NL8200051A - Inrichting en werkwijze voor het detecteren van multifrequentie tooncodesignalen. - Google Patents

Description

t * * _ « FHN 10.240 1 N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven "Inrichting en werkwijze voor het detecteren van multifrequentie tooncodes ignalen"

De uitvinding heeft betrekking op een multifrequentie code ontvanger voor het uit ingangssignalen detecteren van combinaties van tenminste twee uit een groep van multifrequentie toons ignalen bevattende toonfrequentie selectieve elementen, een op deze elementen 5 aangesloten toonsignaal-combinatie-detector en een stoorsignaal- bewakingsschakeling voor het blokkeren van een gedetecteerde signaal-combinatie bij de aanwezigheid van stoor signalen.

Multifrequentiecode ontvangers vinden algemeen toepassing in telefoniesystemen in het bijzonder bij multitoon-registersignalering 10 voor de detectie van zowel analoge toonsignalen als voor de detectie van digitale toonsignalen, welke signalen eventueel door bemonstering en analoog-digitaal omzetting uit analoge toonsignalen kunnen zijn afgeleid. Een dergelijke multifrequentie code ontvanger ingericht voer de detectie van digitale toonsignalen is o.a. bekend uit het 15 artikel "Digital MP Receiver Using Discrete Fourier Transform" van I. Koval en G. Gara gepubliceerd in IEEE Transactions on communications vol. CQM-21, No. 12, December 1973 pagina's 1331-1335.

De toonfrequenties van genoemde signaleringssoort zijn binnen de spraakband gelegen. Hierdoor is het mogelijk dat in de 20 spraakband gelegen stocrsignalen zoals ruis en andere ongewenste signalen toonsignaalcombinaties imiteren. Om dit te onderkennen zijn deze ontvangers van een stoorsignaalbewakingsschakeling voorzien. Deze dient om onderscheid te maken tussen een detectie resultaat tengevolge van een ontvangen toonsignaal combinatie of tengevolge van de ontvangst 25 van stoor signalen.

Zo bepaalt de stocrsignaalbewakingsschakeling van de multifrequentie code ontvanger bekend uit genoemd artikel het totale ontvangen vermogen en vergelijkt dit met het vermogen van de twee sterkste ontvangen toonsignalen om te bepalen of de gedetecteerde signaal-30 combinatie geldig is.

Bij het optreden van een stoorsignaal bestaande uit een enkelvoudig frequentiesignaal, waarvan de frequentie ongeveer: midden tussen twee opeenvolgende tooncodes ignalen is gelegen, zullen zowel 8200051 i »* PHN 10.240 2 de twee frequentie selectieve elementen gevoelig voor deze twee tooncodes ignalen aanspreken als dat de stoors ignaalbewakings schakel ing geen ander vermogen zal detecteren dan die gedetecteerd in genoemde twee frequentie selectieve elementen. Derhalve wordt een door een enkel-5 voudig frequentie signaal geinmiteerde toonsignaalcombinatie voor een geldige toonsignaalcombinatie gehouden door deze multifrequentie codeontvanger.

Het is een doel van de uitvinding een multifrequentie-code ontvanger te realiseren, waarvan de betrouwbaarheid is vergroot, 10 doordat het aanspreken op een enkelvoudig frequentiesignaal gelegen in de toonsignaleringsband wordt vermeden.

Voor digitaal uitgevoerde multifrequentie codeontvangers welke in tijdmultiplex bedrijf voor meerdere kanalen met MFC signalering worden toegepast, wordt het aantal van deze multiplex kanalen begrensd 15 door de verwerkingssnelheid van de multifrequentie codeontvanger.

Het is een verder doel van de uitvinding cm bij het vergroten van de betrouwbaarheid van digitaal uitgevoerde multifrequentie codesignaal-ontvangers de extra benodigde rekentijd tot een minimum te beperken.

De in de aanhef vermelde multifrequentiecode ontvanger 20 is overeenkomstig de uitvinding daardoor gekenmerkt dat de stoor-signaalbewakingsschakeling een kamfrequentie selectief element bevat ' waarvan de nulpunten in de overdrachtskarakteristiek nagenoeg samenvallen net de nominale frequenties van de groep van multifrequentie toon-signalen en het kamfrequentie selectieve element op de toonsignaal-25 ccmbinatiedetector is aangesloten voor het blokkeren van een gedetecteerde signaalccmbinatie indien het uitgangssignaal van het kamfrequentie selectieve element een van de sterkte van'de ontvangen signaal combinatie afhankelijk drempelwaarde overschrijdt.

Doordat het kamfrequentie selectieve element niet aan-30 spreekt op de nominale toonfrequenties en maximaal aanspreekt op frequenties gelegen midden tussen opeenvolgende nominale frequenties is het voordeel van een extra beoordelingscriterium verkregen, waarmede een bedrijfszekere werking van de multitooncode ontvanger qp eenvoudige wijze is gerealiseerd.

35 Een werkwijze voor toepassing in deze multifrequentie code ontvanger, waarin door de frequentie selectieve elementen uit digitale ingangssignalen net behulp van discrete Fourier transformatie de aanwezigheid van multifrequntie toonsignalen worden bepaald is 8200051 » , 4 4 PHN 10,240 3 gekenmerkt door de volgende stappen - het bepalen van de discrete Fourier getransformeerde van de digitale ingangsignalen met als kernen van deze discrete Fouriertransformatie de uitdrukkingen 5 .

^ w(n,T) .sin|2/C (fo - Jf/2 + k<Jf) ïirj en k=Ö lfl w(n,T) ,cos|27r (fo - Jf/2 + kif) nrj waarbij w(n,T) een bepaald venster signaal is, p het aantal multi-frequentie codesignalen is, fo de laagste multitoonsignaalfrequentie is uit de groep van multifrequentie codesignalen, i f het frequentiever-15 schil tussen twee in frequentie opvolgende multifrequentie toon- signalen is, T de tijd gelegen tussen twee opeenvolgende monsters van de digitale ingangssignalen is en waarbij n het rangnummer is van de monsters van de ingangssignalen, - het uit de discrete Fourier getransformeerde ingangssignalen bepalen 20 van een met het vermogen van de geselecteerde frequentie component evenredig signaal, - het vergelijken van dit signaal met de som van de vermogens van de multifrequentie toonsignalen van een gedetecteerde multifrequentie codesignaalcombinatie, 25 - het ongeldig verklaren van de gedetecteerde multifrequentie code signaal combinatie wanneer het genoemde signaal een waarde heeft welke ongeveer gelijk is aan die van de waarde van genoemde som.

Dit heeft het voordeel dat deze werkwijze voor het bepalen van een enkelvoudig sinusvormig signaal met zeer weinig extra 30 middelen in een bestaande digitale multifrequentie code ontvangers kan worden toegepast, terwijl deze werkwijze bovendien slechts weinig extra rekentijd vergt.

Een andere werkwijze voor toepassing in deze multifrequentie code ontvanger, waarin door de frequentie selectieve 35 elementen uit digitale ingangssignalen met behulp van discrete Fouriertransformatie de aanwezigheid van multifrequentie toonsignalen worden bepaald, is gekenmerkt door de volgende stappen: - het bepalen van de discrete Fouriergetransformeerde van de digitale 8200051 l EHN 10.240 4

* I

L

ingangssignalen met als kemen van deze discrete Fouriertrans formatie de uitdrukkingen w(n,T) . (-1)k . sinj27T(fo -cif/2 + k<Jf) nlj en 5 k=0 k=p w(n,T) . (-1)k . cosj2X(fo -if/2 + kjf) nil kR> 10 waarbij w(nfT) een bepaald venster signaal is,p het aantal multi- frequentie codesignalen is, f o de laagste multitoon signaalfrequentie is uit de groep van multifrequentie codes ignalen, ^ f het frequentieverschil tussen twee in frequentie opvolgende multifrequentie toon-signalen is, T de tijd gelegen tussen twee opeenvolgende monsters 15 van de digitale ingangssignalen is en waarbij n het rangnummer is van de monsters van de ingangssignalen.

- het uit de discrete Fouriergetransformeerde ingangssignalen bepalen van een met het vermogen van de geselecteerde frequentie component evenredig signaal 20 - het vergelijken van dit signaal met de som van de vermogens van de multifrequentie toonsignalen van een gedetecteerde multifrequentie codesignaalccmbinatie.

- het ongeldig verklaren van de gedetecteerde multifrequentie code signaal combinatie wanneer het genoende signaal een waarde heeft 25 welke ongeveer gelijk is aan die van de waarde van genoemde som.

Hiermede is een verdere besparing op de extra rekentijd voor de bepaling van de responsie van het digitaal uitgevoerde kam-filter gerealiseerd.

De uitvinding en hare voordelen zullen aan de hand van 30 de in de figuren weergegeven uitvoeringsvoorbeelden nader worden toegelicht, waarbij overeenkomstige delen in de verschillende figuren net dezelfde verwijzingscijfers worden aangeduid.

Daarbij toont:

Figuur 1 een multifrequentie codeontvanger volgens de 35 uitvinding.

Figuur 2 de overdrachtskarakteristiek van de frequentie-selectieve elementen weergegeven in figuur 1.

Figuur 3 een blokschema van de spraakbewakingsschakeling 82 00 05 1 1 · * i PHN 10*240 5 4 in figuur 1.

Figuur 4 de overdrachtskarakteristiek van het kam-frequentieselectieve element weergegeven in figuur 3

Figuur 5 een digitale uitvoeringsvorm van een multi-5 frequentie codeontvanger volgens de uitvinding

Figuur 6 de overdrachtskarakteristiek van een kamfilter toegepast in de multifrequentie codeontvanger volgens figuur 5.

De in figuur 1 weergegeven multifrequentie-codeontvanger, dient voor het detecteren van multifrequentie code registersignalen 10 tussen telefooncentrales. Deze signalen warden verder met MFC signalen aangeduid. Deze MFC registersignalering maakt per overdrachtsrichting gebruik van combinaties van twee uit een groep van zes toonsignalen gelegen in de spraakband voor het overdragen van signaleringstekens.

Zo wordt voor de overdracht in een richting de groep..

15 MFC signalen van 700, 900, 1100, 1300, 1500 en 1700 Hz gebruikt en voor de overdracht in twee richtingen een gedwongen signalering met in de heenrichting de groep MFC signalen van 1380, 1500, 1620, 1740, 1860, 1980 Hz en in de terugrichting de groep MFC signalen van 1140, 1020, 900, 780, 660 en 540 Hz.

20 Voor de detectie van de MFC signalen bevat de ontvanger een zestal frequentie selectieve elementen 2 t/m 7 aangesloten op de ingang 1, elk gevoelig voor een andere MFC signaal frequentie gelegen in één van de genoemde groepen. Om te bepalen of de door de frequentie selectieve elementen gedetecteerde signalen een MFC signaal combinatie 25 bevatten is een signaalcombinatie detector 8 aangesloten qp deze elementen 2 t/m 7. Deze detector geeft op zich bekende wijze bij het optreden van uitgangssignalen van slechts twee van deze elementen met voldoende energieinhoud, het daarbij behorende codeteken aan uitgang 9 af.

30 Aangezien de MFC signalen in de spraakband zijn gelegen is de ontvanger van een stoorsignaal bewakingsschakeling 10 voorzien cm irrmitatie van deze signalen door stoorsignalen te voorkomen.

Een dergel'ijk bewakingsschakeling 10 bepaalt bijvoorbeeld de totale hoeveelheid ontvangen energie. Deze informatie wordt via 35 geleider 10-1 aan de MFC signaal combinatie detector 8 toegevoerd en aldaar qp bekende wijze vergeleken met de energieinhoud van de gedetecteerde MFC-signaalcombinatie.

Overschrijdt de door de schakeling 10 gedetecteerde' 82 00 0 5 1 EHN 10.240 6 energie die van de toonsignalen met een bepaalde waarde dan wordt het bij de gedetecteerde MFC signaal combinatie behorende codeteken niet aan uitgang 9 toegevoerd.

In figuur 2 zijn de overdrachtskarakteristieken 11 t/m 16 5 van de frëquentie selectieve elementen 2 t/m 7 als functie van de frequentie uitgezet, waarbij fo t/m f5 de zes MFC signaalfrequenties zijn van een van de genoemde groepen van MFC signalen.

Wordt een voldoende steek enkelvoudig sinusvormig signaal ontvangen met een frequentie welke nagenoeg midden tussen twee opeen-10 volgende MFC signaalfrequenties is gelegen, dan zullen de frequentie selectieve elementen gevoelig voor die twee opeenvolgende MFC signaalfrequenties aanspreken.. Zo zal voor het in figuur 2 weergegeven enkelvoudig sinusvormig signaal met frequentie f8 de elementen 2 en 3 gevoelig voor de MFC signaalfrequenties f1 en f2 aanspreken en wordt .der-. 15 halve een signaalccmbinatie gedetecteerd, \welke door een stoorsignaal met frequentie f8 is gesimuleerd.

De stoorsignaal bewakingsschakeling 10 detecteert in dit geval geen andere energieinhoud dan die welke door de elementen 2 en 3 wordt gedetecteerd en zal derhalve niet voorkomen dat de ge-20 simuleerde MFC-signaal combinatie aan uitgang 9 wordt af gegeven.

Om hieraan tegemoet te komen bevat de stoorsignaal-bewakingsschakeling 10 zoals in figuur 3 is weergegeven behalve een detector 17, welke de energieinhoud van alle ontvangen signalen bepaald,tevens een kamfrequentieselectief element 18. De overdrachts-25 karakteristiek 19 van dit kamfrequentie selectieve element 18 is in figuur 4 weergegeven. Deze overdrachtskarakteristiek heeft nulpunten gelegen bij de MFC signaalfrequenties en heeft maxima voor frequenties gelegen midden tussen de MFC-signaalfrequenties. Een dergelijk., kamfrequentie selectief element is derhalve bijzonder geschikt voor 30 de detectie van één enkelvoudig sinus vormig signaal met een frequentie nagenoeg midden tussen twee opeenvolgende toonsignalen gelegen. Bij de ontvangst van een dergelijk signaal geeft het kamfrequentie selectieve element een maximaal uitgangssignaal af. Zo toont figuur 4 voor de enkelvoudige signaalfrequentie f8 een maximale signaaloverdracht.

35 Het uitgangssignaal van het kamfrequentie selectieve element 18 wordt via geleider 10-2 aan MFC-s ignaalccmbinat ie detector 8 toegevoerd. Wördt door de energie van dit uitgangssignaal een van de energieinhoud van een gedetecteerde MFC-signaal combinatie afgeleide 8200051 PHN 10.240 7 % t drempel overschreden, dan wordt afgifte van het bij de gedetecteerde MPC-signaalccmbinatie behorende codeteken aan uitgang 9 verhinderd.

Het als geldig waarderen van gesimuleerde MFC frequentie signaal-ccmbinaties, door enkelvoudige frequentie signalen, is daardoor ver-5 . meden.

Een van een kamfrequentie selectief element voorziene multifrequentie codeontvanger, kan zowel worden ingericht voor het detecteren van MFC-signalen uit in analoge vorm ontvangen signalen als uit in digitale vorm aangeboden signalen. Deze laatste kunnen zowel in 10 digitale vorm ontvangen zijn, als door middel van analoog-digitaal omzetting uit analoge ontvangen signalen worden afgeleid.

In een voor analoge signalen ingericht multifrequentie code ontvanger waarbij de frequentie selectieve elementen bandfliters zijn, zoals o.a. bekend uit de Britse octrooischrift 1.136.341, kan alg kanr 15 frequentie selectief element een kamfilter worden toegepast opgebouwd uit een sommatieinrichting waaraan de ontvangen signalen direct en via een vertragingselement worden toegevoerd, waarvan de vërtragingstijd gelijk is aan de reciproke waarde van het frequentieverschil van de opeenvolgende toansignalen. Dergelijke kamfilters zijn uitvoerig 20 beschreven in het artikel "An analyses of a type of carib filter" van A.G.J. Mac Farlane gepubliceerd in paper No. 3121E van "the Institute of Electrical Engineers" jan. 1960, pagina's 39-52. Voor zeer grote vertragingstij den kan het vertragingselement als ladingsoverdracht-inrichting (charged coupled device) zijn uitgevoerd.

25 Een multifrequentie codeontvanger ingericht voor de ver werking van pulscode gemoduleerde signalen is in figuur 5 weergegeven. Deze ontvanger is aangesloten op een multiplex kanaal 20 welke bijvoorbeeld een datasnelheid van 2,048 megabit per seconde heeft, verdeeld over 32 subkanalen van ieder 64 kilobit per seconde. Over elk 30 van deze subkanalen wordt PCM gemoduleerde MFC-signalering aan de ontvanger toegevoerd in 8 bits woorden, elk een signaalmonster representerend met een herhalingsfrequentie van 8 K bit per seconde.

De werking van de ontvanger wordt verder aan de hand van de door éên subkanaal aan de ontvanger toegevoerde signalen beschreven.

35 De verwerking van de signalen van de overige kanalen is daaraan identiek en kan of in tijdsvolgorde in dezelfde ontvanger geschieden of, in een aantal parallelgeschakelde ontvangers worden behandeld. Ook kan een combinatie van gedeeltelijke parallele en gedeeltelijke serie 8200051 ΡΗΝ 10.240 8 j * s verwerking worden toegepast.

Van een inkcmend subkanaal worden de acht bits van elk signaal monster in een als schuifregister 21 uitgevoerde buffer-trap gelezen onder bestuur van een uit de signalen op de hoofdweg 20 5 afgeleid kloksignaal dat toegevoerd wordt door lijn 22. Na de ontvangst van een groep van acht bits wordt deze groep onder bestuur van een puls-signaal afgegeven door een pulssignaalinrichting 24 in parallele vorm in een geheugeninrichting 23, uitgevoerd als een RAM, ingelezen. In dit geheugen worden de ontvangen monsters op cyclische wijze ingelezen.

10 Het is in de praktijk gebleken dat een aantal van 128 monsters van een ontvangen MFC signaal, voor het bepalen van de discrete Fourier transformatie, DFT genaamd, een goed compromis vormt tussen de detectie tijd, welke vanwege de afstand T = 125 yU sec tussen opeenvolgende monsters dan gelijk is aan 128.T = 16 msec, de 15 vereiste breedte van de hoofdlob van de overdrachtskarakteristiek van de detector cm de M.F.C. signalen afzonderlijk te kunnen bepalen ei het vermogen van het gedetecteerde signaal cm van ruis-spraak of andere stoors ignalen met een door de administraties voorgeschreven toelaatbaar max. niveau nog onderscheiden te kunnen worden. Het aantal 20 monsters qpgeslagen in het RAM 23 is derhalve gelijk aan 128 gekozen.

Een daarop volgend ontvangen monster wordt in het RAM 23 over de informatie van het eerste ingeschreven monster gelezen, enz.

De ontvanger bevat verder besturingsinrichting 25 bijv. een programmeerbaar geheugen "PRQM" zoals bekend uit het duitse Aus-25 legeschrift 26 03 270 of een deel van een yU processor zoals een Z 80 van Zilog. Het daarin qpgeslagen besturingsprogramma bestuurt o.a. daarop aangesloten programmeerbare geheugens PRQM 26 en PRQM 27 waarin respectievelijk de kernen van de DFT; a) w(nT) . sin k w η T en 30 b) w(nT) . cos k w η T , zoals gedefinieerd in IEEE Trans, on Ccmm.

Vol. CQM-21, No. 12, Dec. 1973, pagina's 1331-13359, zijn opgeslagen.

Hierin is: T de mcnsterherhalingstijd, die in dit uitvoeringsvoorbeeld 125 yU 35 sec is n = 1, 2, ... N het monsternummer aangeeft, waarbij N in dit uitvoeringsvoorbeeld gelijk aan 128 is, k een geheel getal in dit voorbeeld 0, 1, 2 t/m 6 is, w het toonfrequentie monsterinterval gelijk aan 2Χ/ΜΓ, 8200051 EHN 10.240 9 zodat kw voor de lopende parameter k de MFC frequenties representeren en w(n,T) een venster functie is.

Venster functies worden toegepast on de verhouding van de energie van de detector responsie van de hoofdlob tot die van de zijlobben te 5 verbeteren. Dergelijke venster functies zijn uitvoerig beschreven in het artikel "On the use of windows for harmonie analysis with the Discrete Fourier Transform" van F.J. Harris gepubliceerd in Proc. of the IEEE Vo. 66, No. 1, January 1978, pagina's 51-83.

Voor de detectie van de MFC toonfrequentie signalen 10 zijn zogeheten "raised-cosine" venster functies bijzonder geschikt.

Ter bepaling van de sotimen n=127 S(k,w) = Σ f(n,T) . w(nT) . sin(kwnT) n=0 15 n=127 .....

en C(k,w) = ^ f(n,T) . w(nT) . cos(kwnT) n=0 bevat de ontvanger twee productaccumulatoren 30 en 31.

Door de pulsinrichting 24 aan de besturingsinrichting 20 25 afgegeven pulsreeks wordt het in de besturingsinrichting 25 opge slagen programma iedere 125 ^u sec doorlopen.

Deze besturingsinrichting geeft via stuurgeleider 25-1 voor opeenvolgende tijdsintervallen, elke van 125 sec, opdracht om de in de inrichting 23 qpgeslagen ingangsmonsters tenminste een met het 25. aantal MFC signaalfrequenties overeenkomend aantal intervallen van zes keren uit te lezen. Deze monsters worden via een code omzetter 29, voor het cmzetten van de PCM gecodeerde signaal monsters in lineaire binair gecodeerde signaalmonsters, aan eerste ingangen 30-1 en 31-1 van de product accumulatoren 30 en 31 toegevoerd.

30 Tegelijkertijd geeft de besturingsinrichting 25 via de stuurgeleiders 25-2 en 25-3 opdracht aan de inrichtingen 26 resp. 27 cm synchroon met de uitgelezen ingangssignaalmpnsters, de monsters van de zes verschillende kernen van de MFC signalen in zes achtereenvolgende intervallen, met aan iedere interval een specifiek toegevoegde 35 MFC signaal,aan een tweede ingang 30-2 van product accumulator 30 resp. een tweede ingang 31-2 van de product accumulator 31 toe te voeren.

De door de product accumulatoren 30 en 31 bepaalde sommen S(k,w) en C(k,w), met k = 0, 1, ... 5 voor interval0,1,2, ... 5 worden 8200051 ΓΗΝ 10.240 10 als adressignalen via geleiders 30-3 en 31-3 aan een geheugeninrichting ROM 32 toegevoerd. In dit geheugen is voor alle mogelijke waarden van de signalen S (k,w) en C(k,w) de bij de geselecteerde frequentie- 2 component behorende amplitude of het vermogen F(kfw) = F(k,w) = 2 2 5 S (k,w) + C(k,w) opgeslagen, waarbij F(k,w) de DPT van het ingangssignaal f(nT) is voor de frequentie conponent kw.

De aldus verkregen uitgangssignalen representatief voor het vermogen van ontvangen MFC signaalfrequentie worden via geleider 32-1 aan een logische schakeling 33 toegevoerd alwaar deze 10 naar grootte geselecteerd worden. Deze schakeling welke uit het genoemde artikel van G. Gara gepubliceerd in IEEE Trans, on Carni. Vol. CQM-21,

No. 12, Dec. 1973, bekend is kan bijvoorbeeld met behulp van een ^u processor worden gerealiseerd zoals bijvoorbeeld door een deel van de reeds eerder genoemde Z 80 van Zilog.

15 De twee signaalfrequenties met de grootste amplitude zijn daarbij representatief voor een ontvangen MPC-signaal. Behalve MFC-signaal detectie in 6 opeenvolgende intervallen wordt in het daarop volgende interval van 125 ^u sec ook de totale ontvangen signaal energie bepaald, ten behoeve van de bewaking tegen stoorsignalen.

20 Hiertoe geeft na afloop van de MFC signaal detectie de besturings inrichting 25 via geleider 25-1 opdracht aan inrichting 23 cm de cpgeslagen ingangsmonsters nogmaals uit te lezen. Tegelijkertijd wordt van stuurgeleider 25-4 aan de product accumulator 30 opdracht gegeven cm de qp de ingangen 30-1 ontvangen ingangssignaal monsters 25 f(nT) intern ook aan de ingang 30-2 toe;te voeren.

De product accumulator 30 bepaalt hieruit het scm-signaal f2 (nT), hetwelk als adressignaal eventueel gecomprimeerd n=0 aan de inrichting 32 wordt toegevoerd. In deze inrichting zijn voor 30 alle waarden van het signaal f2 (nT) de genormeerde signaalwaarde 1 4ËL 2 » / f (nT) opgeslagen, welke waarde onder bestuur van een qp geleider 25-4 aanwezig signaal aan de logische schakeling 33 wordt toegevoerd. Deze vergelijkt dit signaal met de som van de twee 35 sterkste gedetecteerde MPC-signalen, waarbij de MFC-signaalccmbinatie slechts geldig wordt verklaard als deze signalen niet meer dan een van te voren bepaalde kleine waarde van elkaar verschillen.

8200051 EHN 10.240 11

Deze bekende MPC-signaal ontvanger voorzien van de hiervoor besproken stoorsignaal bewakingsschakellng kan evenwel een irrmi-tatie van een MFC signaal conbinatie door een enkelvoudig sinusvormig stoorsignaal niet onderkennen. Daartoe is deze ontvanger met een kaïrr 5 filter uitgerust.

Voor het onderkennen van een ingangssignaal gevormd door een enkelvoudig sinus vormig signaal gelegen ongeveer midden tussen twee MFC signaalfrequenties in, zou volgens de in figuur 4 weergegeven overdrachtskarakteristiek van het kamfilter,de DFT bepaald 10 moeten worden voor de frequenties f7 t/m f 11, gelegen midden tussen de MPC-frequenties f0 t/m f5.

Het totale aantal bewerkingen zou dan toenemen van zes DFT's voor elk van de MFC signaalfrequenties vermeerderd met één bewerking voor het bepalen van het totale ontvangen vermogen met.....

15 zeven DFT's voor elk van de midden tussen de MFC signaal frequenties gelegen signalen.

Om dit aantal bewerkingen elke milli sec, zijnde 8 keer 125 yU sec, uit te kunnen voeren zou of de bewerkingssnelheid ongeveer verdubbeld moeten worden, hetgeen snellere en daardoor dure electronica 20 vereist, of zou een parallel bewerking vereist zijn, wat een verdubbeling van het aantal elementen vereist.

Hieraan wordt als volgt tegemoet gekomen.

De DFT van elk der frequenties f(7) t/m f (11) wordt gegeven door 25 F(k,w') = f(n.T) w(n,T) cos^X (fo - i f/2 +k^f) . nT7 + n=0 iti

j ^_ f(n.T) w(n,T) sin|27C(fo - J f/2 + kc)f) . nTJ

n=0 35 op een normeringsfactor na, welke voor het gemak gelijk aan één is gekozen, maar gewoonlijk gelijk aan 2/N is, waarin fo de laagste MFC signaalfrequentie is, welke bij overdracht in één richting 700 Hz bedraagt en voor overdracht in beide richtingen in de heenrichting 1380 Hz bedraagt en in de terugrichting 540 Hz bedraagt, 35 ^ f het verschil tussen twee opeenvolgende MFC signaalfrequenties is, welke bij overdracht in één richting 100 Hz bedraagt en bij overdracht in twee richtingen 120 Hz bedraagt, en k het aantal MFC signaalfrequenties is.

8200051 H3N 10.240 12 — Scnmatie over k geeft 6 6 N-1

FtWt = Σ F(k'w'} = ^ f (nT)w(n,T)cos[2^/fo 4f/2+kif)n.3 +

t0t k=0 k=0 nRT

5 ^ N-1 + j / f (nT)w(n,T)sinj27T (fo-if/2+k^f) .ητΐ.

k=0 n=0~ —'

Hieruit blijkt dat de sanmen over k en over n verwisseld kunnen 10 worden, zodat geldt: 6 . N-1 6

Ftot(w') = p<k'w') f (nT) ^ W(n,T)cosjj(fo-if/2+kif) .nil +

fcö „ k=0 J

KM 6 15 + j^>~ f (nT) ^T" W(n,T)sinj2TC(fo-if/2+kif) .nij.

n=0 k=0

De gedeelten 20 Γ 20 f w(nT) sinp’STifo - Af/2 + k^f) . nT| en

feö -J

6 w(nT) cospJC (fo - c)f/2 + k<^f) . nT j k=0 ^ 25 zijn als de kernen van één over de som van 6 termen uitgevoerde DFT te beschouwen.

In plaats van 7 extra berekeningen, nml. een voor elke tussen twee opeenvolgend MFC signaalfrequenties,kan dus met slechts 30 één extra DFT berekening worden volstaan. Deze vereenvoudiging berust qp het inzicht dat we met het kamfilter slechts één enkele ongewenste sinusvormige signaalfrequentie willen detecteren. De aanwezigheid van meerdere ongewenste signaalcoirponenten dan twee, zijnde het aantal MPC-frequentie signalen in een MFC singaalcanbinatie, wordt door de 35 detectie van het gehele ontvangen vermogen bewaakt.

Het aantal extra berekeningen nodig voor de detectie van één enkelvoudig sinus vormig signaal kan volgens een voorkeurswerkwijze nog verder beperkt worden.Zoals eerder is vermeld is bij een 8200051 EHN 10.240 13 ......- DPT de breedte van de hoofdlob van de detectie responsie afhankelijk van het aantal monsters waarover in de DFT berekeningen wordt gesatineerd. Zoals fig. 4 toont zijn de hoofdlobben van het kamfilter twee keer zo smal dan die van de afzonderlijke MFC signaal frequenties 5 weergegeven in figuur 2. Dit zou ongeveer een twee keer zo groot aantal ingangsmonsters vereisen, hetgeen behalve veel geheugen ook een dubbele interval van 125 ^u sec zou vereisen. Echter kan het aantal monsters met ongeveer de helft worden gereduceerd en de berekening eveneens in slechts êên interval worden uitgevoerd zander dat de selectiviteit 10 van het filter verminderd wordt. Dit wordt verkregen door de over-drachtskarakteristieken van de DPT's bepaald door de frequentie signalen gelegen midden tussen de MFC-signaalfrequenties met toenemende frequentie afwisselend bij elkaar op te tellen en van elkaar af te trékken.

15 , In plaats van de hierboven afgeleide uitdrukking F(k/wt) wordt de uitdrukking (-1)k F(k,w') bepaald.

Dit geeft op overeenkomstige wijze de uitdrukking 6 (N-1) — 20 F£(w) =^> (-1)k F(k/w») = S· f (nT) Hrin^/k’w'J+jsin/T/k'w'M (1) k=0 n=0

De kernen rinT/k'w’) en sCn^k'w') hebben de volgende gedaante 6 25 sin/Tjk'w') = +^ (-1)k w(nT) . sinjilT (fo - ^f/2 + k^f) . ητ7 (2) k=0 en 6._ r(n,T/k,w') = +/ (-1)k w(nT) . cosj27£ (fo - if/2 + ki f) . nij (3) 30 k=0 waarbij of beide plus-tekens of beide mintekens gebruikt kunnen worden.

Figuur 6 toont het resultaat van deze bewerking voor de reeks tocnfrequentiesignalen van 540, 660, 780, 900, 1020 en 1140 Hz.

De gestippelde kranmen 37 t/m 43 tonen de hoofdlobben 35 van de afzonderlijke overdrachtskarakteristiek van de DFT's voor de frequenties 480, 600, 720, 840, 960, 1080 en 1200 Hz gelegen midden tussen de MFC signaalfrequenties.

___________ De even lobben hebben een positief teken en de oneven 8200051 EHN 10.240 14 k lobben een negatief teken overeenkomend met (-1) en net een negatief teken voor de kernen (2) en (3).

Voor een positief teken van de kernen (2) en (3) moet figuur 6 worden omgekeerd. Door optelling van de lobben 37 t/m 43 5 wordt de curve 44 verkregen.

Hierbij valt op dat deze nulpunten heeft voor de MFC signaalfrequenties en maximaal is voor de midden tussen de MFC signaal-frequenties gelegen frequenties, zodat het de ideale overdrachts-karakteristiek voor het kamfilter vormt, bij een aantal signaalmonsters 10 gelijk aan N = 128. Het teken van de signaalwaarden is niet van belang daar uitsluitend de grootte van de signaalwaarden wordt gebruikt.

Cm deze kamfilterfunctie te realiseren bevat de multi-frequentie code ontvanger weergegeven in figuur 5 twee extra geheugen-inrichtingen, de ROM’s 34 en 35, waarin de monsters van de respectieve-15 lijke kernen (2) en (3) zijn opgeslagen. Deze ROM's kunnen ook als een gedeelte van de ROM's 26 en 27 zijn uitgevoerd.

De besturings inrichting 25 is verder zodanig ingericht dat deze,na het bepalen van de MFC signaalfrequenties in zes opeenvolgende intervallen en het totale ontvangen vermogen in het daarop 20 volgende interval, . in het dan volgende interval op identieke wijze via geleider 25-1 het RM 23 opdracht geeft cm alle cpgeslagen monsters nog eenmaal uit te lezen. Tegelijkertijd geeft de bes tur ings inrichting 25 via de geleiders 34-1 en 35-1 de ROM's 34 en 35 opdracht de monsters van de kernen (2) en (3) uit te lezer^cp dezelfde wijze als bij de 25 bekende inrichting opdracht wordt gegeven voor het uitlezen van de inrichtingen 26 en 27 bij het bepalen van de MFC frequentie signalen.

Op overeenkomstige wijze als beschreven voor de MFC signaalfrequenties worden, in de product accumulatoren 30 en 31 daaruit de soutien 30 N

S'(k'w') = f(n',T) s(n'T, k'w') en (4)

n=Q

N

•MWI

C'(k'w') = \ f(n'T) r(n'T, k'w') bepaald (5) 35 Z—- n=0 8200051 EHN 10.240 15

Deze samen (4) en (5) vormen weer adressignalen voor de geheugeninrichting 32, welke via geleider 32-1 het daarbij behorende -uitgangssignaal . p' (k'w*) = S·2 (k'w*)2 + C'^k’w') 5 t aan de logica schakeling 33 af geeft.

Deze schakeling vergelijkt dit signaal met een drempel afgeleidt van de sou van de twee sterkste, gedetecteerde MFC signalen 10 bijv. 1.0 dB lager dan genoemde soa qp analoge wijze als voor de bekende steorbewaking beschreven is. Kont de uitgang van het kamr frequentie selectieve element boven de genoemde drempel uit dan worden de twee sterkste MFC signalen niet aan een codecmzetter 36 toegevoerd.

Deze codeomzetter wordt gevormd door een 104 waarin voor iedere cam-15 binatie van twee MFC signaal frequenties het daarbij behorende code teken is cpgeslagen.of kan deel uitmaken van de logische schakeling 33, dus een deel vormen van de reeds eerder genoemde yU processor.

Hiermede is voorkomen dat MFC frequentie signalen geirrmiteerd door één enkel sinusvormig MFC signaal als geldig gewaardeerd zouden warden.

20 Stemt de grootte van het signaal van het kamfilter niet overeen met de son van de twee sterkst gedetecteerde MFC signaal-frequenties bijvoorbeeld dat het kamfrequentie selectieve element geen uitgangssignaal afgeeft en dat de door de toonsignaal bewaklngsschakeling gedetecteerde energie niet binnen de voorafbepaalde grenzen groter is 25 dan de energie gedetecteerd van de twee sterkste MFC signaalfrequenties, dan worden deze signalen aan de code onzetter 36 toegevoerd..

De MFC signaalfrequenties fungeren als adressignalen voor het RCM 36, welke in antwoord op deze adressignalen met het de MFC signaalfrequenties corresponderende MFC code tekens aan uitgang 9 afgeeft.

30 De totale tijd nodig voor het uitvoeren van de be rekeningen voor een eenmalige MFC signaal detectie beslaat 1 milliseconde, opgebouwd uit acht intervallen van 125 yU sec, zijnde zes voor de MFC signalen, een voor de detectie van het totale ontvangen vermogen en één voor de detectie van een enkelvoudig sinusvormig 35 stoorsignaal. De extra tijd ten behoeve van de enkelvoudig sinusvormige signaaldetectie is dus minimaal, waardoor de totale MFC signaal detectie geschiedt binnen de door de administraties geeiste detectietijd, zonder dat de verwerkingssnelheid moet warden verhoogd.

8200051

Claims (5)

7 EHN 10.240 16

1. Multifrequentie code ontvanger voor het uit ingangssignalen detecteren van combinaties van tenminste twee uit een groep van multifrequentie toons ignalen bevattende toonfrequentie selectieve elementen, een op deze elementen aangesloten toonsignaal-combinatie- 5 detector en een stoorsignaal-bewakingsschakeling voor het blokkeren van een gedetecteerde signaalcombinatie bij de aanwezigheid van stoorsignalen, daardoor gekenmerkt, dat de stoorsignaal-bewakings-schakellng een kamfrequentie selectief element bevat waarvan de nulpunten in de overdrachtkarakteristiek nagenoeg samenvallen mat 10 de nominale frequenties van de groep van multifrequentie toons ignalen en het kamfrequentie selectieve element op de toonsignaal-combinatie-detector is aangesloten voor het blokkeren van een gedetecteerde signaalcombinatie indien het uitgangssignaal van het kamfrequentie selectieve element een van de sterkte van de ontvangen signaal-15 combinatie afhankelijke drempelwaarde overschrijdt.

2. Multifrequentie code ontvanger volgens conclusie 1, daardoor gekenmerkt, dat de frequentie selectieve elementen en het kamfrequentie selectieve element analoge signaal filters bevatten voor het uit analoge signalen detecteren van multifrequentie code- 20 signalen.

3. Werkwijze voor toepassing in een multifrequentie code ontvanger volgens conclusie 1, waarin door de frequentie selectieve elementen uit digitale ingangssignalen met behulp van discrete Fouriertransformatie de aanwezigheid van multifrequentie toonsignalen 25 worden bepaald, gekenmerkt door de volgende stappen: - het bepalen van de discrete Fourier getransformeerde van de digitale ingangssignalen met als kernen van deze discrete Fouriertransformatie de uitdrukkingen 30 w(n,T) sin|27C (fo - i f/2 + k^f) . rff] en k=0 k=p y> . w(n,T) cos pTT (fo - S f/2 + kj) f) . rirj 35 k=0 waarbij w(n,T) een bepaald venster signaal is, p het aantal multifrequentie codesignalen is, fo de laagste multitoon signaalfrequentie is uit de groep van 8200051 9 - EHN 10.240 17 multifrequentie code signalen, k f het frequentieverschil tussen twee in frequentie opeènvoIgende raultifrequentie toonsignalen is, T de tijd gelegen tussen twee opeenvolgende monsters van de digitale S ingangssignalen is en waarbij n het rangnummer is van de monsters van de ingangssignalen. - het uit de discrete Fouriergetransfonteerde ingangssignalen bepalen van een met het vermogen van de geselecteerde frequentie component evenredig signaal. 10. het vergelijken van dit signaal met de scan van de vermogens van de multifrequentie toons ignalen van een gedetecteerde raultifrequentie codesignaal combinatie. - het ongeldig verklaren van de gedetecteerde multifrequentie code. signaal combinatie wanneer het genoemde signaal een waarde heeft 15 welke ongeveer gelijk is aan. die van de waarde van genoemde som.

4. Werkwijze voor toepassing in een multifrequentie code ontvanger volgens conclusie 1, waarin door de frequentie selectieve elementen uit digitale ingangssignalen met behulp van discrete Fouriertransformatie de aanwezigheid van multifrequentie toonsignalen 20 worden bepaald, gekenmerkt door de volgende stappen: - het bepalen van de discrete Fcuriergetransformeerde van de digitale ingangssignalen met als kernen van deze discrete Fouriertransformatie de uitdrukkingen k=p 25 w(n,T) (-1)k sinJ27r(fo - (if/2 + kof) . r£T1 en k=p y w(n,T) (-1)k cosJjTnfo - if/2 + kjf) . nT? kSf J 30 waarbij w(n,T) een bepaald venstersignaal is, p het aantal multifrequentie codesignalen is, fo de laagste multitoon signaalfrequentie is uit de groep van raultifrequentie codesignalen, 35. f het frequentieverschil tussen twee in frequentie opvolgende raultifrequentie toonsignalen is, T de tijd gelegen tussen twee opeenvolgende monsters van de digitale ingangssignalen is en waarbij n het rangnunmer is van de monsters 8200051 ΕΗΝ 10.240 18 V ΐ van deingangssignalen. ~ het uit de discrete Fouriergetransformeerde ingangssignalen bepalen van een met het vermogen van de geselecteerde frequentie component evenredig signaal.

5. het vergelijken van dit signaal met de som van de vermogens van de multifrequentie toonsignalen van een gedetecteerde multifrequentie codesignaalccmbinatie. - het ongeldig verklaren van de gedetecteerde multifrequentie ebde signaalccmbinatie wanneer het genoemde signaal een vaarde heeft 10 welke ongeveer gelijk is aan die van de waarde van genoemde som. 15 20 25 30 8200051 35