SE463390B - Vaagformsgenerator - Google Patents

Description

465 590 2 kräver att modulationsindex är exakt. Det är således inte realistiskt att använda sig av principen i figur l för att förverkliga konstruktioner utom da man använder mycket primitiva mottagare. Pâ grund av sin analoga karaktär lämpar sig principen inte heller för LSI-implementering.

Ett sätt att erhålla ett exakt modulationsindex är att använda sig av pà förhand uträknade kvadraturvagformer lagrade i en tabell.

Om man inför vissa begränsningar på modulationsindex (h=2K/P där K och P är heltal utan gemensamma faktorer) kan man visa att värdet hos radiosignalens fas under en databits varaktighet kan delas upp i tva oberoende komponenter, en konstant som bara beror av förhistorien och en tidsvariabel som bara beror av de senast utsända bitarna.

Den komponent som beror av de tidigare utsända bitarna härrör fran det faktum att varje utsänd datasymbol lämnar ett permanent fasbidrag pa hiT. Denna är konstant under hela symbolintervallet och kallas signalens ackmulerade fas eller dess fasminne. Den ackumulerade fasen är naturligtvis begränsad till intervallet (Û,2'|T) vilket gör att den bara kan anta P värden.

Den andra komponenten, som bara beror pà den utsända biten och dess närmsta grannar i tiden härrör från att fasen (med avsiktlig intersymbolinterferens) vid en speciell tidpunkt beror inte bara av den för tillfället utsända databiten utan även av de föregående och efterkommande symbolerna. Antalet bitar som bidrar till radiosignalens ögonblicksfas beror således pa premodulationsfiltrets impulssvars varaktighet.

Genom att använda formlerna ovan kan man i förväg beräkna samtliga vagformer som generatorn skall kunna generera. Tabellen blir tredimensionell.

Dels adresseras tabellen efter symbolförhistorien (de M senaste symbolerna), dels efter vilken ackumulerad fas man för tillfället har samlat pa sig och dels efter vilket av de S vàgformssamplen i symbolintervallet som önskas.

Figur 2 visar en förut känd vagformsgenerator för modulationsindex h = 1/2, publicerad i IEEE COM-26, No 5, 1978 "Tamed frequency modulation" av Jager et al. Skiftregistret BHR lagrar de M senaste databitarna, upp-ned räknaren GM 465 390 3 styrs av den sista biten i BHR och representerar således den ackumulerade fasen med sin utsignal. Vågformerna för sin 9 och cosâ finns lagrade i ROM- tabeller som adresseras S gånger per bitintervall. Sampelräknaren SR räknar upprepat från 0 till S-l. D/A-omvandling och rekonstruktionsfiltrering ger de korrekta analoga signalerna som sedan matas in i kvadraturmodulatorn.

REDOGÖRELSE FÖR UPPFINNINGEN I den ovannämnda kända vågformsgeneratorn adresseras en sinus- och en cosinustabell för de olika vågformerna medelst en adress som utgörs av de M senaste databitarna jämte en adress som utgörs av ett värde som beror av den ackumulerade fasen. Man kan genom analys av de kurvformer som uppträder i radiosignalens detektionsöga konstatera att detta endast innehåller P'2M'2 olika typer av "grund-vågformer" (M: antalet lagrade symboler i registret BHR). De resterande BP' 2M'2 inversen av någon kurvform bland "grundvågformerna". Enligt föreliggande vågformerna är antingen samma eller tecken- uppfinning beräknas endast dessa P'2M'2 grundvågformer och lagras i ett enda tabellminne eller tabellenhet som således kan ge vagformerna för både sin 6 och cos 6 , dvs för både I- och Q-kanalen. Adresseringen av rätt vågform kan därvid utföras genom en speciell adresseringsenhet mellan ett ingångsregister och ett kvadrantminne. Ändamålet med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en vågformsgenera- tor för kontinuerlig fasmodulation som innehåller endast en tabellenhet för de lagrade vågformerna.

Vågformsgeneratorn är därvid kännetecknad så som framgår av patentkravets 1 kännetecknande del.

FIGURBESKRIVNING Uppfinningen skall nu närmare beskrivas med hänvisning till bifogade ritningar där figur l visar ett blockschema över en teoretisk modell av en sändare för binär kontinuerlig fasmodulation; 463 590 4 figur 2 visar ett blockschema över en förut känd vagformsgenerator; figur 3 visar ett diagram över en radiosignalens fasvariation för vissa inkom- mande datasymboler; figur 4 visar ett översiktligt blockschema över en vagformsgenerator enligt uppfinningen; figur 5 visar ett mer detaljerat blockschema över vàgformsgeneratorn enligt figur 4; figur 6 visar en tabelluppställning för binära värden; figur 7 visar ett tidsdiagram.

UTFÖRINGSFORMER Före beskrivning av vagforrnsgeneratorn enligt uppfinningen skall kortfattat den förut kända vagformsgeneratorn enligt ovannämnda litteraturställe beskrivas, se figur 2.

Den kända vagformsgeneratorn innehåller tabellenheter ST och CT för lagring av sin 9 respektive cos 9 . Tabellenheterna är av ROM-typ och adresseras av ett kvadrantminne GM och ett bithistorieregister BHR. Utmatningstakten fran tabellenheterna ST och CT bestäms av en sampelräknare SR. Efter digital- analogomvandling i enheterna DAl, DA2 och lagpassfiltrering i filtren LPl, LP2 tillförs den erhållna vagformen sin 9 respektive cos Gvar sin multiplikator M1 respektive M2 jämte en adderkrets ADD för att bilda den utgaende modulerade signalen S(t) = A cos (wct+ S), dvs radiovågen.

Bithistorieregistret BHR bestar av ett skiftregister som lagrar ett antal inkommande datasymboler av vilka en utgör den aktuella datasymbolen och övriga utgör föregående och efterföljande symboler. Samtliga datasymboler samt kvadrantminnets utsignaler bildar en adress som utpekar en viss vågform i tabellenheterna ST och CT. 3D 463 390 Kvadrantminnet GM utgörs av en upp- och nedräknare, som stegas uppat eller nedât av den sista databiten fran skiftregistret BHR. Räknarens värde, som avges till sinus- och cosinustabellen, representerar därvid ett ackumulerat fasvärde. Räknaren GM utgör därmed ett kvadrantminne för fasvinkeln 6, dvs lagrar ett binärt värde som anger vilken kvadrant G befinner sig.

Antalet bitar som lagras i registret BHR beror pa graden av avsiktlig ISI och antalet steg P hos räknaren GM beror av modulationsindex h. Antalet sampel per bitintervall S beror av kvalitetskraven pa de analoga signalerna. Det totala lagringsbehovet hos denna kända vagformsgenerator är 2'S°P'2M, där S= antalet sampel per bitintervall och M= antalet senast lagrade databitar i BHR. Lagring- sbehovet kan därför bli stort om kvalitetskravet är högt, dvs da S och M ej är sma tal, exempelvis S38 och M>3. Exempelvis är M=3 och S=8.

Figur 3 visar ett diagram över fasvinkelns variation för fyra inkommande databitar till registret BHR da h=l/2, M=l och intersymbolinterferens saknas.

Det antas att 9 befinner sig i l:a kvadranten och startar fran värdet noll, dvs innehållet i registret BHR är noll och kvadrantminnet GM är nollställt. Da data inkommer till registret BHR under symbolintervallet 0-T bildas en adress som utpekar sin 9 och cosê i sinustabellen ST och cosinustabellen CT, sa att vid intervallets slut 9 :77/2 och registret GM ställs till Ûl. Under det därpa följande intervallet T-2T antas att registret BHR laddas sa att slutvärdet vid 2T är 9 :W . Värdet i registret GM är da 10. Under symbolintervallet 2T-3T antas de inmatade datasymbolerna till registret BHR vara sadana att 9 minskar ned till qï/Z vid 3T. Det lagrade värdet i registret GM blir da ater Ûl. Under intervallet 3T-4T växer ökar 9 till 'IT och registret GM lagrar värdet 10. Under alla intervall Û,T,2T,3T,4T adresseras tabellerna ST och CT sa att sinus och cosinus för 6 = U, 77/2, 'IT och yF/Z utpekas.

I registret BHR lagras saledes de databitar under ett symbolintervall, som anger vilket momentant värde pa sin 9 och cos 9 som skall adresseras, medan värdet i registret GM (kvadrantminnet) anger för vilket värde pa 9 adres- seringen skall utgå ifran, dvs startvärdet. De streckade linjerna i figur 3 anger förlopp för olika startpunkter, dvs olika värden lagrade i registret GM, medan variationen är samma under symbolintervallen Û,T,2T,3T,4T, för lika inmatade datasymboler till registret BHR. 463 3 9 0 6 Figur 4 visar vågformsgeneratorn enligt uppfinningen. Gemensamt med den förut kända vågformsgeneratorn enligt figur 2 är att den nya innehåller ett skiftregister BHR, en upp-nedräknare GM på ingångssidan samt omvandlar- enheterna DAl, DA2, filtren LPl, LP2 och multiplikatorer Ml, M2 jämte adderkrets ADD på utgångssidan. Vad som skiljer den nya vågformsgeneratorn från den förut kända är att de båda tabellenheterna ST och CT ersatts med en enda tabellenhet SCT för lagring av ovannämnda grundvågformer (P'2M°zst) för ett visst antal bitar M i registret BHR. Denna enhet kan bestå av ett ROM som programmerats på det sätt som framgår av bifogade appendix.

Ett adressomvandlingsnät ADR är med sina ingångar anslutet till skiftregistrets BHR utgångar. Dessutom är den utgång hos BHR som representerar den äldsta biten ansluten till ingången hos upp-nedräknaren QM som utgör kvadrantminnet.

Räknaren GM har för h=l/2 två utgångar (mest signifikant respektive minst signifikant bit) som är anslutna till adressomvandlingsnätet ADR.

Adressomvandlingsnätet ADR har M utgångar anslutna till adressingångarna hos tabellenheten SCT för att utpeka tillhörande vågform i beroende av de datasymboler, som under varje symbolintervall T finns i registret BHR och i beroende av värdet i kvadrantminnet DM. Adressomvandlingsnätet ADR är dessutom anslutet till en styringång hos en logikenhet NP som över sina ingångar mottar utgångsvärdena från tabellenheten SCT. Enheten inverterar respektive låter värdena passera oförändrade i beroende av styrsignalen I från adressomvandlingsnätet ADR. Tabellenheten SCT lagrar värdena på cos 9 för de 9 som adresserats till denna. Värdet på sin 9 kan erhållas genom att modifiera adressen och eventuellt invertera värdet på cos 9 erhållet från enheten SCT, vilket sker i enheten NP i beroende av styr-signalen I från adressomvandlingenheten ADR. Inverteríng respektive passering av värdet på vågformen från tabellenheten SCT styrs omväxlande under en samplingsperiod S som bestäms av en samplingsenhet SR. Denna enhet samplar det adresserade innehållet (den adresserade vågformen) i tabellenheten ett antal gånger S under ett symbolintervall T, exempelvis 8 gånger. Under ena hälften av en samplings- period utmatas värdet från tabellenheten SCT för att få cos 9 och under andra hälften för att få sin 6 . Både sin 6 är därvid digitalt representerade. och cos 6 463 390 7 En låskrets LS låser värdet på sin 9 under den tid (n: halvt samplingsintervall) som erfordras för att bilda motsvarande cos 0 . Dessa båda värden uppträder efter ett samplingsintervallet på vardera ingången av respektive omvandlare DAl, DA2, dvs sin 9 uppträder på ingången av omvandlaren DA1 och cos 6 uppträder pà ingången av omvandlaren DA2. Vid samplingsintervallets slut aktiveras båda omvandlarna DAl, DA2 och omvandling till motsvarande analoga värden sker, vilka utmatas samtidigt till de efterföljande multiplikatorerna M1, M2. I dessa sker på känt sätt en modulation av bärvågen -A sin w ct respektive A cos w ct och efter addition i adderkretsen ADD fås den signal som bildar den utsända radiosignalen.

För vågformsgeneratorn enligt uppfinningen gäller att alla datatillstånd, dvs uppsättningar av datasymboler lagrade i registret BHR under ett symbolinter- vall, som resulterar i samma vågform skall resultera i samma adress till den reducerade tabellen för cos 6 lagrad i tabellenheten SCT. I tabellenheten SCT lagras således ett antal grundvågformer som kan adresseras och därefter inverteras för att få sin 6 och cos Gför alla möjliga binära kombinationer av M-2 de inkommande datasymbolerna. Antalet lagrade kurvformer är P°2 , där M=antalet binära positioner i registret BHR och P antal lägen hos GM.

Vid adresseringen av tabellenheten SCT bestämmer utsignalen från räknaren GM (två bitar) vilken kvadrant startvärdet av 9 , dvs var 9 = 90 befinner sig.

Utsignalen från registret BHR bestämmer vilken av de lagrade grundvåg- formerna som skall utpekas i tabellenheten SCT. Denna lagrar vågformerna för antingen sin Ö eller cos 6 och om exempelvis cos 6 lagras fås sin 9 genom adressomvandling i ADR och Villkorlig invertering i enheten NP. De lagrade samplade värdena hos vågformen framhämtas S gånger per symbolintervall T.

Figur 5 visar en utföringsform av vågformsgeneraton enligt uppfinningen i det fall att M=3, h=l/2 och S=8. Bithistorieregistret utgörs av ett skiftregister BHR g med tre positioner och inkommande dataflöde i form av binära värden 0 eller 1 inmatas över registrets BHR dataingång. Utsignalen från registret utgör en uppsättning binära symboler bz, bl, bo, där bz är den mest signifikanta biten.

Denna bit matas till räknaringangen hos upp/ned-räknaren GM som utgör kvadrantminnet. Dess båda utgångar Gl, G0 ger ett binärt tal med två positioner där Gl är den mest signifikanta biten. Både räknaren GM och registret BHR klockas med samma klocksignal CKB (se figur 7). 46 '7 CN xO @ 8 Till var och en av utgångarna bl och b 0 hos registret BHR är en exklusiv- eller grind EXl, EX2 ansluten för att invertera bl och b O om b2 är = l. Utgångarna av grindarna EXl, EXZ är anslutna till vardera adressingången ao respektive al hos tabellenheten SCT. Grindarna EXl, EX2 bildar en del ADRl av adressom- vandlingsnätet ADR enligt figur 4.

Den andra delen av adressomvandlingsnätet ADR består av en enhet ADR2 med fyra ingångar och två utgångar. Enheten ADR2 skall bilda signalen till den tredje adressingången az hos enheten SCT samt en inverterande eller icke- inverterande styrsignal I till negeringsenheten NP beskriven ovan. Tabellen enligt figur 6 visar sambandet mellan samtliga möjliga registerpostitioner i BHR jämte räknarpositioner i minnet GM och adressignaler az, al, ao jämte styrsignalen I. Med ledning av denna tabell kan adresseringsenheten ADR2 konstrueras medelst exempelvis heladderare och tillhörande logik. Till adres- seringsenheten matas även en binär taktsignal betecknad I/Ö som styr utmat- ningen av signalerna I och az så att under ena hälften av ett samplingsintervall värdet för att bilda sin Ö utmatas och under den andra hälften av samplings- intervallet värdet för att bilda cos 9 utmatas från enheten NP till efterföljan- de låskrets (sin 9 ) och omvandlare DAZ (cos 6 ).

De logiska sambanden mellan instorheterna b o,b1,b2;Ql,Q0 och utstorheterna a 0,al,a2; I bestäms av följande: ao =b2æ bÛ , al =b2® bl Ifö = 12 8 = Ö _ °' 2 o, I- C-JIQ QO@(b2^ 80)) vilket kan skrivas som: 32 : Qoæ I = olqg (GOA I/öom) (1124 E10) I tabellen enligt figur 6 är samtliga adresseringssignaler az, al, ao Och den inverterande styrsignalen I visade för samtliga möjliga inkommande data- symbolkombinationer b2, bl, bo med tre bitar och i de olika kvadranterna för 6. 1D 465 590 9 Som nämnts tidigare kan samtliga vagformer för sin 9 och cos 9 fas ur ett antal P'2M'2 grundvagformer lagrade i tabellenheten SCT. I detta fall är M=3 och P=4 och således behövs endast 8 grundvagformer, nedan kallade kurvseg- ment. Dessa är betecknade A, B, C, D, E, F, G, H i tabellen. Värdet pa var och en av dessa kurvsegment är lagrade i tabellenheten SCT. För varje givet värde pa G, G0 (anger kvadranten för 9 ) och datasymboluppsättning bz, bl, bo fas tva adressuppsättningar az, al, ao för IIÖ=Û och I/Ö=l medelst adress- enheterna ADR1, ADR2. Tabellenheten SCT adresseras således tva ganger för samma uppsättning data.

För exempelvis datauppsättningen bz, bl, bo = 101 i första kvadranten (G11 C40 = 00) fas adresserna az, al, ao = Ûll för I/Ö = Û OCH 110 för I/Ö_= l- Detta ger kurvsegmenten -C respektive -G, vilkas sampel omväxlande adresse- ras av samplingsenheten SR.

Tidsdiagrammet enligt figur 7 förklarar närmare funktionen hos vagforms- generatorn enligt figur S, i anknytning till ovanstaende exempel.

Da klockpulsen CKB blir hög, skiftas registret BHR och en viss uppsättning datasymboler b2,ib1, bo =10l utmatas till grindarna EXl, EX2, till räknaren GM och till adressenheten ADR2. Samtidigt aktiveras räknaren GM av klockpulsen CKB att mata ut ett visst värde Gl Q D (=Û0). Man far en viss adressuppsättning az, al, ao och en viss styrsignal I. Samtidigt är I/Ö = l (sin 6 ). Under intervallet to-tz framhämtas ett värde fran det utpekade kurvsegmentet G av samplingspulsen CKS 1 och detta värde utmatas till enheten NP. Eftersom I = l inverteras värdet innan det förmedlas vidare till laskretsen LS. Denna laser värdet vid tiden t LDA ej blivi: hög. l. Omvandlarna är ännu ej aktiverade, eftersom styrsignalen Då I/Ö blir Û vid tiden 122 fas en annan adressuppsättning az, al, ao än för I/Ö = l, nämligen den som ger kurvsegment C och som framhämtas under i tiden tz-ta av samplingsenheten SR och därefter utmatas till enheten NP.

Eftersom I = 1 fas ett inverterat värde pa kurvsegment till omvand- laren DA2. Vid tiden t; aktiveras bada omvandlarna DAl, DA2 och värdena fran kurvsegmenten -G och -C omvandlas och avges till de efterföljande enheterna Ml, M2 och ADD såsom tidigare beskrivits. Pa liknande sätt framhämtas övriga 463 390 värden till kurvsegmenten -G och -C enligt exemplet under helt bitklockinter- vall till dess att kurvsegmenten för den inmatade datasymboluppsättningen bz, bl, b o ( = 101) helt har genomgatts. Proceduren upprepas för samtliga 8 samplingspulser under ett helt klockintervall (= T), varefter en ny datasymbol inklockas i registret BHR (varvid räknaren GM stegas upp eller ned) och ett nytt kurvsegment för sin 9 och cos 6 inmatas till omvandlarna DAl, DA2.

Den föreslagna vagformsgeneratorn ger ett minskat vagformslagringsbehov, nämligen P'2M'2 i jämförelse med 2'P'2M hos den förut kända. Vid LSI-realise- ring resulterar detta i ett starkt minskat ytbehov. Ytbehovet för den här föreslagna generatorn torde vara en attondel av det för den förut kända vagformsgeneratorn. Förbättringen beror på dels att symmetrier i modulations- schemat utnyttjas, dels att bägge kvadratursignalerna erhålls ur samma upp- slagstabell. 463 590 11 APPENDIX Lmåmflznew mvwfiš Émcowpmdsuoswga n Abvs Lao \ mšswåkšš % ç»n 2% w\h+@ 4 mmm uwL~wWmwLmwLo~m~;~«n v Lmvvp umämpcm n s Tv 1 :N ~o; wa :mïwwcfpfn .En .wasmm pmšmpcm n w TP | w Ål wv.

O n? . N w . . N I. a _. | ïuosfnm alm IW + %N | z nflí .f U | Nuoefiznfm mv H. hv mi: .Am v33 ._.m._._a_._mzzu|_4mm><._. ^m.¥v=

Claims (2)

465 10 15 2D 25 3D 390 1_-_2 PATENTKRAV

1. Vàgformsgenerator för att alstra en första vågform sin Ö och en andra vàgform cos (9, där 6 = fasvinkeln hos en radiosignal vid modulering medelst digital kontinuerlig fasmodulation med modulationsindex h=2'n där n är ett helt tal från en radiosändare av kvadrarturtyp i beroende av de datasymboler som skall utsändas, varvid vagformsgeneratorn innehåller: ett bithistorieregister (BHR) för att i viss följd lagra ett visst antal (M) inkommande binära datasymboler (bo, bl, b2...bM_l), vilka anger den momen- tana fasvinkeln ( Ö m), ett mínnesorgan (GM) för att lagra ett binärkodat värde (GoGlm) som anger den ackumulerade fasen ( Ö o) ett lagringsorgan (SCT) i tabellform med ett antal binära adressingangar (ao, al, a2...aM_1) för ett antal värden vilka anger nämnda vagformer i beroende av nämnda antal (M) inkommande datasymboler och det i minnesorganet (GM) lagrade värdet, en samplingsenhet (SR) för att avkänna de till en viss vagform hörande värdena i lagringsorganet (SCT), samt utgàngsenheter innefattande digital- analogomvandlare (DAl, DA2) och multi- plikatororgan (M1, M2) jämte adderare (ADD) för att bilda radiosignalen, k ä n n e t e c k n a d av att lagringsorganet (SCT) i tabellform lagrar P'2M_2 stycken kurvsegment av nämnda vàgformer som digitala värden för endast en av nämnda vagformer (cos Ö), varvid M = antalet adressingangar till lagringsorga- net (SCT) vilket är samma som antalet lagrade datasymboler i nämnda bithistorieregister (BHR), och P är antalet tillstànd i nämnda mínnesorgan (GM), att ett adressomvandlingsorgan (ADR) är anordnat för att i beroende av nämnda antal (M) datasymboler och det i minnesorganet (GM) lagrade värdet (G0, Gl,...) bilda en adress till nämnda adressingangar, varvid en taktsignal (I/G) med två tillstànd styr adressomvandlingsorganet omväxlande så att nämnda adress (a2,al,aÛ) utpekar ett sinus- eller cosinuskurvsegment (G) hörande till nämnda datasymboler för taktsignalens ena tillstànd och därefter ett cosinus-respektive sinuskurvsegment (C) hörande till samma datasymboler för taktsignalens andra tillstånd, att en inverterande enhet (NP) är anordnad som styrs av en signal (I) från nämnda adressomvandlingsorgan (ADR) för att invertera eller icke invertera de (l Gl 1D 465 590 13 från lagringsorganet (SCT) erhållna sinus- och cosinuskurvsegmenten i beroende av taktsignalens värde och det i minnesorganet (GM) lagrade värdet, samt att ett låsorgan (LS) är anordnat för att låsa värdet på sinus- eller cosinuskurv- g segmentet medan cosinus- respektive sinuskurvsegmentet utpekas i lagrings- organet (SCT) och utmatas, så att de erhållna värdena på de båda kurvsegmen- ten samtidigt omvandlas i respektive digital- analogomvandlare.

2. Vågformsgenerator enligt patentkrav l, k ä n n e t e c k n a d av att de P'2M'2 lagrade vågformerna i lagringsorganet (SCT) är lagrade i form av digitala värden vilka är valda så att i fasvinkelns första kvadrant (Û<0< 7772) de M-3 och P'2 bestämd kurvsegment för cos Ö och för samma uppsättning inkommande digitala värdena anger P'2M'3 bestämda kurvsegment för sin datasymboler (bo,bl,bz,..bM_ , att i fasvinkelns andra, tredje och fjärde kvadranter (W/Zífkfl; 'IT_<_ 63377/2, Bfi/Zí â<2 77,) de lagrade digitala värdena anger de P'2M'3 kurvsegmenten för sin 9 som i närmast föregående kvadrant gäller för cos 6 vid samma uppsättning inkommande datasymboler (b 0,bl,b2...bM_l) och motsvarande för cos 9 , varvid värdena för respektive kvadrant bestämmes av det värde (Qo,Ql,...) som är lagrat i nämnda kvadrant- minne (GM).