DE2913669A1

DE2913669A1 - Verfahren zum erzeugen von modem- sendesignalen mit quadratur-amplituden- modulation qam

Info

Publication number: DE2913669A1
Application number: DE19792913669
Authority: DE
Inventors: Heinz Dipl Ing Goeckler; Hagen Ing Grad Hofmeister
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Bosch Telecom GmbH
Priority date: 1979-04-05
Filing date: 1979-04-05
Publication date: 1980-10-09
Also published as: DE2913669C2; FR2453560B1; US4327439A; FR2453560A1; GB2047053B; GB2047053A

Description

Licentia Patent-Verwaltungs-GmbH NE2-BK/Mo/be

Theodor-Stern-Kai 1 BK 78/48

D-6000 Frankfurt 70

Verfahren zum Erzeugen von Modem-Sendesignalen mit Quadratur-Amplituden-Modulation QAM

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen von Modem-Sendesignalen mit Quadratur-Amplituden-Modulation QAM, wobei Abtastwerte von elementaren Bandpaßsignalen in digital codierter Form abgespeichert werden, wobei die elementaren Bandpaßsignale mit von der zu übertragenden Information abhängenden Koeffizienten bewertet werden und wobei die Modem-Sendesignale durch Überlagerung der so bewerteten elementaren Bandpaßsignalen gebildet werden.

In der Zeitschrift AEi), Band 31, Heft 7/8, 1977, Seite 261-266 ist von H. Schenk der Aufsatz "Entwurf optimaler Sendesignale für digitale Datensender bei beliebigen linearen Modulationsformen" veröffentlicht, in dem beschrieben ist, wie man die Sendesignale von Modems mit linearer Mo-

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dulationsart auf einfache Weise von zwei Elementarsignalen ableiten kann, ohne Filter und Modulatoren zu verwenden. Dabei wird vorausgesetzt, daß die zwei Elementarsignale senkrecht aufeinander stehen und sich die restlichen EIementarsignale durch Überlagerung dieser orthogonalen EIernentarsignale ableiten lassen. Diese Überlagerung beinhaltet im allgemeinen mindestens eine Addition und eine Multiplikation, wie rs.B. für 8-PSK aus Formel (1) ersichtlich ist:

^e₀ + e_go) (1)

Dabei ist e_Q das Elementarsignal bei φ = 0°, entsprechend e_qn das Elementarsignal bei φ = 90° und e^^ das Elementarsignal bei f = 45°.

Die Ableitung z.B. des Elementarsignals e^,- erfordert also eine Addition und eine Multiplikation, was nur durch einen zusätzlichen technischen Aufwand realisierbar ist, außerdem wird damit die Geschwindigkeit der Schaltung herabgesetzt .

Wenn in diesem Beispiel der Faktor —_ und e_Q und eg„ mit je 8 bit Wortlänge verfügbar ist, und der Digital/Analog-Wandler am Ausgang des Modemsenders ebenfalls für 8 bit ausgelegt ist, muß e^ auf 8 bit abgerundet werden, was zu zusätzlichen Rundungsfehlern führt.

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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Erzeugung von Modemsendesignalen anzugeben, das mit weniger Rechenoperationen auskommt und damit eine höhere Geschwindigkeit der Schaltung ermöglicht und das mit höherer Genauigkeit arbeitet als die bisherigen Verfahren. Dabei soll eine Variante des Verfahrens bei 8 PSK ohne zusätzlichen Speicheraufwand und bei 4 PSK mit weniger Speicheraufwand als bisher realisiert werden können.

Die Aufgabe wird gelöst wie in den Ansprüchen 1 und 4 beschrieben. Die Unteransprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen an.

Im folgenden sei anhand der Figuren das Verfahren näher erläutert:

Fig. 1a zeigt den Phasenstern eines 8 PSK-Systems nach

dem Stand der Technik,

Fig. 1b zeigt den Phasenstern eines 8 PSK-Systems, wie er beim erfindungsgemäßen Verfahren verwendet

wird,
Fig. 2a zeigt den Phasenstern eines 4 PSK-Systems nach

dem Stand der Technik,

Fig. 2b zeigt den Phaaenstern eiines 4 PSK-Systems, wie er beim erfindungsgemäßen Verfahren verwendet

wird,
Fig. 3a zeigt den Phasenstern eines 8 PSK/4 ASK-Systems

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nach dem Stand der Technik,

Fig. 3b zeigt den Phasenstern eines 8 PSKM ASK-Systems wie er beim erfindungsgemäßen Verfahren verwendet wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren geht davon aus, daß im Beispiel des 8 PSK-Systems zwei Elementarsignale gespeichert werden, zu denen es zwei andere Elementarsignale gibt, die symmetrisch zu der Achse φ = 0 liegen, wobei mit der Achse φ = 0 kein elementares Bandpaßsignal zusammenfällt (Fig.1b). Das Elementarsignal e _oo _ = e___{7 ς} besteht aus genau den

—te,O H I t5

gleichen Abtastwerten wie e__ ,., wobei lediglich die Reihenfolge der Anordnung der Abtastwerte verschieden ist. Wenn die Elementarsignale z.B. aus N Abtastwerten bestehen (k a 1 (1) N), dann gelten folgende Beziehungen:

^e112,5

₅ (k) = -e_{22 5} (N-k+1) (3)

202,5

^e247,5 ^(k) - -^e67,5
e₂₉₂₅ (k) = e₆₇₅-(N-k₊l) (6)

^e337,5 ^{(k) = e}22 5

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Damit entfallen bei der Herleitung der restlichen Elementarsignale aus den gespeicherten Elementarsignalen die arithmetischen Operationen und die damit verbundenen Signalverfälschungen.

Es ergibt sich also im Beispiel des 4 PSK-Systems, daß nur ein Elementarsignal gespeichert werden muß, was eine erhebliche Vereinfachung und eine Verbesserung der Signalgüte bedeutet, da nur ein Elementarsignal auf eine vorgegebene Forderung hin approximiert werden muß (Fig. 2b).

Auch im Beispiel eines 8 PSK/2 ASK-Systems läßt sich zumindest die bei dem bisherigen System erforderliche Addition einsparen, wie anhand der Figur 3a und 3b gezeigt werden kann. Bei gespeichertem e_ und e_qn ergibt sich nach dem bisherigen Verfahren e^- wie folgt:

= 0,85 Ce₀ + e_gQ) (8)

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren, bei dem e_{22 5} und e^y ₅ gespeichert werden, ergibt sich e__{22 5} wie folgt:

^e-22,5 ^(k) = Ö7B5

Verbesserungen bezüglich der Signalgüte und verminderter Rechenaufwand sind für m ASK/n PSK-Systeme (m = 2, 3, 4, η s 8, 12, 16, ...) mit einer Variante des beschriebenen

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Verfahrens auch dann möglich, wenn man von den nichtgedrehten Phasensternen (Fig. la bzw. Fig. 3a) ausgeht. Im Fall der 8 PSK sind z.B. die elementaren Bandpaßsignale e_n, e.

und e_q_ abzuspeichern, von denen, die restlichen wie beschrieben abgeleitet werden können. Entsprechend sind bei dieser Variante bei 2 ASK/8 PSK ebenfalls nur e_Q, e^ e„_Q mit einer oder zwei Amplitudenstufen abzuspeichern.

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Claims

Licentia Patent-Verwaltungs-GiibH NE2-BK/Mo/be

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Patentansprüche

Verfahren zum Erzeugen von Modem-Sendesignalen mit Quadratur-Amplituden-Modulation QAM, wobei Abtastwerte von elementaren Bandpaßsignalen in digital codierter Form abgespeichert werden, wobei die elementaren Bandpaßsigna-Ie mit von der zu übertragenden Information abhängenden Koeffizienten bewertet werden, und wobei die Modem-Sendesignale durch überlagerung der so bewerteten elementaren Bandpaßsignalen gebildet werden, dadurch gekennzeichnet, daß im Fall der η PSK, wobei η = 4, 8, 12, 16 ... ist, die Phasenlagen aller elementaren Bandpaßsignale so gegewählt sind, daß der Phasenstern symmetrisch zur φ = 0 Achse ist, wobei mit der φ = 0 Achse kein elementares Bandpaßsignal zusammenfällt, daß -π-η elementare Bandpaßsignale abgespeichert werden, die im Phasenstern weder

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durch Symmetrie zur φ = O bzw. φ = 90° Achse noch durch Punktsymmetrie auseinander hervorgehen, daß von den -r-n gespeicherten elementaren Bandpaßsignalen die restlichen jrn elementaren Bandpaßsignale durch Bewerten mit +1 bzw. -1 und/oder vorwärts bzw. rückwärts Auslesen aus dem Speicher hervorgehen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Fall der m ASK/n PSK, wobei m = 2, 3, 4 und η = 4, 8, 12, 16 ... ist, die Bewertung der elementaren Bandpaßsignale zusätzlich mit Faktoren entsprechend der für die zu übertragenden Information charakteristischen Amplitudenstufen erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich -jr-n elementare Bandpaßsignale abgespeichert werden, die durch Spiegelung an der φ = 0 Achse oder ψ = 90° Achse des Phasensterns aus den schon im Anspruch 1 genannten elementaren Bandpaßsignalen hervorgehen, so daß der Speicher nur in einer Richtung ausgelesen werden muß.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Fall der η PSK, wobei η = 8, 12, 16 ... ist, die Phasenlage aller elementaren Bandpaßsignale so gewählt sind, daß der Phasenstern symmetrisch zur φ = 0 Achse ist, wobei auf der φ = 0 Achse ein elementares Bandpaß-

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signal zu liegen kommt, daß ^n + 1 elementare Bandpaßsignale abgespeichert werden, die im Phasenstern weder durch Symmetrie zur φ = 0 bzw.φφ = 90° Achse noch durch Punktsymmetrie auseinander hervorgehen, daß von den Tj-n + 1 gespeicherten elementaren Bandpaßsignalen die

restlichen 4n - 1 elementaren Bandpaßsignale durch Bewerten mit +1 bzw. -1 und/oder vorwärts bzw. rückwärts Auslesen aus dem Speicher hervorgehen.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Fall der m ASK/n PSK, wobei m = 2, 3, 4 ... und η = 8, 12, 16 ... ist, die Bewertung der elementaren Bandpaßsignale zusätzlich mit Faktoren entsprechend der für die zu übertragender. Information charakteristischen Amplitudenstufen erfolgt.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich -jj-n - 1 elementare Bandpaßsignale abgespeichert werden, die durch Spiegelung an der φ = 0 Achse oder φ = 90° Achse des Phasensterns aus den schon im Anspruch 4 oder 5 genannten elementaren Bandpaßsignalen hervorgehen, so daß der Speicher nur in einer Richtung ausgelesen werden muß.

7- Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Fall der m ASK/n PSK, wobei m = 2, 3, 4 ... und η = 8, 12, 16 ... ist, zusätzlich

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elementare Bandpaßsignale abgespeichert werden, die durch Spiegelung an der φ = O Achse oder der φ = 90° Achse des Phasensterns aus den schon im Anspruch 4 genannten elementaren Bandpaßsignalen hervorgehen, wobei im Fall der m ASK/n PSK m Amplitudenstufen auftreten, so daß der Speicher nur in einer Richtung ausgelesen werden muß und zudem keine Amplitudenbewertung außerhalb des genannten Speichers mehr vorgenommen werden muß.

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