RU2809343C1 - Method for combined transmission of analog and digital signals - Google Patents

Method for combined transmission of analog and digital signals Download PDF

Info

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
Application number
RU2023103621A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Борис Яковлевич Лихтциндер
Александр Владимирович Росляков
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики"
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики"
Application granted granted Critical
Publication of RU2809343C1 publication Critical patent/RU2809343C1/en

Links

Abstract

FIELD: modulation; demodulation.
SUBSTANCE: invention relates to the field of modulation and demodulation when transmitting analogue and digital information. The technical result is the possibility of joint transmission of an analogue audio signal and a digital signal in a narrow frequency range. To do this, on the transmitting side, a modulating analogue audio frequency signal with a constant component is fed to the input of a symmetrical full-wave modulator. The Manchester code is used as a carrier frequency signal, transmitting digital information. On the receiving side, the signal is fed in parallel to a full-wave detector, which acts as a symmetrical demodulator, and to a symmetrical voltage limiter. A low-frequency analogue signal will appear at the detector output, in which the high-frequency component is completely absent. At the output of the symmetrical limiter, a signal will appear in the form of a Manchester code, similar to the Manchester code on the transmission.
EFFECT: possibility of joint transmission of an analogue audio signal and a digital signal in a narrow frequency range.
1 cl, 1 dwg

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)

Способ совместной передачи аналогового и цифрового сигналов, предусматривающий наличие импульсной модуляции в канале связи, отличающийся тем, что при передаче используется модулированный по амплитуде цифровой сигнал манчестерского кода, а на приеме одновременно производится его двухполупериодное детектирование для выделения аналогового сигнала и симметричное ограничение по уровню для выделения цифрового сигнала манчестерского кода.A method for the joint transmission of analog and digital signals, which provides for the presence of pulse modulation in the communication channel, characterized in that during transmission an amplitude-modulated digital signal of the Manchester code is used, and at reception it is simultaneously full-wave detection to isolate the analog signal and symmetrically limited in level to isolate Manchester code digital signal.
RU2023103621A 2023-02-16 Method for combined transmission of analog and digital signals RU2809343C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2809343C1 true RU2809343C1 (en) 2023-12-11

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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