SK174797A3

SK174797A3 - Modulation method and circuit arrangement for the transmission of data signals

Info

Publication number: SK174797A3
Application number: SK1747-97A
Authority: SK
Inventors: Ralph P Andress; Manfred M Huberty; Thomas Stampe
Original assignee: Deutsche Telekom Ag
Priority date: 1995-06-28
Filing date: 1996-06-26
Publication date: 1998-11-04
Also published as: EE03365B1; EP0835561B1; BG62545B1; EP0835561A1; CZ288335B6; PL324262A1; RU2194368C2; HU220526B1; BG102091A; PL181135B1; HUP9802364A2; ATE190786T1; HUP9802364A3; WO1997001894A1; CZ351697A3; RO119400B1

Description

Oblasť techniky

Vynález sa týka spôsobu modulácie a usporiadania obvodov na prenos dátových signálov a prijímača na príjem modulovaných a prenášaných dátových signálov podľa daného spôsobu.

Doterajší stav techniky

Zásadne je napríklad známa modulácia s dvomi postrannými pásmami. Ako spôsob s pomocnou nosnou nachádza sa modulácia s dvomi postrannými pásmami opäť v rôznych oblastiach oznamovacích kanálov, ako napríklad rozdielový signál stereofónneho prenosu, signál RSD na prenos doplnkových informácií vztiahnutých na program v rádiovom vysielaní UKW a informácia o farbe pri televíznom prenose. Spisom WO 85/05748 sá stalo tiež už známe použitie modulácie PSK pomocnej nosnej pre kompatibilný prenos dát rádiovým vysielaním AM.

Tieto modulácie s dvomi postrannými pásmami boli Špeciálne integrované do oznamovacích kanálov, v ktorých hrá šírka pásma signálu podradnú úlohu.

Nosná, potrebná na demoduláciu modulácie DSB, sa napríklad vytvára pri stereofónnom prenose, v ktorom je spolu prenášaná pilotná frekvencia 19 kHz na generáciu 38 kHz nosnej v multiplexnom signáli FM. Iné spôsoby používajú na spätné získanie nosnej DSB s identickými postrannými pásmami Costasovu sľučku. Ako príklad nech je uvedený demodulátorový čip RDS - SAA6579T.

V našom prípade, pre požadovaný prenos signálov RDS (QDSB s dvomi identickými postrannými pásmami) v oblasti dlhých vln sú však vzhľadom na šírku pásma (RDS QDSB =4,8 kHz) stanovené určité hranice.

Vyžarovanie RSD QDSB s toutu šírkou pásma v oblasti dlhých a kilometrových vín (9...148,5 kHz) by viedlo k rušeniu susedných kanálov už koordinovaných dátových vysielačov.

Vzhľadom na túto skutočnosť a s tým spojené nevýhody vysielania DSB ako

1. Dvojitá šírka pásma signálu RF

2. Rozdelenie vysielanej energie na rovnaké časti do postranných pásiem, pričom je potrebné iba jedno

3. Dvojitá šírka selekčného pásma pre potrebné prijímače zvyšuje pravdepodobnosť vnikania rušivých signálov.

Všeobecný problém pri prenose rádiových signálov analógového poprípade digitálneho typu predstavuje potrebná šírka pásma modulačného produktu. To znamená, že sa musí medzinárodne, poprípade národne usilovať o to, aby bol prirodzený zdroj frekvenčného pásma potrebného pre správy optimálne využitý.

Za účelom redukcie šírky pásma sa stal známym - napríklad zo spisu WO 85/04541 spôsob s jedným postranným pásmom (Single Sideband = SSB) pre digitálne signály, modulované QAM alebo PSK. Spočíva na skutočnosti, že pri modulácii s dvomi postrannými pásmami, vztiahnuté na fiktívnu nosnú RF, vznikajú dve postranné pásma s rovnakým obsahom informácie. Na opätovné získanie obsahu informácie je ale potrebné iba jedno postranné pásmo, čo v tomto známom spôsobe vyžaduje špeciálne obvody na dekódovanie prijímaného signálu.

Základom vynálezu je preto úloha vyvinúť spôsob a usporiadanie obvodov na prenos dátových signálov cez vysielač s veľkým dosahom pokrytia, pričom sa uvedeným nevýhodám výrazne vyhýba. Spôsob podľa vynálezu, usporiadanie obvodov podľa vynálezu a prijímač podľa vynálezu majú byť rýchlo a lacno realizovateľné, nepotrebujú vývoj žiadnych nových čipov a umožňujú okamžité využitie v koncových prístrojoch.

Podstata vynálezu

Táto úloha je riešená pomocou prenosu modulácie RDS (SSB-RDS) s jedným postranným pásmom znakmi patentového nároku 1, poprípade patentového nároku 6 pre usporiadanie obvodov.

v ·

Dalšie znaky sú chrakterizované v príslušnej význakovej časti patentových nárokov 2 až 5.

Výhoda pri riešení podľa vynálezu spočíva medzi iným v tom, že sa dá analógová modulácia s jedným postranným pásmom SSB preniesť aj na digitálnu moduláciu s dvomi postrannými pásmami (DSB = 2PSK). Typickým zástupcom použitia modulácie s dvomi postrannými pásmami (DSB), presnejšie kvadratúrna modulácia s dvomi postrannými pásmami (QDSB), je signál RDS podľa obr.l.

Použitím na príklad filtračnej metódy sa dá voliteľne vytvárať dolné alebo horné postranné pásmo signálu RDS. Takto získaná digitálna modulácia s jedným postranným pásmom sa dá pomocou zmiešavania s príslušnou frekvenciou oscilátora transportovať do požadovaného vysielaného spektra, ako je vidieť ž obr.2.

Vysielanie postranného pásma s/alebo bez zvyšku nosnej, závisí na použitom demodulačnom spôsobe. Obidva varianty sú prípustné, viď obr.l. Z toho vyplýva, že je zaisťovaná iba polovica Šírky pásma oproti vysielaniu RDS-DSB (QDSB). Okrem toho sa zlepšuje účinnosť vysielacieho zariadenia a tým môže byť pri rovnakom dosahu pokrytia znížená energia a prevádzkové náklady. Zmenšenie šírky pásma pripúšťa na prijímacej strane menšiu šírku selekčného pásma a tak znižuje pravdepodobnosť vnikania rušivých signálov. Výhodný prijímač je charakterizovaný v patenových nárokoch 7 až 9.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Vynález uskutočnenia obr.1 prenos principiálnu vynálezu a na je ďalej bližšie opísaný a vysvetlený na príkladoch pomocou pripojených výkresov, ktoré znázorňujú na i

modulácie RDS s jedným postranným pásmom, na obr.2 schému zapojenia na realizáciu spôsobu podľa obr.3 principiálnu schému zapojenia prijímača.

Príklady uskutočnenia vynálezu

V opise a obrázkoch sú používané nasledujúce skratky:

ARI rozhlasové informácie pre vodičov áut

RDS rádiový dátový systém

SSB jedno postranné pásmo (single side bánd)

DSB dve postranné pásma (double side bánd)

QDSB kvadratúrna modulácia s dvomi postrannými pásmami

USB horné postranné pásmo (upper side bánd)

LSD dolné postranné pásmo (lower side bánd)

PSK kľúčovanie posunom fáze (phase shift keing)

ZF medzifrekvencia.

Naznačené ťažkosti vyžarovania signálu RDS na dlhých vlnách sa prekonávajú tak, že z analógovej prenosovej techniky známe spôsoby SSB sú prenášané na modulácii RDS QDSB. Na rozdiel od analógovej modulácie SSB je pre demoduláciu treba frekvenčné Správna a fázovo správna nosná.

Na obr.l je znázornený signál RDS so svojimi postrannými pásmami. Prerušovane vyznačená nosná pri Q_o = 57 kHz označuje nemodulovanú nosnú ARI, známu zo systému ARI. Tá je v kvadratúre k fáze RDS a môže byť teda využívaná na demoduláciu postranného pásma RDS QDSB.

Príprava signálu RDS QDSB na použitie na dlhých vlnách je znázornená na obr.2. Ako dodávateľ signálu RDS QDSB s nosnou (nemodulovaný ARI) sa dá spravidla použiť každý kodér RDS, známy z UKW-RDS.

Na vytvorenie horného postranného pásma (USB) s nosnou, na obr.l prerušovane orámovaného, sa tu používa filtračná metóda. To znamená, že v druhom kroku dochádza k prevodu frekvencie signálu RDS QDSB (57 kHz) do Šírky filtračného pásma (Qq j) ^{+ =} 2,4 kHZ) filtra SSB.

Na výstupe filtra je teda v závislosti na zvolenej frekvencii oscilátora prvého prevodu frekvencie k dispozícii dolné (LSB + nosná) alebo horné (USB + nosná) postranné pásmo v polohe ZF. Druhý frekvenčný prevod slúži na to, aby sa získaný SSB signálu so zvyškom nosnej (nosná redukovaná na maximum amplitúd postranného pásma) transplantoval na požadovanú vysielaciu frekvenciu. V nasledujúcom stupni sa signál zosilňuje na odpovedajúci vysielací výkon. Akým spôsobom sa signál SSB synchrónnej demodulácie je kvadratúre k bočnému pásmu, z toho generovať prúd dát postranné pásmo, vrátane vytvára (filtračná metóda, fázová metóda, poprípade syntetické generovanie) nemá význam. Použitie na hodnotnejšie spôsoby modulácie, ktoré je treba previesť späť na DSB, sa nedá vylúčiť. Použitie spôsobu nie je zviazané s pásmom dlhých vín.

V nasledujúcom je opísaná demodulácia vysielania SSB - RDS.

Všeobecne je možná demodulácia synchrónna (koherentný demodulátor s frekvenčné a fázovo správnou pomocnou nosnou), ale aj asynchrónna (bez pomocnej nosnej). Pri použití jedného druhu nutné zvyšok nosnej, ktorá je v prenášať na vysielacej strane so sebou. Demodulácia sa uskutočňuje cez synchrónne demodulátory, pričom prenášaný zvyšok nosnej je používaný na synchrónnu demoduláciu. Demodulácia sa teda vykonáva priamo do základného pásma. V prípade že sa demoduluje asynchrónne, musí byť na prijímacej strane postarané o to, aby bola demodulátorom zaisťovaná neprítomná referencia nosnej postranného pásma. Ďalej je možné anylyzovať demoduláciu signálu podľa digitálnej 0 alebo 1 existenciou jeho typických spektrálnych frekvečných zložiek, a tým, že sa asynchrónne demoduluje demodulácie analýzou spektrálnych frekvenčných zložiek modulačného produktu. To znamená, že pre demoduláciu sa nemusíme viazať na čipy, ktoré je potrebné vyvinúť, pretože demodulačný produkt je v každom prípade ihneď ďalej spracovateľný pomocou digitálnych obvodov, bežných v obchode.

Vysielanie s jedným postranným pásmom signálu RDS (SSB-RDS) bolo vyskúšané na dlhých vlnách s frekvenciou 123,7 kHz, pričom ďalej opísané zapojenie podľa obr.2 sa ukázalo ako technicky realizovateľné a výhodné. Ako zdroj 1. dát sa v takom prípade používa kodér 2 RDS, ktorý môže poskytnúť moduláciu QDSB s/alebo aj bez nosnej frekvencie. Po prvom frekvenčnom prevode s prvým zmiešavačom 3 ä prvým oscilátorom 4 je vytváraný signál RDS-SSB so zvyškom nosnej pomocou filtračnej metódy u 5, a zmiešavaním pomocou druhého zmiešavača 6., ku ktorému je od druhého oscilátora 7 privádzaná nosná, prevádzaný na vysielaciu frekvenciu, au 8. zosilovaný a vysielaný. Ako zvyšok nosnej môže byť teda používaná nosná ARI, zapojíteľná u kodéra RDS. Na príjem signálu SSB-RDS sa používa známy celopásmový prijímač so synchrónnym demodulátorom.

\z

Daléie spracovanie základného pásma RDS (bifázový signál) nespôsobí žiadne technické problémy. Použitie spôsobu nie je viazané na pásmo dlhých vín.

Obr.3 znázorňuje prijímač pre dátové signály, prenášané spôsobom podľa vynálezu. Od antény 13 sú vysokofrekvenčné signály privádzané na vstupný zosilňovač 14. Frekvencia f_e+ Ízf sa vytvára oscilátorom 15, pričom f_e je frekvenciou (zvyšku) nosnej, obsiahnutej vo vysokofrekvenčnom signáli a ízf = 57 kHz. Vo zmiešavacom stupni 16 je potom zosilnený vysokofrekvenčný signál prevádzaný do pásma ZF a vedený cez pásmový filter 17 so äírkou pásma 2,4 kHz. Na neho sa napojuje demodulátor RDS typu SAA6579T, ktorý je bežne dostať v obchode, a ktorý má po jednom výstupe 19, 20 pre taktovací signál a dátový signál. Tieto signály môžu byť dekódované podľa pravidiel stanovených v rádiovom dátovom systéme a potom indikované.

w mt'v

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY je z modulovaného metódou odvádzaný

Spôsob modulácie na prenos dátových signálov, pričom dátovými signálmi je podľa kvadratúrneho spôsobu s dvomi postrannými pásmami modulovaná prvá nosná, pričom signálu filtračnou alebo . fázovou jednopásmový signál so zvyškom nosnej a pričom je jednopásmový signál zmiešavaním s frekvenciou oscilátora prevádzaný do pásma dlhých vín a prevedený jednopásmový signál vrátane prevedeného zvyšku nosnej je vyžarovaný.
2. Spôsob modulácie na prenos dátových signálov, pričom je syntetickým generovaním vytváraný jednopásmový signál so zvyškom nosnej, modulovaný dátovými signálmi spôsobom s dvomi postrannými pásmami, a pričom je jednopásmový signál zmiešavaním s frekvenciou oscilátora prevádzaný do pásma dlhých vln a prevedený jednopásmový signál vrátane prevedeného zvyšku nosnej je vyžarovaný.
3. Spôsob modulácie podľa patentového nároku 1, vyznačujúci sa tým, že modulovaný signál sa získava pomocou kodéra rádiového dátového signálu.
4. Spôsob modulácie podľa niektorého z nárokov 1 alebo 3, vyznačujúci sa tým, že jednopásmový signál je voliteľne vytváraný pomocou filtra ako dolné alebo horné postranné pásmo modulovaného signálu.
5. Usporiadanie obvodov na prenos dátových signálov, pričom sú dátové signály privádzané na kodér (2) RDS, pričom je výstup kodéra (2) RDS spojený s frekvenčným prevodníkom (3, 4), ktorý je zo svojej strany na výstupe napojený na jednopásmový filter (5) SSB, ktorého výstup je spojený s ďalším frekvenčným prevodníkom (6, 7) na prevod do pásma dlhých vín a pričom výstup ďalšieho frekvenčného prevodníka (6, 7) je napojený na , 6. Prijímač na príjem dátových signálov, pričom sú dátové signály vysielané a prijímané ako modulácia jednopásmového signálu so zvyškom nosnej, ktorý je na prenos prevádzaný do pásma dlhých vln zmiešavaním s frekvenciou oscilátora a pričom sú uvažované prostriedky (15, 15) ma prevod signálu, prijímaného v pásme dlhých vín, do frekvenčnej polohy jednopásmového signálu so zvyškom nosnej, na ktorých výstup je napojená pásmová priepust' (17) a že pásmová priepust' (17) je spojená s demodulátorom (18) .

vstup dlhovlnového vysielača (8).

Prijímač podľa nároku 6, vyznačuj úc i pásmová priepust' (17) má Šírku pásma 2,4 frekvenciu 57 kHz.

sa tým, že kHz a zahrňuje

Prijímač podľa niektorého z vyznačujúci sa tým, sám o sebe známy demodulátor RDS.

nárokov 6 alebo 7, že demodulátorom (18) je

Prijímač na príjem dátových signálov, pričom sú dátové signály vysielané a prijímané ako modulácia jednopásmového signálu so zvyškom nosnej, ktorý je na prenos prevádzaný do pásma dlhých vln zmiešavaním s frekvenciou oscilátora a pričom je prenášaný zvyšok nosnej používaný na synchrónnu demoduláciu.
10.Prijímač na príjem dátových signálov, pričom sú dátové signály vysielané a prijímané ako modulácia jednopásmového signálu so zvyškom nosnej, ktorý je na prenos prevádzaný do pásma dlhých vln zmiešavaním s frekvenciou oscilátora a pričom je prijímané postranné pásmo asynchrónne demodulované, hlavne analýzou spektrálnych frekvenčných zložiek modulačného produktu.

7/

1/1

RDS-QDSB

RDS modulovaná 57kHz nosná poloha ZF signál RF