专利名称：信号传输频带压缩新方法
技术领域：
本发明涉及一种信号传输频带压缩新方法。
信号传输频带压缩技术已受到人们的广泛关注和研究，所提出的技术方案也各有独到之处，值得人们学习；但也都有不足之处，有的是信号经压缩传输、恢复后的信号失真度较大；有的是压缩程度不够理想。
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种新型信号传输频带压缩方法。
信号与系统理论认为引入广义函数后，任何时域信号(周期性和非周期性)与其频谱密度函数都是一对傅立叶变换
也就是说时域函数f(t)和它的频谱密度函数是一一对应的；知道了某信号的时域函数f(t)就可以通过傅立叶变换得到它的频谱密度函数F(ω)，反过来也可以由F(ω)得到f(t)。
近年来随着计算机技术的发展，快速傅立叶变换(FFT)得到了广泛的应用，尤其在信号实时处理方面FFT技术越来越显示出它的优越性。采用快速傅立叶变换人们可以很方便、很迅速地由f(t)得到信号在其频域内各频点的幅度值(包括相位)；同时也可以由各抽样时刻的频谱合成时域信号f(t)。另外，对于频域有限信号F(ω)，可以由函数F(ω)计算得函数F(nω)(函数图象沿X轴方向缩短；该函数的自变量为ω)，函数F(nω)对应的信号频带宽度是F(ω)对应信号频带宽度的1/n。进一步延伸，我们还可以得出由F(ω)可以得出一个任意的、确定的、且由某种确定关系一一对应的频域函数F′(ω)，并且能使F′(ω)的定义域范围(即频带宽度)是F(ω)的1/n。根据以上两点在通讯系统发送端对所要发送信号进行这样变化过程 f(t)→F(ω)→F′(ω)→f′(t)，这就实现了对信号f(t)的频带压缩；使得信号在信道中所占带宽为原来的1/n，在接收端经过f′(t)→F′(ω)→F(ω)→f(t)，就恢复了原始信号。
基于上述原理本发明这样实现信号传输频带压缩在通讯系统发送端信号被调制之前，装设一个频带压缩装置，该装置采用快速傅立叶变换由信号时域函数f(t)得到其频域函数F(ω)，再由F(ω)计算出F′(ω)，然后将各时刻F′(ω)合成时域信号f′(t)，送往调制器调制发送；在接收端解调器之后装设一个频带扩展装置，该装置将解调后的信号f′(t)经过快速傅立叶变换得到F′(ω)，再根据F′(ω)计算得到F(ω)，然后由F(ω)合成恢复原始信号f(t)。
快速傅立叶变换技术已经相当成熟，由F(ω)得到定义域缩小的F′(ω)和F′(ω)到F(ω)的计算过程也比简单，所以本发明比较容易实现。
本发明与现有技术相比具有以下优点1、可大大减少信号的传输频带带宽，可使其在信道上传输时只占原信号的几分只一或十几分之一。
2、信号还原后失真度小，还原后的波形能尽量逼近原始波形，语音清晰度高。
3、本发明可模块化制作，应用灵活。
综上所述，本发明在保证信号传输质量的前提下可大大减少信号传输时的频带宽度。
下面结合附图
以话音传输为例，详述本发明。
按本发明对带宽△F=4KHZ的音频信号f(t)压缩。在发送端，首先由快速傅立叶变换对信号进行快速傅立叶变换得到其频域函数F(ω)，此时ω的取值是0～4KHZ；再由频谱转换将F(ω)转换为F(nω)(函数式中ω是自变量)，此时ω的取值范围是0～4/n KHZ，然后由F(nω)合成时域信号f′(t)，此信号就是频带被压缩为4/nKHZ的窄带信号，经过滤波后，即可送入信道传输。
该窄带信号f′(t)经信道传输到收信终端后，经0～4/nKHZ的滤波器取出信号f′(t)，先进行快速傅立叶变换得到F(nω)，再由频谱转换将F(nω)转换为F(ω)(此时ω的取值范围是0～4KHZ，然后由F(ω)合成为时域信号，恢复得到原始信号f(t)。
本发明可以按上述方法实现双工通讯。
权利要求
1．一种信号传输频带压缩新方法。其特征是在发送端先将信号时域函数f(t)进行快速傅立叶变换得到信号的频谱密度函数F(ω)，再对频谱密度函数F(ω)进行运算得到新的定义域缩小的频谱密度函数F′(ω)，然后由F′(ω)合成频带压缩的时域信号f′(t)，经发送设备送入信道，使信号在信道内占用频带较窄。
2．根据权利要求1所述的将频带被压缩过的信号通过信道(采用本发明后的窄带信道或原信道)至接收端后，对接收到的被压缩过的时域信号f′(t)进行快速傅立叶变换得到其频谱密度函数F′(ω)，再由F′(ω)计算得原始信号的频谱密度函数F(ω)，然后由F(ω)合成恢复出原始时域信号f(t)，依此实现信号传输频带压缩的信号传输频带压缩新方法。
全文摘要
本发明涉及一种信号传输频带压缩新方法。在发送端采用快速傅立叶变换方式将原始时域信号转化频谱密度函数,再由原始信号的频谱密度函数计算得到频带压缩后的信号的频谱密度函数,然后由新的频谱密度函数合成得到频带压缩的时域信号,送往信道传输,使得信号占用信道频带较窄;在接收端采用与发送端相反的频谱变换方法恢复原始信号,从而实现在一定频率范围内划分更多信道的目的。
文档编号H04B1/66GK1218338SQ97120959
公开日1999年6月2日 申请日期1997年11月20日 优先权日1997年11月20日
发明者刘洪强 申请人:刘晓冰