DE19818408C1 - Modulated signal recognition device for telecommunications or data processing - Google Patents
Modulated signal recognition device for telecommunications or data processingInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erkennung mehrwertig-modulierter Signale für die Kommunikations- und Datentechnik.The invention relates to a device for recognizing multivalued modulated signals for communication and data technology.
Zur Erhöhung der Übertragungsraten in der Telekommunikations- und Datentechnik sind höherwertige Modulationsverfahren bekannt, mittels derer gleichzeitig eine Viel zahl von Bits übertragen werden können. Zur gleichzeitigen Übertragung von zwei Bits wird beispielsweise ein Vektor übertragen, der vier verschiedene Winkelpositionen aufweisen kann, wobei jede Winkelposition genau einer 2-Bit-Kombination entspricht. Dieser Vektor kann auch als Symbol aufgefaßt werden, dem empfangsseitig wieder ei ne zugehörige Bit-Kombination zugeordnet werden muß. Je hochwertiger die Modula tion senderseitig erfolgt, desto schwieriger wird empfangsseitig die eindeutige Erken nung eines Symbols aufgrund von Verzerrungen und Rauschen. Dazu wird das Signal empfangsseitig einem Analog-Digital-Wandler zugeführt und das Ausgangssignal an schließend von einem digitalen Signalprozessor ausgewertet. Insbesondere bei hohen Taktraten und vielstufigen Modulationstypen steigt der schaltungstechnische Aufwand für den Analog-Digital-Wandler stark an, was zu erheblichen Fertigungskosten führt.To increase the transmission rates in telecommunications and data technology higher-quality modulation methods are known, by means of which a lot is simultaneously number of bits can be transmitted. For the simultaneous transmission of two bits For example, a vector is transmitted that has four different angular positions can have, each angular position corresponds exactly to a 2-bit combination. This vector can also be understood as a symbol, the egg again at the receiving end ne associated bit combination must be assigned. The higher the quality of the modules tion takes place on the transmitter side, the more difficult it becomes for the receiver to unambiguously identify symbol due to distortion and noise. This is the signal an analog-to-digital converter on the receiving side and the output signal on finally evaluated by a digital signal processor. Especially at high Clock speeds and multi-stage modulation types increase the circuit complexity for the analog-to-digital converter, which leads to considerable manufacturing costs.
Der Erfindung liegt daher das technische Problem zugrunde, eine Vorrichtung zur Er kennung von mehrwertig-modulierten Signalen zu schaffen, die schaltungstechnisch einfach realisierbar ist und eine verbesserte Erkennungsrate aufweist.The invention is therefore based on the technical problem, a device for Er identification of multi-value modulated signals to create the circuitry is easy to implement and has an improved detection rate.
Aus der DE 39 22 972 und US 5,537,396 sind Verfahren zur Auswertung von Spread-Spektrum-Signalen vorbekannt. Nachteilig bei diesen Verfahren ist die auf wendige schaltungstechnische Realisierung.DE 39 22 972 and US 5,537,396 describe methods for evaluating Spread spectrum signals previously known. The disadvantage of this method is that agile circuitry implementation.
Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch die Merkmale des Patentan spruchs 1. Dazu werden in einer Referenz-Einheit mittels Referenzstützpunkten alle möglichen Wechselverläufe der Symbole abgelegt und jeweils in einem Korrelations- Modul mit einem realen Eingangssignal synchron korreliert, wobei die Korrelationsergebnisse mittels des Amplituden- Diskriminators vergleichbar sind, wodurch die vollständige Energie der empfangenden Symbole bei der Erkennung genutzt wird, was zu einer minimalen Fehlerrate bei der Symbolerkennung führt. Durch zusätzliche bekannte Methoden der Fehlerkorrektur, Codierung und Bandspeicherung, läßt sich die Erkennungsgenauigkeit weiter optimieren. Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Vorrichtung ist der vollkommene Verzicht auf Analog- Digital-Wandler. Die Vorrichtung ist vielmehr kostengünstig mit Standard- Systembaugruppen aufbaubar und läßt sich einfach integrieren. Darüber hinaus ist die Vorrichtung für beliebige mehrwertige Modulationsverfahren geeignet. Systembedingt kann auch ein Delayspread der Empfangssymbole toleriert werden. Dieser Delayspread kann sogar gezielt zu einer weiteren verbesserten Symbolerkennung mittels Skalierung und einer erweiterten Entscheidungslogik ausgewertet werden.The solution to the technical problem results from the features of the patent Proverb 1. For this purpose, all are in a reference unit using reference bases possible changes in the symbols are stored and each in a correlation Module with a real input signal correlated synchronously, the correlation results using the amplitude Discriminators are comparable, reducing the full energy of the receiving symbols is used in the recognition, resulting in a minimal error rate in the symbol recognition leads. By additional known methods of error correction, coding and tape storage, the detection accuracy can be further optimized. Another The main advantage of the device is the complete absence of analog Digital converter. The device is rather inexpensive with standard System modules can be assembled and can be easily integrated. About that In addition, the device is for any multi-value modulation method suitable. Depending on the system, there may also be a delay spread of the receive symbols be tolerated. This delay spread can even target another improved symbol recognition by means of scaling and an extended Decision logic can be evaluated.
Aufgrund der vergleichsweise geringen Anforderungen hinsichtlich Verarbeitungsgeschwindigkeit, Taktrate und Signalverarbeitung weist die Vorrichtung auch nur einen geringen spezifischen Leistungsverbrauch auf. Weiter kann durch benutzerspezifische Ablage von Referenzsymbolen in der Referenz-Einheit der Empfänger adaptiv an das konkrete Übertragungssystem bzw. an wechselnde Kanaleigenschaften angepaßt werden. Die Vorrichtung ist auch für sogenannte Software-Empfänger verwendbar. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Due to the comparatively low requirements regarding Processing speed, clock rate and signal processing have the Device also has a low specific power consumption. You can also store user-specific reference symbols in the Reference unit of the receiver adaptive to the concrete Transmission system or adapted to changing channel properties become. The device is also for so-called software receivers usable. Further advantageous embodiments of the invention result itself from the subclaims.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Figur zeigen:The invention is based on a preferred Embodiment explained in more detail. The figure shows:
Fig. 1 eine Zeigerdarstellung eines vierwertigen Symbols, Fig. 1 is a vector representation of a tetravalent symbol
Fig. 2 einen Spannungsverlauf zwischen zwei Symbolen und Fig. 2 shows a voltage curve between two symbols
Fig. 3 ein Blockschaltbild zur Erkennung des Symbols. Fig. 3 is a block diagram for recognizing the symbol.
In der Fig. 1 ist ein Symbol dargestellt, das insgesamt vier verschiedene Zustände einnehmen kann. Dadurch lassen sich mit dem Symbol zwei Bit darstellen. Das Symbol läßt sich dabei als rotierender Zeiger auffassen, der einen konstanten Betrag aufweist. Wie hochwertig der Zeiger moduliert werden kann, ist dabei durch die empfangsseitige Winkelauflösung beschränkt. Neben dem Zustand des Symbols ist jedoch auch der Wechselverlauf von einem Symbolzustand zu einem anderen Symbolzustand charakteristisch. In der Fig. 1 sind beispielhaft drei mögliche Wechselverläufe eingezeichnet. Der Wechsel von einem Zustand 21 des Symbols zu einem Zustand 22 hat beispielsweise eine Spannungsverlaufsänderung, wie in Fig. 2 dargestellt, zur Folge.In FIG. 1, a symbol is shown, which can take four different states. This allows two bits to be represented with the symbol. The symbol can be understood as a rotating pointer that has a constant amount. How high-quality the pointer can be modulated is limited by the angle resolution at the receiving end. In addition to the state of the symbol, however, the change course from one symbol state to another symbol state is also characteristic. In Fig. 1, three possible change courses are shown as an example. The change from a state 21 of the symbol to a state 22 results, for example, in a change in the voltage profile, as shown in FIG. 2.
In der Fig. 3 ist eine Vorrichtung 1 zur Erkennung eines Symbols dargestellt. Die Vorrichtung 1 umfaßt eine Referenz-Einheit 2, einen Mikroprozessor 3, einen Digital-Analog-Wandler 4, eine Vielzahl von Korrelations-Modulen 5, einen Eingangsverstärker 6 und einen Amplituden-Diskriminator 7. Die Korrelations-Module 5 sind gleich aufgebaut und umfassen jeweils eine Anzahl Schalter S11-S1n, eine Anzahl Schalter S21-S2n, eine Anzahl Kondensatoren C1-Cn, einen Mischer 8 und einen Tiefpaß 9. Die Anzahl der Korrelations-Module 5 entspricht der Anzahl möglicher Wechselverläufe der Symbolzustände, wohingegen die Anzahl der Schalter S1n, S2n bzw. der Kondensatoren Cn durch die Anzahl der Referenzstützpunkte eines Wechselverlaufs festgelegt ist. In der Referenz-Einheit 2, die beispielsweise als ROM ausgebildet ist, sind für jeden Wechselverlauf n Referenzstützpunkte abgelegt. Zur Veranschaulichung sind in der Fig. 2 fünf Referenzstützpunkte eingezeichnet.A device 1 for recognizing a symbol is shown in FIG. 3. The device 1 comprises a reference unit 2 , a microprocessor 3 , a digital-to-analog converter 4 , a multiplicity of correlation modules 5 , an input amplifier 6 and an amplitude discriminator 7 . The correlation modules 5 are constructed identically and each comprise a number of switches S 11 -S 1n , a number of switches S 21 -S 2n , a number of capacitors C 1 -C n , a mixer 8 and a low-pass filter 9 . The number of correlation modules 5 corresponds to the number of possible change courses of the symbol states, whereas the number of switches S 1n , S 2n or capacitors C n is determined by the number of reference points of a change course. In the reference unit 2 , which is embodied, for example, as a ROM, n reference reference points are stored for each change course. For reference, five reference points are shown in FIG. 2.
Zunächst werden die Korrelations-Module 5 mit ihren Referenzstützpunkten geladen. Dies wird nachfolgend für das obereste Korrelations-Modul 5 im einzelnen erläutert. Dazu wird der Schalter S11 geschlossen, wohingegen alle anderen Schalter S12-S1n, S21-S2n offen bleiben. Über den Mikroprozessor 3 wird aus der Referenz-Einheit 2 der zugehörige erste Referenzstützpunkt für den betreffende Wechselverlauf ausgelesen. Der digitale Referenzstützpunkt wird vom Digital-Analog-Wandler 4 in ein analoges, elektrisches Signal gewandelt, was über den Schalter S11 den Kondensator C1 auflädt. Anschließend wird der Schalter S11 geöffnet und der Schalter S12 geschlossen. Der Mikroprozessor 3 liest daraufhin den zweiten Referenzstützpunkt aus, mit dem dann der Kondensator C2 aufgeladen wird. Dieser Vorgang wiederholt sich, bis auch der Kondensator Cn mit seinem zugehörigen Referenzstützpunkt aufgeladen ist. Dieser Vorgang läuft sukzessive für alle Korrelations-Module 5 ab. Am Ende des Aufladevorganges sind alle Kondensatoren C1-Cn aller Korrelations-Module 5 mit einem bestimmten Referenzstützpunkt aufgeladen und alle Schalter S11- S1n offen. Wird nun ein elektrisches Signal empfangen, was ein bestimmtes Symbol repräsentieren soll, so wird dies vom Eingangsverstärker 6 verstärkt und an alle Mischer 8 der Korrelations-Module 5 weitergeleitet. Parallel werden alle Schalter S21 der Korrelations-Module 5 geschlossen, so daß die jeweiligen ersten Referenz-Stützpunkte möglichst phasengenau zum Eingangssignal am Mischer 8 anliegen. Synchron werden dann seriell die nachfolgenden Schalter S22 bis S2n geschlossen, wobei jeweils nur ein Schalter S21-S2n pro Korrelations-Modul 5 geschlossen ist. Der dem Mischer 8 nachgeschaltete Tiefpaß 9 übernimmt dabei zwei Funktionen. Zum einen werden aufgrund der Faltung am Mischer 8 entstehende hochfrequente Spektralanteile unterdrückt und zum anderen die niederfrequenten Spektralanteile aufintegriert. Dieser Prozeß läuft für alle Korrelations-Module 5 parallel ab, so daß nachdem der letzte Kondensator Cn zugeschaltet wurde, am Amplituden-Diskriminator 7 alle Ergebnisse parallel anliegen. Der Amplituden-Disktriminator 7 selektiert dann anhand der Amplituden das Referenzsignal mit der besten Korrelation zum Eingangssignal, worauf dann auf das übertragene Symbol geschlossen werden kann. Nachfolgend erfolgt eine programmierbare Symbol-Bit-Dekodierung, die hier nicht dargestellt ist.First, the correlation modules 5 are loaded with their reference points. This is explained in detail below for the uppermost correlation module 5 . For this purpose, the switch S 11 is closed, whereas all other switches S 12 -S 1n , S 21 -S 2n remain open. Via the microprocessor 3 , the associated first reference base for the relevant change course is read out of the reference unit 2 . The digital reference base is converted by the digital-to-analog converter 4 into an analog, electrical signal, which charges the capacitor C 1 via the switch S 11 . Then switch S 11 is opened and switch S 12 is closed. The microprocessor 3 then reads out the second reference base, with which the capacitor C 2 is then charged. This process is repeated until the capacitor C n is also charged with its associated reference base. This process takes place successively for all correlation modules 5 . At the end of the charging process, all capacitors C 1 -C n of all correlation modules 5 are charged with a specific reference point and all switches S 11 - S 1n are open. If an electrical signal is now received, which is intended to represent a specific symbol, this is amplified by the input amplifier 6 and passed on to all mixers 8 of the correlation modules 5 . In parallel, all switches S 21 of the correlation modules 5 are closed, so that the respective first reference reference points are present at the mixer 8 as precisely as possible in phase with the input signal. The subsequent switches S 22 to S 2n are then closed synchronously in series, with only one switch S 21 -S 2n per correlation module 5 being closed. The low-pass filter 9 connected downstream of the mixer 8 assumes two functions. On the one hand, high-frequency spectral components produced due to the folding at the mixer 8 are suppressed and, on the other hand, the low-frequency spectral components are integrated. This process runs in parallel for all correlation modules 5 , so that after the last capacitor C n has been switched on, all results are present in parallel on the amplitude discriminator 7 . The amplitude discriminator 7 then uses the amplitudes to select the reference signal with the best correlation to the input signal, which can then be used to infer the transmitted symbol. This is followed by programmable symbol-bit decoding, which is not shown here.
Die Synchrone Zuführung der Referenzstützpunkte zum Mischer 8 kann beispielsweise mittels einer Delay Locked Loop-Struktur (DLL) realisiert werden. Da die Kondensatoren C1-Cn sich im Laufe der Zeit entladen, müssen diese periodisch von der Referenz-Einheit 2 wieder aufgeladen werden.The synchronous feeding of the reference points to the mixer 8 can be realized for example by means of a delay locked loop structure (DLL). Since the capacitors C 1 -C n discharge over time, they must be periodically recharged by the reference unit 2 .
11
Vorrichtung
contraption
22nd
Referenz-Einheit
Reference unit
33rd
Mikroprozessor
microprocessor
44th
Digital-Analog-Wandler
Digital to analog converter
55
Korrelations-Modul
Correlation module
66
Eingangsverstärker
Input amplifier
77
Amplituden-Diskriminator
Amplitude discriminator
88th
Mischer
mixer
99
Tiefpaß
Low pass
Claims (5)
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1998118408 DE19818408C1 (en) | 1998-04-24 | 1998-04-24 | Modulated signal recognition device for telecommunications or data processing |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1998118408 DE19818408C1 (en) | 1998-04-24 | 1998-04-24 | Modulated signal recognition device for telecommunications or data processing |
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DE (1) | DE19818408C1 (en) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3922972A1 (en) * | 1988-07-12 | 1990-01-18 | Clarion Co Ltd | SPREAD SPECTRUM RECEIVER |
US5537396A (en) * | 1993-05-28 | 1996-07-16 | Canon Kabushiki Kaisha | Diffusion code generating method for spread spectrum communication |
-
1998
- 1998-04-24 DE DE1998118408 patent/DE19818408C1/en not_active Expired - Fee Related
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