BG62545B1

BG62545B1 - Метод за модулация и устройство за пренос на сигнали с данни

Info

Publication number: BG62545B1
Application number: BG102091A
Authority: BG
Inventors: Ralph P. Andress; Manfred Huberty; Thomas Stampe
Original assignee: Deutsche Telekom Ag
Priority date: 1995-06-28
Filing date: 1997-12-01
Publication date: 2000-01-31
Also published as: CZ351697A3; EE03365B1; ATE190786T1; HUP9802364A3; CZ288335B6; BG102091A; PL324262A1; PL181135B1; EP0835561A1; HU220526B1; HUP9802364A2; EP0835561B1; RU2194368C2; SK174797A3; RO119400B1; WO1997001894A1

Description

Изобретението се отнася до метод за модулация и устройство за пренасяне на сигнали с данни, а също така до приемник за приемане на модулираните по същия метод и пренасяни сигнали с данни, приложими в съобщителната техника.

Предшестващо състояние на техниката

Известна е двулентова модулация като метод на предаване в различни области на информационните канали, като например в диференциалния сигнал при стереопредаването. RDS-сигналът (RDS = Radio Daten System Информационна радиосистема) за предаване на отнасящи се до програма за допълнителни информации в гражданското УКВ-радиоразпръскване цветова информация на телевизионните предавания. Известно е приложение на PSK-модулацията (PSK = Phase Shift Keying = превключване на фазите) на една подносеща за съвместимото предаване на данни в АМрадиообхват /1/.

Тези двулентови модулации са вградени специално в информационни канали, при които широчината на лентата на сигнала играе второстепенна роля.

Носещата честота, необходима за демодулирането на DSB-модулация (DSB = Double Side Band = двустранна лента), се формира примерно при стереопредаването, като за генерирането на носещата от 38 kHz във високочестотен уплътнен сигнал едновременно се пренася и пилотна честота от 19 kHz. За възстановяване на носещата на една DSB с идентични странични ленти други методи използват “Costa’s Loop. Като пример в тази връзка е RDS-демодулаторния тип SAA6579T.

Желаното пренасяне на RDS-сигнала (QDSB с две идентични странични ленти, където QDSB е квадратурна двулентова модулация) в дълговълновия обхват по отношение на широчината на лентата, която е 4,8 kHz са поставени граници.

Излъчване на RDS QDSB сигнал с тази широчина на лентата в дълговълновия и свръхдълговълновия обхват (9...148,5 kHz) би до30 вело до смущения от съседни канали на вече координирани предаватели на данни.

С оглед на това обстоятелство и свързаните с него недостатъци при едно DSB-излъч5 ване, като: двойна широчина на лентата на радиосигнала, разпределяне на излъчваната енергия на равни части в страничните ленти, като е необходима само една такава, двойна избирателна широчина на лентата за необходи10 мите приемници, всичко това увеличава вероятността от проникване на смущаващи сигнали. Основен проблем при пренасянето на радиосъобщения от аналогов, респективно цифров вид, се явява необходимата широчина на 15 лентата на модулирания продукт. Това означава, че ще трябва да се положат усилия, за да се използва оптимално естествения ресурс на честотния обхват, който може да бъде използван за “Съобщения/Информация”.

С оглед стесняване широчината на лентата е известен еднолентов метод (SSB = Single Side Band) PSK-модулирани цифрови сигнали. Той се базира на констатацията, че при двулентовата модулация, отнесено спрямо фик25 тивната радионосеща, възникват две странични ленти с еднакво съдържание на информацията. За възстановяване на съдържанието на съобщението е необходима само една странична лента, като този вече познат метод изисква специални схеми за декодиране приетите сигнали /2/.

Техническа същност на изобретението

Задача на изобретението е да се разработят метод и устройство за пренасяне на сигнали с данни чрез предаватели с голям радиус на действие, при което до голяма степен да бъдат отстранени посочените недостатъци. Методът, схемата и приемникът съгласно изобретението трябва да могат бързо и евтино да се разработят, да не изискват създаването на нови чипове и да позволят незабавната експлоатация в крайни устройства.

Задачата се решава с помощта на еднолентовото предаване на RDS модулацията (SSBRDS = Single Side Band - Radio Daten System Информационна радиосистема c едностранна лента) чрез метод за модулация за пренасяне на сигнали с данни, при който една първа носеща честота се модулира със сигналите с данни квадратурно двулентово, при което от мо2

ύ. 545 дулирания сигнал по филтърен или фазов метод се изготвя еднолентов сигнал с остатъчен сигнал с носеща честота, след което еднолентовият сигнал се преобразува и прехвърля в дълговълновия обхват чрез смесване с честота на генератор, след което преобразуваният еднолентов сигнал се излъчва заедно с преобразувания остатъчен сигнал с носеща честота.

Възможно е чрез синтетично генериране да се формира еднолентова сигнал с остатъчен сигнал с носеща честота от двулентово модулиран със сигнали с данни, като еднолентовият сигнал се преобразува и прехвърля в дълговълновия обхват чрез смесване с честота на генератор, след което преобразуваният еднолентов сигнал се излъчва заедно с преобразувания остатъчен сигнал носеща честота.

Модулираният сигнал може да бъде получен с помощта на кодиращо устройство на Информационна радиосистема.

Еднолентовият сигнал по избор се формира посредством филтър като долна или горна странична лента на модулирания сигнал.

Задачата е решена и чрез схема за пренасяне на сигнали с данни, като тези сигнали с данни постъпват в RDS-кодиращо устройство, като изходът на RDS-кодиращото устройство е свързан с честотен преобразувател (3, 4), който от своя страна откъм изхода си е присъединен към еднолентов филтър, изходът на който е свързан с честотен преобразувател (6, 7) за преобразуване в дълговълновия обхват, чийто изход е присъединен към входа на дълговълнов предавател.

Задачата е решена и чрез приемник за приемане на сигнали с данни, като сигналите с данни се предават и приемат като модулация на еднолентов сигнал с остатъчен сигнал с носеща честота, който за пренасянето му се преобразува в дълговълновия обхват чрез смесване с честота от генератор, като за преобразуването на приетия в дълговълновия обхват сигнал разположението на честотите на еднолентовия сигнал с остатъчен сигнал с носеща честота, са предвидени генератор на смесител, към чийто изход е присъединен лентов филтър, а лентовият филтър е свързан с демодулатор.

В приемника лентовият филтър 17 има широчина на лентата 2,4 kHz и включва честотата 57 kHz, демодулаторът (18) е RDSдемодулатор.

В приемника сигналите с данни се преда30 ват и приемат като модулация на еднолентов сигнал с остатъчен сигнал с носеща честота, който за пренасянето му се преобразува в дълговълновия обхват чрез смесване с генератор5 на честота, пренасяният остатъчен сигнал с носеща честота се използва за синхронна демодулация.

В приемника сигналите с данни се предават и приемат като модулация на еднолентов 10 сигнал с остатъчен сигнал с носеща честота, който за пренасянето му се преобразува в дълговълновия обхват чрез смесване с генераторна честота, а приетата странична лента се демодулира асинхронно чрез анализ на честотни15 те съставки от спектъра на продукта от модулацията.

Предимството на решението съгласно изобретението се състои в това, че аналоговата еднолентова модулация (SSB) може да бъде 20 приложена и в цифровата двулентова модулация (DSB = 2PSK). Типичен представител за приложението на двулентовата модулация (DSB), или по-точно квадратурната двулентова модулация (QDSB), е RDS-сигналът.

Чрез прилагане на филтърния метод може по желание да се формира долната или горната странична лента на RDS-сигнала. Получената по този начин цифрова еднолентова модулация може да се премести в искания предавателен спектър чрез смесване със съответна генераторна честота.

Излъчването на една странична лента със или без остатъчен сигнал с носеща честота се явява функция на използвания метод за демодулиране. Допустими са и двата варианта. От това следва, че се заема само половината от широчината на лентата, за разлика от едно RDS-DSB-, (QDSB)-излъчване. Освен това се подобрява коефициентът на полезно действие на предавателната станция, а оттам при еднакъв радиус на действие могат да се намалят енергията и експлоатационните разходи. Намаляването на широчината на лентата позволява намаляване на широчината на лентата на избиране в приемателната страна, а по този начин се намалява и вероятността от проникване на смущаващи сигнали.

Описание на приложените фигури

Фигура 1 показва диаграма на еднолентово предаване чрез RDS-модулация;

фигура 2 - принципна схема за прилагане на метода съгласно изобретението;

фигура 3 - принципна схема на един приемник.

В описанието и на фигурите са използвани следните съкращения:

ARI - информация за автомобилисти по радиото;

RDS - информационна радиосистема (Radio Daten System);

SSB - единична странична лента (Single Side Bamd);

DSB - двойна странична лента (Double Side Band);

QDSB - квадратурна двулентова модулация (Quadratur-Doppel Seiten Band);

USB - горна странична лента (Upper Side Band);

LSB - долна странична лента (Lower Side Band)]

PSK - превключване на фазите (Phase Schift Keying);

ZF - междинна честота (Zwischen Frequenz).

Изтъкнатите затруднения при излъчването на RDS-сигнала на дълги вълни се преодоляват с това, като познатите от аналоговата предавателна техника SSB-методи се прилагат в RDS-QDSB-модулацията. За разлика от аналоговата SSB-модулация при демодулирането ще трябва да се предостави носеща честота с подходящи, точно определени честота и фаза.

Примерно изпълнение на изобретението

На фиг. 1 е изобразен RDS-сигналът с неговите странични ленти. Обозначената с пунктир носеща Ωο = 57 kHz характеризира известната от ARI-система немодулирана ARIносеща. Тя е в квадратура (с фазова разлика от 90°С спрямо RDS-фазата и затова може да бъде използвана за демодулирането на една RDS-QDSB-странична лента.

Изготвянето на RDS-QDSB-сигнала за приложение в дълговълновия обхват е показано на фиг. 2. За представяне на RDS-QDSBсигнала е носеща (немодулирана ARI) по правило може да се използва всяко познато от УКВ-RDS кодиращо устройство за RDS.

За формирането на показана на фиг. 1 в рамка с пунктир горна странична лента (USB) с носещац тук се прилага филтърният метод.

Това означава, че във втората стъпка се извършва честотно преобразуване на RDS-QDSBсигнала (57 kHz) в лентовата широчина на филтъра (Ωο- Ωο+ фо 2,4 kHz) на SSB-филтъра. По този начин в зависимост от избраната честота на генератора за първото честотно преобразуване на изхода на филтъра е на разположение долната (LSB+носеща) странична лента или горната (USB+носеща) странична лента с междинна честотна фаза. Второто честотно преобразуване служи за транспониране на получената SSB на RDS-сигнала с остатъчен сигнал с носеща честота (носещата е намалена максимално до амплитудите на страничната лента) до исканата предавателна честота. В следващия етап сигналът се усилва до съответната мощност за предаване. Начинът, по който се формира SSB-сигналът (филтърен метод, фазов метод, респективно синтетично генериране), е без значение. Не може да се изключи приложението на метода и за по-висококачествени методи на модулация, базиращи се върху DSB. Приложението на метода не е обвързано единствено към дълговълновия обхват.

По-долу е описана демодулацията на SSB-RDS-излъчването.

По принцип демодулацията може да се извърши както синхронно чрез кохерентен демодулатор с подносеща, която има подходящи точно определени честота и фаза, така и асинхронно без подносеща. При използването на някой от начините за синхронна демодулация, в предавателната страна е необходимо да се предаде едновременно и остатъчен сигнал с носеща честота, намиращ се в квадратура спрямо страничната лента. Демодулацията се извършва чрез синхронни детектори, като за синхронната демодулация се използва пренасяният остатъчен сигнал с носеща честота. По този начин демодулацията се извършва директно в честотната лента на основната група. Ако демодулацията протича асинхронно, върху приемателната страна трябва да се вземат мерки за осигуряване от страна на демодулатора на липсващата опорна фаза на носещата спрямо страничната лента. Освен това е възможно анализиране на демодулацията на сигнала по наличието на неговите типични честотни съставки от спектъра, съответстващо на цифрови 0 или 1, и оттам да се генерира потокът от данни, като страничната лента се де4 модулира асинхронно, включително демодулацията чрез анализ на честотните съставки в спектъра на продукта от модулацията. Това означава, че за демодулацията е елиминирана зависимостта от чипове, които тепърва трябва да се разработват, тъй като продуктът от демодулацията при всички случаи може да бъде обработен по-нататък със стандартните цифрови схеми.

Еднолентовото излъчване на RDS-сигнала (SSB-RDS) вече е изпробвано на дълги вълни с честота 123,7 kHz, при което като технически осъществима и целесъобразна се оказа описаната по-долу схема съгласно фиг. 2. Като източник на данни 1 в този конкретен случай се използва RDS-кодиращо устройство 2, което може да предостави QDSB-модулация със или без носеща честота. След първото честотно преобразуване с първо смесително устройство 3 и първи генератор 4, с помощта на филтърния метод в 5 се формира SSB-сигнал с остатъчен сигнал с носеща честота и чрез смесване с помощта на второ смесително устройство 6, в което от втори генератор 7 постъпва носеща честота, който SSB-сигнал се преобразува до предавателна честота, усилва се в 8 и се излъчва.

По този начин като остатъчен сигнал с носеща честота може да се използва AR1носещата, която може да се включи към RDSкодиращото устройство. За приемането на SSBRDS-сигнала се използва познат вече многолентов приемник със синхронен демодулатор. По-нататъшната обработка на RDS-честотната лента на основна група (двуфазен сигнал) не създава никакви технически проблеми. Приложението на метода не е обвързано единствено към дълговълновия обхват.

На фиг. 3 е показан приемник за сигналите с данни, пренасяни по метода съгласно изобретението. От антена 13 високочестотните сигнали се предоставят на входен усилвател 14. Честотата fe + fZF се формира от генератор 15, като fe е честотата на съдържащата се във високочестотния сигнал носеща (остатъчен сигнал с носеща честота), a fZF = 57 kHz. В смесителното стъпало 16 след това усиленият високочестотен сигнал се преобразува до междинночестотен обхват и се пропуска през лентов филтър 17 с широчина на лентата 2,4 kHz. Към него е присъединен стандартен RDS-демодулатор 18 от типа SAA6579T, който има по един изход 19, 20 за един синхронизиращ сигнал и един сигнал с данни. Тези сигнали може да бъдат декодирани според правилата, залегнали в информационната радиосистема, след което - изведени за индикация.

Claims

Патентни претенции

1. Метод за модулация за пренасяне на сигнали с данни, при който една първа носеща честота се модулира със сигналите с данни квадратурно двулентово, характеризиращ се с това, че от модулирания сигнал по филтърен или фазов метод се изготвя еднолентов сигнал с остатъчен сигнал с носеща честота, след което еднолентовият сигнал се преобразува и прехвърля в дълговълновия обхват чрез смесване с честота на генератор, след което преобразуваният еднолентов сигнал се излъчва заедно с преобразувания остатъчен сигнал с носеща честота.
2. Метод за модулация за пренасяне на сигнали с данни, при който чрез синтетично генериране се формира еднолентов сигнал с остатъчен сигнал с носеща честота от двулентово модулиран със сигнали с данни, като еднолентовият сигнал се преобразува и прехвърля в дълговълновия обхват чрез смесване с честота на генератор, след което преобразуваният еднолентов сигнал се излъчва заедно с преобразувания остатъчен сигнал с носеща честота.
3. Метод на модулация съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че модулираният сигнал се получава с помощта на кодиращо устройство на Информационна радиосистема.
4. Метод на модулация съгласно някоя от претенциите 1,3, характеризиращ се с това, че еднолентовият сигнал се формира чрез филтър като долна или горна странична лента на модулирания сигнал.
5. Схема за пренасяне на сигнали с данни, като тези сигнали с данни постъпват в RDSкодиращо устройство (2), като изходът на RDSкодиращото устройство (2) е свързан с честотен преобразувател (3, 4), който от своя страна откъм изхода си е присъединен към еднолентов филтър (5), изходът на който е свързан с честотен преобразувател (6, 7) за преобразуване в дълговълновия обхват, чийто изход е присъединен към входа на дълговълнов преда вател (8).
6. Приемник за приемане на сигнали с данни, като сигналите с данни се предават и приемат като модулация на еднолентов сигнал с остатъчен сигнал с носеща честота, който за 5 пренасянето му се преобразува в дълговълновия обхват чрез смесване с честота от генератор, като за преобразуването на приетия в дълговълновия обхват сигнал в разположението на честотите на еднолентовия сигнал с остатъчен 10 сигнал с носеща честота, характеризиращ се с това, че има генератор (15) и смесител (16), към чийто изход е присъединен лентов филтър (17), който е свързан с демодулатор (18).
7. Приемник съгласно претенция 6, ха- 15 рактеризиращ се с това, че лентовият филтър (17) има широчина на лентата 2,4 kHz, включваща честотата 57 kHz.
8. Приемник съгласно някоя от претенциите 6, 7, характеризиращ се с това, че демо- 20 дулаторът (18) е RDS-демодулатор.
9. Приемник за приемане на сигнали с данни, като сигналите с данни се предават и приемат като модулация на еднолентов сигнал с остатъчен сигнал с носеща честота, който за пренасянето му се преобразува в дълговълновия обхват чрез смесване с генераторна честота, характеризиращ се с това, че пренасяният остатъчен сигнал с носеща честота е за синхронна демодулация.
10. Приемник за приемане на сигнали с данни, като сигналите с данни се предават и приемат като модулация на еднолентов сигнал с остатъчен сигнал с носеща честота, който за пренасянето му се преобразува в дълговълновия обхват чрез смесване с генераторна честота, характеризиращ се с това, че страничната лента е демодулирана асинхронно чрез анализ на честотните съставки от спектъра на продукта от модулацията.