PL181135B1 - Sposób modulacji i układ modulacji do transmisji sygnałów danych - Google Patents

Abstract

1 . Sposób modulacji do transmisji sygnalów danych, w którym za pomoca sygnalów danych moduluje sie pierwsza nosna sposobem kwadratu- rowym z dwiema wstegami bocznymi, znamienny tym, ze ze zmodulowanego sygnalu wyprowadza sie sygnal z pojedyncza wstega boczna wraz ze szczat- kowa fala nosna, który nastepnie przetwarza sie do zakresu fal dlugich za pomoca mieszania z cze- stotliwoscia oscylatora i tak przetworzony sygnal emituje sie 8. Uklad modulacji do transmisji sygnalów danych, w którym zródlo sygnalów danych polaczo- ne jest z wejsciem kodera RDS, znamienny tym, ze wyjscie kodera (2) sygnalu RDS polaczone jest z pierwszym przemiennikiem czestotliwosci sklada- jacym sie z mieszacza pierwszego (3) oraz z oscyla- tora pierwszego (4), zas wyjscie pierwszego prze- miennika czestotliwosci polaczone jest z wejsciem filtra (5) polaczonego na wyjsciu z wejsciem dru- giego przemiennika czestotliwosci skladajacego sie z mieszacza drugiego ( 6) i oscylatora drugiego (7), przy czym wyjscie mieszacza drugiego ( 6) polaczone jest z wejsciem wzmacniacza ( 8) fal dlugich. ( 5 1 ) In tel7 H04H 1/00 PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób modulacji i układ modulacji do transmisji sygnałów danych.

Znana jest ze stanu techniki modulacja z dwiema wstęgami bocznymi.

Jako metodę z falą podnośną modulację dwuwstęgową. napotyka się w różnych obszarach kanałów telekomunikacyjnych, na przykład w sygnale różnicowym transmisji stereofonicznej, również w sygnale radiowego przekazywania danych cyfrowych RDS do przenoszenia związanych z programem informacji dodatkowych w radiofonii na falach ultrakrótkich oraz w informacjach barwy w transmisji telewizyjnej.

Z publikacji WO 85/05748 znane jest zastosowanie modulacji z kluczowaniem przesunięcia fazy PSK pomocniczej fali nośnej do kompatybilnej radiowej transmisji danych z modulacją amplitudy'.

Opisane wyżej modulacje dwuwstęgowe są stosowane szczególnie w kanałach telekomunikacyjnych, w których szerokość pasma sygnału odgrywa rolę podrzędną.

Faię nośną potrzebną do demodulacji sygnału z modulacją sygnału z dwiema wstęgami bocznymi DSB wytwarza się na przykład przy transmisji stereofonicznej, w której częstotliwość pilota 19 kHz jest przesyłana w celu generowania fali nośnej 38 kHz w sygnale zwielokrotnionym FM. Inne sposoby wykorzystują do odzyskiwania fali nośnej transmisji dwuwstęgowej z identycznymi wstęgami bocznymi pętlę Costa.

W naszym przypadku, przy zamiarze przesyłania sygnału RDS (QDSB z dwiema

181 135 identycznymi wstęgami bocznymi) w zakresie fal długich, są stawiane ograniczenia na szerokość pasma (RDS QDSB = 4,8 kHz).

\Vypromieniowanie RDS QdSb o takiej szerokości pasma w zakresie fal długich i najdłuższych (9...148,5 kHz) spowodowałoby zakłócenia sąsiednich kanałów już skoordynowanych nadajników danych.

Przy uwzględnieniu tego faktu i związanych z tym wad nadawania DSB, takich jak podwójna szerokość pasma sygnału o częstotliwości radiowej, podział energii nadawania w równych częściach na wstęgi boczne, z których potrzebna jest tylko jedna, podwójna szerokość pasma selektywności dla potrzebnego odbiornika zwiększa prawdopodobieństwo wnikania sygnałów zakłócających.

Ogólny problem przy transmisji informacji radiowych typu analogowego lub cyfrowego, stanowi potrzebna szerokość pasma produktu modulacji. Oznacza to, że podczas transmisji międzynarodowej lub krajowej trzeba dążyć do tego, aby optymalnie wykorzystywać zasoby pasma częstotliwości nadającego się do wykorzystywania w telekomunikacji.

W celu zmniejszenia szerokości pasma do sygnałów cyfrowych z modulacją QAM lub PSK stosuje się metodę jednowstęgową SSB. Metoda ta, znana na przykład z opisu WO 85/04541, opiera się na tym, że przy modulacjach dwuwstęgowych w odniesieniu do fikcyjnej radiowej częstotliwości nośnej powstają dwie wstęgi boczne zawierające taką samą informację. Do odtworzenia tej informacji konieczna jest jednak tylko jedna wstęga boczna, co przy tym znanym sposobie wymaga specjalnych układów do dekodowania odebranych sygnałów.

Zadaniem wynalazku jest opracowanie sposobu modulacji do transmisji sygnałów danych oraz układu modulacji do transmisji sygnałów danych przez urządzenia o większym zasięgu, które w znacznym stopniu eliminują wymienione wyżej wady.

Sposób modulacji do transmisji sygnałów danych, w którym za pomocą sygnałów danych moduluje się pierwszą nośną sposobem kwadraturowym z dwiema wstęgami bocznymi, charakteryzuje się tym, że ze zmodulowanego sygnału wyprowadza się sygnał z pojedynczą wstęga boczna wraz ze szczątkową falą nośną, który następnie przetwarza się do zakresu fal długich za pomocą mieszania z częstotliwością oscylatora i tak przetworzony sygnał emituje się.

Korzystnie, sygnał z pojedynczą wstęgą boczną wraz ze szczątkową falą nośną otrzymuje się metoda filtrowania.

Korzystnie, sygnał z pojedynczą wstęgą boczną wraz ze szczątkową falą nośną otrzymuje się metodą fazową.

Korzystnie, sygnał z pojedynczą wstęgą boczną wraz ze szczątkową falą nośną otrzymuje się metodą generowania syntetycznego.

Korzystnie, sygnał zmodulowany otrzymuje się za pomocą kodera sygnału RDS.

Korzystnie, sygnał z pojedynczą wstęgą boczną wytwarza się jako sygnał z dolną wstęgą boczną.

Korzystnie, sygnał z pojedynczą wstęgą boczną wytwarza się jako sygnał z górną wstęgą boczną.

Układ do modulacji celem transmisji sygnałów danych, w którym źródło sygnałów danych połączone jest z wejściem kodera RDS charakteryzuje się tym, że wyjście kodera RDS połączone jest z pierwszym przemiennikiem częstotliwości składającym się z mieszacza pierwszego oraz z oscylatora pierwszego, zaś wyjście pierwszego przemiennika częstotliwości połączone jest z wejściem filtra połączonego na wyjściu z wejściem drugiego przemiennika częstotliwości składającego się z mieszacza drugiego i oscylatora drugiego, przy czym wyjście mieszacza drugiego połączone jest z wejściem wzmacniacza fal długich.

Zaleta wynalazku polega na tym, że modulacja z jedną wstęgą boczną SSB znana w modulacji analogowej wykorzystana jest przy modulacji cyfrowej, z dwiema wstęgami bocznymi (DSB=2PSK). Typowym przedstawicielem zastosowania modulacji dwuwstęgowej DSB, dokładniej kwadraturowej modulacji dwuwstęgowej QDSB, jest radiowy sygnał danych RDS.

Zaletą wynalazku jest także znaczna poprawa sprawności urządzenia nadawczego, dzięki czemu można przy takim samym zasięgu zmniejszyć koszty energii i koszty

181 135 eksploatacji. Zmniejszenie szerokości pasma umożliwia po stronie odbiorczej mniejszą szerokość pasma selektyWności i zmniejsza przez to prawdopodobieństwo wnikania sygnałów zakłócających.

Sposób modulacji i układ modulacji do transmisji sygnałów danych według wynalazku, nadają się do szybkiej i taniej realizacji, bazują na znanych układach scalonych i umożliwiają natychmiastowe ich zastosowanie w urządzeniach końcowych.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, gdzie na fig. 1 przedstawiono wykres ilustrujący modulację RDS z jedną wstęgą boczną SSB, na fig. 2 - schemat układu modulacji do transmisji sygnałów danych, a na fig. 3 - schemat układu odbiornika sygnałów danych transmitowanych z zastosowaniem modulacji według wynalazku.

W opisie wynalazku i na rysunkach zastosowano skróty o następującym znaczeniu:

ARI - informacja radiowa dla kierowców

RDS - radiowy system przekazywania danych cyfrowych

SSB - j edna wstęga boczna

DSB - dwie wstęgi boczne

QDSB - modulacja kwadraturowa z dwiema wstęgami bocznymi

USB - górna wstęga boczna

LSB - dolna wstęga boczna

PSK - kluczowany przesuw fazy

ZF - częstotliwość pośrednia

RF - częstotliwość radiowa

Trudności z nadawaniem sygnału RDS na falach długich przezwyciężono stosując przy modulacji QDSB w systemie rDs, znany z techniki transmisji analogowej, sposób z SSB. W odróżnieniu od modulacji analogowej z SSB, w przypadku RDS, przy demodulacji można wykorzystać falę nośną prawidłową pod względem częstotliwości i fazy.

Na fig.l przedstawiono sygnał RDS ze wstęgami bocznymi LSB i USB. Fala nośna, o częstotliwości Ω0, która w tym przykładzie wykonania wynosi 57 kHz, jest niezmodulowaną falą nośną ARI znaną z systemu ARI. Jest ona usytuowana kwadraturowo w stosunku do fazy RDS i może być dzięki temu wykorzystywana do demodulacji wstęgi bocznej QDSB w systemie RDS.

Na fig. 2 przedstawiono układ przetwarzający sygnał QDSB w systemie RDS do stosowania na falach długich. Jako źródło danych 1 zastosowano koder RDS 2, który realizuje modulację QDSB z, lub bez częstotliwości nośnej.

Do wytworzenia górnej wstęgi bocznej USB z częstotliwością nośną (objęte na fig. 1 linią przerywaną) stosuje się filtrowanie. Oznacza to, ze w drugim etapie następuje przemiana częstotliwości sygnału QDSB w systemie RDS (57 kHz) do szerokości pasma Ωο - Ωο + ωο (2,4 kHz) filtra 5 SSB. Natomiast pierwsza przemiana częstotliwości następuje w pierwszym przemienniku częstotliwości składającym się z mieszacza pierwszego 3 i oscylatora pierwszego 4.

Na wyjściu filtra 5 występuje zatem, w zależności od wybranej częstotliwości oscylatora pierwszego 4 pierwszej przemiany częstotliwości, dolna wstęga boczna LSB + fala nośna lub górna wstęga boczna USB + fala nośna w położeniu pośredniej częstotliwości. Druga przemiana częstotliwości zachodzi w drugim przemienniku częstotliwości składającym się z mieszacza drugiego 6 i oscylatora drugiego 7 i służy do tego, aby uzyskaną jedną wstęgą boczną sygnału RDS ze szczątkową częstotliwością nośną (fala nośna redukuje się do maksimum amplitudy wstęgi bocznej) przetransponować na żadaną częstotliwość nadawania. W następnym stopniu sygnał jest wzmacniany we wzmacniaczu 8 do odpowiedniej mocy i nadawany. Nie ma przy tym znaczenia, w jaki sposób wytwarzany jest sygnał jednowstęgowy ze szczątkową falą nośną metodą filtrowania, metodą fazową czy w wyniku generowania syntetycznego.

Jako szczątkową falę nośną można wykorzystać falę nośną włączaną za pomocą kodera 2 RDS.

Nie należy wykluczyć stosowania wysokowartościowych rodzajów modulacji, z dwiema wstęgami bocznymi. Stosowanie tych sposobów nie jest związane z zakresem długości fal.

W przedstawionym na fig. 2 przykładzie wykonania wynalazku, sygnał RDS transmitowany jest na fali długiej o częstotliwości 123,7 kHz.

181 135

Na fig. 3 przedstawiono układ do odbioru sygnałów danych transmitowanych z zastosowaniem sposobu modulacji według wynalazku, czyli sygnałów zawierających szczątkową falę nośną.

Przy nadawaniu jednowstęgowym w systemie RDS możliwa jest demodulacja synchroniczna (demodulator koherentny z pomocniczą falą nośną o prawidłowej częstotliwości i fazie), jak też niesynchroniczna (bez pomocniczej fali nośnej). Przy stosowaniu jednego ze sposobów demodulacji synchronicznej konieczne jest przenoszenie po stronie nadawczej szczątkowej fali nośnej, będącej w kwadraturze do wstęgi bocznej. Demodulacja jest przeprowadzana przez synchroniczne demodulatory, przy czym przenoszona szczątkowa fala nośna jest wykorzystywana do demodulacji synchronicznej. Demodulacja następuje zatem bezpośrednio w paśmie podstawowym. W przypadku demodulacji asynchronicznej należy zadbać o to, aby po stronie odbiorczej nie istniejący wzorzec fali nośnej wstęgi bocznej był zapewniony przez demodulator. Ponadto, możliwe jest analizowanie demodulacji sygnału przez istnienie jego typowych składowych częstotliwościowych w widmie w postaci „0” lub „1” i na tej podstawie generowanie strumienia danych, w którym wstęgę boczną demoduluje się asynchronicznie, a na zakończenie następuje demodulacja przez analizę składowych częstotliwościowych w widmie produktu modulacji. Oznacza to, że przy demodulacji nie jest się związanym z nowo opracowanym układem scalonym, ponieważ produkt demodulacji w każdym przypadku jest natychmiast przetwarzany dalej przez dostępne w handlu układy.

Do odbierania sygnału jednowstęgowego RDS bez szczątkowej fali nośnej stosuje się znany odbiornik szerokopasmowy z demodulatorem synchronicznym. Dalsze przetwarzanie pasma podstawowego RDS (sygnał dwufazowy) nie stwarza żadnych problemów technicznych. Stosowanie tego sposobu nie jest związane z zakresem długości fal.

Przedstawiony na fig. 3 układ zawiera antenę odbiorczą 13, wejściowy wzmacniacz 14, oscylator 15, mieszacz 16, filtr pasmowy 17 i znany demodulator RDS 18. Z anteny 13 sygnały wysokiej częstotliwości podawane są na wzmacniacz 14 wejściowy. Oscylator 15 wytwarza częstotliwość fe + fzF, przy czym fe jest częstotliwością szczątkowej fali nośnej zawartej w sygnale wysokiej częstotliwości, a fzF jest częstotliwością pośrednią i wynosi 57 kHz. Wzmocniony we wzmacniaczu 14 sygnał wysokiej częstotliwości jest następnie przetworzony w mieszaczu 16 do zakresu pośredniej częstotliwości i przechodzi przez filtr pasmowy 17 o szerokości pasma 2,4 kHz i obejmujący częstotliwość 57 kHz. Do niego dołączony jest demodulator RDS 18, który ma jedno wyjście 19 dla sygnału taktującego i jedno wyjście 20 dla sygnału danych. Sygnały te mogą być dekodowane według reguł ustalonych dla RDS, a następnie doprowadzane do zobrazowania. W jednym przykładzie wykonania demodulator RDS 18 jest demodulatorem synchronicznym wykorzystującym resztkową falę nośną. Według innego przykładu wykonania demodulator 18 RDS jest demodulatorem asynchronicznym zwłaszcza stosującym analizę składowych częstotliwościowych widma produktu modulacji.

181 135

RDS-QDSB

RDS- zmodulowana ZF- położenie RF- sygnał radiowy 57-kHz- nośna _. _

Fig.2

Fig.3

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz. Cena 2,00 zł.

Claims (8)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób modulacji do transmisji sygnałów danych, w którym za pomocą sygnałów danych moduluje się pierwszą nośną sposobem kwadraturowym z dwiema wstęgami bocznymi, znamienny tym, że ze zmodulowanego sygnału wyprowadza się sygnał z pojedynczą wstęgą boczną wraz ze szczątkową falą nośną, który następnie przetwarza się do zakresu fal długich za pomocą mieszania z częstotliwością oscylatora i tak przetworzony sygnał emituje się.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że sygnał z pojedynczą wstęgą boczną wraz ze szczątkową falą nośną otrzymuje się metodą filtrowania.
3. 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że sygnał z pojedynczą wstęgą boczną wraz ze szczątkową falą nośną otrzymuje się metodą fazową.
4. 4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że sygnał z pojedyncza wstęgą boczną wraz ze szczątkową falą nośną otrzymuje się metodą generowania syntetycznego.
5. 5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że sygnał zmodulowany otrzymuje się za pomocą kodera (2) sygnału RDS.
6. 6. Sposób według zastrz. 2 albo 5, znamienny tym, ze sygnał z pojedyncza wstęgą boczną wytwarza się jako sygnał z dolną wstęgą boczną.
7. 7. Sposób według zastrz. 2 albo 5, znamienny tym, że sygnał z pojedynczą wstęgą boczną wytwarza się jako sygnał z górną wstęgą boczną.
8. 8. Układ modulacji do transmisji sygnałów danych, w którym źródło sygnałów danych połączone jest z wejściem kodera RDS, znamienny tym, że wyjście kodera (2) sygnału RDS połączone jest z pierwszym przemiennikiem częstotliwości składającym się z mieszacza pierwszego (3) oraz z oscylatora pierwszego (4), zaś wyjście pierwszego przemiennika częstotliwości połączone jest z wejściem filtra (5) połączonego na wyjściu z wejściem drugiego przemiennika częstotliwości składającego się z mieszacza drugiego (6) i oscylatora drugiego (7), przy czym wyjście mieszacza drugiego (6) połączone jest z wejściem wzmacniacza (8) fal długich.