[发明专利]信号传输频带压缩新技术

说明书

本发明涉及一种信号传输频带压缩新技术。

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技术。

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：

=∫^+∞_-∞f(t)·e^-jωtdt = 1 2 π ∫ - ∞ + ∞ F ( ω ) · e jωt dt ]]>

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。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(nω)→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(nω)→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(nω)，然后将各时刻F(nω)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(nω)，再根据F(nω)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)到F(nω)和由F(nω)到F(nω)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。