NO840819L - Krets for gjenvinning av baereboelger til et amplitude- og fasemodulert inngangssignal - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en krets for gjenvinning av bærebølgen for et amplitude- og fåsemodulert ASK-PSK-inngangssignal (nærmere bestemt QAM-signal) som innbefatter en oscillator med en frekvensstyrer for å frembringe bærebølgen, en kvadraturdetektor for tilførsel av signaler som representerer amplituden til inngangssignalet projeksert på to kvadraturkomponenter P og Q i bærebølgesignalet frembrakt av oscillatoren og for således å bestemme modulasjonstilstanden til inngangssignalet og korreksjonsinnretning for å danne et korreksjonssignal for frekvensstyringen av oscillatoren på basis av utgangssignalene fra en krets som bestemmer sonene i planet til kvadraturkomponentene P og Q.

En krets av denne art har blitt beskrevet i fransk patent-søknad nr. 2.466.145. Ved denne kjente kretsen blir korreks jonssignalet frembrakt med alle modulasjonstilstandene til inngangssignalene betraktet som av samme viktighet som hver sone de kan være i. Dersom inngangssignalet blir sendt av en kanal utsatt for selektiv fading er posisjonen for tilstandene relativt i forhold til komponentene i kva-draturet ikke lengre den til de ideelle punktene, men av-henger av påfølgende sendte tilstander. Usikkerheten ved disse punktene er viktigere ettersom selektiv fading er mer utbetalt. Det kan også være tilfelle at usikkerhets-domenene blir nærliggende. I et slikt tilfelle virker den kjente kretsen dårlig på grunn av at for forhold hvor sig-nalamplituden er svak er hvor støygeneratorer og innehol-der betydelige feil for korreksjonssignalet.

Det er formål med foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en bærebølgegjenvinningskrets av den typen angitt i inn-ledningen og som gir tilfredsstillende drift både ved tilstedeværelsen og i fravær av selektiv fading.

En bærebølgegjenvinningskrets ifølge oppfinnelsen er kjennetegnet ved at korreksjonsinnretningen innbefatter en vektkrets som mottar utgangssignaler fra sonebestemmelses kretsen for å frembringe korreksjonssignalet i samsvar med distinkte vekter tildelt respektive soner definert av sonebestemmelseskretsen.

En fordel med oppfinnelsen er at ved egnet .valg av forskjellige vekter ved veiekretsen er det mulig å unngå pro-blem' med feilaktig låsing, som kan bli sikret ved undersø-kelse av kurven kjent som "S"-kurven (i dette henseendet vil det bli gjort henvisning til artikkelen av A. LECLERT og P. VANDAMME i "GLOBECOM '82 report, Universal carrier recovery loop for OASK and"PSK signal sets").

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere ved hjelp av utførel-seseksempler med henvisning til tegningene, hvor: Fig. 1 viser en første utførelsesform av en krets i samsvar med oppfinnelsen for gjenvinning av bærebølger til et 16 QAM-signal. Fig. 2 viser modulasjonskonstellasjoner ved P,Q-planet

for 16 QAM-modulasjon.

Fig. 3 viser en mulig formasjon av soner.

Fig. 4 viser "S"-kurven for kretsen på fig. 1,-dvs. fa-sekomperatorkarakteristikken gitt av denne kretsen.

Fig. 5 viser en annen fordeling av sonene.

Fig. 6 viser en annen utførelsesform av bærebølgegjen-vinningskretsen i samsvar med oppfinnelsen.

Fig. 7 viser "S"-kurven for kretsen på fig. 6.

Pa fig. 1 er det vist en bærebølgegjenvinningkrets i samsvar med oppfinnelsen hvor henvisningstallet 1 angir en kvadraturdetektor som tilfører signaler på ledningene lp og lq på basis av hvilke alle modulasjonstilstander til et inngangssignal tilført en terminal 2 blir bestemt. Disse signalene tilgjengelig på ledningene lp og lq er projek-sjonen av amplituden til inngangssignalet på kvadraturkomponentene P og Q for et bærebølgesignal tilført av en oscillator 3 forsynt med en frekvensstyreinngang 4. Fig. 2 viser konstellasjonen for disse modulasjonstilstandene når oscillatoren 3 er ansett som synkronisert. I det beskrevne eksempelet er den betraktede inngangssignalmodulasjonen 16 QAM-modulasjon, dvs. en modulasjon i 16 tilstander, disse tilstandene er angitt på fig. 2 med El, E2, E3, ..., E16. Tilstanden El er kjennetegnet av signalene til amplituden "1" med hensyn til komponentene P og Q, tilstanden E3 ved hjelp av signalet til amplituden "3" med hensyn til komponentene P og Q, tilstanden E2 ved hjelp av signalene til amplituden "3" og "1" med hensyn til hhv. kompontentene P og Q og tilstanden E4 ved hjelp av signalene til amplituden "1" og "3" med hensyn til hhv. komponentene P og Q. Tilstandene E5, E6,E8 opptar symmetriposisjonene med hensyn til komponentene Q med tilstandene El, E4, E3 og E2. TilstandeneE9, E10, Ell, E12, E13, E15 og E16 opptar symmetriposisjoner i forhold til komponenten P med tilstandene E5 E8, E7, E6, El,E4, E3 og E2 hhv.

Dersom oscillatoren nærmere bestemt ikke er synkronisert med inngangssignalet opptar ikke tilstandene lengre den ideelle posisjonen definert ovenfor. For å returnere disse tilstandene til deres ideelle startposisjoner har innret-ninger blitt tilveiebrakt for å tilføre et korreksjonssignal til frekvensstyreinngangen 4 for oscillatoren 3 via et integrasjonslavpassfilter 5. Denne innretningen innbefatter bl.a. en krets 10 for å bestemme soner i planet til komponentene P og Q og i samsvar med oppfinnelsen en veiekrets 12 ved utgangen av hvilke korreksjonssignaler frem kommer avhengig i samsvar med klare vekter av forskjellige soner definert av sonebestemmelseskretsen.

Sonebestemmelseskretsen 10 innbefatter en adderer 15 hvis inngang er forbundet med ledningene lp og lq og hvis utgang er forbundet med en- avgjørelseskrets 16,. en subtrahe-rer 17 hvis ( + ) inngang er forbundet med ledningen lq, hvis (-) inngang er forbundet med ledningen lp og hvis utgang er forbundet med avgjørelseskretsen 18, en avgjørel-seskrets 19 hvis inngang er forbundet med ledningen lq og en -avgjørelseskrets 20 hvis inngang er forbundet med ledningen lp. Kretsene 16, 18, 19rog 2O.--tirf.0rer ...et signal med den logiske verdien "1" når signalet ved deres inngang er større enn "0" og den logiske verdien "0" dersom signalet ikke er. Den logiske verdien ved ;,ut.gangen fremkommer ved hastigheten ved hvilken forskjellstilstandene til til-standssignalet. fremkommer. For dette formål er det sørget for en-klokkegenerat.or^25 som tilfører s-ignaler -H-- som representerer mengden av fremkomsten og disse signalene H blir tilført forskjellige avgjørelseskretser 16, 18 19 og 20. Andre avgjørelseskretser er anordnet: - krets 30, hvis inngang er forbundet med ledningen lq,. tilfører et logisk signal "1" for et inngangssignal større enn "+3"/og "0" ellers; krets 31, hvis inngang er forbundet med ledningen lq, tilfører et logisk signal "1" for et inngangssignal mindre enn "-3", og "0" ellers; - krets 32, hvis inngang er forbundet med ledningen _lp, tilfører et logisk signal "1" for et inngangssignal større enn "+3", og "0" ellers; - krets 33, hvis inngang er forbundet med ledningen lp, tilfører et logisk signal "1" for et inngangssignal mindre enn "-3", og "0" ellers; - krets 34, hvis inngang er forbundet med ledningen lq, tilfører et logisk signal "1" for et inngangssignal større enn "+2", og "0" ellers; - krets. 35, hvis inngang er forbundet, med. ledningen

lq, tilfører et logisk signal "1" for et inngangssignal mindre enn "-2", og "0" ellers; - krets 36, hvis inngang er forbundet med ledningen lp, tilfører et logisk signal "1" for et inngangssignal større enn "+2", og "0" ellers; - krets 37, hvis inngang er forbundet med ledningen lp, tilfører et logisk signal "1" for et inngangssignal mindre enn "-2", og "0" ellers.

Forskjellige logiske kretser bestemmer forskjellige soner på basis av logiske signaler tilført av disse avgjørelses-kretsene.

EKSKLUSIVE-ELLER-porter 40, 41 og 42 bestemmer soner X representert av referansene XI og X8 i diagrammet a på fig. 3. Porten 42 har to innganger av hvilke en er forbundet med utgangen til porten 40 og den andre med utgangen til porten 41. De to inngangene til porten 40 er forbundet med utgangen til de to avgjørelseskretsene 19 og 20 og de to inngangene til porten 41 med utgangene til kretsene 16 og 18. Utgangssignalet til porten 42 tilfører et signal av logisk verdi "1" for de skraverte sonene X2, X4, X6 og X8 og et signal av logisk verdi "0" for de andre sonene XI, X3, X5 og X7. Disse forskjellige sonene er begrenset på den ene siden av aksene P og Q og på den andre siden av koordinatene til ligningene p+q=0ogp-q=0 hvor p er abscisseverdien og q er ordinatverdien.

ELLER-porter 45, 46 og 47 og EKSKLUSIVE-ELLER-porter 48 med invertert utgang som samvirker med porten 42 begrenser sonene Y representert av referansene Yl til Y6 i diagrammet b på fig. 3. Porten 48 har en første inngang forbundet med utgangen til porten 42 og en andre inngang forbundet med utgangen til porten 47. Porten 47 har en første inngang forbundet med utgangen til porten 45 og en andre inngang forbundet med utgangen til porten 46. De to inngangene til porten 45 er forbundet hhv. med utgangene til av- gjørelseskretsene 30 og 31 og de til porten 46 er forbundet hhv. med utgangene, til avgjørelseskretsene 32 og 33. Utgangssignalene til porten 48 tilfører et signal av logisk verdi "1" for de skraverte sonene Yl, Y4, Y5, Y8, Y9, Y12, Y13 og Y16 og et signal av logisk verdi "0" for de øvrige sonene Y2, Y3, Y6, Y7, Y10, Yll, Y14 og Y15. Ved P, Q blir disse sonene begrenset på den ene siden av aksen P, Q og linjene p + q = 0 og p - q = 0 og på den andre siden av en firkant definert av linjene p=3, p=-3, q = 3 og q = 3 og q = -3.

ELLER-portene 50, 51 og 52 og den EKSKLUSIVE-ELLER-porten 53 som samvirker med porten 42 bestemmer sonene Z representert av referansene Zl til Z6 i diagrammet c på fig. 3. Porten 53..har en første. inngang forbundet med utgangen til porten 42 og en andre forbundet med utgangen til porten 52. Porten 52 har en første inngang forbundet med utgangen til porten 50 og en.andre inngang forbundet med utgangen til porten 51. De to inngangene, til porten 50 er forbundet hhv. med utgangen til avgjørelseskretsene 34 og 35 og de til porten 51 er forbundet hhv. med utgangen til avgjørel-seskretsene 36 og 37. Utgangssignalet til porten 53 til-fører et signal av logisk verdi "1" for den skraverte sonen Z2, Z3, Z6, Z7, Z10, Zll, Z14 og Z15 og et signal av logisk verdi "0" for de øvrige sonene Zl, Z4, Z5, Z8, Z9, Z10, Z12, Z13 og Z16. I P, Q planet blir disse sonene begrenset på ene siden av aksene P, Q og av linjene p + q = 0, p - q = 0 og på den andre siden av en firkant definert av linjene p = 2, p = -2, q = 2 og q = -2.

Startene fra utgangssignalet til portene 42, 48 og 53 til-fører vektkretsen 12 et signal til integreringslavpassfil-teret 5 på følgende måte: - til den logiske verdien "1" for utgangssignalene til portene 42, 48 og 53 positive verdier +x, +y, +z blir tildelt og ved verdiene "0" blir de nega-tive verdiene -x, -y, -z tildelt; - disse tildelte verdiene blir så summert ved hjelp av en adderer 60.

Dersom verdiene for x, y, z er slik at x = 3,5, y = 2 og z = 0,5 så blir veiesonen ZP1, ZP2, ZP3, ZP4, ZP5 og ZP6 definert som representert ved diagrammet d på fig. 3, som viser kun den første kvadranten for P, Q planet.

For sonen ZP1 begrenset av aksen P blir linjen p - q = 0 og linjen p = 2 tildelt verdien "-2". For sonen ZP2 begrenset av aksen P, linjen p - q = 0, linjen p = 2 og linjen p = 3 blir verdien "-1" tildelt.

For sonen ZP3 begrenset av aksen P, linjen p - q = 0 og linjen p = 3 blir verdien "-5" tildelt.

For sonene ZP4, ZP5 og ZP6 symmetrisk i forhold til linjen p - q = 0 i forhold til sonene ZP1, ZP2 og ZP3 blir hhv. tildelt verdiene "+2", "+1" og "+5".

For andre kvadranter blir sonene bestemt ved suksessiv rotasjon av første kvadranten rundt skjæringspunktet for koordinatene P og Q.

Det er av interesse å bemerke at avgjørelseskretsene kan bli anvendt for å tilføre logiske signaler som korrespon-derer med forskjellige tilstander El til E16. Dersom FQ, FP, FQ2, FQ2', FP2 og FP2' betegner signaler ved utgangen for avgjørelseskretsene 19, 20, 34, 35, 36 og 37 hhv. til-fører en kodekrets 70 signaler som representerer tilstandene El til E16. Kodekretsen 70 utfører følgende logiske operasjoner.

Det skal bemerkes at på basis av avgjørelseskretsene og de logiske kretsene kan tilstanden bli-bestemt direkte ved hjelp av dibiter. F.eks. den første dibiten gir kvadrant-nummeret, som blir tilveiebrakt av komperatorne 19 og 20 og - den andre dibiten gir stedet for dibiten i kvadranten som blir tilveiebrakt av komperatorne 34 og 37 og portene 50 og 51.

Fig. 4 viser "S"-kurven eller fasesammenligningskarakteri-stikken for bærebølgegjenvinningskretsen på fig. 1. Ordi-natene er markert ved valgfrie enheter mens vinkler er markert i grader langs abscissen. Det skal bemerkes at problemet med feillåsing ikke blir påtruffet med denne kretsen i samsvar med oppfinnelsen.

Stedet for sonene vist i diagrammet d på fig. 3, konfigurasjonen for sonene ZP100 til ZP105 vist på fig. 5 blir tatt.

For sonen ZP100 begrenset av aksene P, linjen p - q = 0 og linjen p = 2 blir verdien "-5" tildelt. For sonen ZP101 begrenset av aksene P blir linjen q = 2 og linjen p = 2 tildelt verdien "-1". ZP102 begrenset av linjene p - q = 0 og linjen p = 2 blir tildelt verdien "-5".

Til sonene ZP103, ZP104 og ZP105 symmetrisk relativt i forhold til linjen p - q = 0 i forhold til sonene ZP102, ZP101 og ZP100 blir tildelt verdiene "+5", "+1" og "+5" hhv.

For andre kvadranter blir fordelingen for sonene utledet ved suksessiv rotasjon av sonene for den første kvadranten.

Kretsen vist på fig. 6 er en variant av fig. 1 forhold til konfigurasjonen for sonen på fig. 5. Elementene felles for de på fig. 1 hadde samme referansen. Denne kretsen er dannet av en sonebestemmelseskrets 10 som innbefatter elementene 15, 16, 17, 18, 19, 20, 34, 35, 36, 37, 40, 41, 42, 50 og 51 allerede nevnt og EKSKLUSIV-ELLER-porten 80 hvis inngang er forbundet med utgangene til portene 50 og 51 og hvis utgang er forbundet med inngangen til en annen EKSKLUSIV-ELLER-port 81, idet den andre inngangen til porten 81 er forbundet med utgangen til porten 42. Ved utgangen til porten 42 fremkommer et signal som bestemmer sonen X allerede henvist til og ved utgangen til porten 81 fremkommer et signal som bestemmer sonen V og som kombinert med de til X ved hjelp av en veiekrets 12 gjør det mulig å tilveiebringe konfigurasjonen for sonen vist på fig. 5. For dette formål tildeler vektkretsen 12 verdien v = 2 for et signal av logisk verdi "1" for utgangen til porten 81 og verdien v = -2 for et signal av logisk verdi "0" og tildeler verdien x = 3 for et signal av logisk verdi "1" ved utgangen til porten 42 og verdien x = -3 for et signal av logisk verdi "0".

"S"-kurven til kretsen på fig. 6 er imidlertid vist på fig. 7 med to områder A og B hvor teoretisk feillåsing kan forekomme. I praksis er disse punktene anbrakt på aksen til abscissen og disse fenomenene forekommer ikke.

Claims (5)

1. Krets for gjenvinning av bærebølgen for et amplitude- og fåsemodulert (ASK-PSK) inngangssignal, innbefattende en oscillator som har en frekvensstyrer~ for frembringelse av bærebølgen, en kvadraturdetektor for tilførsel av signaler som representerer amplituden for inngangssignalet projeksert på to kvadraturkomponenter P og Q til bærebølgesig-nalet frembrakt av oscillatoren og for således å bestemme modulasjonstilstanden til inngangssignalet, og korreks jonsinnr.etning . for - å danne korreks jonssignal for frekvensstyring av oscillatoren på basis av utgangssignalene fra en krets som bestemmer soner ved planet til kvadraturkomponentene - P og.Q, k a r . a k t e f -i s e r t ved at korreksjonsinnretningen innbefatter en veiekrets som mottar utgangssignaler fra sonebestemmelseskretsen for å frembringe korreksjonssignalet i* samsvar med klare vekter tildelt respektive soner definert av sonebestemmelseskretsen.

2. Krets ifølge krav 1, anordnet for en bærebølge modulert ved 16 tilstander (16 QAM), karakterisert ved at sonebestemmelseskretsen definerer soner ZP1, ZP2, ZP3, ZP4, ZP5 og ZP6 i første kvadranten til planet med komponenter P og Q, - idet sonen ZP1 er begrenset hovedsakelig av aksen P, linjen p - q = 0 og linjen p = 2, - idet sonen ZP2 er begrenset hovedsakelig av aksen P, linjen p - q = 0 og linjene p = 2 og p = 3, - idet sonen ZP3 er begrenset hovedsakelig av aksen P, linjen p - q = 0 og linjen p = 3, - idet sonene.ZP4, ZP5 og ZP6 er symmetrisk i forhold til linjen p - q = 0 og i forhold til sonene ZP1, ZP2 og ZP3, hvor p og q er abscisse- og ordinatverdiene ved P, Q planet og sonene i de andre kvadrantene er utledet ved suksessiv dreiing av 90° relativt i forhold til skjæringspunktet for aksen P og Q med sonene til den første kvadranten og ved at veiekretsen tildeler: - en verdi i størrelsesorden av "a" og "-a" til hhv. sonene ZP1 og P4, - en verdi i størrelsesorden av "b" og "-b" i forhold til hhv. sonene ZP2 og ZP5, - en verdi i størrelsesorden av "c" og "-c" i forhold til hhv. sonene ZP3 og ZP6, hvor I a I = 2, [ b| = 1 og | c| = 5, idet tildelingen av sonene for de andre kvadrantene blir utledet også ved ro-tasjoner.

3. Krets ifølge krav 1, anordnet for en bærebølge modulert i 16 tilstander (16 QAM), karakterisert ved at sonebestemmelseskretsen definerer soner ZP100 til ZP105 i den første kvadranten for planet med komponenter P og Q, - idet sonen ZP100 er begrenset hovedsakelig av aksen P, linjen p - q = 0 og linjen p = 2, - idet sonen ZP101 er begrenset hovedsakelig av aksen P, linjen q = 2 og linjen p = 2, - idet sonen ZP102 er begrenset hovedsakelig av linjen p - q = 0 og linjen q = 2, - idet sonene ZP103, ZP104 og ZP105 er symmetrisk relativt i forhold til linjen p - q = 0 i forhold til sonene ZP102, ZP101 og ZP100, hvor p og q er abscisse- og ordinatverdiene ved P, Q-planet og sonene ved de andre kvadrantene er utledet fra suksessiv dreiing 90° relativt i forhold til skjæringspunktet for aksene P og Q til sonene med første kvardrant og at veiekretsen tildeler - en verdi i størrelsesorden av "j" og "-j" i forhold til sonene ZP100 og ZP105, - en verdi i størrelsesorden av "k" og "-k" i forhold til sonene ZP101 og ZP104, - en verdi i størrelsesorden av "1" og "-1" i forhold til sonene ZP102 og ZP103, hvor I j I = | l | = 5 og I kI =1 , idet tildelingen av sonene for de andre kvadrantene blir utledet også ved dreiingen.

Krets ifølge et hvilket som helst av kravene 1-3, karakterisert ved at sonebestemmelseskretsen innbefatter avgjørelseskretser-og-at i .det minste en del av disse avgjørelseskretsene blir anvendt for å bestemme modulasjonstilstandene.

5. Krets ifølge et hvilket som helst av kravene 1-5, karakterisert ved at ved korreksjonsinnretningen er sammensatt på basis av logiske kretser.