NL8101611A

NL8101611A - Zender voor hoekgemoduleerde signalen.

Info

Publication number: NL8101611A
Application number: NL8101611A
Authority: NL
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1981-04-01
Filing date: 1981-04-01
Publication date: 1982-11-01
Also published as: FR2503498A1; GB2096424A; NL189588C; FR2503498B1; DE3211812C2; GB2096424B; JPS6347307B2; NL189588B; US4477916A; JPS57174966A; DE3211812A1

Description

f * PHN 9990 1 N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven.

Zender voor hoekgemcduleerde signalen.

De uitvinding heeft betrekking qp een zender voor hoekgemcdu-leerde signalen bevattende een ingang voor synchrone binaire signalen, walke is aangesloten op een premodulatiefilter, waarvan de uitgang is aangesloten op de signaalingang van een frequentiemodulatieinrichting 5 dienende voor het in reactie op een ingangssignaalspanning verschaffen van een uitgangssignaal op een frequentie, welke lineair afhankelijk is van de signaalspanning.

Een dergelijke zender is hetend uit de Proceedings of the 29th IEEE Vehicular Technology Conference, Arlington, Illinois, USA, 10 March 27-30, 1979, pp 13-9.

Deze bekende zender heeft het voordeel dat een goede onderdrukking wordt verkregen van het buiten-de-band vermogensspectrum, waardoor kleinere kanaalafstanden c.q. grotere transmissiesnelheden c.q. een hoger zendvermogen of een combinatie daarvan kan werden toegepast.

15 Bij deze bekende zender wordt als premodulatief ilter een laag- öcorlaatfilter met een doorlaatkarakteristiek welke een Gausse-kromme is, een zogenaamd Gauss laagdoorlaatfilter, toegepast.

Een systeem bestaande uit een zender en een ontvanger wordt normaliter geoptimaliseerd voor een optimale signaalruisverhouding door 20 een zogenaamd postmodulatiefilter in de ontvanger. In de hierboven genoemde publikatie is voor het postmodulatief ilter ook een Gauss filter aange-gegeven.

De uitvinding beoogt een zender van het aangegeven type te verschaffen, waarbij de onderdrukking van het buiten-de-band vermogens-25 spectrum tenminste evengoed is als van de bekende zender, welke echter in het systeem van zender en ontvanger een aanmerkelijke verbetering kan leveren van de foutenkans (errorrate) als functie van de signaalruisverhouding.

De zender volgens de uitvinding heeft het kenmerk, dat het pre-30 modulatiefilter een impulsresponsïe h(t) heeft overeenkomstig de uitdrukking : 8101611 * PHN 9990 2 N r _ h(t) = g(t) - ^”ηΤ) +g (t+nT)J ' waarin g(t) de impulsresponsie van een Gauss laagdoorlaatfilter is, T een 5 vertragingstijd gelijk aan de duur van een binair signaalelement is en n een geheel getal is.

In een praktische situatie hoeft het niet nodig te zijn verder te gaan dan een lage waarde van n bijvoorbeeld n ^ 4.

Het postxnodulatiefilter in de ontvanger zal voor optimale re-10 sultaten een impulsresponsie hebben van dezelfde algemene vorm, met eventueel een grotere bandbreedte en andere waarden voor de faktorene<(n), voor het realiseren van een maximale signaalruisverhouding.

De uitvinding zal aan de hand van de tekening nader worden toegelicht. Daarbij toont : 15 Figuur 1 het blokschema van een bekend radiotransmiss iesysteem, bestaande uit een zender en een. ontvanger;

Figuur 2 het blokschema van een premodulatiefilter volgens de uitvinding voor toepassing in de zender volgens figuur 1; 20 Figuur 3 het blokschema van een vereenvoudigd premodulatie filter volgens de uitvinding;

Figuur 4 de irnpulsresponsie van een Gauss laagdoorlaatfilter (A) en de irnpulsresponsie van een premodulatiefilter volgens de uitvinding (B); 25 Figuur 5 de foutenkans Pe als functie van de signaalruisver houding in het systeem volgens figuur 1 zonder (C) en met (D) toepassing van de uitvinding;

Figuur 6 het blokschema van een postmodulatief ilter, voor toepassing in de ontvanger van het. systeem volgens figuur 30 1.

Het systeem volgens figuur 1 bevat een zender TR en een ontvanger PC.

De zender TR bevat een ingang 1 voor synchrone binaire datasignalen, welke is aangesloten op een laagdoorlaat premcdulatief ilter 2.

35 De uitgang hiervan is aangesloten op de signaalingang van een frequentie-modulatieinrichting 3. Deze laatste levert een uitgangssignaal op een frequentie, welke een lineaire functie is van de spanning op de signaalingang. In de eenvoudigste vorm kan de inrichting 3 gerealiseerd worden door 81016 11 i' EEN 9990 3 een spannü^sgestuurde oscillator (VCO). In de praktijk kan op bekende wijze worden voorzien in middelen voor bet stabiliseren van de centrale frequentie en van de frequentiezwaai. Het uitgangssignaal van modulatie-inrichting 3 vrordt toegevoerd aan het uitgangsdeel 4 van de zender/ 5 welke op bekende wijze één of meer versterker- en/of ffequentietranslatie-trappen kan bevatten.

De ontvanger SC bevat een ingangsdeel 5/ welke cp bekende wijze één of meer HF- en IF-versterkertrappen en demodulatietrappen kan bevatten. De uitgang van het ingangsdeel is aangesloten qp een kwadratuurdemodulatie-10 inrichting 6, waarvan de uitgangen zijn aangesloten op een dataregenerator 7.

De demodulatieinrichting 6 bevat de demodulatoren 6-1 en 6-2 welke worden bestuurd door twee ortborgonale signalen, welke afkomstig zijn van de locale draaggolfbron 6-3, op een frequentie welke gelijk is aan 15 de centrale frequentie van het uitgangssignaal van het ingangsdeel 5. Op de uitgangen van de demodulatoren 6-1 ai 6-2 zijn de laagdoorlaat postde-modulatiefilters 6-4 en 6-5 aangesloten. De uitgangen hiervan vonten de uitgangen van de demodulatieinrichting 6.

Een zender en een ontvanger van het beschreven type zijn bijvocr-20 beeld bekend uit de hierboven genoemde publicatie.

In de genoemde publikatie wordt het geval beschouwd, dat de frequentiezwaai Δ f van de frequentiemcdulatieinrichting 3 één vierde deel is van de hitsnelbeid fb in Hertz, dat wil zeggen4 f = fb/4. Dit kant, zoals in de publikatie is vermeld, overeen met de voorwaarde 25 voor MSK-mcdulatie, waarbij in één symboolperiode T de phase verandert met een bedrag gelijk aan 37/2.

In de genoemde publikatie wordt verder het geval beschouwd, dat het premodulatiefilter 2 een Gauss laagdoorlaatfilter is en worden verschillende waarden van de genormaliseerde bandbreedte Bb.T daarvan 30 in beschouwing genomen. In het bijzonder wordt melding gemaakt van de waarde Bb.T = 0.19, bij welke waarde een onderdrukking van het buiten-de-band vermogensspectrum van het uitgangssignaal van de mcdulatieinrichting 3 wordt verkregen, welke bijna gelijk is aan die voor TEM-modulatie (tamed frequency modulation;referentie 25 van de genoemde publikatie).

35 Een optimale signaalruisverhoudlng aan de uitgangen van demodu latieinrichting 6 hangt af van de vormgeving van het signaal door het premodulatiefilter 2 en het postdemodulatiefilter 6-4 (6-5) en de vormgeving van de ruis door het postdemodulatiefilter 6-4 (6-5). Een deel van de 8101 6 11 > ν' ΡΗΝ 9990 4 vormgeving van het signaal in de ontvanger RC of zelfs de gehele vormgeving kan plaats vinden in de IF-trappen van het ingangsdeel 5. Het zal in het navolgende worden aangenomen, dat de vormgeving geconcentreerd is in het postdemodulatiefilter 6-4 (6-5).

5 In de genoemde publikatie wordt het geval beschouwd dat de vormgeving van het signaal in de ontvanger plaats vindt door een predetec-tie Gauss banddoorlaatfilter, dat wil zeggen een filter dat zich bevindt in het ingangsdeel 5. De bandbreedte van dit filter zal dan tweemaal zo groot zijn als dat van een equivalent postdemodulatiefilter. In de publikatie 10 wordt in het bijzonder een Gauss banddoorlaatfilter beschouwd met een relatieve bandbreedte B.T = 0.75 ter realisering van een minimale foutenkans. Dit komt overeen met een relatieve bandbreedte Bb.T = 0.375 voor het postdemodulatiefilter 6-4 (6-5).

Het is gevonden dat de foutenkans aanzienlijk verbeterd kan 15 worden, zonder dat de onderdrukking van het buiten-de-band vermogensspec-trum wordt verslechterd, door het premodulatiefilter 2 uit te voeren zoals is weergegeven in figuur 2 en door toepassing van een overeenkomstig, uitgevoerd postdemodulatiefilter 6-4 (6—5).

Het premodulatiefilter 2 volgens figuur 2 bevat een Gauss laag-20 doorlaatfilter 2-1 en een correctiefilter 2-2. Deze laatste bevat een cascade van 2n vertragingssecties D^ , ..... D1', D1, ...... Dn , ieder met een vertragingstijd van T sec., waarin T sec. de duur van één symfcoolpericde van het binaire ingangssignaal op ingang 1 voorstelt.

De ingangssignalen van de secties D^ , ..... D1 en de uitgangssignalen van 25 de secties D1, .......Dn worden door de vermenigvuldigers respectievelijk

Mn', .....M1' en M1 , ... . Mn na vermenigvuldiging net de positieve faktoren respectievelijk *<(n), .... e*(1) en«f(1), .....e<(n) toegevoerd aan de signaalsonneerinrichting 3. Hierin worden deze signalen afgetrokken van het signaal dat rechtstreeks van de uitgang van sectie D11 aan in-30 richting 3 wordt toegevoerd.

De impulsresponsie h(t) van het premodulatiefilter volgens figuur 2 kan warden voargesteld door :

N

h(t) = g(t) - JT eC'(n) £g(t-rtT) +g (t+nT)J (1) 35 n=1 i waarin g(t) de impulsresponsie van het Gauss laagdoorlaatfilter 2-1 voorstelt.

8101611 ' ^ PHN 9990 5

Een vereenvoudigde uitvoeringsvorm, van filter 2 is weergegeven in figuur 3. Deze correspondeert met het geval dat o<(n) o voor n = 2 eno^(n) = 0 voor n = 1 en voor n > 2.

In figuur 4 illustreert krcnne A de impulsresponsie van het 5 Gauss laagdoorlaatfilter 2-1 net Bb.T = 0.19 en illustreert krcnne B de iitpulsresponsie van de combinatie van hetzelfde filter 2-1 met Bb.T * 0.19 en het correctiefilter 2-2 volgens figuur 3 neto<(2) = 0.02.

In figuur 5 illustreert kromme C de foutenkans Pe als functie van de signaalruisverhouding S/N van het bekende systeem met een Gauss 10 premodulatiefilter 2 met Bb.T = 0.19 in de zender en een Gauss postdemodu-latiefilter 6-4 (6-5) met Bb.T = 0.375 in de ontvanger. Hierbij dient te woocden opgemerkt dat in de publikatie is aangetoond dat deze laatste waarde een optimum is onafhankelijk van de waarde van Bb.T van het filter in de zender. De kromte D illustreert de foutenkans als functie van de 15 signaalruisverhouding bij toepassing van een premcdulatiefilter 2 volgens figuur 3, met Bb.T = 0.19 eno<(2) = 0,02 en een postdemodulatiefilter 6-4 (6-5) volgens figuur 3 met Bb.T = 0.24 en o<(2) = 0.07. De winst in signaalruisverhouding bedraagt circa 1.35 dB.

In de praktijk kan een eenvoudiger premcdulatiefilter 2 warden 20 gerealiseerd door de volgorde van de filters 2-1 en 2-2 volgens figuur 3 cm te keren. Het filter 2-2 kan dan wegens het binaire karakter van het ingangssignaal uit digitale vertragingssecties worden opgebouwd.

Een realisatievorm van het filter van figuur 3 voor toepassing als postdemodulatiefilter 6-4 (6-5) in de ontvanger is weergegeven in 25 figuur 6.

Het filter volgens figuur 6 bevat een minimum phase netwerk 8, bijvoorbeeld zoals aangegeven in de vorm van een lodder netwerk, met een overdrachtsfunctie G(jw)1 welke wordt gegeven door : G(jw)1 = G(jw) .exp (-o<(2) .e"^2^ ) (2) 30 , waarin G(jw) de overdrachtsfunctie van het Gauss laagdoorlaatfitler 2-1 volgens figuur 3 voorstelt.

Voor kleine waarden van o< (2) wordt de impulsresponsie g(t)1 van het netwerk 8 gegeven door : g(t)1 = g(t) -o<(2) g(t~2T). (3) 35 De termen g(t) en -o<(2) g(t-2T) welke nodig zijn voor de realisatie van het filter volgens figuur 3 kunnen gerealiseerd worden door het netwerk 8, met de gemodificeerde overdrachtsfunctie G(jw)1.

8101611 PHN 9990 6

De overblijvende term - ®<(2) g(t+2T) kan gerealiseerd worden door het netwerk 8 op een geschikt punt voor de uitgang af te takken. Dit wordt gedaan door een aftakking 9 aan te brengen op een dwarsimpedantie 10-Het uitgangssignaal van het netwerk 8 wordt gecaribineerd met het signaal 5 op aftakking 9 door verschilvorroer 11, waarvan de uitgang de uitgang van het postdemodulatiefilter. 6-4 (6-5) vormt.

De impulsresponsie h(t) van het filter volgens figuur 6 wordt gegeven door : h(t) =g(t) -*(2) g (t-2T) - 0((2) g(t+2T) (4) 10 Deze uitdrukking (4) correspondeert met uitdrukking (1) wanneer daarin ©<(n) = 0 voor ns 1 n >2 gesteld wordt.

15 20 25 30 35 810161 1

Claims

1. Zender voor hoekgemcduleerde signalen bevattende een ingang voor synchrone binaire signalen, welke is aangesloten cp een premodulatiefilter, waarvan de uitgang is aangesloten pp de signaalingang van een frequentie-nodulatieinrichting dienende voor het in reactie pp een ingangssignaal-5 spanning verschaffen van een uitgangssignaal op een frequentie, welke lineair afhankelijk is van de signaalspanning, net het kenmerk, dat het premodulatief ilter een impulsresponsie h(t) leeft overeenkomstig de uitdrukking : N 10 ï*(t) = g(t) - Σ ct{n) [g(t-nT) + g(t+nT)], n=1 waarin g(t) de iirpilsresponsie van een Gauss laagdoorlaatfilter is, T een vertragingstijd gelijk aan. de duur van een binair signaalelement is, n een geheel getal is. 15 20 25 30 35 810161 1