СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ СИГНАЛОВ С КВАДРАТУРНОЙ ФАЗОВОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ Российский патент 2003 года по МПК H04L27/20 

Изобретение относится к электросвязи, а именно к цифровой радиосвязи, и может быть использовано в системах передачи сигналов с фазовой манипуляцией.

Известен способ формирования сигналов с квадратурной фазовой манипуляцией (Петрович Н.Т. Передача дискретной информации в каналах с фазовой манипуляцией. - М. : Связьиздат, 1965, с. 32-33), называемых автором сигналами двукратной фазовой телеграфии (ДФТ).

Недостатком известного способа формирования сигналов с квадратурной фазовой манипуляцией является высокий уровень внеполосных излучений при их передаче, что обусловлено наличием разрывов на 180^o фазы формируемых сигналов на границах символов.

Наиболее близким к предлагаемому является способ формирования сигналов с квадратурной фазовой модуляцией, также называемых авторами сигналами ДФТ (авт. св. СССР 692109, кл. Н 04 L 27/20, 1979), заключающийся в том, что расщепляют несущее колебание на синфазное и квадратурное колебания, сдвинутые один относительно другого по фазе на 90^o, сдвигают поступающие от двух источников сообщения манипулирующие последовательности двоичных видеосигналов на половину длительности символа одну относительно другой, производят манипуляцию синфазного и квадратурного колебаний по фазе на 180^o манипулирующими последовательностями двоичных видеосигналов, производят балансную модуляцию синфазного и квадратурного двоично-манипулированных колебаний сдвинутыми один относительно другого по фазе на 90^o синфазным и квадратурным гармоническими сигналами с частотой, равной половине частоты следования символов, так, что огибающие полученных колебаний равны нулю в начале и конце каждого символа, и суммируют полученные колебания.

Известный способ позволяет формировать сигналы с квадратурной фазовой модуляцией (КФМ), фаза которых непрерывна на границах символов, а огибающая постоянна. В результате по сравнению с аналогом обеспечивается уменьшение уровня внеполосных излучений при передаче формируемых радиосигналов при высоком коэффициенте полезного действия передатчика.

Однако недостатком известного способа формирования сигналов с КФМ также является высокий уровень внеполосных излучений при передаче формируемых радиосигналов, что обусловлено наличием разрывов первой производной формируемых сигналов на границах символов.

Для устранения указанного недостатка необходимо обеспечить непрерывность первой производной формируемых сигналов на границах символов, т.к. известно, что чем большее производных формируемых сигналов непрерывны на границах символов, тем больше скорость убывания их спектров и тем меньше уровень внеполосных излучений (см., например, Гуревич М.С. Спектры радиосигналов. - М.: Связьиздат, 1963, с. 77).

Задачей изобретения является уменьшение уровня внеполосных излучений при передаче формируемых радиосигналов при сохранении высокого коэффициента полезного действия передатчика.

Достигается решение поставленной задачи тем, что в известный способ формирования сигналов с квадратурной фазовой модуляцией, согласно которому выполняют следующие операции: расщепляют несущее колебание на синфазное и квадратурное колебания, сдвинутые один относительно другого по фазе на 90^o, сдвигают поступающие от двух источников сообщения манипулирующие последовательности двоичных видеосигналов на половину длительности символа одну относительно другой, производят манипуляцию синфазного и квадратурного колебаний на 180^o манипулирующими последовательностями двоичных видеосигналов, производят балансную модуляцию синфазного и квадратурного двоично-манипулированных колебаний сдвинутыми один относительно другого по фазе на 90^o синфазным и квадратурным гармоническими сигналами с частотой, равной половине частоты следования символов, так, что огибающие полученных колебаний равны нулю в начале и конце каждого символа, и суммируют полученные колебания, введена операция формирования синфазного и квадратурного гармонических сигналов путем деления частоты синфазного и квадратурного колебаний в (4k+1) раз, где k - целое, причем операцию сдвига поступающих от двух источников сообщений манипулирующих последовательностей двоичных видеосигналов на половину длительности символа одну относительно другой выполняют так, что фазы синфазного и квадратурного гармонических сигналов совпадают с фазами соответственно синфазного и квадратурного колебаний в начале и конце каждого символа.

Предлагаемый способ формирования сигналов с квадратурной фазовой модуляцией позволяет формировать сигналы с квадратурной фазовой модуляцией таким образом, что текущее значение формируемых сигналов всегда принимает максимальное или минимальное значения на границах всех символов. В результате первая производная формируемых сигналов будет неразрывна на границах всех символов (фиг.1,б), что и обеспечивает уменьшение уровня внеполосных излучений.

Сравнительный анализ с прототипом показал, что предлагаемый способ формирования сигналов с квадратурной фазовой модуляцией включает в себя новые существенные признаки - введена операция формирования синфазного и квадратурного гармонических сигналов путем деления частоты синфазного и квадратурного колебаний в (4k+1) раз, где k - целое, причем операцию сдвига поступающих от двух источников сообщений манипулирующих последовательностей двоичных видеосигналов на половину длительности символа одну относительно другой выполняют так, что фазы синфазного и квадратурного гармонических сигналов совпадают с фазами соответственно синфазного и квадратурного колебаний в начале и конце каждого символа. Следовательно, техническое решение соответствует критерию "новизна".

Так как требуемый технический результат достигается всей вновь введенной совокупностью существенных признаков, которые в известной патентной и научной литературе на дату подачи заявки не обнаружены, то техническое решение соответствует критерию "изобретательский уровень".

Предлагаемый способ формирования сигналов с квадратурной фазовой модуляцией предполагает выполнение известных в цифровой связи операций, которые могут быть реализованы с помощью известных функциональных элементов.

На фиг. 1 показаны фрагменты сигналов в области границы символов, формируемых с помощью известного и предлагаемого способов формирования сигналов с квадратурной фазовой модуляцией, на фиг.2 - диаграммы, поясняющие последовательность операций, выполняемых при реализации предлагаемого способа формирования сигналов с квадратурной фазовой модуляцией, на фиг.3 - структурная схема устройства, реализующего предлагаемый способ формирования сигналов с квадратурной фазовой модуляцией.

Фиг. 1,а поясняет факт наличия на границах символов разрывов первой производной сигналов, формируемых с помощью известного способа формирования сигналов с КФМ, что обуславливает высокий уровень внеполосных излучений при их передаче.

Фиг. 1, б подтверждает факт отсутствия на границах символов разрывов первой производной сигналов, формируемых с помощью предлагаемого способа формирования сигналов с КФМ, что и обеспечивает уменьшение уровня внеполосных излучений.

При осуществлении предлагаемого способа формирования сигналов с квадратурной фазовой модуляцией выполняют следующие операции:
1) расщепляют несущее колебание на синфазное и квадратурное колебания, сдвинутые один относительно другого по фазе на 90^o,
2) формируют сдвинутые один относительно другого по фазе на 90^o синфазный и квадратурный гармонические сигналы (показаны сплошными линиями соответственно на фиг.2,д и 2,е) путем деления частоты синфазного и квадратурного колебаний в (4k+1) раз, где k - целое,
3) сдвигают поступающие от двух источников сообщения манипулирующие последовательности двоичных видеосигналов на половину длительности символа (фиг. 2, а и 2,б) одну относительно другой так, что фазы синфазного и квадратурного гармонических сигналов совпадают с фазами соответственно синфазного и квадратурного колебаний в начале и конце каждого символа (см. соответственно фиг.2,в и 2,д, а также фиг.2,г и 2,е),
4) производят манипуляцию синфазного и квадратурного колебаний по фазе на 180^o сдвинутыми один относительно другого на половину длительности символа манипулирующими последовательностями двоичных видеосигналов (см. соответственно фиг.2,в и 2,г),
5) производят балансную модуляцию синфазного и квадратурного двоично-манипулированных колебаний сдвинутыми один относительно другого по фазе на 90^o синфазным и квадратурным гармоническими сигналами с частотой, равной половине частоты следования символов, так, что огибающие полученных колебаний равны нулю в начале и конце каждого символа (см. соответственно фиг.2, д и 2,е),
6) суммируют полученные колебания (см. фиг.2,ж).

Возможный вариант устройства для осуществления предлагаемого способа формирования сигналов с квадратурной фазовой модуляцией (см. фиг.3) содержит источники сообщений 1 и 2, фазовые манипуляторы 3 и 4, фазовращатели 5 и 6, балансные модуляторы 7 и 8, сумматор 9, делитель частоты 10, синхронизаторы 11 и 12.

Несущее гармоническое колебание расщепляют на синфазное и квадратурное колебания, сдвинутые один относительно другого по фазе на 90^o, с помощью фазовращателя 5.

Сдвинутые один относительно другого по фазе на 90^o синфазный и квадратурный гармонические сигналы (показаны сплошными линиями соответственно на фиг.2,д и 2,е) формируют с помощью делителя частоты 10 в (4k+1) раз, где k - целое, и фазовращателя 6.

Сдвигают поступающие от двух источников сообщения манипулирующие последовательности двоичных видеосигналов на половину длительности символа (фиг.2, а и 2,б) одну относительно другой так, что фазы синфазного и квадратурного гармонических сигналов совпадают с фазами соответственно синфазного и квадратурного колебаний в начале и конце каждого символа (см. соответственно фиг.2,в и 2,д, а также фиг.2,г и 2,е), с помощью синхронизаторов 11 и 12.

Манипуляцию синфазного и квадратурного колебаний по фазе на 180^o сдвинутыми один относительно другого на половину длительности символа манипулирующими последовательностями двоичных видеосигналов (см. соответственно фиг. 2,в и 2,г) производят с помощью фазовых манипуляторов 3 и 4.

Балансную модуляцию синфазного и квадратурного двоично-манипулированных колебаний сдвинутыми один относительно другого по фазе на 90^o синфазным и квадратурным гармоническими сигналами с частотой, равной половине частоты следования символов, так, что огибающие полученных колебаний равны нулю в начале и конце каждого символа (см. соответственно фиг.2,д и 2,е), производят с помощью балансных модуляторов 7 и 8.

Суммируют полученные колебания (см. фиг.2,ж) с помощью сумматора 9.

Сигнал на выходе сумматора 9 (фиг.2,ж и 1,б) имеет то преимущество, что его огибающая является постоянной, а на границах символов отсутствуют разрывы первой производной сигнала, что обеспечивает уменьшение уровня внеполосных излучений при максимально возможном КПД передатчика.

Использование: в цифровой радиосвязи, в системах передачи дискретной информации для формирования сигналов с квадратурной фазовой модуляцией. Сущность изобретения заключается в обеспечении непрерывности мгновенных значений и первой производной формируемых сигналов на границах символов. Способ формирования сигналов с квадратурной фазовой модуляцией заключается в том, что расщепляют несущее колебание на синфазное и квадратурное колебания, формируют синфазный и квадратурный гармонические сигналы путем деления частоты синфазного и квадратурного колебаний в (4k+1) раз, где k - целое, сдвигают манипулирующие видеосигналы на половину длительности символа так, что фазы синфазного и квадратурного гармонических сигналов совпадают с фазами соответственно синфазного и квадратурного колебаний в начале и конце каждого символа, производят манипуляцию синфазного и квадратурного колебаний по фазе на 180^o манипулирующими видеосигналами, производят балансную модуляцию синфазного и квадратурного двоично-манипулированных колебаний синфазным и квадратурным гармоническими сигналами и суммируют полученные колебания. Техническим результатом является уменьшение уровня внеполосных излучений при передаче формируемых радиосигналов при сохранении высокого коэффициента полезного действия передатчика. 3 ил.

Способ формирования сигналов с квадратурной фазовой модуляцией, заключающийся в том, что расщепляют несущее колебание на синфазное и квадратурное колебания, сдвинутые один относительно другого по фазе на 90^o, сдвигают поступающие от двух источников сообщения манипулирующие последовательности двоичных видеосигналов на половину длительности символа одну относительно другой, производят манипуляцию синфазного и квадратурного колебаний по фазе на 180^o манипулирующими последовательностями двоичных видеосигналов, производят балансную модуляцию синфазного и квадратурного двоично-манипулированных колебаний сдвинутыми один относительно другого по фазе на 90^o синфазным и квадратурным гармоническими сигналами с частотой, равной половине частоты следования символов, так, что огибающие полученных колебаний равны нулю в начале и в конце каждого символа, и суммируют полученные колебания, отличающийся тем, что формируют синфазный и квадратурный гармонические сигналы путем деления частоты синфазного и квадратурного колебаний в (4k+1) раз, где k - целое, причем поступающие от двух источников сообщения манипулирующие последовательности двоичных видеосигналов сдвигают на половину длительности символа одну относительно другой так, что фазы синфазного и квадратурного гармонических сигналов совпадают с фазами соответственно синфазного и квадратурного колебаний в начале и конце каждого символа.