RO119400B1

RO119400B1 - Procedeu de modulare, emiţător şi receptor, pentru transmisia/recepţia semnalelor de date modulate conform procedeului

Info

Publication number: RO119400B1
Application number: RO97-02425A
Authority: RO
Inventors: Ralph Petersen Andress; Manfred Huberty; Thomas Stampe
Original assignee: Deutsche Telekom Ag
Priority date: 1995-06-28
Filing date: 1996-06-26
Publication date: 2004-08-30
Also published as: CZ351697A3; WO1997001894A1; RU2194368C2; SK174797A3; EP0835561B1; HUP9802364A3; ATE190786T1; EP0835561A1; HUP9802364A2; EE03365B1; BG62545B1; BG102091A; CZ288335B6; HU220526B1; PL324262A1; PL181135B1

Abstract

Invenţia se referă la un procedeu de modulare, un emiţător şi un receptor pentru transmisia/recepţia semnalelor de date modulate, conform procedeului. Pentru emisia, pe unde lungi, a unui semnal RDS cu bandă laterală unică (SSB-RDS - Single Side Band - Radio Data System), se utilizează, ca sursă de date, un codor RDS (2) ce poate realiza o modulaţie de bandă laterală dublă în cuadratură (QDSB - Quadrature Double Side Band), cu sau fără frecvenţă purtătoare. Semnalul RDS cu bandă laterală unică (SSB-RDS), cu purtătoare reziduală, este obţinut prin metoda filtrelor şi este transpus, prin mixare, la frecvenţa de emisie. Purtătoarea reziduală utilizată de către codorul RDS (2) poate să fie o purtătoare de informaţii de trafic rutier (ARI, auto traffic information). Pentru recepţia semnalului RDS cu bandă laterală unică (SSB-RDS), se utilizează un receptor cunoscut, pentru toate benzile, cu demodulator sincron, prelucrarea ulterioară a benzii de bază RDS - semnale bifazice - fiind astfel posibilă. ŕ

Description

Invenția se referă la un procedeu de modulare, la un emițător și un receptor pentru transmisia/recepția semnalelor de date modulate, conform procedeului.

în principal, este cunoscută, de exemplu, modulația de bandă laterală dublă. Ca procedee de modulație cu subpurtătoare întâlnim modulația de bandă laterală dublă, în diferitele porțiuni ale canalelor de comunicații ca, de exemplu, semnalul diferență de la transmisiile stereo, semnalul RDS vizând informațiile suplimentare, referitoare la programe, de la transmisiile radio pe unde ultra scurte și informațiile de culoare de la transmisiile de televiziune. Din cererea de brevet WO85/05748 se cunoaște, de asemenea, modulația PSK a subpurtătoarei pentru transmisiile MA de date radio.

Aceste modulații de bandă laterală dublă au fost special integrate în canalele de comunicații pentru care lărgimea benzii semnalului joacă un rol mai puțin important.

Purtătoarea necesară pentru demodularea unui semnal modulat DSB (BLD - bandă laterală dublă) este generată, de exemplu, în cazul transmisiei stereo, în cadrul căreia se transmite frecvența pilot de 19kHz, pentru generarea purtătoarei de 38kHz în semnalul multiplex FM. Alte procedee utilizează circuitele în buclă închisă, de tip Costa pentru recuperarea frecvenței purtătoare a unui semnal modulat DSB cu benzi laterale identice. Ca exemplu, poate fi amintit cipul SAA6579T de tip demodulator RDS.

Totuși, și în cazul nostru, în care se dorește transmisia în gama de unde lungi a semnalului RDS (QDSB cu două benzi laterale identice), există limitări în ceea ce privește lărgimea de bandă (RDS QDSB = 4,8kHz).

O emisie cu această lărgime de bandă, în gama de unde lungi și foarte lungi (9... 148,5kHz), a unui semnal modulat RDS QDSB ar conduce la perturbații ale canalelor vecine, în cazul emițătoarelor de date deja sintonizate.

Având în vedere acest lucru și dezavantajele legate de emisia DSB, cum ar fi:

1. Lărgimea dublă a benzii semnalului RF;

2. Repartiția energiei de emisie în părți egale în benzile laterale, dintre care una singură este necesară;

3. Lărgimea dublă a benzii de selecție;

pentru receptorul dorit este mărită probabilitatea de pătrundere a semnalului de bruiaj.

O problemă generală la transmisia mesajelor radio, sub formă analogică sau digitală, o reprezintă lărgimea de bandă necesară semnalului modulat, produs. Aceasta înseamnă că atât la nivel internațional, cât și național se dorește utilizarea, în mod optim, a resursei naturale a benzii de frecvențe care poate fi utilizată pentru “mesaje.

Pentru reducerea lărgimii de bandă, este cunoscută, de exemplu, din cererea de brevet WO85/04541, metoda cu bandă laterală unică (SSB - Single Sideband), pentru semnalele modulate PSK sau QAM. Aceasta se bazează pe faptul că, în cazul modululațiilor cu bandă laterală dublă, se formează, în raport cu purtătoarea RF fictivă, două benzi laterale cu același conținut al mesajului, pentru refacerea conținutului mesajului fiind însă necesară o singură bandă laterală, fapt care impune, în cazul acestui tip de metodă cunoscută, utilizarea de circuite speciale de decodare a semnalelor recepționate.

De aceea, invenția are ca scop realizarea unui procedeu și a unui circuit pentru transmisia semnalelor de date, folosind emițătoare cu rază mare de acoperire, caz în care dezavantajele menționate sunt evitate în mare măsură. Procedeul, emițătorul și receptorul, conform invenției, trebuie să poată fi realizate ușor și să fie necostisitoare, fără să necesite dezvoltarea de noi cipuri, și să permită aplicarea lor imediată în cadrul terminalelor de telecomunicații.

Acest lucru este soluționat printr-o transmisie a modulației RDS cu o singură bandă laterală (SSB-RDS) ale cărei caracteristici sunt prezentate pe larg în cadrul prezentei descrieri.

RO 119400 Β1

Avantajul soluției conform invenției constă, printre altele, în faptul că modulația analo- 50 gică cu bandă laterală unică (SSB) poate fi aplicată și în cazul modulației digitale cu bandă laterală dublă (DSB=2PSK). Reprezentativ în cazul utilizării modulației cu bandă laterală dublă (DSB), mai precis al modulației cu bandă laterală dublă în cuadratură (QDBS), este semnalul RDS, conform fig.1.

Prin utilizarea, de exemplu, a metodei de filtrare, se poate produce pentru semnalul 55 RDS, opțional, fie banda laterală superioară, fie banda laterală, inferioară. Modulația digitală de bandă laterală, unică, astfel obținută, prin mixarea cu o frecvență de oscilator corespunzătoare, poate fi transpusă în spectrul de emisie dorit așa cum se arată în fig.2.

în cazul benzii laterale, emisia cu sau fără purtătoare reziduală se face în funcție de procedeul de demodulare utilizat. Ambele variante sunt admise (a se vedea fig. 1). De aici 60 rezultă că numai jumătate din lărgimea de bandă este ocupată față de cea a emisiei RDSDSB (QDSB). în afară de aceasta, randamentul stației de emisie este îmbunătățit, și astfel, la o aceeași energie necesară asigurării razei de acoperire, pot fi micșorate costurile de exploatare. Reducerea lărgimii de bandă permite, pe partea de recepție, o mai mică lărgime a benzii de selecție, reducându-se astfel probabilitatea de pătrundere a semnalelor de bruiaj. 65

Invenția este descrisă, în detaliu, pe baza exemplelor de realizare, prezentate în continuare, în legătură cu fig. 1*3, care reprezintă:

- fig. 1, diagrama de semnal, în cazul transmisiei cu bandă laterală unică a modulației RDS;

- fig.2, schema bloc de principiu a unui emițător, pentru transmisia semnalelor de 70 date modulate,conform procedeului propus de prezenta invenție;

- fig.3, schema bloc, de principiu, a unui receptor, pentru recepția semnalelor de date modulate, conform procedeului propus de prezenta invenție.

în descriere și în figuri, sunt utilizate următoarele prescurtări:

ARI - informații de trafic rutier (Autofahrer Rundfunkinformation, i.e. auto traffic 75 information)·,

RDS - sistem de radiocomunicații de date {Radio Data System)·,

SSB - bandă laterală unică {Single Side Bând)·,

DSB - bandă laterală dublă {Double Side Bând)·,

QDSB - bandă laterală dublă, în cuadratură {Quadrature Double Side Bând)·, 80

USB - bandă laterală, superioară {UpperSide Bând)·,

LSB - bandă laterală, inferioară {Lower Side Bând);

PSK - modulare cu decalaj în frecvență {Phase Shunt Keying)·,

FI - frecvență intermediară (IF - Intermediate Frequency).

Procedeul de modulare, conform invenției, se bazează pe modularea, de către sem- 85 nalele de date, a unei prime purtătoare, prin aplicarea tehnicilor de modulație cu bandă laterală, dublă, în cuadratură, și obținerea, pornind de la semnalul modulat, a unui semnal de bandă laterală unică cu purtătoare reziduală, cu ajutorul metodei de filtrare sau a metodei fazelor, semnalul de bandă laterală unică fiind transpus în domeniul undelor lungi, prin mixarea cu o frecvență de oscilator, urmând ca semnalul de bandă laterală unică, obținut în urma 90 conversiei, să fie emis, inclusiv, cu purtătoarea reziduală obținută.

De asemenea, procedeul de modulare, poate fi realizat și în urma efectuării unei generări sintetice, obținându-se un semnal de bandă laterală unică cu purtătoare reziduală, care este modulat în bandă laterală dublă de către semnalele de date, semnalul de bandă laterală unică fiind transpus în domeniul undelor lungi, prin mixarea cu o frecvență de oscila- 95 tor, urmând ca semnalul de bandă laterală unică, obținut în urma conversiei, să fie emis inclusiv cu purtătoarea reziduală obținută.

RO 119400 Β1

Dificultățile menționate la emisia semnalul RDS pe undele lungi sunt depășite prin faptul că metoda cu bandă laterală unică (SSB), cunoscută de la tehnica de transmisie analogică, este aplicabilă și în cazul modulației QDSB a semnalului RDS. Spre deosebire de modulația analogică cu bandă laterală unică (SSB), pentru demodulare este furnizată o purtătoare de fază și de frecvență.

în fig. 1, este reprezentat semnalul RDS cu benzile sale laterale. Purtătoarea desenată cu linie întreruptă, de frecvență Ω_ο = 57kHz caracterizează sistemul de informații de trafic rutier (ARI, auto traffic informatiori) ce admite purtătoare ARI nemodulată. Aceasta se află în cuadratură de fază RDS și astfel poate fi folosită pentru demodularea unei benzi laterale a semnalului RDS cu bandă laterală dublă în cuadratură (QDSB).

Prelucrarea semnalului RDS cu bandă laterală dublă în cuadratură (QDSB), pentru utilizarea în domeniul undelor lungi, este exemplificată în fig.2. Pentru producerea semnalului RDS cu bandă laterală dublă în cuadratură (QDSB) cu purtătoare (ARI nemodulată), se folosește de obicei un codor RDS, cunoscut, destinat domeniului undelor ultrascurte (UKW - Ultrakurzwelle).

Pentru producerea benzii laterale superioare (USB) cu frecvență purtătoare, încadrată cu linie întreruptă în fig. 1, se utilizează aici metoda de filtrare. Aceasta înseamnă că, într-o a doua etapă, se realizează o transpunere a frecvenței (de 57kHz) a semnalului RDS cu bandă laterală dublă în cuadratură (QDSB), în lărgimea de bandă (D₀-D₀+uj₀=2,4kHz) a filtrului SSB.

Astfel, în funcție de frecvența de oscilație aleasă pentru cea dintâi transpunere de frecvențe, la ieșirea filtrului, este disponibilă, în banda de frecvență intermediară (IF), fie banda laterală superioară (LSB+purtătoare), fie banda laterală inferioară (USB+purtătoare). Cea de a doua transpunere de frecvențe se folosește pentru a transpune banda laterală unică (SSB), obținută, aferentă semnalului RDS cu purtătoare reziduală (purtătoarea reduce la maximum amplitudinile de bandă laterală), la frecvența de emisie dorită. în următoarea etapă, semnalul este amplificat la un nivel corespunzător al puterii de emisie. Modul în care este produs semnalul de bandă laterală unică SSB (prin metoda de filtrare, metoda fazelor, respectiv prin generare sintetică) este mai puțin important. Nu este exclusă aplicarea procedeului pentru tipurile de modulație de ordin superior aplicabile benzii laterale duble (DSB). Utilizarea procedeului nu este legată de domeniul undelor lungi.

în continuare, este descrisă demodularea emisiei RDS cu bandă laterală unică (SSBRDS).

în general, demodularea este sincronă (demodulator coerent cu subpurtătoare în fază și în frecvență), fiind posibil să fie și asincronă (fără subpurtătoare). în cazul utilizării demodulației de tip sincron, este necesar să se transmită, pe partea de emisie, o purtătoare reziduală care să fie în cuadratură cu banda laterală. Demodularea se face cu ajutorul unor demodulatoare sincrone, la care purtătoarea reziduală transmisă este utilizată pentru demodulare sincronă. Demodularea se realizează, astfel, direct în banda de bază. Dacă demodularea se face folosind demodularea de tip asincron, pe partea de recepție, trebuie să se asigure, de către demodulator, referința privind purtătoarea, inițial inexistentă, a benzii laterale, în continuare, este posibilă analizarea demodulării semnalului, în ceea ce privește prezența componentelor tipice de frecvență spectrală, corespunzătoare digiților 0 sau 1, și generarea unui flux de date, la care banda laterală să fie demodulată în mod asincron, inclusiv realizarea demodulării prin analiza componentelor de frecvență spectrală a semnalului modulat, produs. Aceasta înseamnă că, în cazul demodulării, nu există o dependență de dezvoltarea de noi cipuri, deoarece în orice situație, semnalul modulat, produs, poate fi prelucrat în continuare cu circuitele digitale uzuale, disponibile în comerț.

RO 119400 Β1

Emisia pe o singură bandă laterală a semnalului RDS (SSB-RDS) s-a făcut pe undele lungi cu frecvența de 123,7kHz, la care circuitul descris în continuare în legătură cu fig.2 s-a dovedit a fi realizabil din punct de vedere tehnic și totodată avantajos. într-un astfel de caz, se utilizează o sursă de date 1 și un codor RDS 2, care poate furniza o modulație QDSB cu sau fără frecvență purtătoare. După o primă transpunere de frecvențe, cu ajutorul unui prim 150 mixer 3 și al unui prim oscilator 4, semnalul de bandă laterală unică (SSB) cu purtătoare reziduală este produs, prin aplicarea metodei de filtrare, folosind un etaj de filtrare 5, după care este transpus la frecvența de emisie, cu ajutorul unui al doilea mixer 6, prin mixarea lui cu o frecvență purtătoare, generată de către un al doilea oscilator 7, semnalul amplificat, într-un etaj de amplificare 8, fiind apoi emis. 155

Codorul RDS 2 este în sine cunoscut, având în alcătuire niște mijloace de prelucrare semnale 9, niște mijloace de modulare DSB 10 și niște mijloace de însumare 11, frecvența de 57kHz necesară modulării fluxului de date, fiind asigurată cu ajutorul unui oscilator 12.

Ca purtătoare reziduală poate fi, astfel, utilizată și o purtătoare ARI ce poate fi stabilită la nivelul codorului RDS 2. Pentru recepția semnalului RDS cu bandă laterală unică 160 (SSB-RDS), se folosește un receptor pentru toate benzile, cu demodulator sincron, prelucrarea, în continuare, a benzii de bază RDS - semnale bifazice - neprezentând probleme tehnice. Utilizarea procedeului nu este strict legată de domeniul undelor lungi.

Fig.3 prezintă un receptor pentru semnalele de date care au fost transmise prin aplicarea procedeului conform invenției. Prin intermediul unei antene 13, semnalele de înaltă 165 frecvență sunt aplicate unui amplificator de intrare 14. Frecvența f_e + f,_F este produsă de către un oscilator 15, unde f_e este frecvența purtătoarei (reziduale) conținută în semnalul de înaltă frecvență, iar f,_F = 57kHz. într-un etaj de mixare 16, semnalul de înaltă frecvență amplificat este transpus în domeniul de frecvență intermediară (FI) și trecut printr-un filtru trece bandă 17 de lărgime a benzii 2,4kHz. La acesta se conectează un demodulator RDS 18, de 170 exemplu de tipul SAAG579T disponibil în comerț, care prezintă o ieșire 19 pentru semnalul de tact și o ieșire 20 pentru semnalul de date. Aceste semnale pot fi decodate conform regulilor specifice sistemului de radiocomunicații de date (RDS Radio Data System), după care vor putea fi afișate.

Claims

175 Revendicări

1. Procedeu de modulare, în care semnalul de bandă laterală unică este transpus în domeniul undelor lungi, prin mixarea cu o frecvență de oscilator, caracterizat prin aceea că acesta cuprinde modularea, de către semnalele de date, a unei prime purtătoare, prin 180 aplicarea tehnicilor de modulație cu bandă laterală dublă, în cuadratură și obținerea, pornind de la semnalul modulat, a unui semnal de bandă laterală unică, cu purtătoare reziduală, cu ajutorul metodei de filtrare sau al metodei fazelor, semnalul de bandă laterală unică fiind transpus în domeniul undelor lungi, prin mixarea cu o frecvență de oscilator, urmând ca semnalul de bandă laterală unică, obținut în urma conversiei, să fie emis inclusiv cu purtătoarea 185 reziduală, obținută.

2. Procedeu de modulare, în care semnalul de bandă laterală unică este transpus în domeniul undelor lungi, prin mixarea cu o frecvență de oscilator, caracterizat prin aceea că, în urma efectuării unei generări sintetice, se obține un semnal de bandă laterală, unică cu purtătoare reziduală, care este modulat în bandă laterală dublă, de către semnalele de 190 date, semnalul de bandă laterală unică fiind transpus în domeniul undelor lungi, prin mixarea cu o frecvență de oscilator, urmând ca semnalul de bandă laterală unică, obținut în urma conversiei, să fie emis inclusiv cu purtătoarea reziduală obținută.

RO 119400 Β1

3. Procedeu de modulare, conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că semnalul modulat se obține cu ajutorul unui codor RDS (2) pentru sistemele de radiocomunicații de date.

4. Procedeu de modulare, conform uneia dintre revendicările 1 sau 3, caracterizat prin aceea că semnalul de bandă laterală unică este obținut prin filtrare, prin alegerea benzii laterale inferioare sau superioare a semnalului modulat.

5. Emițător pentru transmisia semnalelor de date modulate, conform procedeului de la revendicarea 1 sau 2, caracterizat prin aceea că are în alcătuire un codor RDS (2) la intrarea căruia sunt transmise semnalele de date, la ieșirea codorului RDS (2) fiind conectat un prim convertor de frecvență (3, 4) care, la rândul său, are conectat la ieșire, un filtru de bandă laterală unică (5) a cărui ieșire este legată la un al doilea convertor de frecvență (6, 7) pentru transpunerea semnalului în domeniul undelor lungi, ieșirea celui de al doilea convertor de frecvență (6, 7) fiind conectată la intrarea unui transmițător de unde lungi (8).

6. Receptor pentru recepția semnalelor de date modulate, conform procedeului de la revendicarea 1 sau 2, caracterizat prin aceea că recepționează semnalele de date emise prin modularea unui semnal de bandă laterală unică cu purtătoare reziduală care, în vederea transmisiei, a fost transpus în domeniul undelor lungi, prin mixarea cu o frecvență de oscilator, receptor în care sunt prevăzute niște mijloace de conversie (15,16) pentru transpunerea semnalului recepționat în domeniul undelor lungi la nivelul de frecvență corespunzător semnalului de bandă laterală unică cu purtătoare reziduală, la ieșirea mijloacelor de conversie (15,16) fiind conectat un filtru trece bandă (17) care, la rândul său, este conectat la un demodulator (18).

7. Receptor conform revendicării 6, caracterizat prin aceea că filtrul trece bandă (17) are o lărgime de bandă de 2,4 kHz, care include frecvența de 57 kHz.

8. Receptor conform uneia dintre revendicările 6 sau 7, caracterizat prin aceea că demodulatorul (18) este un demodulator RDS în sine cunoscut.

9. Receptor pentru recepția semnalelor de date modulate conform procedeului de la revendicarea 1 sau 2, caracterizat prin aceea că recepționează semnalele de date emise prin modularea unui semnal de bandă laterală unică cu purtătoare reziduală care, în vederea transmisiei, a fost transpus în domeniul undelor lungi, prin mixarea cu o frecvență de oscilator, receptor în care purtătoarea reziduală transmisă este utilizată pentru demodularea sincronă.

10. Receptor pentru recepția semnalelor de date modulate, conform procedeului de la revendicarea 1 sau 2, caracterizat prin aceea că recepționează semnalele de date emise prin modularea unui semnal de bandă laterală unică cu purtătoare reziduală care, în vederea transmisiei, a fost transpus în domeniul undelor lungi, prin mixarea cu o frecvență de oscilator, receptor în care banda laterală recepționată este demodulată asincron, în particular prin analiza în frecvență a componentelor spectrale ale semnalului modulat, produs.