EA009411B1

EA009411B1 - Система и способ передачи и приёма сигналов квадратурной амплитудной модуляции с низким соотношением сигнал/шум

Info

Publication number: EA009411B1
Application number: EA200601609A
Authority: EA
Inventors: Леонид ЛЕТУНОВ; Александр ГРИГОРЬЕВ; Виктор Гунтер
Original assignee: Модесат Коммуникационс Оу
Priority date: 2004-03-30
Filing date: 2004-03-30
Publication date: 2007-12-28
Also published as: WO2005096539A1; EP1730874B1; ATE504128T1; CA2566295A1; JP4408446B2; US20070025466A1; EP1730874A4; US7433415B2; DE602004032058D1; WO2005096539A8; IL178363A0; EP1730874A1; CN1926797A; CA2566295C; IL178363A; CN100588146C; EA200601609A1; JP2007531421A

Abstract

Система передачи и приема сигналов КАМ для использования в телекоммутационных сетях на любых скоростях данных при соотношении сигнал-шум менее 0 дБ предполагает наличие двух устройств. Первое устройство может быть использовано для передачи. Блоки (1)-(4) преобразуют входную информационную последовательность (17) с тактовой частотой f(18) в две параллельные m-уровневые последовательности с тактовой частотой, формируя первый и второй каналы, где k=log(m). Блок (5) формирует дополнительные сигналыгде ω=2πf. Блоки (6), (7) перемножают m-уровневые последовательности первого и второго каналов с сигналомдля устранения фазовой неоднозначности на приемном конце, и блоки (8), (9) суммируют с сигналомопределяющим уровень дополнительного пилот-сигнала в выходном спектре. Фильтры (10), (11) формируют видеоспектр сигнала КАМ и блоки (12)-(16) переносят спектр на промежуточную или несущую частоту. Второе устройство может быть использовано для приема. Восстановление несущей и тактовых частот на приемном конце выполняется с помощью двух петель ФАПЧ (фазовой автоподстройки частоты), использующих наличие в спектре сигнала дополнительного пилот-сигнала. Это позволяет устанавливать синхронизацию при соотношении сигнал-шум менее 0 дБ. В этом случае дополнительные потери составляют около 0,3-0,7 дБ.

Description

Известен ряд методов передачи и приема сигналов квадратурной амплитудной модуляции (КАМ) [1], которые используются в современных системах связи. Энергетические потери при демодуляции подобных сигналов КАМ определяются способом восстановления несущего колебания, способом восстановления тактовой частоты, избирательностью по соседнему каналу, интерференционными свойствами или импульсной характеристикой канала связи. При этом порог демодуляции, т.е. то соотношение сигнал/шум (S/N), при котором перестает выделяться несущее колебание, определяется способом формирования сигнала и способом выделения несущей из этого сформированного сигнала.

Для современных видов модуляции, таких как QPSK, порог отношения сигнал/шум (S/N), при котором выделяется несущая, составляет 3-6 дБ или в терминах E_b/N₀ - 4,5-5 дБ (для скорости помехоустойчивого кодирования по Viterbi, равной 3/4), а для модуляции вида 8PSK порог демодуляции и того больше - около 10 дБ. При этом в этой точке прием неустойчив, так как сигнал может срываться и вновь захватываться.

Для достижения порога Шеннона демодуляция должна осуществляться уже при соотношении S/N = 4,8 дБ для модуляции QPSK при не кодированном сигнале, а при кодировании пороговая величина S/N должна быть намного меньше (0 дБ для скорости кодирования 1/2 -2,3 дБ для скорости 1/3 и -3,8 дБ для скорости 1/4).

В настоящее время известны системы помехоустойчивого кодирования, например турбокодирование, позволяющие достигать порога Шеннона. Сдерживающим фактором является отсутствие демодуляторов, способных работать при таких низких соотношениях сигнал/шум из-за отсутствия синхронизации, что связано со способами формирования сигнала и выделения несущей из этого сигнала. В спектрах сигналов, использующих такие виды модуляции как QPSK, 8PSK, 16QAM и т.п., не содержится остатка несущей, поэтому когерентное ей колебание выделяют из принимаемого сигнала посредством некоторого нелинейного преобразования и последующей фильтрации. Таким преобразованием является метод умножения частоты, который может быть реализован путем возведения входного сигнала в М-ю степень (в 4-ю степень для QPSK, в 8-ю степень для 8PSK и т.д.). Но в степень возводится не только сигнал, но и шум, который и ограничивает порог восстановления несущей. При этом дополнительно возникает фазовая неоднозначность, устранение которой требует введения в сигнал относительного кодирования, которое вносит дополнительные энергетические потери.

Существенное снижение порога демодуляции достигается при применении предложенного метода передачи и приема информации.

Предложенный метод характеризуется пп.1 и 2 формулы изобретения (claim 1, 2).

Система, выполненная на основании первого метода, предложенного в п.1, раскрывается в п.3 формулы изобретения, а система, выполненная на основании второго метода, предложенного в п.2, раскрывается в п.4 формулы изобретения.

Особенности и достоинства изобретения будут подробно представлены в последующем подробном описании, проиллюстрированном сопровождающими чертежами, из которых фиг. 1 - схематичное представление формирования сигнала на передачу первым методом, фиг. 2 схематичное представление обработки сигнала при приеме первым методом, фиг. 3 - схематичное представление формирования сигнала на передачу вторым методом, фиг. 4 - схематичное представление обработки сигнала при приеме вторым методом, фиг. 5 - осциллограммы сигналов в некоторых характерных точках схематичных представлений при формировании сигналов первым методом.

Фиг.1 и 2 показывают передающую и приемную части соответственно системы устройств, реализованной первым методом передачи данных, раскрывающимся в ходе этого описания.

Фиг. 1 показывает устройство для формирования из входной битовой последовательности 19 сигнала на передачу 21.

Информационная битовая последовательность 19 (фиг. 5b) с тактовой частотой 20 (фиг. 5а), равной f_t, поступает на вход узла 1, в котором ее преобразуют в m-уровневую последовательность (фиг. 5с для

Л случая ш=2) с тактовой частотой к ’ где k = log₂m (для ш=2, к=1), полученной с помощью узла 2. В узле 4 m-уровневая последовательность преобразуют в m-уровневую последовательность коротких импульсов (фиг. 5d), которую с помощью узлов 6 (фиг. 5е) и 7 (фиг. 5f) разделяют соответственно на последовательности четных и нечетных коротких импульсов, образуя первый и второй каналы соответственно.

А

Для этого используют сигналы тактовой частоты * с выхода узла 3, сдвинутые относительно друг „ e>,t

Cos — друга на 180. Далее из сигналов тактовой частоты 24 с помощью узла 8 формируют сигналы 44 (фиг. Sin^5g) и 44 (фиг. 5h), где ω _t = 2nf_t.

Последовательность первого канала с выхода узла 6 суммируют в узле 9 с некоторой постоянной составляющей, сформированной узлом 5. Далее сигнал первого канала перемножают в узле 10 (фиг. 5i) с сигналом

Cos4k а сигнал второго канала с выхода узла 7 перемножают в узле 11 (рис. 5j) с сигналом

- 1 009411

к

Полученные таким образом сигналы подвергают фильтрации с частотой среза 4/с в узлах 12 (фиг. 5k) и 13 (фиг. 51), соответственно. В сигнале первого канала на выходе узла 12 кроме составляющих, обω,ί

Cos——, разованных информационной последовательностью, присутствует сигнал вида 4£ уровень которого определяется уровнем введенной постоянной составляющей, сформированной узлом 5. Далее сигнал с «У выхода узла 12 перемножают в узле 15 с сигналом Cosro₀t, где 2® - частота несущего колебания, сформированного в узле 14, а сигнал с выхода узла 13 в узле 16 перемножают с сигналом Sino₀t, сформированным узлом 17 из сигнала Coso₀t. Сигналы, полученные в результате перемножения, суммируют в узле 18, чем и образуют выходной сигнал 21 на передачу.

В этом сигнале кроме составляющих, образованных информационной последовательностью, прик «о_₊// сутствуют дополнительные составляющие на частотах 4к и ΐπ 4fc ’ уровень которых будет определять дополнительные энергетические потери. Если их мощность будет составлять 5-7% от мощности основного сигнала, то потери, связанные с этими дополнительными составляющими, будут равны 0,2-0,3 дБ. Фиг.2 показывает устройство для обработки принятого сигнала 22 при приеме и восстановления информационной последовательности 45.

На приемном конце информационный сигнал 22 усиливают, предварительно фильтруют и перено^ωΐΡ сят на промежуточную частоту 2я· с помощью узла 23.

Информационный сигнал промежуточной частоты с выхода узла 23 подвергают демодуляции путем перемножения его на сигналы Cos(o_IFt) и Sin(o_IFt) в узлах 33 и 34 соответственно, формируя первый и второй каналы, соответственно. Сигналы первого и второго каналов фильтруют в узлах 35 и 36, выделяя

к.

частотные составляющие от 0 до 4fc

Фильтрация в узлах 12, 35 и 13, 36 связана между собой и производится таким образом, чтобы сквозная импульсная характеристика узлов 12 и 35, равно как и узлов 13, 36, обеспечивала минимум межсимвольных искажений, т.е. например, удовлетворяла критерию Найквиста [2], а также учитывала искажения спектра сигнала, вызванные конечной длительностью коротких импульсов m-уровневой информационной последовательности.

Далее сигнал первого канала используют в первой системе ФАПЧ, образованной узлами 24, 25, 26,

Уг Л) (О , Cos(—f) Sini—t).

27, 28, для выделения сигнала тактовой частоты ^Л и сигналов 4к и 4А

Для этого перемножают в узле 27 сигнал 4Л ’ полученный с помощью сдвига по фазе на -π/2 сигCos^нала 4Л формирователя 24, с сигналом первого канала с выхода фильтра 35. Выходной сигнал узла ί

27, обработанный фильтром 28, используют для подстройки генератора 24 тактовой частоты к ’ из котос ^ω,ί рой с помощью формирователя 25 формируют сигнал 4*'

С помощью второй системы ФАПЧ, образованной узлами 29, 30, 31, 32, 34 и 36, выделяют сигналы CosM_IFt и SinM[_Ft. Для этого сигнал второго канала на выходе узла 36 перемножают в узле 31с сигналом Cos ω,ί формирователя 25. Выходной сигнал узла 31, обработанный фильтром 32, используют для подстройки генератора 29.

Для синхронизации как первой, так и второй систем ФАПЧ используются составляющие спектра Cos(a>_n (О,С at

4fr и введенные на передающем конце. Из сигнала первого канала в узле 37 о,

Cos—-t „ „ „ вычитают сигнал 4А в пропорции, заданной с помощью узла 38 и определяемой величиной постоянной составляющей, добавленной на передающем конце в канал четной m-уровневой последовательноCos —-1, стью коротких импульсов. Далее сигнал первого канала перемножают в узле 39 с сигналом м а сиг„ ^ω·

Sin—t.

нал второго канала в узле 40 перемножают с сигналом 4к Результаты перемножения суммируют в узле 41. Полученный сигнал подвергают аналого-цифровому преобразованию в узле 42 с тактовой частотой к ’получая на выходе щ-уровневую информационную последовательность, которую с помощью сигнала тактовой частоты f_t, сформированном в узле 43, преобразуют с помощью преобразователя 44 в битовую информационную последовательность 45, которая и является выходным сигналом.

Фиг. 3 и 4 показывают передающую и приемную части соответственно системы устройств, реализованной вторым методом передачи данных.

- 2 009411

Фиг. 3 показывает устройство для формирования из входной битовой последовательности 17 сигнала на передачу 19.

Информационная битовая последовательность 17 (фиг. 5b) с тактовой частотой 18 (фиг. 5а), равной f_t, поступает на вход узла 1, в котором ее преобразуют в m-уровневую последовательность (фиг. 5с для ft случая m=2) с тактовой частотой где k = log₂m (для m=2, k=1), полученной с помощью узла 2. В узле 4 m-уровневая последовательность преобразуется в две параллельные m-уровневые последовательности с тактовой частотой

А

2к’ образуя первый и второй каналы. ' f

Cos—*-t

Далее из сигналов тактовой частоты к с помощью узла 5 формируют сигнал (o_t=2nf_t), котоASin—t, ~

И сигнал Лк который рый представляет из себя последовательность коротких импульсов 1,0,-1,0 представляет из себя последовательность коротких импульсов 0,А,0,-А, ... .

Амплитуда А определяет уровень дополнительных компонент в выходном сигнале на передачу. Mуровневые последовательности первого и второго каналов перемножают в узлах 6 и 7, соответственно с сигналом

Cos—t, 4k получая последовательности m-уровневых коротких импульсов. Сигналы обоих канаA-Sin—t.

лов в узлах 8 и 9 суммируют с сигналом ’ ' ' А

Полученные таким образом сигналы подвергают фильтрации с частотой среза 4£ в узлах 10 и 11, соответственно. В сигналах обоих каналов на выходах фильтров 10, 11 кроме составляющих, образованных информационной последовательностью, присутствует сигнал ется уровнем заданной величины А.

А Sin — t, 4к уровень которого определяДалее сигнал с выхода фильтра 10 перемножают в узле 13 с сигналом Coso₀t, где - частота несущего колебания, сформированного в узле 14. Сигнал с выхода фильтра 11 в узле 14 перемножают с сигналом Sino_Ot, сформированным узлом 15 из сигнала Coso₀t.

Сигналы, полученные в результате перемножения, суммируют в узле 16, чем и образуют выходной сигнал 19 на передачу. В этом сигнале кроме составляющих, образованных информационной последова*ν_Α % | Г 4к и 2т 4к уровень которых тельностью, присутствуют дополнительные составляющие на частотах 2тт будет определять дополнительные энергетические потери.

Фиг.4 показывает устройство для обработки принятого сигнала 20 при приеме и восстановления информационной последовательности 48.

На приемном конце информационный сигнал 20 усиливают, предварительно фильтруют и переносу ' ' сят на промежуточную частоту ^27Г с помощью узла 21.

Информационный сигнал промежуточной частоты с выхода узла 21 подвергают демодуляции путем перемножения его на сигналы Coso_IFt и Sino_IFt в узлах 36 и 37 соответственно, формируя первый и второй каналы, соответственно. Сигналы первого и второго каналов предварительно фильтруют с помощью

А ’ фильтров низких частот 38, 39 с частотой среза 2Л и осуществляют аналого-цифровое преобразование в узлах 40, 41с тактовой частотой к

Далее над сигналами обоих каналов осуществляют оптимальную фильтрацию с помощью фильтров ' А, ' и 43, выделяя частотные составляющие от 0 до

Фильтрация в узлах 10 (фиг. 3), 42 и 11 (фиг. 3), 43 связана между собой и производится таким образом, чтобы сквозная импульсная характеристика узлов 10 и 42, равно как и узлов 11 и 43, обеспечивала минимум межсимвольных искажений, т.е., например, удовлетворяло критерию Найквиста [2], а также учитывала искажения спектра сигнала, вызванные конечной длительностью коротких импульсов mуровневой информационной последовательности.

Для использования в системах ФАПЧ сигналы первого и второго каналов фильтруют в узлах 26 и 32 соответственно. Фильтры 26 и 32 представляют собой фильтры верхних частот или полосовые фильтA _a._sA ры, настроенные на частоту 4к и необходимые для выделения сигнала и уменьшения влияния информационного спектра.

f „ „ С, — Cos—t, Sin—-t

Для выделения сигналов тактовой частоты f_t, к и сигналов используют первую систему ФАПЧ, образованную узлами 22-29, 32, 40-43. Для этого выходные сигналы фильтров 26 и 32 суммируют в узле 27 и перемножают в узле 28 с сигналом

Cos—t 4к формирователя 24. Выходной сигнал узла

- 3 009411

28, обработанный петлевым фильтром 29, используют для подстройки генератора 22 тактовой частоты f_t, из которой с помощью делителя 23 получают тактовую частоту к ’ из которой, в свою очередь, с помоCos—t.

щью формирователя 24 получают сигнал 4А

Для выделения сигналов Coso_IFt и Sino_IFt используют вторую систему ФАПЧ, образованную узлами 26, 30-43. Для этого из выходного сигнала фильтра 26 вычитают в узле 33 выходной сигнал фильтра

5in— и перемножают в узле 34 с сигналом 4k полученным с помощью сдвига по фазе на -π/2 сигнала Cos——

4к формирователя 24.

Выходной сигнал узла 34, обработанный петлевым фильтром 35, используют для подстройки генератора 30, формирующего сигнал Coso_IFt и сдвинутого по фазе на -π/2 с помощью фазовращателя 31 сигнала Sino_IFt. Далее сигналы первого и второго каналов с выходов фильтров 42 и 43 перемножают в

Cos—к-, узлах 44 и 45 соответственно с сигналом 4k который представляет собой последовательность 1,0,Z₍

1,0, ... с тактовой частотой к * для устранения фазовой неоднозначности при выделении несущей. Полученные таким образом две m-уровневые последовательности с помощью преобразователя 46 объединяют в одну m-уровневую последовательность с тактовой частотой к которую в свою очередь, используя узел 47, преобразуют в битовую информационную последовательность 48 с тактовой частотой f_t, которая и является выходным сигналом.

Разновидностью второго метода будет использование КАМ со сдвигом (Offset QAM). Для этого при формировании сигнала на передачу перед фильтрами 10, 11 (смотри фиг. 3) один из каналов задерживается на время / а на приемной стороне другой из каналов задерживается на время / после фильтров 42, 43 (смотри фиг. 4). Таким образом, в предложенных методах передачи-приема информации несущее колебание с частотой 2π на приемном конце выделяется линейным способом с помощью обычной

ФАПЧ, использующей подстраиваемые генераторы с частотами f_IF и к что позволяет понизить порог демодуляции для сигналов QPSK как минимум на 6 дБ, а для сигналов 8PSK еще значительней.

Демодулятор при этом имеет потери не более 0,5 дБ, что соизмеримо с потерями существующих демодуляторов и позволяет работать при соотношении сигнал-шум -3 дБ и менее. Передающая часть построена таким образом, что на приемном конце для выделения несущего колебания не требуется использования нелинейных преобразований 4-го, 8-го или 16-го порядков, что является необходимым в существующих демодуляторах. Демодулятор в предложенном способе становится универсальным, пригодным для демодуляции любых сигналов КАМ. Кроме этого, в нем отсутствует фазовая неоднозначность при демодуляции, а значит, не требуется введения относительного кодирования для ее устранения, что дополнительно снижает энергетические потери.

Все узлы, применяемые в предложенном способ передачи-приема сигналов КАМ, в настоящее время отработаны на практике. Поэтому он может быть быстро реализован в сочетании, например, с турбокодированием в виде модема, который легко вписывается в уже существующую инфраструктуру радиосвязи, а его технические характеристики позволят экономить энергетический или частотный ресурсы при сохранении существующих скоростей передачи информации.

Список литературы:

1. Webb W., Hanzo L. Modern Quadrature Amplitude Modulation. Principles and Applications Fixed and Wireless Communications. -London: Pentech Press, IEEE PRESS -1994. p.115-128.

2. Webb W., Hanzo L. Modern Quadrature Amplitude Modulation. Principles and Applications Fixed and Wireless Communications. -London: Pentech Press, IEEE PRESS -1994. p.101-115.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ передачи и приема сигналов квадратурной амплитудной модуляции (КАМ) в телекоммуникационных сетях для любых скоростей передачи данных при соотношении сигнал/шум менее 0 дБ со следующими шагами:

для передачи преобразуют исходную информационную битовую последовательность с тактовой частотой f_t в mуровневую последовательность с тактовой частотой k ’ где k=log₂(m), преобразуют m-уровневую последовательность в последовательность m-уровневых коротких импульсов,

- 4 009411 разделяют на четные и нечетные последовательности m-уровневых коротких импульсов с тактовой

А, частотой ’ образуя первый и второй канал соответственно, суммируют сигнал первого канала с постоянной составляющей,

Coj(2n-Z-0, перемножают сигнал первого канала с сигналом 4к а сигнал второго канала с сигналом / « соответственно,

А, фильтруют сигналы каждого из каналов, выделяя частотные составляющие от 0 до 4А перемножают сигнал первого канала с Cosro₀t, а сигнал второго канала с сигналом Sinro_ot, где частота несущего колебания, суммируют результирующие сигналы обоих каналов, образуя сигнал на передачу; для приема переносят принятый сигнал на промежуточную частоту 2π ’ f „ ύ)Λ O),t — Cos- -, Sin—— выделяют сигнал тактовой частоты к и сигналы 4к 4к с помощью первой системы ФАПЧ (фазовой автоподстройки частоты), а сигналы Coso_IFt, Sino_IFt с помощью второй системы ФАПЧ из приCos(n>_jFt +—γ·) Cos((a_irt “), сутствующих во входном спектре сигналов «' и ' 4к демодулируют сигнал промежуточной частоты путем перемножения его на сигналы Coso_IFt и

Sino_IFt, формируя первый и второй каналы соответственно,

А, фильтруют сигналы каждого из каналов, выделяя частотные составляющие от 0 до 4к’

Cos вычитают из сигнала первого канала сигнал 4к в пропорции, определяемой величиной постоянной составляющей, добавленной на передающей стороне в первый канал, „ ^а,‘ с- ^а,‘

Cos —, Sin-²-, перемножают сигнал первого канала с сигналом « а сигнал второго канала с сигналом 4* суммируют результирующие сигналы обоих каналов,

А₍ преобразуют сигнал в цифровую форму с тактовой частотой к ’ получая m-уровневую информационную последовательность, преобразуют щ-уровневую информационную последовательность с тактовой частотой к в битовую информационную последовательность с тактовой частотой f_t, которая и является выходным сигналом.
2. Способ передачи и приема сигналов квадратурной амплитудной модуляции (КАМ) в телекоммуникационных сетях для любых скоростей передачи данных при соотношении сигнал/шум менее 0 дБ со следующими шагами:

для передачи преобразуют исходную информационную битовую последовательность с тактовой частотой f_t в mА, уровневую последовательность с тактовой частотой к ’ где k=log₂(m),

А преобразуют m-уровневую последовательность с тактовой частотой к в две параллельные послеА, довательности с тактовой частотой 2к ’ образуя первый и второй канал соответственно, перемножают сигналы первого и второго каналов с сигналом г

Cos(2oi~t), „

4Л который представляет из /, себя последовательность коротких импульсов 1,0,-1,0, ... с тактовой частотой к ’ суммируют сигналы первого и второго каналов с сигналом м который представляет из себя А, последовательность коротких импульсов 0,А,0,-А, ... с тактовой частотой к ’ фильтруют сигналы каждого из каналов, выделяя частотные составляющие от 0 до перемножают сигнал первого канала с Coso₀t, а сигнал второго канала с сигналом Sino_ot, где 2лчастота несущего колебания, суммируют результирующие сигналы обоих каналов, образуя сигнал на передачу; для приема переносят принятый сигнал на промежуточную частоту 2л- 5 009411 f,

C_0S^, Sin^

4/.- ' выделяют сигналы тактовых частот f_t. к и сигналы 4к Лк с помощью первой системы ФАПЧ (фазовой автоподстройки частоты), а сигналы Coso_IFt. Sino_IFt с помощью второй системы ФАПЧ, используя присутствующие во входном спектре сигнала составляющие на частотах лк лк демодулируют сигнал промежуточной частоты путем перемножения его на сигналы Coso_IFt и

Sino_IFt. формируя первый и второй каналы соответственно.

Z преобразуют сигналы первого и второго каналов в цифровую форму с тактовой частотой к ’

А фильтруют сигналы каждого из каналов, выделяя частотные составляющие от 0 до «’ f

Cos(Ztc — t), перемножают сигналы первого и второго каналов с сигналом 4λ который представляет из

Ζ_> себя последовательность 1,0,-1,0, ... с тактовой частотой к ’ для устранения неоднозначности восстановленного сообщения.

А преобразуют два m-уровневых сигнала первого и второго каналов с тактовой частотой к в одну rnуровневую информационную последовательность.

f, преобразуют m-уровневую информационную последовательность с тактовой частотой к в битовую информационную последовательность с тактовой частотой f_t. которая и является выходным сигналом.
3. Система для осуществления передачи и приема сигналов квадратурной амплитудной модуляции (КАМ) в телекоммуникационных сетях для любых скоростей передачи данных при соотношении сигналшум менее 0 дБ. состоящая из первого устройства для формирования сигнала на передачу. содержащего преобразователь (1) информационной битовой последовательности с тактовой частотой f_t в mуровневую последовательность с тактовой частотой t ’ где k=log2(m), f, делитель частоты (2) на k для получения сигнала тактовой частоты к из сигнала тактовой частоты

Z формирователь (3) двух сигналов тактовой частоты 2*’ первого с фазой 0. а второго с фазой π. для управления узлами (6) и (7) соответственно.

преобразователь (4) m-уровневой последовательности в последовательность m-уровневых коротких импульсов.

формирователь (5) постоянной составляющей.

коммутаторы (6) и (7) для выделения последовательностей четных и нечетных отсчетов с тактовой

А частотой ^к и формирования первого и второго каналов соответственно.

Ζ формирователь (8) сигналов лк и « из сигнала тактовой частоты 2* ’ сумматор (9) для суммирования сигнала первого канала с постоянной составляющей.

Cosω,ι умножители (10) и (11) для перемножения сигналов первого и второго каналов с сигналами Лк и SinЛк соответственно.

фильтры (12) и (13) для фильтрации первого и второго каналов соответственно.

А выделения частотных составляющих от 0 до 4£ и формирования оптимального спектра на передачу.

умножитель (15) для перемножения сигнала первого канала с сигналом Cosro₀t, где - частота несущего колебания.

®о_ умножитель (16) для перемножения сигнала второго канала с сигналом Sino₀t. где Зт - частота несущего колебания.

генератор (14) несущего сигнала Coso₀t.

фазовращатель (17) на -π/2 для формирования сигнала Sino₀t.

сумматор (18) для суммирования результирующих сигналов первого и второго каналов и формирования сигнала (21) на передачу;

из второго устройства для обработки сигнала при приеме. содержащего преселектор (23) для усиления. предварительной фильтрации и переноса спектра входного сигнала на промежуточную частоту ’ управляемый по частоте генератор (29) сигнала Coso_IFt.

фазовращатель (30) на -π/2 для получения сигнала Sino_IFt из сигнала Coso_IFt.

- 6 009411 умножитель (33) для перемножения сигнала Coso_IFt с входным сигналом на промежуточной частоте и формирования первого канала, умножитель (34) для перемножения сигнала Sino_IFt с входным сигналом на промежуточной частоте и формирования второго канала, к

фильтры (35), (36) с частотой среза 4к для оптимальной фильтрации первого и второго каналов соответственно,

А.

управляемый генератор (24) тактовой частоты к формирователь (25) сигнала из сигнала тактовой частоты к где o_t=2nf_t, фазовращатель (26) на -π/2 для получения сигнала ^s‘« из сигнала ⁰⁵ «' „ О,/ Sin— умножитель (27) для перемножения сигнала первого канала с выхода фильтра (35) с сигналом 4к петлевой фильтр (28), образующий совместно с узлами (24), (25), (26), (27) первую систему ФАПЧ f „ cot ,,. 6>t

Il Cos— Sin для выделения сигнала тактовой частоты к и сигналов 4А и 4к умножитель (31) для перемножения сигнала второго канала с выхода фильтра (36) с сигналом «’ петлевой фильтр (32), образующий совместно с узлами (29), (30), (31), (34), (36) вторую систему

ФАПЧ для выделения сигналов Coso_IFt и Sino_IFt,

Cos— сумматор (37) для компенсации составляющей сигнала м в первом канале, определяемой величиной постоянной составляющей, введенной на передачу,

Cos ω,[ аттенюатор (38) для задания величины сигнала 4* для компенсации в узле (37),

Cos——, умножитель (39) для перемножения сигнала первого канала с сигналом м Sin—, умножитель (40) для перемножения сигнала второго канала с сигналом 4£ сумматор (41) для суммирования результирующих сигналов первого и второго каналов, аналого-цифровой преобразователь (42), преобразующий аналоговый сигнал в цифровой код с такL товой частотой * ’ для формирования m-уровневой информационной последовательности, умножитель (43) на к тактовой частоты к ’ для получения тактовой частоты f_t, преобразователь (44) m-уровневой информационной последовательности с тактовой частотой к в битовую информационную последовательность (45) с тактовой частотой f_t и получения выходного сигнала.
4. Система для осуществления передачи и приема сигналов КАМ (квадратурной амплитудной модуляции) для использовании в телекоммуникационных сетях для любых скоростей данных при соотношении сигнал-шум менее 0 дБ, состоящая из первого устройства для формирования сигнала на передачу, содержащего преобразователь (1) информационной битовой последовательности с тактовой частотой f_t в mД уровневую последовательность с тактовой частотой к ' где k=log2(m),

А делитель частоты (2) на k для получения сигнала тактовой частоты к из сигнала тактовой частоты f_t,

А, делитель частоты (3) на 2 для получения сигнала тактовой частоты

L формирователь (4) двух m-уровневых последовательностей с тактовой частотой ^к первого и второго каналов, f, формирователь (5) сигналов ^Cos 4Л и 4£ из сигнала тактовой частоты к умножители (6) и (7) для перемножения сигналов первого и второго каналов с сигналом 4*

Cos‘‘’к

А Sin ω,ί сумматоры (8) и (9) для суммирования сигналов первого и второго каналов с сигналом где величина А определяет уровень дополнительных компонент в выходном спектре сигнала на передачу, фильтры (10) и (11) для фильтрации первого и второго каналов, соответственно, выделения частотк ных составляющих от 0 до 4fc и формирования оптимального спектра на передачу,

- 7 009411 умножитель (13) для перемножения сигнала первого канала с сигналом Coso₀t, где - частота несущего колебания, умножитель (14) для перемножения сигнала второго канала с сигналом Sinro_ot, где г* - частота несущего колебания, генератор (12) несущего сигнала Coso₀t, фазовращатель (15) на -π/2 для формирования сигнала Sino₀t, сумматор (16) для суммирования результирующих сигналов первого и второго каналов и формирования сигнала (19) на передачу;

из второго устройства для обработки сигнала при приеме, содержащего преселектор (21) для усиления, предварительной фильтрации и переноса спектра входного сигнала на промежуточную частоту ’ управляемый по частоте генератор (30) сигнала Coso_IFt, фазовращатель (31) на -π/2 для получения сигнала Sino_IFt из сигнала Coso_IFt, умножитель (36) для перемножения сигнала Coso_IFt с входным сигналом на промежуточной частоте и формирования первого канала, умножитель (37) для перемножения сигнала Sino_IFt с входным сигналом на промежуточной частоте и формирования второго канала, к

фильтры низких частот (38), (39) с частотами среза 2к для предварительной фильтрации перед аналого-цифровым преобразованием, аналого-цифровые преобразователи (40), (41) для преобразования аналоговых сигналов первого и ξ

второго каналов в цифровые с тактовой частотой £ к

фильтры (42), (43) с частотой среза для оптимальной фильтрации первого и второго каналов соответственно, управляемый генератор (22) тактовой частоты f_t, делитель частоты (23) на k для получения тактовой частоты к , _ CV,t

Cos— Z формирователь (24) сигнала из сигнала тактовой частоты к ’ где o_t = 2nf_t,

,. a>,t „ ^(:<·¹

1 ΧΖ»ί-4 zr> - Cos-, фазовращатель (25) на - π/2 для получения сигнала 4Л из сигнала 4к к

фильтры (26), (32) для выделения компонентов сигнала на частоте 4к из сигналов первого и второго каналов соответственно, сумматор (27) для сложения сигналов с выходов фильтров (26) и (32), сумматор (33) для вычитания сигнала с выхода фильтра (32) из сигнала с выхода фильтра (26), умножитель (28) для перемножения сигнала с выхода сумматора (27) с сигналом «' петлевой фильтр (29), образующий совместно с узлами (22) - (28), (32) первую систему ФАПЧ для &,t

D>,t

Cos—— Sin _A, выделения сигналов тактовой частоты f_t, к и сигналов 4к и 4/с

a.t

Sin умножитель (34) для перемножения сигнала с выхода сумматора (33) с сигналом 4А петлевой фильтр (35), образующий совместно с узлами (30), (31), (36)-(43), (26), (32)-(34) вторую систему ФАПЧ для выделения сигналов Coso_IFt и Sino_IFt, г- ^а<‘

Cos —, умножители (44), (45) для перемножения сигналов первого и второго каналов с сигналом 4А преобразователь (46) m-уровневых последовательностей первого и второго каналов с тактовой часк тотой к в одну m-уровневую информационную последовательность, к

преобразователь (47) m-уровневой информационной последовательности с тактовой частотой к в битовую информационную последовательность (48) с тактовой частотой f_t и получения выходного сигнала.