RU2575402C2 - Method of generating in-phase and quadrature components of complex envelope of spectral-efficient radio signals - Google Patents

Method of generating in-phase and quadrature components of complex envelope of spectral-efficient radio signals Download PDF

Info

Publication number
RU2575402C2
RU2575402C2 RU2014124271/08A RU2014124271A RU2575402C2 RU 2575402 C2 RU2575402 C2 RU 2575402C2 RU 2014124271/08 A RU2014124271/08 A RU 2014124271/08A RU 2014124271 A RU2014124271 A RU 2014124271A RU 2575402 C2 RU2575402 C2 RU 2575402C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
signals
quadrature
phase
spectral
components
Prior art date
Application number
RU2014124271/08A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2014124271A (en
Inventor
Сергей Николаевич Кириллов
Павел Сергеевич Покровский
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Рязанский государственный радиотехнический университет" (ФГБОУ ВПО "РГРТУ", РГРТУ)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Рязанский государственный радиотехнический университет" (ФГБОУ ВПО "РГРТУ", РГРТУ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Рязанский государственный радиотехнический университет" (ФГБОУ ВПО "РГРТУ", РГРТУ)
Priority to RU2014124271/08A priority Critical patent/RU2575402C2/en
Publication of RU2014124271A publication Critical patent/RU2014124271A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2575402C2 publication Critical patent/RU2575402C2/en

Links

Abstract

FIELD: radio engineering, communication.
SUBSTANCE: invention relates to methods of generating radio signals with spectral-efficient modulation types (FBPSK, T-OQPSK, FQPSK, GMSK, FQAM), which are widely used in setting up space information transmission and control radio links. A method of generating in-phase and quadrature components of a complex envelope of spectral-efficient radio signals comprises generating, based on a source transmitted information stream, {xl} multi-position symbols of in-phase (dIi) and quadrature (dQi) channels depending on a given modulation mode; generating, through corresponding processing, corresponding sequences of the multi-position symbols dIi and dQi based on I1(t) and Q1(t) signals of the corresponding channels, responsible for the transfer of the said sequences of symbols, additional I2(t) and Q2(t) of the corresponding channels, responsible for the intersymbol interference of the said sequences of symbols, and special I'3(t) and Q'3(t) signals of the corresponding channels, responsible for communication between the said components of the complex envelope of spectral-efficient radio signals with the synchronisation of moments thereof, and calculating the in-phase I(t) and quadrature Q(t) components of the generated spectral-efficient radio signal in the form of a weighted sum of the said signals of the corresponding channels with two weight coefficients which determine noise-immunity and spectral characteristics of the generated spectral-efficient signal.
EFFECT: enabling the generation of in-phase and quadrature components of the complex envelope of the listed types of spectral-efficient radio signals, as well as 16-position radio signals.
1 tbl

Description

Настоящее изобретение относится к области радиотехники, а именно к способам формирования радиосигналов со спектрально-эффективными видами модуляции, в частности такими, как гауссовская манипуляция минимальным частотным сдвигом (GMSK), квадратурная фазовая манипуляция со смещением квадратурного канала и решетчатым кодированием (T-OQPSK) и специальная квадратурная фазовая манипуляция, разработанная доктором К. Феером (FQPSK), которые широко применяются при организации космических радиолиний управления и передачи информации.The present invention relates to the field of radio engineering, and in particular, to methods for generating radio signals with spectrally efficient types of modulation, in particular, such as Gaussian minimum frequency shift keying (GMSK), quadrature phase shift keying with quadrature channel offset and trellis coding (T-OQPSK) and special quadrature phase shift keying developed by Dr. C. Feer (FQPSK), which are widely used in the organization of space radio control lines and information transfer.

В настоящее время для организации космических радиолиний управления и передачи информации широко применяются спектрально-эффективные виды радиосигналов, в частности GMSK-, T-OQPSK- и FQPSK-сигналы [1, 2]. В рамках работ [2…4] показано, что радиосигналы с GMSK и FQPSK можно рассматривать как OQPSK-сигналы со специально введенной связью между синфазной и квадратурными составляющими. При этом данная связь в случае FQPSK-сигналов осуществляется за счет нелинейного элемента типа «жесткого ограничителя», а в случае GMSK-сигналов и других видов сигналов с непрерывной фазовой модуляцией (CPM) - посредством дополнительных импульсных последовательностей. Кроме того, известны FSOQ-радиосигналы с относительно высокой спектральной эффективностью, также основанные на связи между синфазной и квадратурной составляющими комплексной огибающей, вносимой за счет специального кодирующего устройства [5].At present, spectral-efficient types of radio signals, in particular GMSK, T-OQPSK, and FQPSK signals, are widely used for organizing space radio control and information transmission lines [1, 2]. In the framework of [2 ... 4], it was shown that radio signals with GMSK and FQPSK can be considered as OQPSK signals with a specially introduced coupling between in-phase and quadrature components. Moreover, this connection in the case of FQPSK signals is due to a nonlinear element of the “hard limiter” type, and in the case of GMSK signals and other types of signals with continuous phase modulation (CPM), by means of additional pulse sequences. In addition, FSOQ radio signals with relatively high spectral efficiency are known, also based on the relationship between the in-phase and quadrature components of the complex envelope introduced by a special encoding device [5].

Известно устройство формирования спектрально-эффективных радиосигналов с FQPSK [6]. Устройство использует табличный метод формирования синфазной и квадратурной составляющих радиосигналов с последующим повышением частоты посредством квадратурного модулятора. При этом основными блоками устройства выступают последовательно-параллельный преобразователь данных, элемент задержки, блок памяти и мультиплексор. Первый из перечисленных блоков осуществляет разделение передаваемого информационного потока на потоки синфазного и квадратурного каналов. Элемент задержки осуществляет временной сдвиг сигнала квадратурного канала на половину символьного интервала. В блоке памяти хранятся возможные реализации сигналов синфазной и квадратурной составляющих. Мультиплексор в соответствии с поступающими на его вход информационными потоками синфазного и квадратурного каналов осуществляет выборку необходимых ячеек в блоке памяти для реализации искомой схемы цифровой модуляции. Далее полученные таким образом составляющие комплексной огибающей подаются на вход квадратурного модулятора, где происходит окончательное формирование искомого радиосигнала.A device for the formation of spectrally effective radio signals with FQPSK [6]. The device uses a tabular method of generating in-phase and quadrature components of the radio signals, followed by increasing the frequency through a quadrature modulator. In this case, the main blocks of the device are a serial-parallel data converter, a delay element, a memory block and a multiplexer. The first of these blocks separates the transmitted information stream into the in-phase and quadrature channels. The delay element performs a time shift of the quadrature channel signal by half a symbol interval. The memory block stores possible implementations of the in-phase and quadrature components. The multiplexer, in accordance with the information flows of the in-phase and quadrature channels arriving at its input, selects the necessary cells in the memory block to implement the desired digital modulation scheme. Further, the components of the complex envelope thus obtained are fed to the input of the quadrature modulator, where the final formation of the desired radio signal takes place.

Недостатком данного устройства является, во-первых, сравнительно малая скорость спада внеполосного излучения (40 дБ/дек) из-за наличия разрывов в реализации первой производной комплексной огибающей радиосигнала, во-вторых, невозможность реализации радиосигналов с другими спектрально-эффективными видами модуляции, такими как GMSK, TFM и др. разновидностями CPM.The disadvantage of this device is, firstly, the relatively low decay rate of out-of-band radiation (40 dB / dec) due to gaps in the implementation of the first derivative of the complex envelope of the radio signal, and secondly, the inability to implement radio signals with other spectrally effective types of modulation, such like GMSK, TFM and other varieties of CPM.

Известна схема GMSK-модуляции на основе представления радиосигнала в виде линейной комбинации фазоманипулированных радиосигналов, образованных элементарными импульсами специальной формы C0(t) и C1(t) [3, 4]. Данная схема включает устройство кодирования, разделяющая по определенному правилу передаваемую информационную последовательность на четыре потока - основные и дополнительные потоки синфазного и квадратурного каналов. Далее образованные информационные последовательности поступают на предмодуляционные фильтры с импульсными характеристиками вида C0(t) и C1(t). При этом основные информационные потоки модулируются импульсом С0(t), а дополнительные - импульсом C1(t). После этого в составляющие квадратурного канала вносится задержка на величину битового интервала. Далее попарно объединяются основные и дополнительные составляющие синфазного и квадратурного каналов. Полученные таким образом два сигнала подаются на квадратурный модулятор, где непосредственно производится формирование радиосигнала с GMSK.A known GMSK modulation scheme based on the representation of a radio signal in the form of a linear combination of phase-shifted radio signals formed by elementary pulses of a special form C 0 (t) and C 1 (t) [3, 4]. This scheme includes an encoding device that separates, according to a certain rule, the transmitted information sequence into four streams — the main and additional streams of the in-phase and quadrature channels. Further, the generated information sequences are fed to pre-modulation filters with impulse characteristics of the form C 0 (t) and C 1 (t). In this case, the main information flows are modulated by the pulse C 0 (t), and the additional ones by the pulse C 1 (t). After that, a delay by the value of the bit interval is introduced into the components of the quadrature channel. Next, the main and additional components of the in-phase and quadrature channels are combined in pairs. The two signals obtained in this way are fed to a quadrature modulator, where the radio signal with GMSK is directly generated.

Недостатком данного подхода является, во-первых, зависимость формы элементарных импульсов C0(t) и C1(t) от ширины полосы частот предмодуляционного гауссовского фильтра, в результате чего на практике изменение спектральной эффективности радиолинии передачи информации сопровождается необходимостью пересчета этих функций времени. Во-вторых, данное устройство не позволяет непосредственно реализовывать радиосигналы с FQPSK.The disadvantage of this approach is, firstly, the dependence of the shape of the elementary pulses C 0 (t) and C 1 (t) on the bandwidth of the pre-modulation Gaussian filter, as a result of which, in practice, the change in the spectral efficiency of the information transmission radio line is accompanied by the need to recalculate these time functions. Secondly, this device does not allow the direct implementation of radio signals with FQPSK.

Наиболее близким по совокупности признаков к предлагаемому способу является способ формирования спектрально-эффективных радиосигналов на основе управляемой связи между синфазной и квадратурной составляющими [7]. В основе данного подхода лежит представление радиосигналов на основе трех OQPSK-сигналов. Первая компонента (I1(t); Q1(t)) отвечает за передачу информации, вторая (I2(t); Q2(t)) - за глубину межсимвольной связи, а третья (I3(t); Q3(t)) - за связь между синфазной и квадратурной составляющими комплексной огибающей. При этом формирование первой и второй компонент осуществляется на основе одинаковых информационных последовательностей с использованием соответственно элементарных импульсов p1(t) и p2(t):The closest set of features to the proposed method is a method of forming spectrally effective radio signals based on a controlled connection between in-phase and quadrature components [7]. This approach is based on the presentation of radio signals based on three OQPSK signals. The first component (I 1 (t); Q 1 (t)) is responsible for the transmission of information, the second (I 2 (t); Q 2 (t)) is responsible for the depth of intersymbol communication, and the third (I 3 (t); Q 3 (t)) - for the relationship between the in-phase and quadrature components of the complex envelope. In this case, the formation of the first and second components is carried out on the basis of the same information sequences using, respectively, elementary pulses p 1 (t) and p 2 (t):

p 1 ( t ) = sin 2 ( π t / ( 2 T S ) ) r e c t ( t / ( 2 T S ) ) ( 1 )

Figure 00000001
p one ( t ) = sin 2 ( π t / ( 2 T S ) ) r e c t ( t / ( 2 T S ) ) ( one )
Figure 00000001

p 2 ( t ) = sin 2 ( π t / ( T S ) ) r e c t ( t / ( 2 T S ) ) ( 2 )

Figure 00000002
p 2 ( t ) = sin 2 ( π t / ( T S ) ) r e c t ( t / ( 2 T S ) ) ( 2 )
Figure 00000002

где TS - символьный интервал, rect(u)=1 при u∈[0;1) и rect(u)=0 при u∉[0;1). Для получения третьей компоненты используются следующие выражения [7]:where T S is the character interval, rect (u) = 1 for u∈ [0; 1) and rect (u) = 0 for u∉ [0; 1). To obtain the third component, the following expressions are used [7]:

I 3 ( t ) = s i g n ( I 1 ( t ) ) | Q 2 ( t ) |

Figure 00000003
, Q 3 ( t ) = s i g n ( Q 1 ( t ) ) | I 2 ( t ) |
Figure 00000004
, I 3 ( t ) = s i g n ( I one ( t ) ) | Q 2 ( t ) |
Figure 00000003
, Q 3 ( t ) = s i g n ( Q one ( t ) ) | I 2 ( t ) |
Figure 00000004
,

где

Figure 00000005
- функция определения знака аргумента. Подобный подход к представлению спектрально-эффективных радиосигналов позволяет в одном устройстве объединить формирователи GMSK, TFM, T-OQPSK и FQPSK-сигналов. При этом основные спектральные и энергетические характеристики регулируются посредством двух коэффициентов, определяющих вес второй и третьей компонент при формировании радиосигнала.Where
Figure 00000005
- function to determine the sign of the argument. Such an approach to the representation of spectrally efficient radio signals makes it possible to combine GMSK, TFM, T-OQPSK and FQPSK signals in one device. In this case, the main spectral and energy characteristics are regulated by two coefficients that determine the weight of the second and third components during the formation of the radio signal.

Недостатком известного устройства является наличие разрывов в комплексной огибающей сигнала при реализации многопозиционных схем модуляции, в частности при формировании шестнадцатипозиционных радиосигналов. В свою очередь данный факт увеличивает уровень внеполосных излучений и снижает спектральную эффективность соответствующих космических радиолиний управления и передачи информации.A disadvantage of the known device is the presence of gaps in the complex envelope of the signal when implementing multi-position modulation schemes, in particular when generating sixteen-position radio signals. In turn, this fact increases the level of out-of-band emissions and reduces the spectral efficiency of the corresponding space radio control and information transmission lines.

Предлагаемый способ позволяет устранить указанный недостаток и исключить разрывы в формируемых синфазной и квадратурной составляющих комплексной огибающей различных спектрально-эффективных радиосигналов, в том числе и шестнадцатипозиционных сигналов.The proposed method allows to eliminate this drawback and to eliminate gaps in the generated in-phase and quadrature components of the complex envelope of various spectrally effective radio signals, including sixteen position signals.

Техническим результатом изобретения является способность формировать синфазную и квадратурную составляющие комплексной огибающей таких видов спектрально-эффективных радиосигналов, как FBPSK, T-OQPSK, FQPSK, GMSK, в том числе и шестнадцатипозиционные радиосигналы.The technical result of the invention is the ability to form in-phase and quadrature components of the complex envelope of such types of spectrally effective radio signals as FBPSK, T-OQPSK, FQPSK, GMSK, including sixteen-position radio signals.

Технический результат достигается за счет синхронизации моментов смены знаков и уменьшения абсолютного значения составляющих I3(t) и Q3(t) до нуля. Предложенный способ формирования синфазной и квадратурной составляющих комплексной огибающей спектрально-эффективных радиосигналов в отличие от прототипа обеспечивает необходимую синхронизацию посредством предлагаемой процедуры получения сигналов, отвечающих за связь между синфазной и квадратурной составляющими комплексной огибающей. То есть вместо сигналов I3(t) и Q3(t) в предложенном способе используются составляющие I 3 ' ( t )

Figure 00000006
и Q 3 ' ( t )
Figure 00000007
, описываемые выражениями:The technical result is achieved by synchronizing the moments of the change of signs and reducing the absolute value of the components I 3 (t) and Q 3 (t) to zero. The proposed method for generating the in-phase and quadrature components of the complex envelope of spectrally effective radio signals, in contrast to the prototype, provides the necessary synchronization through the proposed procedure for obtaining signals responsible for the relationship between the in-phase and quadrature components of the complex envelope. That is, instead of the signals I 3 (t) and Q 3 (t) in the proposed method, the components are used I 3 '' ( t )
Figure 00000006
and Q 3 '' ( t )
Figure 00000007
described by the expressions:

I 3 ' ( t ) = I S ( t ) | Q 2 ( t ) | , Q 3 ' ( t ) = Q S ( t ) | I 2 ( t ) | . ( 3 )

Figure 00000008
I 3 '' ( t ) = I S ( t ) | Q 2 ( t ) | , Q 3 '' ( t ) = Q S ( t ) | I 2 ( t ) | . ( 3 )
Figure 00000008

Здесь компоненты IS(t) и QS(t) рассчитываются согласно формул:Here, the components I S (t) and Q S (t) are calculated according to the formulas:

I S ( t ) = i = 0 N I 1 s i g n ( d I i ) r e c t ( t ( i + 0,5 ) T S )

Figure 00000009
, Q S ( t ) = i = 0 N Q 1 s i g n ( d Q i ) r e c t ( t i T S )
Figure 00000010
, I S ( t ) = i = 0 N I - one s i g n ( d I i ) r e c t ( t - ( i + 0.5 ) T S )
Figure 00000009
, Q S ( t ) = i = 0 N Q - one s i g n ( d Q i ) r e c t ( t - i T S )
Figure 00000010
,

где dIi, dQi - многопозиционные символы синфазного и квадратурного каналов, передаваемых по синфазному и квадратурному каналам соответственно, NI, NQ - количество символов синфазного и квадратурного каналов соответственно.where d Ii , d Qi are the multi-position symbols of the in-phase and quadrature channels transmitted over the in-phase and quadrature channels, respectively, N I , N Q are the number of symbols of the in-phase and quadrature channels, respectively.

Таким образом, предложенный способ формирования синфазной и квадратурной составляющих комплексной огибающей спектрально-эффективных радиосигналов заключается в следующем. Исходная информационная последовательность {xl} ( l = 0 ; ( N b 1 ) ¯

Figure 00000011
, где Nb - количество передаваемых бит) побитно поступает на кодирующее устройство, в котором производится выделение слов и формирование потоков синфазного {dIi} ( i = 0 ; ( N I 1 ) ) ¯
Figure 00000012
и квадратурного {dQi} ( i = 0 ; ( N Q 1 ) ) ¯
Figure 00000013
каналов. При этом в зависимости от заданного режима модуляции процедура кодирования описывается одной из формул:Thus, the proposed method for the formation of in-phase and quadrature components of the complex envelope of spectrally effective radio signals is as follows. Source Information Sequence {x l } ( l = 0 ; ( N b - one ) ¯
Figure 00000011
, where N b is the number of transmitted bits) is bitwise transmitted to an encoding device in which words are extracted and common-mode flows are generated {d Ii } ( i = 0 ; ( N I - one ) ) ¯
Figure 00000012
and quadrature {d Qi } ( i = 0 ; ( N Q - one ) ) ¯
Figure 00000013
channels. Moreover, depending on the given modulation mode, the encoding procedure is described by one of the formulas:

для FBPSKfor FBPSK

dIi=1-2xi, dQi=dIi, i = 0 ; ( N b 1 ) ¯

Figure 00000014
, NI=NQ=Nb;d Ii = 1-2x i , d Qi = d Ii , i = 0 ; ( N b - one ) ¯
Figure 00000014
, N I = N Q = N b ;

для GMSKfor gmsk

d I i = ( 1 ) i ( 1 2 l = 0 2 i 1 x l ( mod 2 ) )

Figure 00000015
, i = 0 ; ( N I 1 ) ¯
Figure 00000016
d I i = ( - one ) i ( one - 2 l = 0 2 i - one x l ( mod 2 ) )
Figure 00000015
, i = 0 ; ( N I - one ) ¯
Figure 00000016

d Q i = ( 1 ) i ( 1 2 l = 0 2 i x l ( mod 2 ) )

Figure 00000017
, i = 0 ; ( N Q 1 ) ¯
Figure 00000018
d Q i = ( - one ) i ( one - 2 l = 0 2 i x l ( mod 2 ) )
Figure 00000017
, i = 0 ; ( N Q - one ) ¯
Figure 00000018

NI=Nb/2, NQ=Nb/2, x-1=0N I = N b / 2, N Q = N b / 2, x -1 = 0

для T-OQPSK, FQPSKfor T-OQPSK, FQPSK

dIi=1-2x2i, i = 0 ; ( N I 1 ) ¯

Figure 00000019
,d Ii = 1-2x 2i , i = 0 ; ( N I - one ) ¯
Figure 00000019
,

dQi=1-2x2i+1 i = 0 ; ( N Q 1 ) ¯

Figure 00000020
,d Qi = 1-2x 2i + 1 i = 0 ; ( N Q - one ) ¯
Figure 00000020
,

NI=Nb/2, NQ=Nb/2;N I = N b / 2, N Q = N b / 2;

для FQAMfor FQAM

dIi=3-2(x4i+2x4i+1), i = 0 ; ( N I 1 ) ¯

Figure 00000021
,d Ii = 3-2 (x 4i + 2x 4i + 1 ), i = 0 ; ( N I - one ) ¯
Figure 00000021
,

dQi=3-2(x4i+2+2x4i+3) i = 0 ; ( N Q 1 ) ¯

Figure 00000022
,d Qi = 3-2 (x 4i + 2 + 2x 4i + 3 ) i = 0 ; ( N Q - one ) ¯
Figure 00000022
,

NI=NQ=Nb/2, а недостающие биты в исходной последовательности замещаются нулями.N I = N Q = N b / 2, and the missing bits in the original sequence are replaced by zeros.

Далее многопозиционные символы синфазного и квадратурного каналов поступают на предмодуляционные фильтры с импульсной характеристикой p1(t) (см. формулу (1)), где формируются сигналы I1(t) и Q 1 ' ( t )

Figure 00000023
в соответствии с выражениями:Next, the multi-position symbols of the in-phase and quadrature channels are fed to pre-modulation filters with impulse response p 1 (t) (see formula (1)), where signals I 1 (t) and Q one '' ( t )
Figure 00000023
in accordance with the expressions:

I 1 ( t ) = i = 0 N I 1 d I i p 1 ( t i T S )

Figure 00000024
; I one ( t ) = i = 0 N I - one d I i p one ( t - i T S )
Figure 00000024
;

Q 1 ' ( t ) = i = 0 N Q 1 d Q i p 1 ( t i T S )

Figure 00000025
, Q one '' ( t ) = i = 0 N Q - one d Q i p one ( t - i T S )
Figure 00000025
,

Параллельно с этим многопозиционные символы синфазного и квадратурного каналов также поступают на предмодуляционные фильтры с импульсной характеристикой p2(t) (см. формулу (2)), где формируются сигналы I2(t) и Q 2 ' ( t )

Figure 00000026
в соответствии с выражениями:In parallel with this, the multi-position symbols of the in-phase and quadrature channels also arrive at pre-modulation filters with an impulse response p 2 (t) (see formula (2)), where I 2 (t) and Q 2 '' ( t )
Figure 00000026
in accordance with the expressions:

I 2 ( t ) = i = 0 N I 1 d I i p 2 ( t i T S )

Figure 00000027
, I 2 ( t ) = i = 0 N I - one d I i p 2 ( t - i T S )
Figure 00000027
,

Q 2 ' ( t ) = i = 0 N Q 1 d Q i p 2 ( t i T S )

Figure 00000028
, Q 2 '' ( t ) = i = 0 N Q - one d Q i p 2 ( t - i T S )
Figure 00000028
,

После этого основной Q 1 ' ( t )

Figure 00000029
и дополнительный Q 2 ' ( t )
Figure 00000030
сигналы квадратурного канала поступают на элементы задержки, где осуществляется временной сдвиг этих составляющих на величину TS/2, в результате чего получаются сигналы Q1(t) и Q2(t):After that the main Q one '' ( t )
Figure 00000029
and additional Q 2 '' ( t )
Figure 00000030
the signals of the quadrature channel arrive at the delay elements, where the time shift of these components by the value of T S / 2 is carried out, as a result of which the signals Q 1 (t) and Q 2 (t) are obtained:

Q 2 ( t ) = Q 2 ' ( t T S / 2 )

Figure 00000031
, Q 1 ( t ) = Q 1 ' ( t T S / 2 )
Figure 00000032
. Q 2 ( t ) = Q 2 '' ( t - T S / 2 )
Figure 00000031
, Q one ( t ) = Q one '' ( t - T S / 2 )
Figure 00000032
.

Многопозиционные символы синфазного и квадратурного каналов поступают на блоки, выполняющие функцию взятия знака (т.е. функцию sign(·)), и далее на предмодуляционные фильтры с характеристикой rect(t/TS). Данные преобразования математически описываются выражениями вида:Multiposition symbols of the in-phase and quadrature channels are fed to blocks that perform the function of taking a sign (i.e., the function sign ()), and then to pre-modulation filters with the characteristic rect (t / T S ). These transformations are mathematically described by expressions of the form:

I S ' ( t ) = i = 0 N I 1 s i g n ( d I i ) r e c t ( t i T S )

Figure 00000033
, I S '' ( t ) = i = 0 N I - one s i g n ( d I i ) r e c t ( t - i T S )
Figure 00000033
,

Q S ( t ) = i = 0 N Q 1 s i g n ( d Q i ) r e c t ( t i T S )

Figure 00000034
. Q S ( t ) = i = 0 N Q - one s i g n ( d Q i ) r e c t ( t - i T S )
Figure 00000034
.

Далее сигнал I S ' ( t )

Figure 00000035
смещается во времени на половину символьного интервала TS/2, в результате чего формируется сигнал IS(t):Next signal I S '' ( t )
Figure 00000035
is shifted in time by half the symbol interval T S / 2, as a result of which a signal I S (t) is formed:

I S ( t ) = I S ' ( t T S / 2 )

Figure 00000036
I S ( t ) = I S '' ( t - T S / 2 )
Figure 00000036

Над составляющими I2(t) и Q2(t) выполняется функция определения модуля числа, а полученные таким образом сигналы | Q 2 ( t ) |

Figure 00000037
и | I 2 ( t ) |
Figure 00000038
перемножаются соответственно с компонентами IS(t) и QS(t) согласно выражениям (3). В результате данных операций получаются составляющие I 3 ' ( t )
Figure 00000039
и Q 3 ' ( t )
Figure 00000040
.The components I 2 (t) and Q 2 (t) have the function of determining the modulus of a number, and the signals thus obtained | Q 2 ( t ) |
Figure 00000037
and | I 2 ( t ) |
Figure 00000038
multiplied respectively with the components I S (t) and Q S (t) according to expressions (3). As a result of these operations, components are obtained I 3 '' ( t )
Figure 00000039
and Q 3 '' ( t )
Figure 00000040
.

После этого рассчитываются искомые синфазная и квадратурная составляющие комплексной огибающей формируемого спектрально-эффективного радиосигнала согласно выражениям:After that, the required in-phase and quadrature components of the complex envelope of the generated spectrally-efficient radio signal are calculated according to the expressions:

I ( t ) = I 1 ( t ) 0,5 ( 1 A 1 ) I 2 ( t ) 0,5 ( 1 A 2 ) I 3 ' ( t )

Figure 00000041
, I ( t ) = I one ( t ) - 0.5 ( one - A one ) I 2 ( t ) - 0.5 ( one - A 2 ) I 3 '' ( t )
Figure 00000041
,

Q ( t ) = Q 1 ( t ) 0,5 ( 1 A 1 ) Q 2 ( t ) 0,5 ( 1 A 2 ) Q 3 ' ( t )

Figure 00000042
, Q ( t ) = Q one ( t ) - 0.5 ( one - A one ) Q 2 ( t ) - 0.5 ( one - A 2 ) Q 3 '' ( t )
Figure 00000042
,

где A1, A2 - весовые коэффициенты, которые отвечают за спектральные и энергетические характеристики сигналов и при реализации известных видов модуляции должны выбираться исходя из таблицы.where A 1 , A 2 - weighting factors that are responsible for the spectral and energy characteristics of the signals and when implementing known types of modulation should be selected based on the table.

Figure 00000043
Figure 00000043

Так как спектральные и энергетические характеристики формируемых предложенным способом спектрально-эффективных радиосигналов определяются только значениями весовых коэффициентов A1, A2, то возможно формирование новых, неизвестных сигналов, сочетающих параметры различных известных видов модуляции.Since the spectral and energy characteristics of the spectrally effective radio signals generated by the proposed method are determined only by the values of the weight coefficients A 1 , A 2 , it is possible to generate new, unknown signals that combine parameters of various known types of modulation.

Список литературыBibliography

1. Report Concerning Space Data System Standards. Bandwidth-Efficient Modulations: Summary of Definition, Implementation, and Performance. Green Book. Issue 2. October 2009. - URL: http://public.ccsds.org/publications/archive/413x0g2.pdf.1. Report Concerning Space Data System Standards. Bandwidth-Efficient Modulations: Summary of Definition, Implementation, and Performance. Green Book. Issue 2. October 2009. - URL: http://public.ccsds.org/publications/archive/413x0g2.pdf.

2. Феер К. Беспроводная цифровая связь. Методы модуляции и расширения спектра. - М.: Радио и связь, 2000. - 520 с. 2. Feer K. Wireless digital communications. Modulation and spreading methods. - M .: Radio and communications, 2000 .-- 520 p.

3. Kaleh G.K. Simple Coherent Receivers for Partial Response Continuous Phase Modulation // IEEE Journal on Selected Areas in Communications. Vol. 7, No. 9. Dec. 1989. P. 1427-1436.3. Kaleh G.K. Simple Coherent Receivers for Partial Response Continuous Phase Modulation // IEEE Journal on Selected Areas in Communications. Vol. 7, No. 9. Dec. 1989. P. 1427-1436.

4. Simon M.K. Bandwidth-Efficient Digital Modulation with Application to Deep-Space Communications. - JPL Publication 00-17, June 2001. - 237 p.4. Simon M.K. Bandwidth-Efficient Digital Modulation with Application to Deep-Space Communications. - JPL Publication 00-17, June 2001 .-- 237 p.

5. Патент US №4338579 H04L 27/12 - Frequency Shift Offset Quadrature Modulation and Demodulation.5. US Patent No. 4,338,579 H04L 27/12 - Frequency Shift Offset Quadrature Modulation and Demodulation.

6. Патент US №4567602 H03K 1/02 - Correlated Signal Processor.6. US patent No. 4567602 H03K 1/02 - Correlated Signal Processor.

7. Кириллов C.H., Покровский П.С. Программно-управляемый формирователь радиосигналов с нелинейными видами модуляции // Нелинейный мир, №3, 2013. С. 150-157.7. Kirillov C.H., Pokrovsky P.S. Software-controlled shaper of radio signals with non-linear types of modulation // Nonlinear World, No. 3, 2013. P. 150-157.

Claims (1)

Способ формирования синфазной и квадратурной составляющих комплексной огибающей спектрально-эффективных радиосигналов, заключающийся в выполнении следующих действий:
- формирование на основе исходного передаваемого информационного потока {xl} многопозиционных символов синфазного (dIi) и квадратурного (dQi) каналов в зависимости от заданного режима модуляции;
- формирование в предмодуляционных фильтрах с импульсной характеристикой p1(t), на которые поступают соответствующие многопозиционные символы dIi и dQi, основных сигналов синфазного I1(t) и квадратурного Q 1 ' ( t )
Figure 00000044
каналов, отвечающих за перенос соответствующих последовательностей многопозиционных символов dIi и dQi;
- параллельное формирование в предмодуляционных фильтрах с импульсной характеристикой p2(t), на которые поступают соответствующие многопозиционные символы dIi и dQi, дополнительных сигналов синфазного I2(t) и квадратурного Q 2 ' ( t )
Figure 00000045
, отвечающих за межсимвольную интерференцию соответствующих последовательностей многопозиционных символов dIi и dQi;
- получение сигналов Q2(t) и Q1(t) в результате временного сдвига на половину символьного интервала TS/2 соответственно дополнительного Q 2 ' ( t )
Figure 00000046
и основного Q 1 ' ( t )
Figure 00000047
сигналов квадратурного канала в элементах задержки;
- формирование в предмодуляционных фильтрах с характеристикой rect(t/TS), на которые поступают через блоки определения знака соответствующие многопозиционные символы dIi и dQi, вспомогательных сигналов синфазного I S ' ( t )
Figure 00000048
и квадратурного QS(t) каналов;
- формирование сигнала IS(t) в результате временного сдвига на половину символьного интервала Ts/2 вспомогательного сигнала I S ' ( t )
Figure 00000049
синфазного канала;
- получение специальных сигналов I 3 ' ( t )
Figure 00000050
и Q 3 ' ( t )
Figure 00000051
, отвечающих за связь между синфазной и квадратурной составляющими комплексной огибающей спектрально-эффективных радиосигналов, с синхронизацией их моментов смены знаков и абсолютного значения посредством перемножения сигналов IS(t) и QS(t) на взятые по модулю сигналы Q2(t) и I2(t) соответственно;
- расчет синфазной I(t) и квадратурной Q(t) составляющих комплексной огибающей формируемого спектрально-эффективного радиосигнала посредством взвешенного суммирования основных I1(t) и Q1(t), дополнительных I2(t) и Q2(t), а также специальных I 3 ' ( t )
Figure 00000052
и Q 3 ' ( t )
Figure 00000051
сигналов соответственно синфазного и квадратурного каналов с весовыми коэффициентами A1 и A2, определяющими помехоустойчивость и спектральные характеристики формируемого спектрально-эффективного радиосигнала, согласно выражениям:
I ( t ) = I 1 ( t ) 0,5 ( 1 A 1 ) I 2 ( t ) 0,5 ( 1 A 2 ) I 3 ( t ) , Q ( t ) = Q 1 ( t ) 0,5 ( 1 A 1 ) Q 2 ( t ) 0,5 ( 1 A 2 ) Q 3 ( t ) .
Figure 00000053
The method of forming in-phase and quadrature components of the complex envelope of spectrally effective radio signals, which consists in the following steps:
- the formation on the basis of the initial transmitted information stream {x l } of multi-position symbols in-phase (d Ii ) and quadrature (d Qi ) channels, depending on the given modulation mode;
- the formation in pre-modulation filters with impulse response p 1 (t), which receive the corresponding multi-position symbols d Ii and d Qi , the main signals in-phase I 1 (t) and quadrature Q one '' ( t )
Figure 00000044
channels responsible for transferring the corresponding sequences of multi-position symbols d Ii and d Qi ;
- parallel formation in pre-modulation filters with impulse response p 2 (t), which receive the corresponding multi-position symbols d Ii and d Qi , additional common-mode signals I 2 (t) and quadrature Q 2 '' ( t )
Figure 00000045
responsible for the intersymbol interference of the corresponding sequences of multi-position symbols d Ii and d Qi ;
- receiving signals Q 2 (t) and Q 1 (t) as a result of a time shift of half the symbol interval T S / 2, respectively, additional Q 2 '' ( t )
Figure 00000046
and main Q one '' ( t )
Figure 00000047
quadrature channel signals in delay elements;
- the formation in pre-modulation filters with the characteristic rect (t / T S ), to which the corresponding multi-position symbols d Ii and d Qi , through common-mode signals, come in through the character determination blocks I S '' ( t )
Figure 00000048
and quadrature Q S (t) channels;
- the formation of the signal I S (t) as a result of a time shift of half the symbol interval T s / 2 auxiliary signal I S '' ( t )
Figure 00000049
common mode channel;
- receiving special signals I 3 '' ( t )
Figure 00000050
and Q 3 '' ( t )
Figure 00000051
responsible for the relationship between the in-phase and quadrature components of the complex envelope of spectrally effective radio signals, with the synchronization of their moments of sign change and absolute value by multiplying the signals I S (t) and Q S (t) by the modulated signals Q 2 (t) and I 2 (t), respectively;
- calculation of the in-phase I (t) and quadrature Q (t) components of the complex envelope of the generated spectrally effective radio signal by weighted summation of the main I 1 (t) and Q 1 (t), additional I 2 (t) and Q 2 (t), as well as special I 3 '' ( t )
Figure 00000052
and Q 3 '' ( t )
Figure 00000051
signals, respectively, in-phase and quadrature channels with weighting factors A 1 and A 2 determining the noise immunity and spectral characteristics of the generated spectrally-efficient radio signal, according to the expressions:
I ( t ) = I one ( t ) - 0.5 ( one - A one ) I 2 ( t ) - 0.5 ( one - A 2 ) I 3 ( t ) , Q ( t ) = Q one ( t ) - 0.5 ( one - A one ) Q 2 ( t ) - 0.5 ( one - A 2 ) Q 3 ( t ) .
Figure 00000053
RU2014124271/08A 2014-06-16 Method of generating in-phase and quadrature components of complex envelope of spectral-efficient radio signals RU2575402C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014124271/08A RU2575402C2 (en) 2014-06-16 Method of generating in-phase and quadrature components of complex envelope of spectral-efficient radio signals

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014124271/08A RU2575402C2 (en) 2014-06-16 Method of generating in-phase and quadrature components of complex envelope of spectral-efficient radio signals

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2014124271A RU2014124271A (en) 2015-12-27
RU2575402C2 true RU2575402C2 (en) 2016-02-20

Family

ID=

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2711507C2 (en) * 2018-05-16 2020-01-17 Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Пульсар" Digital device for generating envelope of output signals of transmitters of radar systems

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5945885A (en) * 1998-03-05 1999-08-31 Hewlett-Packard Company Digital baseband modulator adaptable to different modulation types
US6289056B1 (en) * 1998-04-02 2001-09-11 Alcatel Broadband multicarrier modulator and corresponding programming method
WO2002051083A1 (en) * 2000-12-20 2002-06-27 Motorola Inc Quadrature modulator with pulse-shaping
US20070025477A1 (en) * 2005-07-28 2007-02-01 Itt Manufacturing Enterprises, Inc. Synchronization technique for serial modulated waveforms

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5945885A (en) * 1998-03-05 1999-08-31 Hewlett-Packard Company Digital baseband modulator adaptable to different modulation types
US6289056B1 (en) * 1998-04-02 2001-09-11 Alcatel Broadband multicarrier modulator and corresponding programming method
WO2002051083A1 (en) * 2000-12-20 2002-06-27 Motorola Inc Quadrature modulator with pulse-shaping
US20070025477A1 (en) * 2005-07-28 2007-02-01 Itt Manufacturing Enterprises, Inc. Synchronization technique for serial modulated waveforms

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
КИРИЛЛОВ С.Н. и др., ПРОГРАММНО-УПРАВЛЯЕМЫЙ КВАДРАТУРНЫЙ ФОРМИВАТЕЛЬ СПЕКТРАЛЬНО ЭФФЕКТИВНЫХ ВИДОВ РАДИОСИГНАЛОВ НА ОСНОВЕ "ЗАВИСИМЫХ" ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЕЙ ИМПУЛЬСОВ, ВЕСТНИК РГРТУ,N2 (ВЫПУСК 36), РЯЗАНЬ, 2011. КИРИЛЛОВ С.Н. и др., ПРОГРАММНО-УПРАВЛЯЕМЫЙ ФОРМИВАТЕЛЬ РАДИОСИГНАЛОВ С НЕЛИНЕЙНЫМИ ВИДА МОДУЛЯЦИИ, НЕЛИНЕЙНЫЙ МИР, N3, 2013. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2711507C2 (en) * 2018-05-16 2020-01-17 Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Пульсар" Digital device for generating envelope of output signals of transmitters of radar systems

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3224541B2 (en) Data signal multiplexing method and apparatus
JP4519175B2 (en) Differential quadrature modulation method and apparatus using difference in repetition time interval of chirp signal
CN101986632B (en) Correlation delay-differential chaos shift keying-based modulation communication method
CA2995500C (en) A differential chaos shift keying (dcsk) based on hybrid chaotic system
CN111565161B (en) Baseband transmitter, baseband receiver, modulation and demodulation system and terminal
US8014462B2 (en) Apparatus for performing alternating quadratures differential binary phase shift keying modulation and demodulation
US11245434B2 (en) Low power long-range radio
CN106685474A (en) Circulating spread spectrum modulation method based on ZC sequence
CN106452501B (en) The building of the real empty quadriphase sequence that interlocks and MSK/GMSK synchronous method and spread spectrum system
RU2575402C2 (en) Method of generating in-phase and quadrature components of complex envelope of spectral-efficient radio signals
TWI581579B (en) Communication receiving apparatus, signal receiving method thereof, signal processing method, and signal transmitting method
KR20180133163A (en) A TRANSMITTER AND RECEIVER OF SUPPORTING A LOW PAPR(Peak-to-Average Power Ratio) AND METHOD FOR THE SAME
US7646801B2 (en) Method and apparatus for spreading and modulating communication signals
TW200922161A (en) Channel estimation method and apparatus for long range signals in bluetooth
US10432439B2 (en) MSK transceiver of OQPSK data
JP2006501701A (en) Method for dividing the bit rate of a QPSK signal into two or more partial channels
CN108400865B (en) Chaotic encryption method based on DCSK
JP5747287B2 (en) System and method for transmitting and receiving digital signals over a wireless communication path
Youssef et al. Enhancement of time compression overlap-add using multirate downsample upsample shift add algorithm
WO2012088832A1 (en) Method and device for transmitting microwave communication data
JP6753394B2 (en) Transmitters and methods, and programs
CN104869088A (en) Low-complexity GMSK receiver used for rapid variation channel and narrow bandwidth channel
JPWO2008129609A1 (en) Transmitting apparatus and SSB signal forming method
KR101581378B1 (en) Modulation Method And Apparatus for Spectrum Efficiency
US9780980B2 (en) Transmitter, a receiver, and methods therein