DE3135796A1 - "verfahren zur umwandlung eines bandbegrenzten 16-qam-signals in ein 8-qam-signal zur traegerrueckgewinnung" - Google Patents

Description

• Verfahren zur Umwandlung eines bandbegrenzten
• 16-QAM-Signals in ein 8-QAM-Signal zur Trägerrückgewinnung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Umwandlung eines bandbegrenzten 16-QAM-Signals in ein 8-QAM-Signal zur Trägerrückgewinnung.
• Die Abkürzung QAM bedeutet Quadratur-Amplitudenmodulation.
• Bei der QAM setzt sich das Modulationsprodukt aus der Addition zweier um 900 phasenverschobener Trägerschwingungen gleicher Frequenz zusammen, die getrennt amplitudenmoduliert werden. Die Spitze seines Vektors kann grundsätzlich jede Lage in einem Quadranten des Einheitskreises einnehmen.
• Es tritt gleichzeitig Amplitudenmodulation und Phasenmodulation auf. Eine Demodulation erfolgt durch Zusatz von zwei um 90° verschobenen Schwingungen des aus dem Signal rückgewonnenen Tragers, Neben der bekannten Anwendung im Earbfernsehen ist die QAM wegen ihrer Bandbreite ökonomie eine bevorzugt angewandte Modulationsart in der digitalen Richtfunktechnik.
• Zur Verdeutlichung der Aufgabenstellung siSd in der Fig. 1a die Zustandsdiagramme für ein 16-QhM-Signal und ein 8-QAM-Signal gegenübergestellt, Ordnet man den Quaternärsignalen die Amplituden -1, -1/3, +1/3 +1 zu, so ist ein 16-QAM-Signal dreistufig mit den Amplituden #2, 1/3 #10 und 1/3 #2,wie man sich leicht durch Betragsbildung überlegt (linker Teil der Fig. 1;a und b).
• Ein 8-QAM-Signal entsteht demzufolge aus einem 0-QAM-Signal durch Elimination der mittleren Amplitudenstufe. Es besitzt nur vier Phasenzustände, wie der rechte Teil der Fig. 1a zeigt.
• Es ist bei einem 4-PSK (Phase-Shift-Keying)-Signal bereits bekannt, den Träger durch Frequenzvervielfachung zurückzugewinnen. (Development of an 11 GHz Digital Radio-Relay System, E.G. Jarvi8, R.P.I. Scott, POEEJ, Vol 72, Oc; 1979) Eine Übernahme dieses bekannten Verfahrens für ein QAB;Signal scheitert an der aus der Fig. la, links.
• erkennbaren Vieldeutigkeit der mit Sternchen gekennzeichneten Phasenzustände.
• Bandbegrenzung durch einen analogen Kanal verformt die Flanken der Signale (Fig. Ic). Die Aufgabenstellung besteht also darin, ein bandbegrenztes Signal möglichst rechteckig zu formen, die mittlere Stufe zu erkennen und zu eliminieren. Die vorstehend erwähnten unerwünschten Phasenzustände, die zu Vieldeutigkeit der Phase bei der Trägerrückgewinnung führen würden, werden dadurch vermieden.
• Die erfindungsgemäße Aufgabe der Umwandlung bandbegrenzter 16-QAM-Signale in 8-QAM-Signale zur Trägerrückgewinnung wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Verfahrensschritte gelöst.
• Eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung ist im Patentanspruch 2 angegeben.
• In Fig. 2 ist das Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der Erfindung dargestellt. Schaltung und Wirkungsweise des Ausführungsbeispiels sollen im folgenden näher erläutert werden.
• Das empfangene und durch den Übertragungskanal bandbegrenzte 16-QAtI-Signal ist am unteren linken Rand der Fig. 2 angedeutet. Es weist einen zeitlichen Verlauf wie in Fig. 1c, links auf. Dieses Signal wird in einem Eingangsteiler 1 aufgespalten und in vier Zweigen weiterverarbeitet. Seine Hüllkurve hat die Folgefrequenz der Quaternärsignale (35 MHz).
• Die Hüllkurve wird E..us dem Eingangssignal durch einen ersten Hüllkurvengleichrichter HKGL gewonnen, der aus einem nicht im einzelnen gezeigten mehrstufigen Transistorverstärker besteht. Der Verstärker ist so ausgelegt, daß die lette Stufe in der Transistorbegrenzung betrieben wird. Die Begrenzung sorgt dafür, daß nur die untere Hüllkurve des Signals durchgelassen wird. Die Hüllkurve soll möglichst rechteckig sein, damit der nachfolgende Komparator besser die zweite Amplitudenstufe erkennen und ausblenden kann.
• Zu diesem Zweck werden die dritte und die fünfte Oberwelle der Hüllkurve zugesetzt.
• Eine an den oberen Zweig des Eingangsteilers 1 über ein Dämpfungsglied 2 angeschlossene Diode 3 erzeugt ein breites Spektrum von Oberwellen des 16-QAM-Signals, das über einen weiteren Leistungsteiler 4 zwei Bandpässen 5 und 6 zugeführt wird. Durch Bandpaßfilterung werden die dritte (105 Reiz) und die fünfte (175 MHz) Oberwelle der Hüllkurve gewonnen.
• Die beiden sich anschließenden weiteren Hüllkurvengleichrichter HKGS begrenzen auch hier die Signale und lassen nur deren untere Halbwellen durch. Ein erstes Addierglied 7 addiert die Oberwellen zur Grundwelle. Der nachgeschaltete Tiefpaß 8 beseitigt Trägerreste. Beim Abgleich dieser Schaltung zur Hüllkurvenformung betrachtet man mit dem Oszilloskop zunächst die Hüllkurve der Grundwelle am Tiefpaßausgang. Danach koppelt man den Oberwellenzusatz an das Addierglied 7 an und bringt durch Einstellen der Verstärkung der Transistorstufen der Hüllkurvengleichrichter das Signal auf eine möglichst rechteckige Form.
• Mit der so geformten Hüllkurve wird eine Komparatorschaltung, bestehend aus zwei schnellen Schaltverstärkern 9 mit jeweils einstellbaren Schwellen S1 bzw, S2, angesteuert, die dann einen logisch ??1? entsprechenden Wert erzeugt, wenn an ihrem Eingang die mittlere Amplitudenstufe anliegt. Zu diesem Zweck müssen die beiden Referenzspannungen (Schwellen S1 und S2) eingestellt werden. Ein EXOR-Glied 10 realisiert die erforderlich logische Verknüpfung.
• Das QAM-Signal im dritten Zweig des Eingangsteilers 1 wird nach dem erforderlichen Laufzeitausgleich zur Ausgangsspannung des Komparators mit einem zweiten Addierglied 11 addiert. Die Ausgangsspannung des Komparators ist in der rechten oberen Bildhälfte der Fig. 2 dargestellt, Nur die mittlere Amplitudenstufe der QAM erhält durch die Superposition beider Spannungen im Addierglied 11 einen höheren Mittelwert, wie aus dem Zeitdiagramm rechts oben hervorgeht.
• Der sich an+schließende Transistorverstärker 12 ist so ausgelegt, daß sein Arbeitspunkt bei Ul des Zeitdiagramms liegt.
• Die maximale Verstärkung wird also für das Intervall II erreicht. Die mittlere Amplitudenstufe wird dadurch überproportional verstärkt. Die übrigen beiden Amplitudenstufen werden bis auf vernachlässigbaren Rest unterdrückt. Führt man das so entstandene Kompensationssignal amplitudenrichtig und in einem Inverter 13 um 1800 gegenüber der Trägerphase versetzt mit dem 16-QAM-Signal des vierten unteren Zweigs des Eingangsteilers 1 zusammen, so erreicht man eine Auslöschung des resultierenden Signales während des Intervalls II, also für die Dauer der mittleren Amplitudenstufe.
• Dies ist in dem Zeitdiagramm unterhalb der Bildmitte dargestellt. Alle Laufzeitausgleiche wnrden im Ausführungsbeispiel mit Hilfe von 50SLLeitungslängen realisiert.
• L e e r s e i t e

Claims (2)

1. Verfahren zur Umwandlung eines bandbegrenzten 16-QAM-Signals in ein 8-QAM-Signal zur Trägerrückgewinnung (2) Patentansprüche 1. Verfahren zur Umwandlung eines bandbegrenzten 16-QAM-Signals in ein 8-QEd-Signal zur Trägerrückgewinnung, g e k e n n z e i c h n e t durch folgende Verfahrensschritte: a) Annähern der Hüllkurve des 16-QA)ff-Signals (35 >Ez) an ein Rechtecksignal durch Zuführen der dritten (105 MHz) und fünften (175 MHz) Oberwelle nach Durchlaufen je eines in seiner Begrenzung und Verstärkung einstellbaren H;illkurvengleichrichters (HXGL).

   b) Diskriminieren der mittleren Amplitudenstufe des geformten Hüllkurvensignals über einen Komparator mit einstellbaren Schwellwerten und entsprechender logische Verknüpfung.

   c) Superposition des Ausgangssignals des Komparators mit dem 16-QA)I-Signal mit einer Überhöhung der mittleren Amplitudenstufe .

   d) überproportionales Verstärken der bereits überhöhten mittleren Amplitudenstufe als Kompensationssignal und Unterdrückung der übrigen beiden Amplituenstufen auf einen vernachlässigbaren Rest.

   e) gegenphasiges Zusammenführen des Kompensationssignals mit dem Eingangs signal mit Auslöschung der mittleren Amplitudenstufe (Fig. 2).
2. 2. Schaltungsanordnung zum Durchführen des Verfahrens nach Patentanspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: f) einen am 16-QAM-Signal liegenden Eingangsteiler (1) mit vier Zweigen g) eine Diode (3) zur Erzeugung eines oberwellenreichen Spektrums im ersten Zweig, aus dem über je einen Bandpaß (6,5) die dritte und fünfte Obenvelle herausgefiltert und je einem Hüllkurvengleichrichter (HKGL) zugeführt wird, h) einen Hüllkurvengleichrichter (HKGL) für die Grundwelle des 16-QAF1 Signals im zweiten Zweig, die mit den gleichgerichteten Anteilen der beiden Oberwellen in einem ersten Additionsglied (7) zusammengefaßt sind und einen Tiefpaß (8) durchlaufen, i) eine Komparatorschaltung, bestehend aus zwei mit je einem Eingang am Ausgang des Tiefpasses (8), mit je weils einem zweiten Eingang an einer einstellbaren Schwellenspannung (SI/S2) liegenden Schaltverstärkern (9), deren Ausgänge an den beiden Eingängen eines EXOR-Gliedes (10) liegen, k) ein weiteres Additionsglied (11) im dritten Zweig, dem das Eingangssignal nach Laufzeitausgleich (t» zugeführt und mit dem Ausgangssignal des EXOR-Gliedes (10) überlagert wird, 1) einen Verstärker (12) am Ausgang des Additionsgliedes (11), der durch die Wahl eines Arbeitspunktes erst ab einer Mindestamplitude verstärkt, m) einen Inverter (13) im vierten Zweig, dem einerseits nach Laufzeitausgleich (2) das Eingangssignal, andererseits das Ausgangssignal des Verstärkers (12) als Kompensationssignal zugeführt ist (Fig. 2).