DE19939588A1 - Device and method for transmitting a quadrature amplitude modulated transmission signal - Google Patents

Device and method for transmitting a quadrature amplitude modulated transmission signal

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DE19939588A1
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Heinrich Schenk
Thomas Magesacher
Martin Krueger
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    • HELECTRICITY
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Abstract

Device for sending a QAM-transmission signal comprising a trigger frequency f0, whereby the device is composed of one coding device (9) which codes data to form complex valued pairs (a, b) consisting of two data; a sensing device (14) for sensing complex valued pair signals with a first scanning frequency; a selector (36) which selects the carrier frequency f0; a memory (31) from which a phase increment delta phi associated to a carrier frequency can be read; a battery (25) which generates a phase signal phi depending on the phase increment delta phi reading, and at least one computation device (24) to produce the QAM-transmission signal by multiplying the complex value pairs with a phase rotation operator, whereby said complex valued pair is rotated at a phase angle phi corresponding to the phase signal.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Senden eines quadraturamplitudenmodulierten Sendesignals (QAM-Sendesignal) mit einer bestimmten Trägerfrequenz, insbe­ sondere in einem Rückkanal bei Kabelfernseh- Übertragungssystemen.The invention relates to an apparatus and a method for Sending a quadrature amplitude modulated transmit signal (QAM transmit signal) with a specific carrier frequency, esp especially in a return channel for cable television Transmission systems.

Fernsehsignale werden zunehmend von einer zentralen Fernseh­ station über ein Breitbandkabelnetz an Endgeräte von Fernseh­ teilnehmern übertragen. Ursprünglich wurden die Fernsehsigna­ le nur in einer Richtung von der Fernsehstation hin zu den Teilnehmern analog übertragen. Damit das vorhandene Breit­ bandkabelnetz auch für interaktive Dienste, insbesondere In­ ternet-Dienste, verwendbar gemacht werden kann, ist es not­ wendig, neben dem Hinkanal, der in einem Frequenzspektrumsbe­ reich von etwa 90 MHz bis 800 MHz liegt, einen Rückkanal be­ reitzustellen, in dem digitale Daten von dem Teilnehmer an den Dienstleistungsanbieter gesendet werden können. Über den Hinkanal und den Rückkanal ist eine bidirektionale Kommunika­ tion zwischen dem Dienstleistungsanbieter und dem Teilnehmer, der an das Breitbandkabelnetz angeschlossen ist, möglich. Der Teilnehmer kann beispielsweise über den Rückkanal digitale Befehle zum Auswählen von Filmen oder Videospielen an den Dienstleistungsanbieter senden oder auch Kaufbefehle zum Kau­ fen von Gütern senden. Die bidirektionale Kommunikation über den Hinkanal und der Rückkanal ermöglicht auch ein interakti­ ve Lernen über das Breitbandkabelnetz, beispielsweise die Be­ antwortung von übertragenen Fragen.Television signals are increasingly coming from a central television station via a broadband cable network to end devices of television transfer participants. Originally the television signa le only in one direction from the television station to the Transfer participants analog. So that the existing width ribbon cable network also for interactive services, especially in ternet services that can be used, it is necessary agile, next to the down channel, which is in a frequency spectrum ranges from about 90 MHz to 800 MHz, a return channel be to sit in which digital data from the participant the service providers can be sent. On the The forward channel and the return channel is a bidirectional communication tion between the service provider and the subscriber, connected to the broadband cable network. The Participants can, for example, digital over the return channel Commands to select movies or video games on the Service providers send or buy orders to chew send goods. The bidirectional communication via the up and down channel also enables an interacti ve learning about the broadband cable network, for example the Be answer transferred questions.

Von den Kabelnetzbetreibern sind die Frequenzbereiche für den Hin- und Rückkanal standardisiert worden. Für den Hinkanal ist ein Frequenzbereich von etwa 90 bis 800 MHz und für den Rückkanal ein Frequenzbereich von etwa 5 bis 65 MHz festge­ legt worden. Als Modulationsart zur Übertragung der Daten ist das Quadraturamplitudenmodulationsverfahren (QAM) festgesetzt worden.The frequency ranges for the are from the cable network operators The forward and return channels have been standardized. For the canal is a frequency range of approximately 90 to 800 MHz and for the Back channel a frequency range of about 5 to 65 MHz festge  has been laid. As a modulation type for the transmission of the data is the Quadrature Amplitude Modulation (QAM) method been.

Bei der Quadraturamplitudenmodulation erfolgt die Modulation der Amplitude und der Frequenz bzw. der Phase einer harmoni­ schen Schwingung durch zwei verschiedene Zeitfunktionen.With quadrature amplitude modulation, the modulation takes place the amplitude and frequency or phase of a harmonic vibration through two different time functions.

Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild eines herkömmlichen QAM- Senders nach dem Stand der Technik. Fig. 1 shows a block diagram of a conventional QAM transmitter according to the prior art.

Die zu übertragenden Daten werden einem Codierer zugeführt, der jeweils eine Folge von binären Daten zusammenfaßt und ei­ nem Zahlenpaar (a, b) zuordnet. Der Wertevorrat für die Zah­ lenpaare bestimmt dabei die genaue Modulationsart. Werden beispielsweise nur vier Wertepaare ((1, 1), (1, -1), (-1, 1), (-1, -1)) verwendet, so handelt es sich um eine reine Phasen­ modulation (QPSH). Nehmen die beiden Werte a und b des Zah­ lenpaares jeweils mehrere Amplitudenwerte ein, so handelt es sich um ein QAM-Modulationsverfahren. Das Zahlenpaar (a, b) kann als eine komplexe Zahl c = a + jb aufgefaßt werden.The data to be transmitted are fed to an encoder, which summarizes a sequence of binary data and ei assigned to a pair of numbers (a, b). The stock of values for the number lenpaare determines the exact type of modulation. Become for example, only four pairs of values ((1, 1), (1, -1), (-1, 1), (-1, -1)) is used, it is a pure phase modulation (QPSH). Take the two values a and b of the number lenpaares several amplitude values, so it acts is a QAM modulation scheme. The pair of numbers (a, b) can be understood as a complex number c = a + jb.

Bei dem in Fig. 1 gezeigten herkömmlichen QAM-Sender wird das komplexwertige Datensignal mit einer bestimmten Abtastrate abgetastet und zwei identischen Tiefpässen (g(t)) zur Bandbe­ grenzung zugeführt. Anschließend werden die tiefpaßgefilter­ ten abgetasteten Datensignale durch Multiplikation mit Trä­ gersignalen, die zueinander orthogonal sind, moduliert. Das Sendesignal wird durch Summation der beiden Signalkomponen­ ten, d. h. der Normal- und Quadraturkomponente, gebildet. Die Trägerfrequenz f0 der orthogonalen Trägersignale bestimmt da­ bei die spektrale Lage des Sendesignals x(t). Die spektrale Lage des Sendesignales x(t)liegt bei der Anwendung in einem Rückkanal für ein Breitbandkabelnetz in einem Bereich von et­ wa 5 MHz bis 65 MHz entsprechend dem festgelegten Standard. In the conventional QAM transmitter shown in FIG. 1, the complex data signal is sampled at a certain sampling rate and two identical low-pass filters (g (t)) are supplied to limit the band. The low-pass filtered data signals are then modulated by multiplication with carrier signals which are orthogonal to one another. The transmission signal is formed by summing the two signal components, ie the normal and quadrature components. The carrier frequency f 0 of the orthogonal carrier signals determines the spectral position of the transmission signal x (t). When used in a return channel for a broadband cable network, the spectral position of the transmission signal x (t) lies in a range from approximately 5 MHz to 65 MHz in accordance with the established standard.

Bei dem in Fig. 1 gezeigten QAM-Sender nach dem Stand der Technik sind zwei analoge Mischstufen M1, M2 zur Erzeugung des Sendesignals notwendig. Diese Mischstufen sind schal­ tungstechnisch aufwendig, da die Modulation bzw. Multiplika­ tion bei einer sehr hohen Frequenz durchgeführt werden muß. Die Abtastfrequenz der in Fig. 1 gezeigten Abtastschalter S1, S2 muß dem Abtasttheorem genügen. Der Frequenzbereich des Rückkanals liegt zwischen 5 MHz und ca. 65 MHz, so daß die Abtastfrequenz mehr als 100 MHz betragen muß.In the QAM transmitter according to the prior art shown in FIG. 1, two analog mixing stages M1, M2 are necessary to generate the transmission signal. These mixing stages are technically complex in terms of circuitry, since the modulation or multiplication must be carried out at a very high frequency. The sampling frequency of the sampling switches S1, S2 shown in FIG. 1 must satisfy the sampling theorem. The frequency range of the return channel is between 5 MHz and approx. 65 MHz, so that the sampling frequency must be more than 100 MHz.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Senden eines QAM- Sendesignals zu schaffen, bei der das Sendesignal mit gerin­ gem schaltungstechnischem Aufwand direkt in die Trägerfre­ quenzlage gebracht wird.It is therefore the object of the present invention, a Device and method for sending a QAM To create transmission signal, in which the transmission signal with gerin according to the circuitry complexity directly in the carrier quenzlage is brought.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung zum Senden eines QAM-Sendesignals mit dem in Patentanspruch 1 an­ gegebenen Merkmalen sowie durch ein Verfahren zum Senden ei­ nes QAM-Sendesignals mit den in Patentanspruch 21 angegebenen Merkmalen gelöst.This object is achieved by a device for Sending a QAM transmit signal with in claim 1 given features and by a method for sending egg NES QAM transmission signal with those specified in claim 21 Features resolved.

Der besondere Vorteil der Erfindung besteht darin, daß keine analogen Mischstufen zur Erzeugung des QAM-Sendesignals not­ wendig sind.The particular advantage of the invention is that none analog mixing stages for generating the QAM transmit signal not are agile.

Die Erfindung schafft eine Vorrichtung zum Senden eines QAM- Sendesignals mit einer Trägerfrequenz, wobei die Vorrichtung aufweist:
eine Codiereinrichtung zur Codierung von Daten in jeweils aus zwei Daten bestehende komplexwertige Datenpaare,
eine Abtasteinrichtung zur Abtastung der komplexwertigen Da­ tenpaar-Signale mit einer ersten Abtastfrequenz,
einer Auswahleinrichtung zur Auswahl der Trägerfrequenz,
einen Speicher, aus dem ein der Trägerfrequenz zugeordnetes Phaseninkrement auslesbar ist,
einen Akkumulator zur Erzeugung eines Phasensignals in Abhän­ gigkeit von einem ausgelesenen Phaseninkrement,
mindestens eine Berechnungseinrichtung zur Erzeugung des QAM- Sendesignals durch Multiplikation des komplexwertigen Daten­ paares mit einem Phasen-Drehoperator, wobei das komplexwerti­ ge Datenpaar um einen Phasenwinkel entsprechend dem Phasensi­ gnal gedreht wird.
The invention provides a device for transmitting a QAM transmit signal with a carrier frequency, the device comprising:
a coding device for coding data into complex-value data pairs each consisting of two data,
a sampling device for sampling the complex data pair signals with a first sampling frequency,
a selection device for selecting the carrier frequency,
a memory from which a phase increment assigned to the carrier frequency can be read out,
an accumulator for generating a phase signal as a function of a read phase increment,
at least one calculation device for generating the QAM transmit signal by multiplying the complex data pair by a phase rotation operator, the complex data pair being rotated by a phase angle corresponding to the phase signal.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden die abgetasteten komplexwertigen Datenpaa­ re durch digitale Tiefpaßfilter zur Bandbegrenzung gefiltert.In an advantageous development of the invention The sampled complex data pair becomes a device re filtered by digital low-pass filters to limit the band.

Dies bietet den Vorteil, daß eine Vielzahl von Frequenzbän­ dern auf einem Breitbandkabel gleichzeitig benutzbar sind.This offers the advantage that a large number of frequency bands that can be used simultaneously on a broadband cable.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfin­ dungsgemäßen Vorrichtung werden die gefilterten Ausgangs­ signale der digitalen Tiefpaßfilter durch eine weitere Abta­ steinrichtung mit einer zweiten Abtastfrequenz abgetastet.In a further advantageous embodiment of the inventions device according to the invention are the filtered output signals of the digital low-pass filter by a further Abta stone direction sampled with a second sampling frequency.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfin­ dungsgemäßen Vorrichtung weist der Akkumulator einen getakte­ ten Zwischenspeicher zur Zwischenspeicherung des Phasensi­ gnals auf.In a further advantageous embodiment of the inventions The device according to the invention has a clocked th buffer for the temporary storage of the phase sensor gnals on.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfin­ dungsgemäßen Vorrichtung weist der Akkumulator einen Addierer zur Addition des ausgelesenen Phaseninkrements mit dem zwi­ schengespeicherten Phasensignal des vorherigen Taktzyklus auf.In a further advantageous embodiment of the inventions According to the device according to the invention, the accumulator has an adder to add the read phase increment with the zwi stored phase signal of the previous clock cycle on.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfin­ dungsgemäßen Vorrichtung weist der Akkumulator eine Modulo- Berechnungseinheit auf. In a further advantageous embodiment of the inventions device according to the invention, the accumulator has a modulo Calculation unit.  

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfin­ dungsgemäßen Vorrichtung ist die Modulo-Berechnungseinheit eine Zweier-Komplement-Berechnungseinheit.In a further advantageous embodiment of the inventions The device according to the invention is the modulo calculation unit a two's complement calculation unit.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfin­ dungsgemäßen Vorrichtung sind mehrere Berechnungseinrichtun­ gen zur Parallel-Datenverarbeitung einer Vielzahl von kom­ plexwertigen Datensignalen parallel geschaltet.In a further advantageous embodiment of the inventions The device according to the invention is a plurality of calculation devices conditions for parallel data processing of a variety of com plex-valued data signals connected in parallel.

Dies bietet den besonderen Vorteil, daß die Datenverarbei­ tungsgeschwindigkeit erheblich gesteigert werden kann.This offers the particular advantage that the data processing speed can be increased significantly.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfin­ dungsgemäßen Vorrichtung liegt die Trägerfrequenz des QAM- Sendesignals zwischen 5 MHz und 65 MHz.In a further advantageous embodiment of the inventions device according to the invention, the carrier frequency of the QAM Transmission signal between 5 MHz and 65 MHz.

Dies bietet den besonderen Vorteil, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung als Sendevorrichtung in einem Rückkanal eines Breitband-Fernsehkabelnetzes einsetzbar ist.This offers the particular advantage that the invention Device as a transmitting device in a return channel Broadband television cable network can be used.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfin­ dungsgemäßen Vorrichtung beträgt die zweite Abtastfrequenz ein Vielfaches der ersten Abtastfrequenz.In a further advantageous embodiment of the inventions device according to the invention is the second sampling frequency a multiple of the first sampling frequency.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfin­ dungsgemäßen Vorrichtung beträgt die zweite Abtastfrequenz mehr als 100 MHz.In a further advantageous embodiment of the inventions device according to the invention is the second sampling frequency more than 100 MHz.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfin­ dungsgemäßen Vorrichtung sind die digitalen Tiefpaßfilter nicht-rekursive Filter.In a further advantageous embodiment of the inventions The device according to the invention is the digital low-pass filter non-recursive filters.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfin­ dungsgemäßen Vorrichtung sind die digitalen Tiefpaßfilter In­ terpolationsfilter. In a further advantageous embodiment of the inventions Invention device are the digital low-pass filter In terpolation filter.  

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfin­ dungsgemäßen Vorrichtung sind die digitalen Tiefpaßfilter schmalbandig mit einer einstellbaren Bandbreite, die abhängig von der Symbolrate einstellbar ist.In a further advantageous embodiment of the inventions The device according to the invention is the digital low-pass filter narrow band with an adjustable bandwidth that depends is adjustable from the symbol rate.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfin­ dungsgemäßen Vorrichtung enthält die Berechnungseinrichtung mindestens eine kordische Berechnungseinheit.In a further advantageous embodiment of the inventions device according to the invention contains the calculation device at least one cordic calculation unit.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfin­ dungsgemäßen Vorrichtung weist die kordische Berechnungsein­ heit auf:
zwei Schieberegister zum bitweisen Verschieben der Daten ei­ nes komplexwertigen Datenpaares in Abhängigkeit von einer Iterationszahl,
eine erste Additions-/Subtraktionseinrichtung zur Additi­ on/Subtraktion des ersten Datums des komplexwertigen Daten­ paares mit dem verschobenen zweiten Datum des komplexwertigen Datenpaares in Abhängigkeit von dem Vorzeichen des Phasenwin­ kels zur Bildung des ersten Datums für die nächste Iteration,
eine zweite Additions-/Subtraktionseinrichtung zur Additi­ on/Subtraktion des zweiten Datums des komplexwertigen Daten­ paares mit dem verschobenen ersten Datum des komplexwertigen Datenpaares in Abhängigkeit von dem Vorzeichen des Phasenwin­ kels zur Bildung des zweiten Datums für die nächste Iterati­ on.
In a further advantageous embodiment of the device according to the invention, the cordless calculation unit has:
two shift registers for bit-wise shifting of the data of a complex data pair depending on an iteration number,
a first addition / subtraction device for addition / subtraction of the first date of the complex data pair with the shifted second date of the complex data pair depending on the sign of the phase angle to form the first date for the next iteration,
a second addition / subtraction device for addition / subtraction of the second date of the complex data pair with the shifted first date of the complex data pair depending on the sign of the phase angle to form the second date for the next iteration.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfin­ dungsgemäßen Vorrichtung enthält die kordische Berechnungs­ einheit eine dritte Additions-/Subtraktionseinrichtung zur Addition/Subtraktion des Phasensignals mit einem abgespei­ cherten Arcus-Tangenswert in Abhängigkeit von dem Vorzeichen des Phasenwinkels zur Bildung des Phasensignals für die näch­ sten Iteration. In a further advantageous embodiment of the inventions The device according to the invention contains the cordial calculation unit a third addition / subtraction device for Addition / subtraction of the phase signal with a Arcus tangent value depending on the sign the phase angle to form the phase signal for the next most iteration.  

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung enthält die kordische Berechnungseinheit eine Dekrementeinrichtung zur Dekrementierung der Iterationszahl.In a further advantageous embodiment, the cordic calculation unit a decrement device for Decrement the iteration number.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist die Be­ rechnungseinrichtung eine kordische Berechnungseinheit auf, die über einen Zwischenspeicher rückgekoppelt ist.In a further advantageous embodiment, the Be arithmetic unit a cordic calculation unit, which is fed back via a buffer.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfin­ dungsgemäßen Vorrichtung weist die Berechnungseinrichtung mehrere seriell hintereinandergeschaltete kordische Berech­ nungseinheiten auf.In a further advantageous embodiment of the inventions device according to the invention has the calculation device several kordic calculations connected in series units.

Die Erfindung schafft ferner ein Verfahren zum Senden eines QAM-Sendesignals mit einer bestimmten Trägerfrequenz, das die folgenden Schritte aufweist:
The invention also provides a method for transmitting a QAM transmit signal with a specific carrier frequency, which has the following steps:

  • a) Codieren von binären Daten zu komplexwertigen Daten­ paar-Signalen,a) Coding of binary data to complex data couple signals,
  • b) Abtasten der komplexwertigen Datenpaar-Signale mit ei­ ner Abtastfrequenz,b) sampling the complex data pair signals with egg its sampling frequency,
  • c) Auswählen einer Trägerfrequenz und Auslesen eines zuge­ ordneten Phaseninkrements,c) Selecting a carrier frequency and reading an assigned ordered phase increments,
  • d) Erzeugen eines Phasensignals mit einer Drehphase in Ab­ hängigkeit von dem ausgelesenen Phaseninkrement,d) generating a phase signal with a rotation phase in Ab dependence on the phase increment read,
  • e) Multiplizieren der komplexwertigen Datenpaar-Signale mit einem Drehoperator, der die Datenpaar-Signale zur Erzeugung des QAM-Sendesignals um die Drehphasen pha­ sendreht, wobei von den gedrehten komplexwertigen Da­ tenpaar-Signalen jeweils der reale Signalanteil verwen­ det wird.e) multiplying the complex data pair signals with a rotary operator that uses the data pair signals Generation of the QAM transmission signal around the rotational phases pha sends turns, whereby of the turned complex-valued Da use the real signal component det.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden im weiteren unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen zur Erläute­ rung erfindungswesentlicher Merkmale beschrieben.Preferred embodiments of the invention will become apparent with reference to the accompanying drawings for explanation tion described features essential to the invention.

Es zeigen: Show it:  

Fig. 1 einen Sender zur Erzeugung eines QAM-Sendesignals nach dem Stand der Technik; FIG. 1 is a transmitter for generating a QAM transmission signal according to the prior art;

Fig. 2 ein Blockdiagramm zur Darstellung eines Kabelnetz­ anschlusses, bei dem die erfindungsgemäße Vorrich­ tung verwendet werden kann; Fig. 2 is a block diagram showing a cable network connection in which the device according to the invention can be used;

Fig. 3 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Vorrich­ tung zum Senden eines QAM-Sendesignals; Fig. 3 is a block diagram of the device according to the invention for transmitting a QAM transmit signal;

Fig. 4 eine erste Ausführungsform einer kordischen Berech­ nungseinheit gemäß der Erfindung; Fig. 4 shows a first embodiment of a cordial calculation unit according to the invention;

Fig. 5 einen zweite Ausführungsform der kordischen Berech­ nungseinheit gemäß der Erfindung; Fig. 5 shows a second embodiment of the cordless calculation unit according to the invention;

Fig. 6 ein Ablaufdiagramm zur Darstellung des Berechnungs­ vorgangs innerhalb einer kordischen Berechnungsein­ heit gemäß der Erfindung. Fig. 6 is a flowchart showing the calculation process within a kordische calculation unit according to the invention.

Fig. 7 ein kordisches Berechnungselement gemäß der Erfin­ dung. Fig. 7 is a cordial calculation element according to the inven tion.

Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild eines Kabelanschlusses, bei dem die erfindungsgemäße Sendevorrichtung einsetzbar ist. Fig. 2 is a block diagram showing a cable connection, in which the transmission device of the invention can be used.

Über ein Fernseh-Breitbandkabel 1 ist der Kabel- Fernsehanschluß 2 eines Teilnehmers mit einem Dienstlei­ stungsanbieter über einen Daten-Hinkanal im Frequenzbereich von ca. 90 MHz bis 800 MHz und über einen Daten-Rückkanal im Frequenzbereich von etwa 5 MHz bis 65 MHz verbunden. Der Ka­ bel-Fernsehanschluß 2 ist über eine Signalleitung 3 an ein Teilnehmer-Fernsehkabelmodem 4 angeschlossen. Das Teilnehmer- Fernsehkabelmodem 4 gibt über eine analoge Signalleitung 5 ein analoges Fernsehsignal an ein Fernsehendgerät 6 ab. Über eine bidirektionale digitale Datenleitung 7 ist das Teilneh­ mer-Fernsehkabelmodem 4 mit einem digitalen Endgerät, insbe­ sondere einem Computer bzw. PC 8 verbunden. Die von einem di­ gitalen Endgerät 8 abgegebenen binären Daten werden von der erfindungsgemäßen Sendevorrichtung als QAM-Sendesignal für die Leitungen 3, 1 an den Dienstleistungsanbieter in einem Daten-Rückkanal gesendet.Via a television broadband cable 1 , the cable television connection 2 of a subscriber is connected to a service provider via a data link channel in the frequency range from approximately 90 MHz to 800 MHz and via a data return channel in the frequency range from approximately 5 MHz to 65 MHz. The Ka bel television connection 2 is connected via a signal line 3 to a subscriber television cable modem 4 . The subscriber television cable modem 4 outputs an analog television signal to a television terminal 6 via an analog signal line 5 . Via a bidirectional digital data line 7 , the subscriber television cable modem 4 is connected to a digital terminal, in particular a special computer or PC 8 . The binary data emitted by a digital terminal 8 are sent by the transmission device according to the invention as a QAM transmission signal for the lines 3 , 1 to the service provider in a data return channel.

Fig. 3 zeigt ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Vor­ richtung zum Senden eines QAM-Sendesignals. Über die digitale Signalleitung 7 werden binäre Daten einer Codiereinrichtung 9 zur Codierung von Daten in aus zwei Daten a, b bestehende komplexwertige Datenpaar-Signale zugeführt. Der Signalausgang 10 für das erste Datensignal ist über eine Leitung 11 und der zweite Ausgang 12 für das zweite Datensignal ist über eine Leitung 13 mit einer Abtasteinrichtung 14 zur Abtastung der komplexwertigen Datenpaar-Signale mit einer ersten Abtastfre­ quenz ft verbunden. Das abgetastete erste Datensignal wird über eine Leitung 15 und das zweite abgetastete Datensignal wird über eine Leitung 16 den digitalen Tiefpaßfiltern 17, 18 zugeführt. Die digitalen Tiefpaßfilter 17, 18 sind vorzugs­ weise nicht-rekursive Filter mit einer hohen Abtastfrequenz von mehr als 100 MHz oder alternativ kaskadenförmig aufgebau­ te Filter, deren erste Kaskadenstufe ein nicht-rekursiver Filter ist und deren zweite Kaskadenstufe ein Interpolations­ filter ist, insbesondere ein COMB-Filter mit einer Abtastfre­ quenz von mehr als 100 MHz. Die Abtastfrequenz der ersten Kaskadenstufe, d. h. des nicht-rekursiven Filters, ist niedri­ ger als die Abtastfrequenz der zweiten Kaskadenstufe, d. h. des Interpolationsfilters. Die digitalen Tiefpaßfilter 17, 18 sind schmalbandige Tiefpaßfilter mit einer in Abhängigkeit von der Symbolrate einstellbaren Bandbreite. Fig. 3 shows a block diagram of the device according to the invention for transmitting a QAM transmit signal. Binary data are fed via the digital signal line 7 to a coding device 9 for coding data into complex-value data pair signals consisting of two data a, b. The signal output 10 for the first data signal is connected via a line 11 and the second output 12 for the second data signal is connected via a line 13 to a sampling device 14 for sampling the complex data pair signals with a first sampling frequency f t . The sampled first data signal is fed via a line 15 and the second sampled data signal is fed via a line 16 to the digital low-pass filters 17 , 18 . The digital low-pass filters 17 , 18 are preferably non-recursive filters with a high sampling frequency of more than 100 MHz or alternatively cascade-shaped filters, the first cascade stage of which is a non-recursive filter and the second cascade stage of which is an interpolation filter, in particular a COMB -Filter with a sampling frequency of more than 100 MHz. The sampling frequency of the first cascade stage, ie the non-recursive filter, is lower than the sampling frequency of the second cascade stage, ie the interpolation filter. The digital low-pass filters 17 , 18 are narrow-band low-pass filters with a bandwidth that can be set as a function of the symbol rate.

Das abgetastete und gefilterte erste Datensignal gelangt über eine Leitung 19 und das zweite abgetastete und gefilterte Da­ tensignal gelangt über eine Leitung 20 zu einer weiteren Abtasteinrichtung 21, die die Signale mit einer Abtastfre­ quenz fa abtastet und über Leitungen 22, 23 einer kordischen Berechnungseinrichtung 24 zur Erzeugung des QAM-Sendesignals an der Leitung 3 zuführt. Die Berechnungseinrichtung 24 führt eine Multiplikation des komplexwertigen, an den Leitungen 22, 23 anliegenden Datenpaares mit einem Drehoperator durch, wo­ bei das komplexwertige Datenpaar-Signal um einen Phasenwinkel ϕ entsprechend einem Phasensignal gedreht wird.The sampled and filtered first data signal arrives via a line 19 and the second sampled and filtered data signal arrives via a line 20 to a further sampling device 21 , which samples the signals with a sampling frequency f a and via lines 22 , 23 of a cordless calculation device 24 to generate the QAM transmit signal on line 3 . The calculation device 24 performs a multiplication of the complex data pair present on the lines 22 , 23 by a rotary operator, where the complex data pair signal is rotated by a phase angle ϕ corresponding to a phase signal.

Das Phasensignal wird in einem Akkumulator 25 erzeugt, der das Phasensignal über eine Leitung 26 der Berechnungseinrich­ tung 24 zuführt. Der Akkumulator 25 enthält einen getakteten Zwischenspeicher 27 zur Zwischenspeicherung des Phasensi­ gnals. Das zwischengespeicherte Phasensignal wird über Lei­ tungen 28, 29 auf einen Addierer 30 zurückgekoppelt. Der Ad­ dierer 30 addiert das rückgekoppelte zwischengespeicherte Phasensignal mit einem aus einem Speicher 31 ausgelesenen Phaseninkrement. Der Speicher 31 ist über eine Leitung 32 mit dem zweiten Eingang des Addierers 30 verbunden. Das Summensi­ gnal des Addierers 30 wird über eine Leitung 33 einer Modulo- Berechnungseinheit 34 zugeführt, die ausgangsseitig über eine Leitung 35 mit dem Zwischenspeicher 27 verbunden ist. Die Mo­ dulo-Berechnungseinheit 34 ist vorzugsweise eine Zweier- Komplement-Berechnungseinheit. Mittels einer Auswähleinheit 36 wird eine gewünschte Trägerfrequenz f0 ausgewählt und dies über eine Leitung 37 dem Speicher 31 mitgeteilt. Die ge­ wünschte Trägerfrequenz ist durch ein konstantes Phaseninkre­ ment δϕ charakterisiert. In dem Speicher 31 ist tabellenartig jeder Trägerfrequenz ein zugehöriges Phaseninkrement zugeord­ net. Das der Trägerfrequenz f0 zugeordnete Phaseninkrement wird über die Ausleseleitung 32 ausgelesen und dem digitalen Akkumulator 25 zugeführt. Der Addierer 30 des Akkumulators 25 addiert auf den Phasenwert ϕ des vorangegangenen Taktzyklus das ausgelesene Phaseninkrement. Bei Überschreiten einer be­ stimmten Phasenschwelle, beispielsweise π, wird durch die Mo­ dulo-Berechnungseinheit der doppelte Wert des Phasenschwelle abgezogen, beispielsweise 2π. Durch entsprechende Skalierung kann der Phasenbereich von -π bis +π auf den Bereich von -1 bis +1 skaliert bzw. abgebildet werden. Bei Realisierung des digitalen Akkumulators 25 in einer Zweier-Komplement- Zahlendarstellung wird diese Modulo-Operation ohne zusätzli­ chen Schaltungsaufwand ausgeführt. Das iterativ gebildete Phasensignal ϕi+1 = ϕi+δϕ wird über die Leitung 26 der Berech­ nungseinrichtung 24 zugeführt, die einen kordischen Berech­ nungsvorgang durchführt. Die kordische Berechnungseinrichtung 24 weist zwei Datenausgänge 3, 38 auf. Der zweite Datenaus­ gang 38, an dem der berechnete Imaginärteil des Datenaus­ gangssignals anliegt, wird nicht angeschlossen.The phase signal is generated in an accumulator 25 , which supplies the phase signal via a line 26 to the calculation device 24 . The accumulator 25 contains a clocked buffer 27 for buffering the phase signal. The buffered phase signal is fed back via lines 28 , 29 to an adder 30 . The adder 30 adds the feedback buffered phase signal with a phase increment read out from a memory 31 . The memory 31 is connected via a line 32 to the second input of the adder 30 . The Summensi signal of the adder 30 is fed via a line 33 to a modulo calculation unit 34 which is connected on the output side to the buffer store 27 via a line 35 . The module calculation unit 34 is preferably a two's complement calculation unit. A desired carrier frequency f 0 is selected by means of a selection unit 36 and this is communicated to the memory 31 via a line 37 . The desired carrier frequency is characterized by a constant phase increment δϕ. In the memory 31 , an associated phase increment is assigned to each carrier frequency in a table. The phase increment associated with the carrier frequency f 0 is read out via the readout line 32 and fed to the digital accumulator 25 . The adder 30 of the accumulator 25 adds the phase increment read out to the phase value ϕ of the previous clock cycle. If a certain phase threshold, for example π, is exceeded, the modulo calculation unit subtracts twice the value of the phase threshold, for example 2π. The phase range from -π to + π can be scaled or mapped to the range from -1 to +1 by appropriate scaling. When the digital accumulator 25 is implemented in a two's complement number representation, this modulo operation is carried out without additional circuitry. The iteratively formed phase signal ϕ i + 1 = ϕ i + δϕ is supplied via the line 26 to the calculation device 24 , which performs a cordial calculation process. The cordless calculation device 24 has two data outputs 3 , 38 . The second data output 38 , at which the calculated imaginary part of the data output signal is present, is not connected.

Die durch die Auswahleinrichtung 36 auswählbare Trägerfre­ quenz liegt vorzugsweise zwischen 5 MHz und 50 MHz.The selectable by the selection device 36 carrier frequency is preferably between 5 MHz and 50 MHz.

Die zweite Abtastfrequenz fa der zweiten Abtasteinrichtung 21 beträgt vorzugsweise ein Vielfaches der ersten Abtastfrequenz ft der ersten Abtasteinrichtung 14. Bei einer bevorzugten Ausführungsform liegt die zweite Abtastfrequenz fa bei mehr als 100 MHz. Die erste Abtastfrequenz ft entspricht bei­ spielsweise einer Symbolrate von 0,16-2,65 Mbaud.The second sampling frequency f a of the second sampling device 21 is preferably a multiple of the first sampling frequency f t of the first sampling device 14 . In a preferred embodiment, the second sampling frequency f a is more than 100 MHz. The first sampling frequency f t corresponds, for example, to a symbol rate of 0.16-2.65 Mbaud.

Fig. 4 zeigt eine erste Ausführungsform der kordischen Be­ rechnungseinheit 24, wie sie in Fig. 3 dargestellt ist. Fig. 4 shows a first embodiment of the cordless Be calculation unit 24 , as shown in Fig. 3.

Die kordische Berechnungseinheit 24 enthält ein kordisches Berechnungsbauelement 40 mit vier Eingängen 41, 42, 43, 44 und vier Ausgängen 45, 46, 47, 48. Über Leitungen 49, 50 ist das kordische Berechnungsbauelement 40 mit einem Festwert­ speicher, insbesondere einem ROM-Speicher 51 verbunden. An den ersten Eingang 41 wird über die Leitung 22 das erste Da­ tensignal des komplexwertigen Datensignalpaares und an den vierten Eingang 44 wird über die Leitung 23 das zweite Daten­ signal des komplexwertigen Datensignalpaares angelegt. An den zweiten Eingang 42 des kordischen Berechnungselements 40 ist über die Leitung 26 der in Fig. 3 dargestellte Akkumulator 25 angeschlossen. Der dritte Anschluß 43 des kordischen Berech­ nungselements 40 erhält über eine Leitung 52 eine Iterations­ zahl N, die die Anzahl der durchgeführten Iterationsschritte angibt. The cordless calculation unit 24 contains a cordial calculation component 40 with four inputs 41 , 42 , 43 , 44 and four outputs 45 , 46 , 47 , 48 . The cords calculation component 40 is connected to a fixed value memory, in particular a ROM memory 51 , via lines 49 , 50 . At the first input 41 , the first data signal of the complex data signal pair is applied via line 22 and the second data signal of the complex data signal pair is applied via line 23 to fourth input 44 . The accumulator 25 shown in FIG. 3 is connected to the second input 42 of the cordial calculation element 40 via the line 26 . The third connection 43 of the kordischen calculation element 40 receives an iteration number N via a line 52 , which indicates the number of iteration steps carried out.

Am Ausgang 45 wird das erste Datum des komplexwertigen Daten­ signalpaares nach einem Iterationsschritt und an dem vierten Ausgang 48 wird das zweite Datum des komplexwertigen Datensi­ gnalpaares nach der Iteration über Leitungen 53, 54 an getak­ tete Register 55, 56 angelegt. Am Ausgang 46 wird das Phasen­ signal für die nächste Iteration über eine Leitung 57 an ei­ nen getakteten Zwischenspeicher 58 angelegt. Die am Eingang 43 angelegte Iterationszahl wird innerhalb des Berechnungs­ elements 40 dekrementiert und am Ausgang 47 über eine Leitung 59 an einen Zwischenspeicher 60 angelegt. Der Zwischenspei­ cher 55 gibt nach Durchführung einer einstellbaren Anzahl von Iterationsschritten über die Leitung 3 das QAM-Sendesignal ab. Während der Durchführung der Iterationsschritte wird das in dem Zwischenspeicher 55 abgespeicherte erste Datum des komplexwertigen Datensignals über eine Rückkoppelleitung 61 an den ersten Eingang 41 zurückgekoppelt.At the output 45 , the first data of the complex data signal pair after an iteration step and at the fourth output 48 , the second data of the complex data signal pair after the iteration over lines 53 , 54 are applied to clocked registers 55 , 56 . At the output 46 , the phase signal for the next iteration is applied via a line 57 to a clocked buffer store 58 . The iteration number applied to the input 43 is decremented within the calculation element 40 and applied to a buffer 60 at the output 47 via a line 59 . After carrying out an adjustable number of iteration steps via line 3, the intermediate memory 55 emits the QAM transmission signal. During the execution of the iteration steps, the first datum of the complex data signal stored in the buffer 55 is fed back to the first input 41 via a feedback line 61 .

Der Zwischenspeicher 58, in dem das Phasensignal zwischenge­ speichert wird, ist über eine Rückkoppelleitung 62 mit dem zweiten Eingang 42 des kordischen Berechnungselements 40 ver­ bunden.The intermediate memory 58 , in which the phase signal is temporarily stored, is connected via a feedback line 62 to the second input 42 of the kordische calculating element 40 .

Der Zwischenspeicher 60, in dem die Iterationszahl zwischen­ gespeichert wird, ist über eine Rückkoppelleitung 63 an den dritten Eingang 43 des kordischen Berechnungselements 40 rückgekoppelt.The buffer memory 60 , in which the iteration number is temporarily stored, is fed back via a feedback line 63 to the third input 43 of the cordial calculation element 40 .

Der Zwischenspeicher 56 ist über eine Rückkoppelleitung 64 an den vierten Eingang 44 des kordischen Berechnungselements rückgekoppelt.The intermediate store 56 is fed back via a feedback line 64 to the fourth input 44 of the cordial calculation element.

Die Rückkoppelleitungen 61, 62, 63, 64 werden an die Eingänge 41, 42, 43, 44 des kordischen Berechnungselements 40 über steuerbare Schalter 65, 66, 67, 68 geschaltet. Die gestri­ chelten Linien zeigen in Fig. 4 die Schaltstellung der Schal­ ter nach Durchführung des ersten Iterationsschrittes. The feedback lines 61 , 62 , 63 , 64 are connected to the inputs 41 , 42 , 43 , 44 of the cordial calculation element 40 via controllable switches 65 , 66 , 67 , 68 . The dashed lines show in Fig. 4 the switching position of the scarf ter after performing the first iteration step.

Fig. 5 zeigt eine zweite Ausführungsform der kordischen Be­ rechnungseinheit 24. Bei der in Fig. 5 gezeigten Ausführungs­ form sind mehrere identische kordische Berechnungsbauelemente 40-1, 40-2, . . . 40-(n+1) seriell hintereinandergeschaltet und bilden eine sogenannte Pipeline-Struktur. Die verschiede­ nen kordischen Berechnungselemente 40-1, 40-2, . . . 40(M+1) sind über einen Multiplexer/Demultiplexer 69 über Lese- und Schreibleitungen 70, 71 mit einem gemeinsamen Festwertspei­ cher 72 zum Abspeichern von Arcus-Tangenswerten verbunden. Fig. 5 shows a second embodiment of the cordless calculation unit 24th In the embodiment shown in FIG. 5, several identical cordic calculation components 40-1 , 40-2 ,. , , 40- (n + 1) connected in series and form a so-called pipeline structure. The various KENEN calculation elements 40-1 , 40-2 ,. , , 40 (M + 1) are connected via a multiplexer / demultiplexer 69 via read and write lines 70 , 71 to a common read-only memory 72 for storing arc tangent values.

Fig. 6 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm des Berech­ nungsvorgangs innerhalb eines kordischen Berechnungselements 40, dessen interner Aufbau in der Fig. 7 dargestellt ist. FIG. 6 shows a schematic flowchart of the calculation process within a cordial calculation element 40 , the internal structure of which is shown in FIG. 7.

In einem ersten Schritt S1 werden die beiden Daten a, b des komplexwertigen Dateneingangssignals das Phasensignal p und die Anzahl N der vorzunehmenden Iterationsschritte angelegt. Das erste Datum a wird an den Eingang 41, das zweite Datum b an den Eingang 44, das Phasensignal an den Eingang 42 und die Iterationszahl N an den Eingang 43 des kordischen Berech­ nungselements 40 angelegt.In a first step S1, the two data a, b of the complex data input signal, the phase signal p and the number N of the iteration steps to be carried out are applied. The first date a is applied to the input 41 , the second date b to the input 44 , the phase signal to the input 42 and the iteration number N to the input 43 of the kordische calculation element 40 .

In einem Berechnungsschritt S2 werden die Daten a, b des kom­ plexwertigen Datensignalpaares iterativ in Abhängigkeit von dem Vorzeichen des Phasensignals berechnet.
In a calculation step S2, the data a, b of the complex data signal pair are calculated iteratively depending on the sign of the phase signal.

a' = a - signum(ξ) . (2n . b)
a '= a - signum (ξ). (2 n . B)

b' = b + signum(ξ) . (2n . a)b '= b + signum (ξ). (2 n.a )

In dem Berechnungsschritt S2 wird ferner das Phasensignal für den nächsten Iterationsschritt berechnet:
In the calculation step S2, the phase signal for the next iteration step is also calculated:

ξ' = ξ - signum(ξ) . arcus tangens (2 n)ξ '= ξ - signum (ξ). arcus tangens ( 2 n )

Der Arcus-Tangens-Wert wird dabei bei der ersten in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform aus dem Festwertspeicher 51 und bei der in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform aus dem Fest­ wertspeicher 72 ausgelesen.The arc tangent value is read from the read-only memory 51 in the first embodiment shown in FIG. 4 and from the read-only memory 72 in the embodiment shown in FIG. 5.

Die berechneten Werte werden in einem Schritt S3 bei der in Fig. 4 gezeigten ersten Ausführungsform an die Eingänge des kordischen Berechnungselements 40 zurückgekoppelt oder bei der in Fig. 5 gezeigten zweiten Ausführungsform an ein nach­ geschaltetes identisches kordisches Berechnungselement gelei­ tet.The calculated values are fed back in a step S3 in the first embodiment shown in FIG. 4 to the inputs of the corded calculation element 40 or in the second embodiment shown in FIG. 5 to an identical corded calculation element connected downstream.

Die Schritte S2, S3 werden so lange durchgeführt, bis gilt:
Steps S2, S3 are carried out until:

n = N - Mn = NM

In Schritt S4 wird am Ausgang S3 das erste Datum des kom­ plexwertigen Datensignals ausgelesen und als QAM-Sendesignal über die Leitung 3 abgegeben.In step S4, the first datum of the complex data signal is read out at output S3 and output as a QAM transmit signal via line 3 .

Es gilt:
The following applies:

x' = k . Re{(x + jy)ej ϕ}x '= k. Re {(x + jy) e j ϕ }

Fig. 7 zeigt den schaltungstechnischen Aufbau eines kordi­ schen Berechnungselements 40 im Detail. Fig. 7 shows the circuitry structure of a kordi's calculation element 40 in detail.

Das Berechnungselement 40 enthält Schieberegister 73, 74 zur bitweisen Verschiebung in Abhängigkeit der Iterationszahl n, wobei eine bitweise Verschiebung nach links erfolgt, wenn n < 0 ist, und eine bitweise Verschiebung nach rechts er­ folgt, wenn n < 0 ist. Die Iterationszahl n wird an den drit­ ten Eingang 43 des Berechnungselements 40 angelegt.The calculation element 40 contains shift registers 73 , 74 for bit-wise shifting depending on the iteration number n, a bit-wise shift to the left if n <0 and a bit-wise shift to the right if n <0. The iteration number n is applied to the third input 43 of the calculation element 40 .

Das Berechnungselement 40 enthält ferner eine erste Additi­ ons-/Subtraktionseinrichtung 75, die in Abhängigkeit von den Vorzeichen des angelegten Phasensignals das in dem zweiten Schieberegister 74 bitweise verschobene zweite Datum b mit dem ersten Datum a addiert oder von diesem subtrahiert. The calculation element 40 also contains a first addition / subtraction device 75 which, depending on the signs of the applied phase signal, adds or subtracts the second date b shifted bit by bit in the second shift register 74 with the first date a.

Das kordische Berechnungselement 40 enthält ferner eine zwei­ te Additions-/Subtraktionseinrichtung 76, die in Abhängigkeit von dem Vorzeichen des angelegten Phasensignals das in dem ersten Schieberegister 73 bitweise verschobene ersten Datum a mit dem zweiten Datum b summiert oder von diesem abzieht.The cordic calculation element 40 further contains a second addition / subtraction device 76 which, depending on the sign of the applied phase signal, sums or subtracts the first date a bit-shifted bit by bit in the first shift register 73 with the second date b.

Das kordische Berechnungselement 40 weist ferner eine dritte Additions-/Subtraktionseinrichtung 77 auf, die das an dem Eingang 42 anliegende Phasensignal det vorhergehenden Itera­ tion in Abhängigkeit von dem Vorzeichen des Phasensignals mit einem Arcus-Tangens-Wert, der aus einem Festwertspeicher über die Leitung 51 ausgelesen wird, summiert oder diesen subtra­ hiert.The kordische calculation element 40 also has a third addition / subtraction device 77 , which detects the phase signal present at the input 42 at the previous iteration depending on the sign of the phase signal with an arctangent value, which comes from a read-only memory via the line 51 is read out, summed or subtracted.

Das kordische Berechnungselement 40 umfaßt schließlich eine Dekrementiereinrichtung 78, die die an den Eingang 43 ange­ legte Iterationszahl für die nächste Iteration dekrementiert. The cordial calculation element 40 finally comprises a decrementing device 78 which decrements the iteration number applied to the input 43 for the next iteration.

BezugszeichenlisteReference list

11

breitbandiges Fernsehkabel
broadband television cable

22nd

Kabel-Fernsehanschluß
Cable TV connection

33rd

Leitung
management

44th

Teilnehmer-Kabelmodem
Subscriber cable modem

55

Fernseh-Signalleitung
TV signal line

66

Fernseher
TV

77

binäre Datenleitung
binary data line

88th

digitales Endgerät
digital terminal

99

Codiereinrichtung
Coding device

1010th

Ausgangsanschluß
Output connector

1111

Ausgangsleitung
Output line

1212th

Ausgangsanschluß
Output connector

1313

Ausgangsleitung
Output line

1414

Abtasteinrichtung
Scanner

1515

Leitung
management

1616

Leitung
management

1717th

digitales Filter
digital filter

1818th

digitales Filter
digital filter

1919th

Leitung
management

2020th

Leitung
management

2121

Abtasteinrichtung
Scanner

2222

Leitung
management

2323

Leitung
management

2424th

kordische Berechnungseinheit
cordic calculation unit

2525th

Akkumulator
accumulator

2626

Leitung
management

2727

Zwischenspeicher
Cache

2828

Leitung
management

2929

Rückkoppelleitung
Feedback line

3030th

Addierer
Adder

3131

Festwertspeicher
Read only memory

3232

Leitung
management

3333

Leitung
management

3434

Modulo-Berechnungseinheit
Modulo calculation unit

3535

Leitung
management

3636

Auswahleinrichtung
Selection device

3737

Leitung
management

3838

nicht belegt
not used

3939

nicht belegt
not used

4040

kordisches Berechnungselement
cordic calculation element

4141

Eingang
entrance

4242

Eingang
entrance

4343

Eingang
entrance

4444

Eingang
entrance

4545

Ausgang
output

4646

Ausgang
output

4747

Ausgang
output

4848

Ausgang
output

4949

Leitung
management

5050

Leitung
management

5151

Festwertspeicher
Read only memory

5252

Leitung
management

5353

Leitung
management

5454

Leitung
management

5555

Zwischenspeicher
Cache

5656

Zwischenspeicher
Cache

5757

Leitung
management

5858

Zwischenspeicher
Cache

5959

Leitung
management

6060

Zwischenspeicher
Cache

6161

Rückkoppelleitung
Feedback line

6262

Rückkoppelleitung
Feedback line

6363

Rückkoppelleitung
Feedback line

6464

Rückkoppelleitung
Feedback line

6565

Schalter
switch

6666

Schalter
switch

6767

Schalter
switch

6868

Schalter
switch

6969

Multiplexer/Demultiplexer
Multiplexer / demultiplexer

7070

Leitung
management

7171

Leitung
management

7272

Festwertspeicher
Read only memory

7373

Schieberegister
Shift register

7474

Schieberegister
Shift register

7575

Additions-/Subtraktionseinrichtung
Addition / subtraction facility

7676

Additions-/Subtraktionseinrichtung
Addition / subtraction facility

7777

Additions-/Subtraktionseinrichtung
Addition / subtraction facility

7878

Dekrementiereinrichtung
Decrement device

Claims (21)

1. Vorrichtung zum Senden eines QAM-Sendesignals mit einer Trägerfrequenz f0, wobei die Vorrichtung aufweist:
eine Codiereinrichtung (9) zur Codierung von Daten zu aus zwei Daten bestehenden komplexwertigen Datenpaaren (a, b);
eine Abtasteinrichtung (14) zur Abtastung der komplexwertigen Datenpaar-Signale mit einer ersten Abtastfrequenz;
eine Auswahleinrichtung (36) zur Auswahl der Trägerfrequenz f0;
einen Akkumulator (25) zur Erzeugung eines Phasensignals ϕ in Abhängigkeit von einem der Trägerfrequenz zugeordneten Pha­ seninkrement δϕ; und
mindestens eine Berechnungseinrichtung (24) zur Erzeugung des QAM-Sendesignals durch Multiplikation der komplexwertigen Da­ tenpaare mit einem Phasendrehoperator, wobei das komplexwer­ tige Datenpaar um einen Phasenwinkel ϕ entsprechend dem Pha­ sensignal gedreht wird und von den gedrehten komplexwertigen Daten der Realteil zur weiteren Verarbeitung abgegeben wird.
1. Device for transmitting a QAM transmission signal with a carrier frequency f 0 , the device comprising:
a coding device ( 9 ) for coding data for complex data pairs (a, b) consisting of two data;
sampling means ( 14 ) for sampling the complex data pair signals at a first sampling frequency;
a selection device ( 36 ) for selecting the carrier frequency f 0 ;
an accumulator ( 25 ) for generating a phase signal ϕ as a function of a phase increment δϕ assigned to the carrier frequency; and
at least one calculation device ( 24 ) for generating the QAM transmission signal by multiplying the complex data pairs by a phase rotation operator, the complex data pair being rotated by a phase angle ϕ corresponding to the phase signal and the real part being released from the rotated complex data for further processing .
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die abgetasteten komplexwertigen Datenpaar-Signale durch di­ gitale Tiefpaßfilter (17, 18) zur Bandbegrenzung gefiltert werden.2. Device according to claim 1, characterized in that the sampled complex data pair signals are filtered by digital low-pass filters ( 17 , 18 ) for band limitation. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die gefilterten Ausgangssignale der digitalen Tiefpaßfilter (17, 18) durch eine weitere Abtasteinrichtung (21) mit einer zweiten Abtastfrequenz fa abgetastet werden. 3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the filtered output signals of the digital low-pass filter ( 17 , 18 ) are sampled by a further sampling device ( 21 ) with a second sampling frequency f a . 4. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Akkumulator (25) einen getakteten Zwischenspeicher (27) zur Zwischenspeicherung des Phasensignals aufweist.4. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the accumulator ( 25 ) has a clocked buffer ( 27 ) for buffering the phase signal. 5. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Akkumulator (25) einen Addierer (30) zur Addition des ausgelesenen Phaseninkrements mit dem zwischengespeicherten Phasensignal des vorherigen Taktzyklus aufweist.5. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the accumulator ( 25 ) has an adder ( 30 ) for adding the read phase increment with the buffered phase signal of the previous clock cycle. 6. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Akkumulator (25) eine Modulo-Berechnungseinheit (34) auf­ weist.6. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the accumulator ( 25 ) has a modulo calculation unit ( 34 ). 7. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Modulo-Berechnungseinheit eine Zweier-Komplement- Berechnungseinheit ist.7. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the modulo calculation unit a two's complement Calculation unit is. 8. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Berechnungseinrichtungen (24) zur Parallel- Datenverarbeitung einer Vielzahl von komplexwertigen Datensi­ gnalpaaren parallel geschaltet sind.8. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the computing means ( 24 ) for parallel data processing of a plurality of complex data signal pairs are connected in parallel. 9. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerfrequenz f0 zwischen 5 MHz und 65 MHz liegt.9. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the carrier frequency f 0 is between 5 MHz and 65 MHz. 10. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Abtastfrequenz fa ein Vielfaches der ersten Ab­ tastfrequenz ft beträgt.10. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the second sampling frequency f a is a multiple of the first sampling frequency f t . 11. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Abtastfrequenz fa mehr als 100 MHz beträgt.11. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the second sampling frequency f a is more than 100 MHz. 12. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die digitalen Tiefpaßfilter (17, 18) nicht-rekursive Filter sind.12. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the digital low-pass filter ( 17 , 18 ) are non-recursive filters. 13. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die digitalen Tiefpaßfilter (17, 18) kaskadenförmig ausgebil­ det sind, wobei eine erste Kaskadenstufe ein nicht-rekursiver Filter und eine zweite Kaskadenstufe ein Interpolationsfilter ist, wobei die Abtastfrequenz der ersten Kaskadenstufe nied­ riger ist als die Abtastfrequenz der zweiten Kaskadenstufe.13. Device according to one of the preceding claims 1 to 11, characterized in that the digital low-pass filter ( 17 , 18 ) are cascaded ausgebil det, wherein a first cascade stage is a non-recursive filter and a second cascade stage is an interpolation filter, the sampling frequency first cascade stage is lower than the sampling frequency of the second cascade stage. 14. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die digitalen Tiefpaßfilter (17, 18) schmalbandig mit einer einstellbaren Bandbreite sind, wobei die Bandbreite von der Symbolrate abhängt.14. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the digital low-pass filter ( 17 , 18 ) are narrow-band with an adjustable bandwidth, the bandwidth depends on the symbol rate. 15. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Berechnungseinheit (24) mindestens ein kordisches Berech­ nungselement (40) aufweist.15. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the calculation unit ( 24 ) has at least one cordic calculation element ( 40 ). 16. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Berechnungseinrichtung (24) ein kordisches Berechnungs­ element (40) aufweist, das über Zwischenspeicher (55, 56, 58, 60) rückgekoppelt ist.16. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the calculation device ( 24 ) has a cordic calculation element ( 40 ) which is fed back via intermediate memories ( 55 , 56 , 58 , 60 ). 17. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Berechnungseinrichtung (24) mehrere in Reihe geschaltet kordische Berechnungselemente (40) enthält. 17. Device according to one of the preceding claims 1 to 15, characterized in that the calculation device ( 24 ) contains a plurality of series-connected cords calculation elements ( 40 ). 18. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das kordische Berechnungselement (40) zwei Schieberegister (73, 74) zum Verschieben der beiden Daten des komplexwertigen Datenpaares in Abhängigkeit von einer Iterationszahl n auf­ weist.18. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the cordial calculation element ( 40 ) has two shift registers ( 73 , 74 ) for shifting the two data of the complex data pair in dependence on an iteration number n. 19. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das kordische Berechnungselement (40) eine erste Additions- /Subtraktionseinrichtung (75) zur Addition/Subtraktion des ersten Datums des komplexwertigen Datenpaares mit dem bitwei­ se verschobenen zweiten Datum des komplexwertigen Datenpaares in Abhängigkeit von dem Vorzeichen des Phasenwinkels zur Bil­ dung des ersten Datums für die nächste Iteration sowie eine zweite Additions-/Subtraktionseinrichtung (76) zur Additi­ on/Subtraktion des zweiten Datums des komplexwertigen Daten­ paares mit dem bitweise verschobenen ersten Datum des kom­ plexwertigen Datenpaares in Abhängigkeit von dem Vorzeichen des Phasenwinkels zur Bildung des zweiten Datums für die nächste Iteration aufweist.19. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the kordische calculation element ( 40 ) a first addition / subtraction device ( 75 ) for adding / subtracting the first date of the complex data pair with the bitwise se shifted second date of the complex data pair depending from the sign of the phase angle to form the first date for the next iteration and a second addition / subtraction device ( 76 ) to add / subtract the second date of the complex data pair with the bitwise shifted first date of the complex data pair depending on the sign of the phase angle to form the second datum for the next iteration. 20. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Berechnungselement (40) eine Dekrementiereinrichtung (78) zur Dekrementierung der angelegten Iterationszahl für die nächste Iteration aufweist.20. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the calculation element ( 40 ) has a decrementing device ( 78 ) for decrementing the applied iteration number for the next iteration. 21. Verfahren zum Senden eines QAM-Sendesignals mit einer be­ stimmten Trägerfrequenz, das die folgenden Schritte aufweist:
  • a) Codieren von binären Daten zu komplexwertigen Daten­ paar-Signalen,
  • b) Abtasten der komplexwertigen Datenpaar-Signale mit ei­ ner Abtastfrequenz,
  • c) Auswählen einer Trägerfrequenz und Auslesen eines zuge­ ordneten Phaseninkrements,
  • d) Erzeugen eines Phasensignals mit einer Drehphase in Ab­ hängigkeit von dem ausgelesenen Phaseninkrement,
  • e) Multiplizieren der komplexwertigen Datenpaar-Signale mit einem Drehoperator, der die Datenpaar-Signale zur Erzeugung des QAM-Sendesignals um die Drehphasen pha­ sendreht, wobei von den gedrehten komplexwertigen Da­ tenpaar-Signalen jeweils der reale Signalanteil verwen­ det wird.
21. A method for transmitting a QAM transmission signal with a specific carrier frequency, comprising the following steps:
  • a) coding of binary data to complex data pair signals,
  • b) sampling the complex data pair signals with a sampling frequency,
  • c) selecting a carrier frequency and reading out an assigned phase increment,
  • d) generating a phase signal with a rotational phase as a function of the phase increment read,
  • e) Multiplying the complex data pair signals with a rotary operator, which turns the data pair signals to generate the QAM transmit signal around the rotation phases pha, the real signal portion being used by the rotated complex data pair signals.
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