)Si) ■"*■

   § β 2 i /

   Leers ei te