DE4343510A1 - Signalprozessor für ein mehrstufiges überlagertes amplitudenmoduliertes Basisbandsignal - Google Patents
Signalprozessor für ein mehrstufiges überlagertes amplitudenmoduliertes BasisbandsignalInfo
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- H04L27/362—Modulation using more than one carrier, e.g. with quadrature carriers, separately amplitude modulated
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein digitales
Datenübertragungssystem, welches auf Kommunikationssysteme, wie
über Satellit, bodengestützte Netze, Mobil- und Kabelkommunika
tion, anwendbar ist, und insbesondere einen Signalprozessor für
ein mehrstufiges überlagertes amplitudenmoduliertes Basisbandsi
gnal, wobei der Prozessor einen NRZ-(non-return-to-zero)
Datenstrom erhält und ein Ausgangssignal erzeugt, das auch in
einem nicht-linearen Kanal eine schmale Frequenzbandbreite und
kleine Seitenzipfel hat.
Digitale Kommunikationsverfahren haben verglichen mit den
bestehenden analogen Kommunikationsverfahren hohe Zuverlässigkeit
und ermöglichen die Übertragung von Information hoher Qualität.
Digitale Kommunikationsverfahren liegen daher im Haupttrend
moderner Informationskommunikation, und ihr Einsatz nimmt daher
stetig zu. Die Trägerwellenparameter, beispielsweise Phase und
Amplitude, werden in Übereinstimmung mit der zu übertragenden
Information moduliert und übertragen. Die übertragenen Parameter
werden dann im Empfänger demoduliert, wodurch die Daten wie
derhergestellt werden.
Bei einem digitalen Modulator, der die digitalen Daten in
eine durch den ausgewählten Übertragungskanal übertragbare Form
umwandelt, wird die Leistung des Modulators durch die Charak
teristika der Bandbreitenleistungsfähigkeit und der Leistungs
fähigkeit bezüglich der elektrischen Energie bewertet.
Der Bedarf nach bandbreiten effizienten digitalen Modula
tionsverfahren nimmt zu, damit größere Informationsmengen in
einer beschränkten Frequenzresourcen-Umwelt verarbeitet können,
in der benachbarte Träger in dicht benutzten Übertragungskanälen
miteinander interferieren.
Wenn reine Digitaldaten ohne jede Änderung übertragen
werden, ist die Bandbreite groß. Daher werden im allgemeinen die
eingegebenen Daten moduliert und übertragen, nachdem die
Bandbreite über eine Filterung oder andere Mittel beschränkt
worden ist.
Hinzu kommt, daß eine gute Bandbreitenleistungsfähigkeit
erzielt werden kann, indem eine Anzahl von Eingangsdaten-Bits zu
einer Zeit in einer aus den Symbolen eines Mudulationssignals
ausgewählten einzelnen Symboleinheit gesammelt und übertragen
werden. D.h., ein einzelnes Symbol wird gebildet, indem die
Eingangsdaten in Bit-Gruppen unterteilt werden, die aus k Bits
bestehen. Wenn die aus k Bits bestehenden Daten so moduliert
werden, daß die Amplitude oder der Phasenänderungsgrad im
Verhältnis zu 2k, was die Anzahl von Fällen ist, die k-Bit-Daten
ausdrücken können, ist, läßt sich eine große Datenmenge auch ohne
Ausweitung der Bandbreite auf dem Leistungsdichte-Spektrum
übertragen. Der Grund hierfür ist der, daß die Bandbreite
proportional zur Symbolübertragungsgeschwindigkeit, d. h. dem
Reziproken des Datensymbolzykluses, ist und durch Änderungen der
Amplitude oder Phase unberührt bleibt. Dies wird Mehrstufen-
Modulation (multi-level modulation) genannt.
Die Erfindung zielt auf die Gewinnung eines bandbreiten
effizienten Modulationssignals in einem digitalen Übertragungs
system, und insbesondere auf die Schaffung der Funktion der
Erzeugung eines gefilterten mehrstufen-modulierten Basisbandsi
gnals ab.
Gemäß einem weithin verwendeten Modulationsschema für
digitale Datenübertragungssysteme modulieren die Phasenumtastung
(phase shift keying; PSK) und Pulsamplitudenmodulation (PAM) die
Phase bzw. Amplitude einer Trägerwelle in Übereinstimmung mit
den Eingangsdaten eines Binärcodes. Wenn ein einzelnes Eingangs
datum eines Binärcodes moduliert wird, indem es einer einzelnen
Phase zugeordnet wird, wird dies binäre Phasenumtastung (BPSK)
genannt.
Ferner wird ein Modulationsverfahren, bei welchem zwei
Signale durch die BPSK-Modulation für eine Unterteilung in eine
In-Phase und Quadratur-Phase auf dem Signalraum eingerichtet
werden, Quadratur-Phasenumtastung (quadrature-phase-shift-keying;
QPSK) genannt. Die Eingangsdaten, die einer Phase einer einzelnen
Trägerwelle entsprechen, sind dabei Zwei-Bit-Daten.
Dementsprechend ist bei Übertragung der gleichen Datenmenge
die Bandbreite auf dem Leistungsdichte-Spektrum, die durch das
QPSK-Signal eingenommen wird, halb so groß wie die des BPSK-
Signals. Anders ausgedrückt heißt dies, daß das QPSK-Verfahren
zweimal die Information des BPSK-Verfahrens in der gleichen
Bandbreite übertragen kann. Damit wird ein bandbreiteneffizientes
Modulationsverfahren, beispielsweise 8-PSK oder 16-PSK einge
führt.
In PAM liegt ein Symbolpunkt zur Darstellung der Mehrstufen
amplitude von Eingangsymbolen, wie oben beschrieben, auf dem
Signalraum. Das Mehrstufen-Quadraturamplitudenmodulations-
(QAM-)Signal wird dann durch Zuordnen des Symbolpunktes zu den
Mehrbit-Eingangsdaten gewonnen.
Wie oben beschrieben nimmt die durch ein Symbol im Einzel
signalraum übertragene Information in dem Maße zu, wie der Grad
der Mehrstufigkeit höher wird, was zu einem bandbreiteneffizien
teren Modulationsverfahren führt.
Wenn die Eingangsdaten aus den oben beschriebenen Modula
tionsverfahren moduliert und übertragen werden, nimmt jedoch das
Modulationssignal eine sehr große Bandbreite ein. Vor der
Übertragung wird daher die Bandbreite des Modulationssignals
begrenzt, um eine hohe Leistungsfähigkeit aufrechtzuerhalten.
Hierbei wird im allgemeinen ein Verfahren, welches unter
Verwendung eines angehobenen Kosinusfilters, das die Nyquist-
Theorie erfüllt, ein bandbreitenbegrenztes Signal formt und dann
überträgt, verwendet. Wenn jedoch ein Hochleistungsverstärker in
einem nicht-linearen Bereich, d. h. in Sättigung, zur leistungs
effizienteren Übertragung betrieben wird, breiten sich die
Seitenzipfel aus, was, wie weithin bekannt ist, zu einer
ernsthaften Störung benachbarter Kanäle führt.
Außerdem nimmt Jitter, d. h. eine Zeitdifferenz, die erzeugt
wird, wenn das Signal den Null-Pegel durchquert, mit Beschränkung
der Bandbreite zu, wodurch Schwierigkeiten bei der Wiederher
stellung der Zeitlage des Symbols in einem Demodulator verursacht
werden.
Leistungs- und bandbreiteneffiziente Digitalsignal-Über
tragungssysteme zur Vermeidung der obigen Erscheinung sind in
US-PS 4 339 724 und US-PS 4 644 565 beschrieben.
Nach den obigen Patenten erzeugte Signale produzieren zwei
Pulsformen, die einem Einzelbit des Eingangsdatenstroms, der ein
NRZ-geformter Binärcode ist, entsprechen. Die Signale der
produzierten Pulsformen, d. h. eine Doppelintervall-Angehoben
kosinus-Puls und ein gewöhnlicher Angehobenkosinus-Puls werden
gemäß dem Überlagerungsverhältnis (Signal "A" der Fig. 1)
überlagert und dann über einen Ausgang ausgegeben. Damit wird ein
Überlagerungsmodulationsbasisbandsignal erzeugt, welches eine
Amplitudenfluktuation minimiert.
Dementsprechend tritt nur ein leichtes Wiederanwachsen der
Seitenzipfel auf, und die Fehlermöglichkeit ist auch dann
niedrig, wenn das überlagerte Modulationssignal, bei dem das
überlagerte Modulationsbasisbandsignal, d. h. der modulierte
Träger, der unter Verwendung des obigen überlagerten Modulations
basisbandsignals gewonnen ist, verwendet wird, über einen nicht
linearen Verstärker verstärkt und über einen Kommunikationskanal
übertragen wird. Es läßt sich daher ein bandbreiteneffizientes
und leistungseffizientes Modulationssignal gewinnen, während die
Inter-Symbol-Interferenz (ISI) zwischen den Jitter und dem Code
des übertragenen Anschlusses nicht auftritt.
Insbesondere in der US-PS 4 644 565 lassen sich die
Hauptzipfelbandbreite und die Seitenzipfelamplitude im Leistungs
dichte-Spektrum durch Steuerung der Überlagerung (A) steuern, was
heißt, daß eine geeignet gesteuerte Bandbreite für ein digitales
Übertagungssystem möglich ist. Auch ist, wenn die Überlagerung
(A) gleich eins ist, das modulierte Ausgangssignal identisch mit
dem der US-PS 4 339 724.
Das technische Gebiet und die Charakteristika der obigen
beiden Patente sind ähnlich. Daher werden die mit den obigen
Patenten erzeugten Signale "überlagerte amplitudenmodulierte
Basisbandsignale" genannt.
Zum Unterschied von einem herkömmlichen Filter, welches
einen Widerstand, eine Induktionsspule, einen Kondensator und
einen Operationsverstärker nach den Charakteristika des über
lagerten amplitudenmodulierten Basisbandsignals enthält,
verwenden die Vorrichtungen gemäß der beiden Patente zur
Erzeugung der überlagerten amplitudenmodulierten Basisbandsignale
eine nicht-lineare Methode zur Gewinnung des gefilterten und
modulierten Signals. D.h., die Vorrichtungen gemäß den beiden
Patenten erzeugen eine Vielfachheit ,von bandbreitenbegrenzten
Pulswellenformen, die einem Ausgangssignal des überlagerten
amplitudenmodulierten Basisbandsignals entsprechen. Dann wird die
Pulswellenform, die unter den gemäß dem Muster von Eingangsdaten
erzeugten Wellenformen ausgewählt worden ist, ausgegeben, um so
ein gefiltertes und moduliertes Signal zu gewinnen.
Auch erzeugen die Methoden der obigen Patente ein modulier
tes Signal aus einem einzelnen Strom von Eingangsdaten und
stellen keine Mehrstufen-Amplitudenmodulationsmethoden dar.
Die Puls-Antwortscharakteristik y(t) ist theoretisch so
erforderlich, daß das mehrstufige überlagerte amplitudenmodulier
te Basisbandsignal folgendermaßen gewonnen wird
Hierbei ist an die Amplitude des Mehrstufensignalraums,
ausgedrückt durch die Eingangsdaten zu einem Zeitpunkt n und
entspricht einem Element der Menge bestehend aus
±1, ±3, ±5, . . . ±(√M-1), wenn die Überlagerungszahl M ist.
Außerdem ist s(t) eine Basisbandsignal-Pulsantwort zu dem
überlagerten amplitudenmodulierte Basissignal, welche folgender
maßen ausgedrückt wird.
wobei A ein Überlagerungsgrad und Ts eine Symboldauer ist.
Zur Gewinnung des Basisbandsignals der Mehrstufenüber
lagerungs-Amplitudenmodulation wird das Element, das die Basis
bandwellenform bildet, wenn das Überlagerungs-Amplitudenmodula
tionssignal mehrstufenüberlagerungsamplitudenmoduliert wird, im
Prozessor erzeugt. Dann wird eine ausgewählte Form der Puls
wellenformen, die gemäß der Eingangsdatenform erzeugt worden
sind, ausgegeben.
Mit Zunahme der Anzahl der Mehrstufen nimmt auch die Anzahl
von Pulswellenformen geometrisch zu, und der Vorgang des
Auswählens und Ausgebens einer Pulswellenform von den Puls
wellenformen wird komplizierter, wodurch die Komplexität des
Prozessors zunimmt.
Ein weiteres herkömmliches Verfahren zur Gewinnung des
Mehrstufenüberlagerungs-Amplitudenmodulationssignals ist ein
Verfahren, bei welchem die Pulsantwort des Mehrstufen-Amplituden
modulations-Basisbandsignals abgetastet und ein Digitalfilter,
welches den Wert des abgetasteten Signals als seinen Koeffizien
ten hat, verwendet wird. Dieses Verfahren erfordert, daß in dem
Maße, wie die Anzahl der Mehrstufen zunimmt, verschiedene
Digitalfilter parallel in Korrelation zur Mehrstufenzunahme
hinzugefügt werden. Dies hat zur Folge, daß der Aufbau und die
Komplexität der Schaltung zunimmt.
Alle herkömmlichen Verfahren zur Erzeugung eines mehr
stufigen überlagerten amplitudenmodulierten Basisbandsignals
erzeugen ein überlagertes amplitudenmoduliertes Signal, welches
eine bestimmte Anzahl von Mehrstufen hat. Wenn daher die Anzahl
der Mehrstufen im Hinblick auf Flexibilität des Übertragungs
systems geändert werden sollte, sollten einige der erzeugten
Pulswellenformen je nach Änderung eingeschlossen oder weggelassen
werden.
Da im schlimmsten Fall alle Schaltkreiselemente, wie etwa
Digitalfilter, entsprechend der Änderung der Zahl von Mehrstufen
geändert werden müssen, verkompliziert bei der Durchführung einer
solchen Aufgabe das herkömmliche Verfahren die Änderung der
Anzahl der Mehrstufen übermäßig, weshalb es nicht flexibel ist.
Ein weiteres Verfahren zur Änderung der Anzahl an Mehrstufen
bei dem herkömmlichen Verfahren zur Erzeugung eines mehrstufigen
überlagerten amplitudenmodulierten Basisbandsignals besteht
darin, daß die für die Anzahl der Mehrstufen relevanten Puls
signale im Prozessor zuerst vorgesehen werden und das Pulssignal
entsprechend der Anzahl der benötigten Mehrstufen ausgewählt und
verwendet wird. Dieses Verfahren hat ebenfalls eine umfangreiche
und komplizierte Schaltung im Gefolge.
Dementsprechend ist es eine Aufgabe der Erfindung, einen
Signalprozessor für ein mehrstufiges überlagertes amplitudenmodu
lierte Basisbandsignal zu schaffen, welcher die Bandbreiten- und
Leistungseffizienz, d. h. die Grundcharakteristik des mehrstufigen
überlagerten amplitudenmodulierten Signals mit einem einfachen
Aufbau aufrechterhält, wobei ein Basisbandpuls in der Minimal
überlagerungsamplitudenmodulation verwendet wird, womit die
Nachteile des herkömmlichen Verfahrens beseitigt sind, welches
alle Pulswellenformen erfordert, die den einzelnen mehrstufigen
überlagerten modulierten Ausgangssignalen entsprechen.
Ferner schafft die Erfindung einen Signalprozessor für ein
mehrstufiges überlagertes amplitudenmoduliertes Basisbandsignal,
der ein mehrstufiges überlagertes amplitudenmoduliertes Basis
bandsignal entsprechend der Anzahl seiner Mehrstufen durch eine
einfache Änderung des Prozessors liefern kann, wenn für eine
bessere Systemflexibilität eine Änderung der Anzahl der Mehr
stufen gewünscht wird.
Hierzu schlägt die Erfindung einen Signalprozessor für ein
mehrstufiges amplitudenmoduliertes Basisbandsignal vor, wel
cher Datenverzögerungsmittel zum parallelen Empfangen von k-Bit-
Daten, die ein Symbol bilden, und Verzögern der k-Bit-Daten um
einen Symbolzyklus, so daß Einsymbolverzögerungs-Daten ausgegeben
werden.
Signalstufenumwandlungsmittel zum Empfangen der k-Bit-Daten und der Einsymbolverzögerungs-Daten und Umwandeln der jeweils empfangenen Daten in Amplitudenwerte, die aus einer Amplituden menge ausgewählt sind, deren Mächtigkeit 2k im Raum des mehr stufigen überlagerten Amplitudenmodulationssignals ausgedrückt durch das Symbol, ist, und Ausgeben des resultierenden Am plitudenwerts,
eine Rechenvorrichtung zum Erhalten der Ausgangssignale der Signalstufenumwandlungsmittel bzw. Datenverzögerungsmittel und Ausgeben von Signalen B, C, D, E und F, die als
Signalstufenumwandlungsmittel zum Empfangen der k-Bit-Daten und der Einsymbolverzögerungs-Daten und Umwandeln der jeweils empfangenen Daten in Amplitudenwerte, die aus einer Amplituden menge ausgewählt sind, deren Mächtigkeit 2k im Raum des mehr stufigen überlagerten Amplitudenmodulationssignals ausgedrückt durch das Symbol, ist, und Ausgeben des resultierenden Am plitudenwerts,
eine Rechenvorrichtung zum Erhalten der Ausgangssignale der Signalstufenumwandlungsmittel bzw. Datenverzögerungsmittel und Ausgeben von Signalen B, C, D, E und F, die als
definiert sind, wobei sgn(x) das Vorzeichen von x und |y|
den Absolutwert von y während des relevanten einzelnen Sym
bolzykluses bedeutet und die Ausgabe der Signalstufenumwandlungs
mittel S3 und die Ausgabe der Datenverzögerungsmittel S4 ist,
einen ersten Pulsgenerator, welcher für die Symbolzykluspe riode wiederholt ein Kosinuswellen-Signal erzeugt, das mit dem Basissymboltakt des Eingangsdatenstroms synchronisiert ist und als cos(πt/T) geformt ist,
erste Auswahlmittel zum Empfangen des Ausgangssignals des ersten Pulsgenerators bzw. der Inversion des Ausgangssignals des ersten Pulsgenerators und Auswählen zwischen den empfangenen Ausgangssignalen nach Maßgabe des Ausgangssignal C der Rechenvor richtung,
einen ersten Verstärker zum Verstärken des ersten ausgewähl ten Signals der ersten Auswahlmittel, dessen Verstärkungsfaktor durch das Ausgangssingals B der Rechenvorrichtung gesteuert wird, einen ersten Addierer, welcher das Ausgangssignal des ersten Verstärkers und das Ausgangssignal D summiert und das Ergebnis ausgibt,
einen zweiten Pulsgenerator, welcher für die Symbolzykluspe riode gemäß dem Grad (A) von Überlagerung wiederholt ein Kosinuswellen-Signal erzeugt, das mit dem Basissymboltakt des Eingangsdatenstroms synchronisiert und als 0,5 (1-A) (1-cos2πt/T) geformt ist,
zweite Auswahlmittel zum Empfangen des Ausgangssingals des zweiten Pulsgenerators bzw. der Inversion des Ausgangssignals des zweiten Impulsgenerators und Auswählen zwischen den empfangenen Ausgangssignalen gemäß dem Ausgangssignal F der Rechenvor richtung,
einen zweiten Verstärker zum Verstärken des zweiten ausgewählten Signals der zweiten Auswahlmittel, dessen Ver stärkungsfaktor durch das Ausgangssignal F der Rechenvorrichtung gesteuert wird, und
einen zweiten Addierer, welcher die Ausgangssignale des ersten Addierers und zweiten Verstärkers summiert, womit sich das Ausgangssignal gemäß der Erfindung ergibt, aufweist.
einen ersten Pulsgenerator, welcher für die Symbolzykluspe riode wiederholt ein Kosinuswellen-Signal erzeugt, das mit dem Basissymboltakt des Eingangsdatenstroms synchronisiert ist und als cos(πt/T) geformt ist,
erste Auswahlmittel zum Empfangen des Ausgangssignals des ersten Pulsgenerators bzw. der Inversion des Ausgangssignals des ersten Pulsgenerators und Auswählen zwischen den empfangenen Ausgangssignalen nach Maßgabe des Ausgangssignal C der Rechenvor richtung,
einen ersten Verstärker zum Verstärken des ersten ausgewähl ten Signals der ersten Auswahlmittel, dessen Verstärkungsfaktor durch das Ausgangssingals B der Rechenvorrichtung gesteuert wird, einen ersten Addierer, welcher das Ausgangssignal des ersten Verstärkers und das Ausgangssignal D summiert und das Ergebnis ausgibt,
einen zweiten Pulsgenerator, welcher für die Symbolzykluspe riode gemäß dem Grad (A) von Überlagerung wiederholt ein Kosinuswellen-Signal erzeugt, das mit dem Basissymboltakt des Eingangsdatenstroms synchronisiert und als 0,5 (1-A) (1-cos2πt/T) geformt ist,
zweite Auswahlmittel zum Empfangen des Ausgangssingals des zweiten Pulsgenerators bzw. der Inversion des Ausgangssignals des zweiten Impulsgenerators und Auswählen zwischen den empfangenen Ausgangssignalen gemäß dem Ausgangssignal F der Rechenvor richtung,
einen zweiten Verstärker zum Verstärken des zweiten ausgewählten Signals der zweiten Auswahlmittel, dessen Ver stärkungsfaktor durch das Ausgangssignal F der Rechenvorrichtung gesteuert wird, und
einen zweiten Addierer, welcher die Ausgangssignale des ersten Addierers und zweiten Verstärkers summiert, womit sich das Ausgangssignal gemäß der Erfindung ergibt, aufweist.
Im folgenden wird die Erfindung anhand bevorzugter Aus
führungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben. Auf diesen ist
Fig. 1 ein Blockschaltbild, welches den Aufbau eines
erfindungsgemäßen Signalprozessors für ein mehrstufiges über
lagertes amplitudenmoduliertes Basisbandsignal zeigt,
Fig. 2 eine lineare graphische Darstellung für das Arbeiten
des in Fig. 1 gezeigten Prozessors, wobei vier Amplituden durch
ein Symbol ausgedrückt werden (vorausgesetzt, daß die Anzahl von
Mehrstufen vier ist) und im Signalraum angeordnet sind,
Fig. 3 eine Tabelle zur Erläuterung des Falles, wo die
Anzahl der Mehrstufen vier ist, und die das Arbeiten des in den
Fig. 1 und 6 gezeigten Prozessors wiedergibt,
Fig. 4 ein Augenmusterdiagramm, welches das mehrstufige
überlagerte amplitudenmodulierte Basisbandsignal, das von dem in
Fig. 1 gezeigten Prozessor ausgegeben wird, zeigt, wenn die
Anzahl der Mehrstufen vier und der Grad der Überlagerung 0,8 ist,
Fig. 5 ein Leistungsspektrumsdiagramm des mehrstufigen
überlagerten amplitudenmodulierten Basisbandsignals, welches von
dem in Fig. 1 gezeigten Prozessor ausgegeben wird, wenn die Anzahl
der Mehrstufen vier und der Grad der Überlagerung 0,8 ist,
Fig. 6 ein Blockschaltbild, welches einen Signalprozessor
für ein mehrstufiges überlagertes amplitudenmoduliertes Basis
bandsignal gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt, und
Fig. 7 eine lineare graphische Darstellung des Arbeitens des
in Fig. 6 gezeigten Prozessors, wobei vier Amplituden und
Raumzahlen durch ein Symbol ausgedrückt werden, (vorausgesetzt,
daß die Anzahl von Mehrstufen vier ist) und im Signalraum
angeordnet sind.
Fig. 1 ist ein Blockschaltbild für den Aufbau eines
Signalprozessors für ein mehrstufiges überlagertes amplitudenmodu
liertes Basisbandsignal. Der Prozessor enthält einen Signal
stufen- bzw. Signalhöhenumwandler 1, einen Datenverzögerer 2,
eine Rechenvorrichtung 3, einen ersten Pulsgenerator 4, einen
ersten Inverter 5, einen ersten Selektor 6, einen ersten
Verstärker 7, einen ersten Addierer 8, einen zweiten Puls
generator 9, einen zweiten Inverter 10, einen zweiten Selektor
11, einen zweiten Verstärker 12 und einen zweiten Addierer 13.
Zu übertragende NRZ-Daten S1 bestehen aus k Bits und werden
auf den Eingang des Signalstufenumwandlers 1 und den Eingang des
Datenverzögerers 2 gegeben. Dabei wird der auf den Datenver
zögerer 2 gegebene Datenstrom um einen Symbolzyklus verzögert und
dann, nach Umwandlung in ein Verzögerungssignal S2, auf einen
weiteren Eingang des Signalstufenumwandler 1 gegeben.
Die auf den Signalstufenumwandler 1 gegebenen beiden
Gruppen von Daten S1 und S2 werden zur Ausgabe in die ent
sprechende Amplitudenwerte S3 und S4 im Signalraum umgewandelt.
Die beiden Ausgangswerte S3 und S4 werden auf die beiden Eingänge
der Rechenvorrichtung 3 gegeben.
Die der Rechenvorrichtung 3 eingegebenen zwei Spannungswerte
ergeben die verschiedenen Signalkomponenten, die für jedes
Funktionselement erforderlich sind. Im einzelnen wird das
Ausgangssignal B auf den Verstärkungssteueranschluß des ersten
Verstärkers 7, das Ausgangssignal C auf den Steueranschluß des
ersten Selektors 6, das Ausgangssignal D auf einen Eingang des
ersten Addierers 8, das Ausgangssignal E auf den Verstärkungs
steueranschluß des zweiten Verstärkers 12 und das Ausgangssignal
F auf den Steueranschluß des zweiten Selektors 11 gegeben.
Ein Eingangsdaten-Basissymboltakt S5 wird in zwei Pfade
zerteilt, von denen einer mit dem Eingang des ersten Puls
generators 4 und der andere mit einem Eingang des zweiten
Pulsgenerators 9 verbunden ist.
Der erste und zweite Pulsgenerator 4 und 9 erzeugen die
Kosinuswellenformen-Pulse cos (πt/T) und 0,5 (1-A) (1-cos2πt/T)
welche mit Symboltakten S5 synchronisiert sind. Diese Prozessoren
können durch Verwendung entweder eines Speicherelements oder
eines Bandpaß-Filters strukturiert sein. Hierbei entspricht
ersteres der Methode, das gewünschte Signal als eines auszugeben,
welches mit einem Symboltakt, der von einem Speicher zum
Speichern der nach den obigen Ausdrücken berechneten Abtastwerte
ausgegeben wird, synchronisiert ist, und letzteres dem Verfahren,
das gewünschte Signal aus zugeben, indem Elemente des Symbolsi
gnals über Bandpaßfilterung extrahiert werden.
Das Ausgangssignal S6 wird erneut in zwei Pfade unterteilt,
von denen einer mit einem Eingang des ersten Selektors 6 und der
andere über den ersten Inverter 5 invertiert und mit dem anderen
Eingang des ersten Selektors 6 verbunden wird.
Gemäß dem von der Rechenvorrichtung 3 gelieferten C-Signal
wählt der erste Selektor 6 eines von den beiden Eingangssignalen
aus und gibt es aus. Das ausgewählte Ausgangssignal wird dann dem
Eingang des ersten Verstärkers 7 zugeführt.
Der erste Verstärker 7 verstärkt das Eingangssignal gemäß dem
Ausgangssignal B, welches eine von der Rechenvorrichtung 3
gelieferte Verstärkungssteuerspannung ist. Das verstärkte
Eingangssignal wird einem Eingang des ersten Addierers 8
zugeführt.
Der erste Addierer 8 summiert die Ausgabe des ersten
Verstärkers 7 und das von der Rechenvorrichtung 3 gelieferte
Ausgangssignal D und liefert das Ergebnis auf einen Eingang des
zweiten Addierers 13.
Das Ausgangssignal S8 des zweiten Pulsgenerators 9 wird auch
in zwei Pfade unterteilt, von denen eine Seite mit einem Eingang
des zweiten Selektors 11 und die andere Seite durch den zweiten
Inverter 10 invertiert und mit dem anderen Eingang des zweiten
Selektors 11 verbunden wird.
Der zweite Selektor 11 wählt eines von den beiden Eingangs
signalen abhängig von dem von der Rechenvorrichtung 3 gelieferten
Ausgangssignal F aus, und das Ausgangssignal wird auf den Eingang
des zweiten Verstärkers 12 gegeben.
Der zweite Verstärker 12 verstärkt das Eingangssignal
abhängig vom Ausgangssignal E, d. h. einer Verstärkungssteuer
spannung, die durch die Rechenvorrichtung 3 geliefert wird, und
das verstärkte Ausgangssignal wird dem anderen Eingang des
zweiten Addierers 13 zugeführt.
Der zweite Addierer 13 summiert die Ausgaben des zweiten
Verstärkers 12 und des ersten Addierers 8 und gibt das ab
schließende Ausgangssignal S10 aus.
Der Signalprozessor wird nun hinsichtlich seines Arbeitens
in größeren Einzelheiten unter Bezugnahme auf die Fig. 1, 2 und
3 beschrieben.
Zur Erleichterung des Verständnisses wird als Beispiel der
Fall beschrieben, daß das Basisbandsignal erzeugt wird, das für
ein vier-Stufen-(2-Bit-) überlagertes Modulationssignal erforder
lich ist. Die beiden Bits werden dabei als NRZ-Daten S1 während
eines Symbolzykluses eingeben, und die mehrstufigen amplitudenmo
dulierten Basisbandsignale, die den vier Symbolen im Signalraum
entsprechen, ausgegeben.
In dem Beispiel ist der erste Selektor 6 so ausgelegt, daß
er, wenn der Wert des Ausgangssignals C der Rechenvorrichtung 3
größer als null ist, das Ausgangssignal S7 des ersten Inverters
5 auswählt und ausgibt, und andernfalls (C<0) das Ausgangssignal
S6 des ersten Pulsgenerators 4 auswählt und ausgibt. Ferner ist
der zweite Selektor 11 so ausgelegt, daß er, wenn der Wert des
Ausgangssignals F der Rechenvorrichtung 3 größer als null ist,
das Ausgangssignal S9 des zweiten Inverters 10 auswählt und
ausgibt, und andernfalls (F<0) das Ausgangssignal S8 des zweiten
Pulsgenerators 9. Ferner werden die Verstärkungsfaktoren des
ersten und zweiten Verstärkers 7 und 12 so ausgelegt, daß sie den
Spannungswerten von Signalen B bzw. E entsprechen. Dement
sprechend verstärken dann, wenn die Werte der Ausgangssignale B
und E eins bzw. drei sind, der erste und zweite Verstärker 7 und
12 die Eingangssignale mit einem Faktor 1 bzw. 3.
Fig. 2 veranschaulicht das Arbeiten der in Fig. 1 gezeigten
Vorrichtung. Hierbei werden die vier Amplituden im Signalraum
angeordnet, wenn die Anzahl der Mehrstufen (M) gleich 4 ist. Die
Anordnung und obigen Annahmen dienen nur der Erläuterung und
können vom Entwerfer abhängig von den Systemerfordernissen
geändert werden.
Fig. 3 zeigt Wellenformen eines jeden Teils der Vorrichtung
für den Fall, daß der Eingangs-NRZ-Datenstrom in der Reihenfolge
00, 01, 00, 00, 11, 10, 10, 01, 11, 00, 01 eingegeben wird.
Wie in obigem Beispiel gezeigt, werden die durch zwei Bits
pro Symbolperiode eingegebenen NRZ-Daten S1 und die verzögerten
Daten S2, bei welchen die NRZ-Daten um einen Symbolzyklus durch
den Datenverzögerer 2 verzögert sind, dem Signalstufenumwandler
1 eingegeben. Der Signalstufenumwandler 1 gibt dann die auf die
für die Rechenvorrichtung 3 benötigten Signalstufen umgewandelten
Signale S3 und S4 aus.
Die Stufen bzw. Werte der Signale S3 und S4 sind dabei
gleich den Amplituden, die den NRZ-Daten im Signalraum ent
sprechen.
Dementsprechend ist, wie in Fig. 3 angegeben, das Ausgangs
signal S4 identisch mit dem Ausgangssignal S3 für den vorherge
henden Symbolzyklus.
Die Ausgangssignale S3 und S4 werden der Rechenvorrichtung
3 zugeführt und nach den folgenden Ausdrücken (3) bis (7)
verrechnet. Damit läßt sich das Steuersignal und die Steuer
spannung, die für jeden Teil des Prozessors erforderlich sind,
gewinnen.
Für die Zahl 1, wie sie auf der Zeitachse der Fig. 3
markiert ist, d. h., wenn die vorhergehenden Eingangsdaten "00"
und die aktuellen Eingangsdaten "01" sind, sind die Ausgangs
signale S3 und S4 -1 bzw. -3. Daher sind die Ausgaben der
Rechenvorrichtung 3 die folgenden:
Dementsprechend erhält der erste Selektor 6 das Ausgangs
signal C als Steuersignal und wählt -cos(πt/T), d. h., das
Ausgangssignal S7 des ersten Inverters 5 (per obiger Annahme)
aus, da der Wert des C-Signals größer als null ist. Das ausge
wählte -cos(πt/T) wird auf den ersten Verstärker 7 ausgegeben.
Im ersten Verstärker 7 wird, da der Wert des Ausgangssignals
B, welches ein Verstärkungssteuersignal ist, eins ist, das
Eingangssignal mit dem Faktor eins verstärkt, was bedeutet, daß
das Eingangssignal direkt auf den ersten Addierer 8 übertragen
wird.
Im ersten Addierer 8 werden das Ausgangssignal des ersten
Verstärkers 7 und das Ausgangssignal D, das von der Rechenvor
richtung 3 geliefert wird, summiert. Hierbei ist mit einem Wert
des Ausgangssignals D von minus zwei das Summationsergebnis das
Signal S7 verschoben auf einen Spannungswert von minus zwei.
Der zweite Selektor 11 erhält das Ausgangssignal F als ein
Steuersignal. Da jedoch der Wert des Ausgangssignals F kleiner
als null ist, wird das Ausgangssignal S8, welches sich als
0,5 (1-A) (1-cos(2πt/T)) ausdrückt, ausgewählt und auf den zweiten
Verstärker 12 ausgegeben (per obiger Annahme).
Da der Wert des Ausgangssignals E, welches ein Verstärkungs
steuersignal ist, vier ist, wird das Eingangssignal mit einem
Faktor vier verstärkt und auf den zweiten Addierer 13 übertragen.
Im zweiten Addierer 13 wird das Ausgangssignal des Addierers 8,
welches die Summation des Ausgangssignals des ersten ersten
Verstärkers 7 und des Steuersignals D ist, einem positiven
Eingang zugeführt, während ein negativer Eingang des zweiten
Addierers die Ausgabe des zweiten Verstärkers 12 erhält. Die
beiden Eingaben werden summiert, so daß die Ausgabe des zweiten
Verstärkers vom Ausgangssignal des ersten Addierers subtrahiert
wird, und dann wird das vierstufige überlagerte amplitudenmodu
lierte Basisbandsignal, d. h. S10, ausgegeben.
Das vierstufige überlagerte amplitudenmodulierte Basisband
signal, das als S10 in Fig. 3 gezeigt ist, wird für die folgenden
Symbolzyklen mit dem gleichen Vorgang wie oben ausgegeben.
Wenn die Mehrstufenanzahl geändert werden muß, wird die
Anzahl (k) von Bits, die ein Symbol von Daten bilden, ebenfalls
geändert. Die Amplitudenstufe des mehrstufigen überlagerten
amplitudenmodulierten Basisband-Ausgangssignals bildet sich also
unter 2k Amplitudenstufen, womit die einfache Generierung des
mehrstufigen überlagerten amplitudenmodulierten Basisbandsignals
auf der gewünschten Stufe möglich wird.
Das mit dem gegenständlichen Prozessor erzeugte Signal wird
anstelle des Ausgangssignals des Bandbreitenbegrenzungsfilters
verwendet, das im Inphasen-Kanal und dem Quadraturphasen-Kanal
des nach der Offset-Quadratur-Amplitudenmodulations-
(OQAM-)Methode arbeitenden Prozessors existiert. Als Ergebnis
wird das 16-stufige überlagerte Quadratur-Amplitudenmodulations-
(16-SQAM-)Signal erzeugt.
Fig. 4 ist ein Augenmusterdiagramm des vierstufigen
überlagertigen amplitudenmodulierten Basisbandsignals, das
ausgegeben wird, wenn die Anzahl (M) der Mehrstufen vier und der
Grad (A) der Überlagerung 0,8 ist, wie in Fig. 1 gezeigt. Fig.
4 entspricht korrekt der Charakteristik des mehrstufigen
überlagerten amplitudenmodulierten Basisbandsignals, wie es sich
aus theoretischem Beweis ergibt.
Fig. 5 zeigt den Vergleich zwischen anderen Modulationsver
fahren und dem gegenständlichen Verfahren im Hinblick auf das
normierte Leistungsdichtespektrum, wenn das mehrstufige über
lagerte Quadratur-Amplitudenmodulationssignal, das unter
Verwendung des mehrstufigen überlagerten amplitudenmodulierten
Basisbandsignals erhalten worden ist, mit einem Verstärker
verstärkt wird, der im nicht-linearen Bereich arbeitet. Außerdem
sind die Bedingungen eines jeden in Fig. 5 gezeigten Spektrums
die folgenden:
- (a) 16-SQAM mit A = 0,5 (nicht-linearer Kanal)
- (b) 16-SQAM mit A = 0,8 (nicht-linearer Kanal)
- (c) 16-SQAM mit A = 1,0 (nicht-linearer Kanal)
- (d) 16-SQAM mit A = 0,8 (linearer Kanal)
- (e) 16-QAM mit α = 0,5 (nicht-linearer Kanal)
- (f) MSK (nicht-linearer Kanal)
Hierbei ist α der Roll-off-Faktor eines Filters vom
angehobenen Kosinus-Typ.
Ferner ist f die Frequenz des modulierten Signals, während
fc eine Trägerfrequenz und Tb eine Bit-Dauer ist.
Wie in Fig. 5 veranschaulicht, hat das normierte Leistungs
dichtespektrum gemäß der Erfindung eine gute Charakteristik, wo
die Bandbreite enger ist, und das Wiederanwachs-Phänomen der
Seitenzipfel tritt weniger auf verglichen mit dem Minimumumtast-
(MSK-)Verfahren oder mit dem Mehrstufen-Quadratur-Amplitudenmodu
lations-(M-QAM-)Verfahren mit Filter mit angehobenem Kosinus.
Fig. 6 ist ein Blockschaltbild, welches einen Signal
prozessor für ein mehrstufiges überlagertes amplitudenmoduliertes
Basisbandsignal gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt.
Der Aufbau dieser Ausführungsform wird nun unter Bezugnahme auf
Fig. 6 erläutert.
NRZ-Daten S1, die aus zu übertragenden k Bits gebildet sind,
werden den Eingängen des Signalstufenumwandlers 1 und Verzögerers
2 über betreffende Übertragungspfade zugeführt. Der dem Ver
zögerer 2 eingegebene Datenstrom wird um einen Symbolzyklus
verzögert und bildet ein Ausgangssignal S2, welches auf einen
Eingang des Signalstufenumwandlers 1 gegeben wird.
Die beiden dem Signalstufenumwandler 1 eingegebenen Gruppen
von Daten S1 und S2 werden in Ausgangssignale S11 bzw. S12
umgewandelt, die den Amplitudenwerten im relevanten Signalraum
entsprechen, und werden ausgegeben, und die beiden Ausgangs
signale S11 und S12 werden auf die beiden Eingänge der Rechenvor
richtung 3 gegeben.
Die der Rechenvorrichtung eingegebenen zwei Ausgangssignale
S11 und S12 ergeben die Signalkomponenten, die für jedes Element
des gegenständlichen Prozessors erforderlich sind. In einem
ersten Subtrahierer 20 werden die beiden Ausgangssignale S11 und
S12 erhalten, und der Differenzwert B′ (S11-S12) zwischen den
beiden Ausgangssignalen wird ausgegeben und auf einen ersten
Eingang eines ersten Multiplizierers 24 geliefert. In einem
dritten Addierer 21 wird die Summe der beiden Eingangssignale,
d. h. das Ausgangssignal S13 (S11+S12) für einen Eingang eines
zweiten Subtrahierers 22 geschaffen. Ein extern bereitgestellter
M+1 Wert (wobei M die Mehrstufenanzahl ist) wird einem weiteren
Eingang des zweiten Subtrahierers 22 zugeführt. Der Differenzwert
D′ zwischen den beiden Eingangssignalen, d. h. S13-(M+1) wird
ausgegeben und auf die Eingänge eines vierten Addierers 25 und
eines zweiten Multiplizierers 27 gegeben.
Der eingegebene Datenbasissymboltakt S5 wird in zwei Pfade
aufgeteilt, von denen einer mit einem Eingang eines dritten
Pulsgenerators 23 und der andere mit einem Eingang eines vierten
Pulsgenerators 26 verbunden ist.
Der Ausgang des dritten Pulsgenerators 23 ist mit einem
Eingang des ersten Multiplizierers 24 verbunden, wo das Ausgangs
signal B′ des ersten Subtrahierers 20 und die Ausgabe des dritten
Pulsgenerators 23 multipliziert werden. Das resultierende Produkt
wird einem Eingang eines vierten Addierers 25 zugeführt.
Im vierten Addierer 25 wird das durch den ersten Multipli
zierer 24 bereitgestellte Signal dem einen Eingang und das
Ausgangssignal D′ des zweiten Subtrahierers 22 dem anderen
Eingang eingegeben. Der Summenwert der beiden Eingaben wird dann
ausgegeben und einem Eingang eines fünften Addierers 28 zu
geführt.
Der Ausgang eines vierten Pulsgenerators 26 wird auf einen
Eingang des zweiten Multiplizierers 27 gegeben, wo das Ausgangs
signal D′ des zweiten Subtrahierers 22 und die Ausgabe des
vierten Pulsgenerators 26 multipliziert werden. Das resultierende
Produkt wird auf einen Eingang des fünften Addierers 28 gegeben.
Im fünften Addierer 28 wird das vom zweiten Multiplizierer
27 gelieferte Signal auf einen Eingang und das Ausgangssignal des
vierten Addierers 25 auf den anderen Eingang gegeben, um so den
Summenwert der beiden Eingaben auszugeben. Als Ergebnis wird das
endgültige Ausgangssignal S10, d. h., das mehrstufige überlagerte
modulierte Basisbandsignal ausgegeben. Die strukturelle Eigenart
einer Ausführungsform der Erfindung liegt darin, daß, wie in Fig.
7 gezeigt, wenn der Amplitudenwert, der dem dem Signalstufen
umwandler 1 eingegebenen Symbol entspricht, im Signalstufen
umwandler 1 berechnet wird, die Raumnummern, die den Amplituden
im Signalraum entsprechen, in der Reihenfolge des oder in der
umgekehrten Reihenfolge des Amplitudenwerts numeriert werden,
anstelle des Amplitudenwerts in dem in Fig. 2 gezeigten Signal
raum, um zu verhindern, daß der Rechenumfang der Rechenvor
richtung 3 erhöht wird, und die Raumnummern ausgegeben werden.
Daher kann der Divisionsvorgang, der erforderlich ist, wenn
die Ausgangssignale B, C und D mit mit der Rechenvorrichtung 3
generiert werden, weggelassen werden, wodurch der Rechenumfang
vermindert und die Schaltung vereinfacht wird.
Eine weitere strukturelle Eigenheit einer Ausführungsform
der Erfindung liegt darin, daß der erste Inverter 5, erste
Selektor 6 und erste Verstärker 7, die in Fig. 1 gezeigt sind,
durch einen einzigen ersten Multiplizierer 24 mit zwei Eingängen
ersetzt werden können. Der Ausgang des dritten Pulsgenerators 23
wird dabei mit einem Eingang des ersten Multiplizierers 24
verbunden, und das Ausgangssignal B′ wird dessen anderem Eingang
zugeführt, und die beiden Eingangssignale werden multipliziert.
Unter Anwendung des gleichen Prinzips können der zweite
Inverter 10, zweite Selektor 11 und zweite Verstärker 12, die in
Fig. 1 gezeigt sind, durch einen zweiten Multiplizierer 27
ersetzt werden. Der Ausgang des vierten Pulsgenerator 26 wird mit
einem Eingang des zweiten Multiplizierers 27 verbunden, und das
für das Ausgangssignal E relevante Ausgangssignal D′ wird dessen
anderem Eingang zugeführt, wo die beiden Eingangssignale
multipliziert werden. Dementsprechend ersetzen der erste und
zweite Multiplizierer der Fig. 6 die entsprechenden Bestandteile
der Fig. 1, was die Notwendigkeit für Ausgangssignale C und E
beseitigt.
Eine weitere strukturelle Eigenheit einer Ausführungsform
der Erfindung liegt darin, daß - (1-A) (1-cos2πt/T) anstelle von
0,5 (1-A) (1-cos2πt/T) als ein Signal verwendet wird, das im
vierten Pulsgenerator 26 erzeugt wird, der als zweiter Puls
generator 9 der Fig. 1 wirkt. Infolgedessen kann der Multiplika
tionswert des Ausgangssignals E, das ursprünglich als Ver
stärkungssteuersignal dem Verstärker 12, der dem zweiten
Multiplizierer 27 der Fig. 6 entspricht, zugeführt wurde, durch
das Ausgangssignal D′ ersetzt werden, wodurch die Schaltungskom
plexität vermindert wird. Dies geht auf den folgenden verein
fachten Ausdruck zurück
E = 2×D (8)
Die Ausführungsform der Erfindung wird im folgenden in
größeren Einzelheiten unter Bezugnahme auf die Fig. 3, 6 und 7,
die oben beschriebene Struktur berücksichtigend, erläutert.
Zur Erleichterung des Verständnisses wird als Beispiel der
Fall der Erzeugung des Basisbandsignals, das für das vierstufige
überlagerte modulierte Signal, wo die Anzahl der Mehrstufen vier
ist, erforderlich ist, erläutert.
Fig. 7 zeigt einen linearen Graphen zur Darstellung des
Arbeitens des in Fig. 6 gezeigten Prozessors, wobei vier
Amplituden und Raumnummern durch das Symbol ausgedrückt werden,
wenn die Anzahl (M) der Mehrstufen vier ist. Die für diese
Ausführungsform besonders relevanten Abschnitte sind mit B′ und
D′ markiert, die in Fig. 3 enthalten sind.
Die mit zwei Bits pro einer Symbolperiode eingegebenen
NRZ-Daten S1 und die verzögerten Daten S2, welche die durch den
Datenverzögerer 2 um einen Symbolzyklus verzögerten NRZ-Daten
sind, werden dem Signalstufenumwandler 1 eingegeben. Der
Signalstufenumwandler 1 gibt dann die Signale S11 und S12 aus,
die auf die von der Rechenvorrichtung 3 benötigten Signalstufen
umgewandelt sind.
Die Werte der Signale S11 und S12 sind dabei gleich den
Raumnummern, die den NRZ-Daten im Signalraum entsprechen. D.h.,
die Werte der Signale S11 und S12 sind, wie in Fig. 7 gezeigt,
"1", "2", "3" und "4" und entsprechen jeweils den NRZ-Daten "00",
"01", "10" und "11".
Die Ausgangssignale S11 und S12 werden der Rechenvorrichtung
3 zugeführt, so daß Ausgangssignale B′ und D′ erzeugt werden.
Wenn die aktuellen Eingangsdaten "11" und die vorhergehenden
Symboleingangsdaten "01" sind, was auf der Zeitachse der Fig. 3
bei 8 zutrifft, dann sind die Werte der Ausgangssignale S11 und
S12 = "4" bzw. "2". Die B′- und D′-Ausgaben der Rechenvorrichtung
sind "2" (4-2) bzw. "1" (4+2-(4+1)).
Die Raumnummern werden hierbei als Eingaben des obigen
Vorgangs benutzt. Die Ausgangswerte von B′ und D′ sind jedoch die
Amplitudenwerte im Signalraum.
Dementsprechend wird im ersten Multiplizierer 24, da die
Ausgabe des dritten Pulsgenerators 23 mit zwei, d. h. dem
aktuellen B′-Wert, multipliziert wird, der Wert von zwei Mal
cos(πt/T) ausgegeben und auf den vierten Addierer 25 übertragen.
Im vierten Addierer 25 werden das Ausgangssignal des ersten
Multiplizierers 24 und das Ausgangssignal D′, das von der
Rechenvorrichtung 3 geliefert wird, summiert. Da der Wert von D′
ein ist, wird die Amplitude des Ausgangssignals des zweiten
Multiplizierers 27 um eine Spannungsstufe verschoben.
Im zweiten Multiplizierer 27 wird die Ausgabe des vierten
Pulsgenerators 26 mit eins, d. h. dem aktuellen Wert von D,
multipliziert. Daher wird das Signal -(1-A)cos(1-2πt/T) ausgege
ben und auf den fünften Addierer 28 übertragen.
Im fünften Addierer 28 werden die Ausgangssignale des
zweiten Multiplizierers 27 und vierten Addierers 25 summiert, um
so das mehrstufige überlagerte amplitudenmodulierte Basisbandsi
gnal S10, d. h., das schließliche Ausgangssignal, das im Rahmen
der Erfindung wesentlich ist, auszugeben.
Durch obigen Vorgang wird das vierstufige überlagerte
amplitudenmodulierte Basisbandsignal, das als S10 in Fig. 3
gezeigt ist, auch im nächsten Symbolzyklus ausgegeben.
Wie oben beschrieben schafft die vorliegende Erfindung einen
Signalprozessor für ein mehrstufiges überlagertes amplitudenmodu
liertes Basisbandsignal, welches die Bandbreiten- und Leistungs
effizienz, d. h., die Grundcharakteristika des mehrstufigen
überlagerten amplitudenmodulierten Signals, durch einen einfachen
Aufbau beibehält, in dem ein Basisbandpuls in der minimalen
überlagerten Amplitudenmodulation verwendet wird, wobei der
Nachteil des herkömmlichen Verfahrens, welches alle Pulswellen
formen, die einen jedem mehrstufigen überlagerten modulierten
Ausgangssignal entsprechen, erfordert, beseitigt ist.
Darüber hinaus schafft die Erfindung einen Signalprozessor
für ein mehrstufiges überlagertes amplitudenmoduliertes Basis
bandsignal, der ein mehrstufiges überlagertes amplitudenmodulier
tes Basisbandsignal, welches der Anzahl seiner Mehrstufen
entspricht, durch eine einfache Änderung des Prozessors liefern
kann, wenn eine Änderung der Mehrstufenanzahl im Hinblick auf
eine bessere Systemflexibilität gewünscht wird.
Das Leistungsspektrum ist nominiert, wenn das Mehrstufenüber
lagerungs-Quadratur-Amplitudenmodulationssignal, das durch
Verwendung des Mehrstufenüberlagerungs-Amplitudenmodulations-
Basisbandsignals gewonnen ist, durch einen Verstärker verstärkt
wird, der in einem nicht-linearen Bereich arbeitet. Das normierte
Leistungsspektrum hat gute Charakteristika hinsichtlich einer
engeren Bandbreite, und das Wiederanwachs-Phänomen der Seiten
zipfel tritt weniger auf im Vergleich zum Minimalumtast-
(MSK-)Verfahren oder dem Mehrstufen-Quadratur-Amplitudenmodula
tions-(M-QAM-)Verfahren mit angehobenem Kosinusfilter.
Claims (3)
1. Signalprozessor für ein mehrstufiges überlagertes
amplitudenmoduliertes Basisbandsignal, mit
Datenverzögerungsmitteln (2) zum Empfangen von ein Symbol bildenden k-Bit-Daten, welche die k-Bit-Daten um einen Sym bolzyklus verzögern, so daß ein-Symbol-verzögerte Daten ausgege ben werden,
Signalstufenumwandlungsmitteln (1) zum Empfangen der k-Bit- Daten und der ein-Symbol-verzögerten Daten, Umwandeln der empfangenen Daten in einen Amplitudenwert, der aus einer Amplitudenmenge ausgewählt wird, deren Mächtigkeit ₂k im Raum des mehrstufigen überlagerten Amplitudenmodulationssignals ausge drückt durch das Symbol ist, und Ausgeben des resultierenden Amplitudenwerts,
Rechnungsmitteln (3) zum Empfangen der Ausgangssignale der Signalstufenumwandlungsmittel (1) und Verrechnen für eine Symboldauer und Ausgeben von Signalen B, C, D, E und F, die definiert sind als wobei sgn(x) das Vorzeichen von x und |y| den Absolutwert von y während des relevanten einzelnen Symbolzykluses bedeutet, unter der Annahme, daß die Ausgabe der Signalstufenumwandlungs mittel (1) S3 und die Ausgabe der Datenverzögerungsmittel (2) S4 ist,
einem ersten Pulsgenerator (4), welcher für eine Sym bolzyklusperiode wiederholt ein Kosinuswellen-Signal erzeugt, das mit dem Basissymboltakt des Eingangsdatenstroms synchronisiert und als cos(πt/T) geformt ist,
ersten Auswahlmitteln (6) zum Empfangen des Ausgangssignals des ersten Pulsgenerators (4) und der Inversion des Ausgangs signals des ersten Pulsgenerators (4) und Auswählen von einem der empfangenen Signale unter der Steuerung des Ausgangssignals C der Rechenmittel (3),
einem ersten Verstärker (7) zum Empfangen und Verstärken des ersten ausgewählten Signals von den ersten Auswahlmitteln (6), dessen Verstärkung durch das Ausgangssingal B der Rechenmittel (3) gesteuert wird,
einem ersten Addierer (8) zum Summieren des Ausgangssignals des ersten Verstärkers (7) und des Ausgangssignals D der Rechenmittel (3),
einem zweiten Pulsgenerator (9) zum wiederholten Erzeugen eines Kosinuswellensignals, das mit dem Basissymboltakt des Eingangsdatenstroms synchronisiert und als 0,5 (1-A) (1-cos2πt/T) geformt ist, für die Symbolzyklusperiode gemäß dem Überlagerungs grad (A),
zweiten Auswahlmitteln (11) zum Empfangen des Ausgangs signals des zweiten Pulsgenerators und der Inversion des Ausgangssignals des zweiten Pulsgenerators (9) und Auswählen von einem der empfangenen Ausgangssignale unter der Steuerung des Ausgangssignals F der Rechenmittel (3),
einem zweiten Verstärker (12) zum Verstärken des zweiten Signals der zweiten Auswahlmittel (11), dessen Verstärkung durch das Ausgangssignal E der Rechenmittel (3) gesteuert wird, und einem zweiten Addierer (13) zum Summieren der Ausgaben des ersten Addierers (8) und des zweiten Verstärkers (12) zur Ausgabe des Ergebnisses als die schließliche Ausgabe.
Datenverzögerungsmitteln (2) zum Empfangen von ein Symbol bildenden k-Bit-Daten, welche die k-Bit-Daten um einen Sym bolzyklus verzögern, so daß ein-Symbol-verzögerte Daten ausgege ben werden,
Signalstufenumwandlungsmitteln (1) zum Empfangen der k-Bit- Daten und der ein-Symbol-verzögerten Daten, Umwandeln der empfangenen Daten in einen Amplitudenwert, der aus einer Amplitudenmenge ausgewählt wird, deren Mächtigkeit ₂k im Raum des mehrstufigen überlagerten Amplitudenmodulationssignals ausge drückt durch das Symbol ist, und Ausgeben des resultierenden Amplitudenwerts,
Rechnungsmitteln (3) zum Empfangen der Ausgangssignale der Signalstufenumwandlungsmittel (1) und Verrechnen für eine Symboldauer und Ausgeben von Signalen B, C, D, E und F, die definiert sind als wobei sgn(x) das Vorzeichen von x und |y| den Absolutwert von y während des relevanten einzelnen Symbolzykluses bedeutet, unter der Annahme, daß die Ausgabe der Signalstufenumwandlungs mittel (1) S3 und die Ausgabe der Datenverzögerungsmittel (2) S4 ist,
einem ersten Pulsgenerator (4), welcher für eine Sym bolzyklusperiode wiederholt ein Kosinuswellen-Signal erzeugt, das mit dem Basissymboltakt des Eingangsdatenstroms synchronisiert und als cos(πt/T) geformt ist,
ersten Auswahlmitteln (6) zum Empfangen des Ausgangssignals des ersten Pulsgenerators (4) und der Inversion des Ausgangs signals des ersten Pulsgenerators (4) und Auswählen von einem der empfangenen Signale unter der Steuerung des Ausgangssignals C der Rechenmittel (3),
einem ersten Verstärker (7) zum Empfangen und Verstärken des ersten ausgewählten Signals von den ersten Auswahlmitteln (6), dessen Verstärkung durch das Ausgangssingal B der Rechenmittel (3) gesteuert wird,
einem ersten Addierer (8) zum Summieren des Ausgangssignals des ersten Verstärkers (7) und des Ausgangssignals D der Rechenmittel (3),
einem zweiten Pulsgenerator (9) zum wiederholten Erzeugen eines Kosinuswellensignals, das mit dem Basissymboltakt des Eingangsdatenstroms synchronisiert und als 0,5 (1-A) (1-cos2πt/T) geformt ist, für die Symbolzyklusperiode gemäß dem Überlagerungs grad (A),
zweiten Auswahlmitteln (11) zum Empfangen des Ausgangs signals des zweiten Pulsgenerators und der Inversion des Ausgangssignals des zweiten Pulsgenerators (9) und Auswählen von einem der empfangenen Ausgangssignale unter der Steuerung des Ausgangssignals F der Rechenmittel (3),
einem zweiten Verstärker (12) zum Verstärken des zweiten Signals der zweiten Auswahlmittel (11), dessen Verstärkung durch das Ausgangssignal E der Rechenmittel (3) gesteuert wird, und einem zweiten Addierer (13) zum Summieren der Ausgaben des ersten Addierers (8) und des zweiten Verstärkers (12) zur Ausgabe des Ergebnisses als die schließliche Ausgabe.
2. Signalprozessor für ein mehrstufiges überlagertes
amplitudenmoduliertes Basisbandsignal, mit
Datenverzögerungsmitteln (2) für den Empfang von ein-Symbol bildenden k-Bit-Daten, welche die k-Bit-Daten um einen Sym bolzyklus verzögern, so daß ein-Symbol-verzögerte Daten ausgege ben werden,
Signalstufenumwandlungsmitteln (1) zum Empfangen der k-Bit-Daten und der ein-Symbol-verzögerten Daten, Umwandeln der empfangenen Daten in Raumnummer, die aus einer Amplitudenmenge ausgewählt ist, deren Mächtigkeit 2k im Raum des mehrstufigen überlagerten Amplitudenmodulationssignals ausgedrückt durch das Symbol ist, und Ausgeben des resultierenden Amplitudenwerts,
Rechenmitteln (3) zum Empfangen der Ausgangssignale der Signalstufenumwandlungsmittel (1) und Berechnen für eine Symboldauer und Ausgeben von Signalen B′ und D′, die als B′ = S11-S12
D′ = S13-(M+1)definiert sind, wobei M die Anzahl der Mehrstufen während des relevanten Signalsymbolzykluses bedeutet und angenommen ist, daß die Ausgabe der Signalstufenumwandlungsmittel (1) S11 und die Ausgabe der Datenverzögerungsmittel (2) S12 ist,
einem ersten Pulsgenerator (23), welcher für die Sym bolzyklusperiode wiederholt ein Konsinuswellensignal erzeugt, das mit dem Basissymboltakt des Eingangsdatenstroms synchronisiert und als cos(πt/T) geformt ist,
einem ersten Multiplizierer (24) zum Multiplizieren des Ausgangssignals des ersten Pulsgenerators (23) und des Signals B′ und Ausgeben des Ergebnisses,
einem zweiten Pulsgenerator (26) zum wiederholten Erzeugen eines Kosinuswellensignals, das mit dem Basissymboltakt des Eingangsdatenstroms synchronisiert und als -(1-A) (1-cos2πt/T) geformt ist, für die Symbolzyklusperiode gemäß dem Überlagerungs grad (A),
einem zweiten Multiplizierer (27) zum Multiplizieren des Ausgangssignals des zweiten Pulsgenerators (26) und des Signals D′ und Ausgeben des Ergebnisses,
einem ersten Addierer (25) zum Summieren des Ausgangssignals des ersten Multiplizierers (24) und des Signals D′ und Ausgeben des Ergebnisses,
einem zweiten Addierer (28) zum Summieren der Ausgangs signale des zweiten Multiplizierers (27) und des ersten Addierers (25), so daß das mehrstufige überlagerte amplitudenmodulierte Basisbandsignal ausgegeben wird.
Datenverzögerungsmitteln (2) für den Empfang von ein-Symbol bildenden k-Bit-Daten, welche die k-Bit-Daten um einen Sym bolzyklus verzögern, so daß ein-Symbol-verzögerte Daten ausgege ben werden,
Signalstufenumwandlungsmitteln (1) zum Empfangen der k-Bit-Daten und der ein-Symbol-verzögerten Daten, Umwandeln der empfangenen Daten in Raumnummer, die aus einer Amplitudenmenge ausgewählt ist, deren Mächtigkeit 2k im Raum des mehrstufigen überlagerten Amplitudenmodulationssignals ausgedrückt durch das Symbol ist, und Ausgeben des resultierenden Amplitudenwerts,
Rechenmitteln (3) zum Empfangen der Ausgangssignale der Signalstufenumwandlungsmittel (1) und Berechnen für eine Symboldauer und Ausgeben von Signalen B′ und D′, die als B′ = S11-S12
D′ = S13-(M+1)definiert sind, wobei M die Anzahl der Mehrstufen während des relevanten Signalsymbolzykluses bedeutet und angenommen ist, daß die Ausgabe der Signalstufenumwandlungsmittel (1) S11 und die Ausgabe der Datenverzögerungsmittel (2) S12 ist,
einem ersten Pulsgenerator (23), welcher für die Sym bolzyklusperiode wiederholt ein Konsinuswellensignal erzeugt, das mit dem Basissymboltakt des Eingangsdatenstroms synchronisiert und als cos(πt/T) geformt ist,
einem ersten Multiplizierer (24) zum Multiplizieren des Ausgangssignals des ersten Pulsgenerators (23) und des Signals B′ und Ausgeben des Ergebnisses,
einem zweiten Pulsgenerator (26) zum wiederholten Erzeugen eines Kosinuswellensignals, das mit dem Basissymboltakt des Eingangsdatenstroms synchronisiert und als -(1-A) (1-cos2πt/T) geformt ist, für die Symbolzyklusperiode gemäß dem Überlagerungs grad (A),
einem zweiten Multiplizierer (27) zum Multiplizieren des Ausgangssignals des zweiten Pulsgenerators (26) und des Signals D′ und Ausgeben des Ergebnisses,
einem ersten Addierer (25) zum Summieren des Ausgangssignals des ersten Multiplizierers (24) und des Signals D′ und Ausgeben des Ergebnisses,
einem zweiten Addierer (28) zum Summieren der Ausgangs signale des zweiten Multiplizierers (27) und des ersten Addierers (25), so daß das mehrstufige überlagerte amplitudenmodulierte Basisbandsignal ausgegeben wird.
3. Prozessor nach Anspruch 2, bei welchem die Rechenmittel
(3)
einen ersten Subtrahierer (20) zum Subtrahieren des Signals S12 vom Signal S11 und Ausgeben des Signals B′,
einen dritten Addierer (21) zum Summieren des Signals S11 und des Signals S12 und Ausgeben des Ergebnisses, einen zweiten Subtrahierer (22) zum Subtrahieren eines Wertes (M+1), d. h. der Anzahl von Mehrstufen plus 1, vom Ausgangssignal des dritten Addierers (21) und Ausgeben des Signals D′ aufweisen.
einen ersten Subtrahierer (20) zum Subtrahieren des Signals S12 vom Signal S11 und Ausgeben des Signals B′,
einen dritten Addierer (21) zum Summieren des Signals S11 und des Signals S12 und Ausgeben des Ergebnisses, einen zweiten Subtrahierer (22) zum Subtrahieren eines Wertes (M+1), d. h. der Anzahl von Mehrstufen plus 1, vom Ausgangssignal des dritten Addierers (21) und Ausgeben des Signals D′ aufweisen.
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