RU2809343C1 - Method for combined transmission of analog and digital signals - Google Patents
Method for combined transmission of analog and digital signals Download PDFInfo
- Publication number
- RU2809343C1 RU2809343C1 RU2023103621A RU2023103621A RU2809343C1 RU 2809343 C1 RU2809343 C1 RU 2809343C1 RU 2023103621 A RU2023103621 A RU 2023103621A RU 2023103621 A RU2023103621 A RU 2023103621A RU 2809343 C1 RU2809343 C1 RU 2809343C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- signal
- symmetrical
- frequency
- manchester code
- analogue
- Prior art date
Links
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 title claims abstract description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 6
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims 1
- 230000005236 sound signal Effects 0.000 abstract description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 102100032306 Aurora kinase B Human genes 0.000 description 3
- 108090000749 Aurora kinase B Proteins 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 101150012579 ADSL gene Proteins 0.000 description 1
- 102100020775 Adenylosuccinate lyase Human genes 0.000 description 1
- 108700040193 Adenylosuccinate lyases Proteins 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 230000036039 immunity Effects 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится к области модуляции и демодуляции при совместной передаче аналоговой и цифровой информации.The invention relates to the field of modulation and demodulation in the joint transmission of analog and digital information.
В настоящее время широко применяется передача аналоговой и цифровой информации по телефонным линиям. Например, одновременная передача цифровой и аналоговой информации по двухпроводным телефонным линиям происходит в системах ADSL с использованием частотного разделения канала передачи речевых сигналов и двух асимметричных каналов передачи данных в сеть и из сети.Currently, the transmission of analog and digital information over telephone lines is widely used. For example, simultaneous transmission of digital and analog information over two-wire telephone lines occurs in ADSL systems using frequency division of a voice transmission channel and two asymmetric data transmission channels to and from the network.
Наиболее близким по технической сущности является амплитудно-импульсная модуляция, которая выбирается в качестве прототипа. The closest in technical essence is pulse amplitude modulation, which is chosen as a prototype.
Предлагаемое решение проблемы состоит в том, чтобы использовать совместно амплитудно-импульсную модуляцию (АИМ) и широтно-импульсную модуляцию (ШИМ). Suggested solution to the problem is to use pulse amplitude modulation (PAM) and pulse width modulation (PWM) together.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является возможность совместной передачи аналогового звукового сигнала и цифрового сигнала в узком диапазоне частот по одной двухпроводной телефонной линии. The technical result of the proposed invention is the possibility of joint transmission of an analog audio signal and a digital signal in a narrow frequency range over one two-wire telephone line.
Сущность предлагаемого способа состоит в использовании цифрового сигнала манчестерского кода в качестве несущей частоты при амплитудно-импульсной модуляции низкочастотного звукового сигнала. The essence of the proposed method is in the use of a Manchester code digital signal as a carrier frequency in pulse-amplitude modulation of a low-frequency audio signal.
Известный способ-прототип осуществляется следующим образом.The known prototype method is carried out as follows.
Амплитудно-импульсная модуляция (АИМ) – это вид импульсной модуляции (модулируется последовательность импульсов одинаковой формы, обычно прямоугольной), при которой управление средним значением выходного параметра осуществляется путём изменения амплитуды импульсов [1-4]. Различают два вида АИМ. При АИМ-1 амплитуда импульса следует за изменением модулирующей функции в течение всего времени существования этого импульса. В случае АИМ-2 амплитудная модуляция импульсов определяется мгновенными значениями функции сообщения, взятыми в момент t k =k×T с , где T с – период повторения импульсов. Амплитуда импульсов в этом случае пропорциональна мгновенному значению модулирующей функции в момент времени t k и сохраняется постоянной во время импульса. Если длительность импульсов Т о <<T с , то различие между АИМ-1 и АИМ-2 становится несущественным. Частоту повторения импульсов определяют исходя из допустимой точности восстановления непрерывного сообщения при его демодуляции [2].Pulse amplitude modulation (PAM) is a type of pulse modulation (a sequence of pulses of the same shape, usually rectangular, is modulated), in which the average value of the output parameter is controlled by changing the amplitude of the pulses [1-4]. There are two types of AIM. With AIM-1, the amplitude of the pulse follows the change in the modulating function throughout the entire lifetime of this pulse. In the case of AIM-2, the amplitude modulation of pulses is determined by the instantaneous values of the message function, taken at the moment t k = k×T s , where T s is the pulse repetition period. The pulse amplitude in this case is proportional to the instantaneous value of the modulating function at time t k and remains constant during the pulse. If the pulse duration T o << T s , then the difference between AIM-1 and AIM-2 becomes insignificant. The pulse repetition rate is determined based on the acceptable accuracy of reconstruction of a continuous message during its demodulation [2].
Амплитудно-импульсная модуляция используется при телефоннойсвязи, радиовещании, передаче телевизионных изображений, в измерительной технике, биомедицинской аппаратуре, при телеметрии и в других областях техники. Для несущего высокочастотного колебания используются все диапазоны радиочастот. АИМ применяется также для передачи цифровой информации в различных видах Ethernet-сигналов. В частности 1000 BASE-T Gigabit Ethernetиспользует 5-уровневую модуляцию PAM-5 [5]. Во всех рассматриваемых случаях АИМ применяется для передачи либо только аналоговой, либо только цифровой информации.Pulse amplitude modulation is used in telephone communications, radio broadcasting, transmission of television images, in measuring technology, biomedical equipment, telemetry and in other fields of technology. For high-frequency carrier waves, all radio frequency ranges are used. AIM is also used to transmit digital information in various types of Ethernet signals. In particular , 1000 BASE-T Gigabit Ethernet uses 5-level PAM-5 modulation [5]. In all cases under consideration, AIM is used to transmit either only analog or only digital information.
Однако, существуют телефонные линии, допускающие передачу сигналов в узком частотном диапазоне, но при этом требуется возможность дополнительной передачи цифровой информации. Например, некоторые телефонные линии, работающие в полевых условиях, имеют полосу пропускания до 30 кГц. В этих условиях частотное разделение цифрового и аналогового каналов с помощью обычных линейных фильтров становится весьма проблематичным.However, there are telephone lines that allow the transmission of signals in a narrow frequency range, but this requires the possibility of additional transmission of digital information. For example, some telephone lines operating in the field have a bandwidth of up to 30 kHz. Under these conditions, frequency separation of digital and analog channels using conventional linear filters becomes very problematic.
Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.The proposed method is carried out as follows.
На Фиг.1 представлены:Figure 1 shows:
1- Аналоговый звуковой сигнал.1- Analogue sound signal.
2- Цифровой сигнал манчестерского кода.2- Manchester code digital signal.
3- Симметричный двухполярный модулятор.3- Symmetrical bipolar modulator.
4- Сигнал манчестерского кода, модулированный по уровню.4- Manchester code signal, level modulated.
5- Двухполупериодный детектор.5- Full wave detector.
6- Симметричный ограничитель-детектор.6- Symmetrical limiter detector.
7- Аналоговый звуковой сигнал.7- Analogue sound signal.
8- Цифровой сигнал манчестерского кода.8- Manchester code digital signal.
На передающей стороне низкочастотный аналоговый звуковой сигнал-1 низкой частоты, имеющий постоянную составляющую, поступает на первый вход симметричного модулятора-3. На управляющий вход симметричного модулятора-3 подается двухполярный сигнал в виде манчестерского (или аналогичного ему) цифрового кода. В модуляторе-3 происходит попеременное инвертирование сигнала-1таким образом, что на выходе модулятора-3 возникает симметричный АИМ-1модулированный сигнал-4, который поступает в двухпроводную телефонную линию. В передаваемом сигнале отсутствует постоянная составляющая, в результате чего становится возможной гальваническая развязка. На приемной стороне сигнал поступает параллельно на двухполупериодный детектор-5, выполняющий роль симметричного демодулятора, и на симметричный ограничитель напряжения-6. В идеале (при отсутствии искажений в линии) на выходе симметричного ограничителя-детектора-6 должен появиться низкочастотный аналоговый сигнал-7, в котором полностью отсутствует высокочастотная составляющая. В действительности, вследствие линейных искажений, низкочастотный сигнал-7 будет содержать высокочастотную составляющую малой мощности, легко удаляемую обычным линейным фильтром (на Фиг.1 не показан). На выходе симметричного ограничителя-6 появится цифровой сигнал манчестерского кода, аналогичного манчестерскому коду на передаче.On the transmitting side, a low-frequency analog audio signal-1 of low frequency, having a constant component, is supplied to the first input of the symmetrical modulator-3. A bipolar signal in the form of a Manchester (or similar) digital code is supplied to the control input of symmetrical modulator-3. In modulator-3, signal-1 is alternately inverted in such a way that a symmetrical AIM-1 modulated signal-4 appears at the output of modulator-3, which enters a two-wire telephone line. There is no DC component in the transmitted signal, as a result of which galvanic isolation becomes possible. On the receiving side, the signal is supplied in parallel to a full-wave detector-5, which acts as a symmetric demodulator, and to a symmetrical voltage limiter-6. Ideally (in the absence of distortion in the line), a low-frequency analog signal-7 should appear at the output of the symmetrical limiter-detector-6, in which the high-frequency component is completely absent. In fact, due to linear distortion, the low-frequency signal-7 will contain a high-frequency component of low power, easily removed by a conventional linear filter (not shown in Fig. 1). At the output of the symmetrical limiter-6, a digital signal of the Manchester code will appear, similar to the Manchester code in the transmission.
Фактически в предлагаемом способе используются совместно АИМ и ШИМ. При этом, ШИМ используется для передачи цифровой информации и имеет всего 2 уровня, что обеспечивает высокую помехоустойчивость при демодуляции цифровых сигналов. В демодулированном аналоговом сигнале при отсутствии линейных искажений, в идеале, полностью отсутствует высокочастотная составляющая, что облегчает его последующую фильтрацию.In fact, in the proposed method, AIM and PWM are used together. At the same time, PWM is used to transmit digital information and has only 2 levels, which ensures high noise immunity when demodulating digital signals. In a demodulated analog signal, in the absence of linear distortion, ideally, there is no high-frequency component at all, which facilitates its subsequent filtering.
ЛИТЕРАТУРАLITERATURE
1. https://ru.wikipedia.org/wiki Амплитудно-импульсная модуляция - Википедия.1. https://ru.wikipedia.org/wiki Pulse amplitude modulation - Wikipedia.
https://de.ifmo.ru/bk_netra/page.php?dir=4&tutindex=11&index=42&layer=1.https://de.ifmo.ru/bk_netra/page.php?dir=4&tutindex=11&index=42&layer=1.
2. Панфилов И. П., Дырда В. Е. Теория электрической связи. – М.: Радио и связь, 1991. – 344 с.2. Panfilov I. P., Dyrda V. E. Theory of electrical communication. – M.: Radio and Communications, 1991. – 344 p.
3. Кулешов В. Н., Удалов Н. Н., Богачев В. М. Генерирование колебаний и формирование радиосигналов. – М.: МЭИ, 2008. – 416 с.3. Kuleshov V. N., Udalov N. N., Bogachev V. M. Generation of oscillations and formation of radio signals. – M.: MPEI, 2008. – 416 p.
4. Березовский П. П. Основы радиотехники и связи. — Екатеринбург: Уральский государственный университет, 2017. – 212 с. 4. Berezovsky P. P. Fundamentals of radio engineering and communications. - Ekaterinburg: Ural State University, 2017. - 212 p.
5. Карташевский В.Г., Лихтциндер Б.Я., Киреева Н.В., Буранова М.А. Компьютерные сети: учебник.– Самара, ПГУТИ, 2016. – 265 с.5. Kartashevsky V.G., Lichtzinder B.Ya., Kireeva N.V., Buranova M.A. Computer networks : textbook. – Samara, PGUTI, 2016. – 265 p.
Claims (1)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2809343C1 true RU2809343C1 (en) | 2023-12-11 |
Family
ID=
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU477517A1 (en) * | 1973-04-16 | 1975-07-15 | Всесоюзный научно-исследовательский институт телевидения и радиовещания | Device for demodulating a period modulated signal |
SU1644395A1 (en) * | 1988-03-14 | 1991-04-23 | Предприятие П/Я А-3517 | Method of common transmission and receiving of digit and analog data |
US5701106A (en) * | 1995-06-06 | 1997-12-23 | Nokia Mobile Phones Ltd. | Method and modulator for modulating digital signal to higher frequency analog signal |
RU2103839C1 (en) * | 1993-09-01 | 1998-01-27 | Борис Иванович Волков | Digital color television system |
RU2159010C2 (en) * | 1995-09-20 | 2000-11-10 | Роберт Бош Гмбх | Method for joint transmission of digital and analog modulated radio broadcast signals and/or tv broadcast signals |
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU477517A1 (en) * | 1973-04-16 | 1975-07-15 | Всесоюзный научно-исследовательский институт телевидения и радиовещания | Device for demodulating a period modulated signal |
SU1644395A1 (en) * | 1988-03-14 | 1991-04-23 | Предприятие П/Я А-3517 | Method of common transmission and receiving of digit and analog data |
RU2103839C1 (en) * | 1993-09-01 | 1998-01-27 | Борис Иванович Волков | Digital color television system |
US5701106A (en) * | 1995-06-06 | 1997-12-23 | Nokia Mobile Phones Ltd. | Method and modulator for modulating digital signal to higher frequency analog signal |
RU2159010C2 (en) * | 1995-09-20 | 2000-11-10 | Роберт Бош Гмбх | Method for joint transmission of digital and analog modulated radio broadcast signals and/or tv broadcast signals |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4324001A (en) | Synchronizer for MSK burst communications | |
US2391776A (en) | Intelligence transmission system | |
US6775324B1 (en) | Digital signal modulation system | |
GB1461137A (en) | Digital modulate/demodulate system | |
EP0325281B1 (en) | Optical transmitter, optical receiver and optical transmission apparatus and control method of optical receiver | |
US4215311A (en) | Adaptive delta-modulation system | |
RU2809343C1 (en) | Method for combined transmission of analog and digital signals | |
US3486117A (en) | Radio telegraph signal transmission | |
JP3389492B2 (en) | Simultaneous transmission device and simultaneous transmission method | |
CA1042514A (en) | Digital data transmission systems | |
US3378770A (en) | System for quadrature modulation of ternary signals with auxiliary oscillation for use in carrier regeneration at receiver | |
GB2031693A (en) | Timing signal extraction system | |
SU826984A3 (en) | Method of data transmission | |
JP3584072B2 (en) | Communication networks and stations | |
US4178553A (en) | Sampling modulated waves | |
WO2020135419A1 (en) | Optical backplane system and electrical signal transmission method | |
GB1449953A (en) | Communications system and method for transmitting over a limited bandwidth transmission link | |
US2835803A (en) | Linear detector for subcarrier frequency modulated waves | |
US2271721A (en) | Method and means for transmitting a plurality of signals over the same channel | |
US2462874A (en) | Multichannel electrical pulse communication system | |
US5181246A (en) | Privacy communication device | |
RU2234795C2 (en) | Method and device for coding electromagnetic radiation | |
RU2782450C1 (en) | Method for demodulating signals with relative phase manipulation | |
US4646323A (en) | Method and system for digital data transmission | |
GB355164A (en) | Improvements in or relating to high frequency signalling systems |