Кодовый модулятор Советский патент 1992 года по МПК H04L27/04 

,/

ч ел

00 00

ю со

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для кодовой модуляции сигналов в различных радиотехнических устройствах.

Известно устройство для амплитудной модуляции, содержащее источник модулирующих сигналов, дифференциальный усилитель, амплитудный модулятор, амплитудный детектор, регулируемый аттенюатор и формирователь корректирующих сигналов.

Однако известное устройство осуществляет модуляцию гармонической несущей и не может осуществлять модуляцию дискретной несущей.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является кодовый модулятор, содержащий синтезатор функций Уолша, генератор числовой последовательности, цифровой коммутатор, источник постоянного напряжения и ключевой блок, причем первый тактовый выход синтезатора функций Уолша соединен с тактовым входом генератора число вой последовательности, выход которого подключен к управляющему входу цифрового коммутатора, выход которого соединен с первым входом ключевого блока, вюрой вход которого подключен к выходу источника постоянного напряжения, при этом синтезатор функций Уолша содержит блок формирования функций Уолша,- делитель частоты и задающий генератор, выход которого соединен с тактовым входом блока формирования функций Уолша и с тактовым входом делителя частоты, выход которого является первым тактовым выходом синтезатора, вторым тактовым выходом которого является выход задающего генератора, выходы блока формирования функций Уолша являются информационными выходами синтезатора и соединены с соответствующими информационными входами цифрового коммутатора, выход ключевого блока является выходом кодового модулятора.

Однако выходные сигналы, формируемые кодовым модулятором, имеют большую эффективную ширину спектра, что приводит к низкой эффективности использования полосы частот, т е. к ухудшению эксплуатационных характеристик кодового модулятора.

Целью изобретения является уменьшение ширины спектра выходных сигналов.

Поставленная цель достигается тем, что в известный кодовый модулятор, содержащий синтезатор функций Уолша, первый тактовый выход которого соединен с тактовым входом генератора числовой последовательности, выход которого подключен к

управляющему входу цифрового коммутато- ра, выход которого соединён с первым входом ключевого блока, второй вход которого подключен к выходу источника постоянного

напряжения, при этом синтезатор функций Уолша содержит блок формирования функций Уолша, делитель частоты и задающий генератор, выход которого соединен с тактовым входом блока формирования функ0 ций Уолшэ и с тактовым входом делителя частоты, выход которого является первым тактовым выходом синтезатора, вторым тактовым выходом которого является выход за- дающего генератора, выходы блока

5 формирования функций Уолша являются информационными выходами синтезатора введены ключи и дополнительный делитель частоты, выход которого соединен с управляющими входами ключей, информацион0 ные входы которых подключены к соответствующим информационным выходам синтезатора функций Уолша, второй тактовый выход которого соединен с входом дополнительного делителя частоты, причем

5 выходы ключей соединены с соответствующими информационными входами цифрового коммутатора.

На фиг.1 представлена структурная схема кодового модулятора; на фиг.2 - струк0 турная схема ключа; на фиг.З - временные диаграммы, иллюстрирующие процесс формирования выходного сигнала L(6, в) в предлагаемом кодовом модуляторе; на фиг.4 - вид сигналов на выходе прототипа; на фиг.5

5 - вид сигналов на выходе предлагаемого кодового модулятора.

Кодовый модулятор содержит синтезатор 1 функций Уолша, состоящий из задающего генератора 2, блока 3 формирования

0 функций Уолша и делителя 4 частоты, генератор 5 числовой последовательности, цифровой коммутатор 6. источник 7 постоянного напряжения, ключевой блок 8, дополнительный делитель 9 частоты, ключи

5 10.

Каждый ключ Юсостоит из элемента НЕ 11, первого умножителя 12, второго умножителя 13 и сумматора 14

Кодовый модулятор работает следую0 щим образом.

С началом поступления импульсов с выхода задающего генератора 2 на вход делителя 4 частоты, имеющего коэффициент депения 2П, на выходе генератора 5 число5 вой последовательности формируется модулирующая числовая последовательность g(t). Поскольку коэффициент деления делителя 4 частоты равен 2П, каждому символу числовой последовательности соответству- ет один период функций Уолша, формируемых на выходах блока 3 формирования функций Уолша, на тактовый вход которого поступает последовательность импульсов с выхода задающего генератора 2.

Импульсы с выхода задающего генера- тора 2 поступают также на вход дополнительного делителя 9 частоты, имеющего коэффициент деления . Таким образом, в течении первого полупериода формирования функций Уолша на выходе дополнитель- ного делителя 9 частоты формируется О, поступающий на управляющие входы ключей 10. В течении второго полупериодэ формирования функций Уолша на выходе дополнительного делителя 9 частоты фор- мируется 1, поступающая на управляющие входы ключей 10.

Ключи 10 функционируют следующим образом.

При поступлении на управляющий вход ключа 10 О на его выходе формируется сигнал, поступающий на его первый информационный вход, а при поступлении на управляющий вход ключа 10 1 на его выходе формируется сигнал, поступающий на его второй информационный вход.

Таким образом, при поступлении на управляющий вход Z (см. фиг.2) ключа 10 О, на вход элемента НЕ 11 и первый вход второго перемножителя 13 поступает О. В ре- зультате сигнал, поступающий на первый информационный вход xi ключа 10, через первый перемножитель 12 и сумматор 14 поступает на выходу ключа 10. Сигнал, поступающий на второй информационный вход Х2, не поступает на выход у, так как на первый вход второго перемножителя 13 поступает О с входа z ключа 10.

При поступлении на управляющий вход z ключа 10 1, на вход элемента НЕ 11 и первый вход второго перемножителя 13 поступает 1. В результате сигнал, поступающий на второй информационный вход Х2 ключа 10, через второй перемножитель 13 и сумматор 14 поступает на выходу ключа 10. Сигнал, поступающий на первый информационный вход xi ключа 10, не поступает на выход у, так как на первый вход первого перемножителя 12 поступает О с выхода элемента НЕ 11.

Таким образом в течение времени формирования одного символа модулирующей последовательности g(t) на выходе генератора. 5 числовой последовательности, на выходах ключей 10 формируются функции

L (0, в L (1,6)L(2n-1. 0) длительностью в

один период.

Алфавит генератора 5 числовой последовательности состоит из 2П символов.

Цифровой коммутатор 6 осуществляет формирование на выходе той функции L(i. в), порядковый номер которой соответст вует символу алфавита, поступающему управляющий вход коммутатора б с выхода генератора 5 числовой последователь ю- гти.

Источник 7 постоянного напряжения и ключевой блок 8 выполняют функции усилителя сигналов L (i. в) до уровня, необходимого для излучения.

На фиг.З приведены временные диа1- раммы, иллюстрирующие процесс формирования выходного сигнала L (6, 0} в предлагаемом кодовом модуляторе.

На диаграммах показано временное состояние:

а выхода задающего генератора 2;

б седьмого выхода блока 3 формирования функций Уолша, на котором формируется функция Wa (6, 0):

в)второго выхода блока 2 формирования функций Уолша, на котором формируется функция Wai (1, );

г)выхода дополнительного делителя 9 частоты;

д)выхода седьмого ключа 10, на котором формируется функция L (6, 9).

На фиг.4 приведены функции Уолша, формируемые прототипом. На Фиг.5 приведены ортогональные функции L(i, 0), формируемые предлагаемым кодовым модулятором.

В ортогональности сигналов, формируемых предлагаемым кодовым модулятором, можно убедиться путем перемножения любых формируемых функций.

Для безыскаженной передачи сигналов, формируемых модулятором, необходимо обеспечить полосу частот для передачи самого широкополосного сигнала.

В кодовом модуляторе, принятом в качестве прототипа, формируются выходные сигналы, описываемые функциями Уолша (см. фиг.4).

Известно, что чем больше блоков имеет сигнал (блок - последовательность одинаковых элементов), тем больше эффективная ширина спектра сигнала Л/„ЭФФ

Выходные сигналы, описываемые функциями Уолша, имеют количество блоков /г 1,2,3М(фиг.4),

Следовательно, выходные сигналы, формируемые прототипом, имеют различную эффективную ширину спектра, при этом наибольшую эффективную ширину спектра имеет выходной сигнал, у которого число блоков fi 2 N (т.е. меандр)

А

At

ifl-Ь f 2N

(1)

где At - длительность элемента.

Выходные сигналы, формируемые предлагаемым устройством, имеют количество NN+2

блоков fi

-- или fi

- и значение

наибольшей эффективной ширины спектра

N 4-2 выходного сигнала с учетом /и - --- опре2

деляется согласно выражению

ИИФ-ШУ

(2)

где At - длительность элемента сигнала;

f.i - число блоков;

N - число элементов

Согласно общим положениям теории информации каждый m-ичный символ (где m - 2П) переносит п (092 m двоичных единиц, т.е. m-ичный символ эквивалентен кодовой последовательности из п двоичных символов. Длительность m-ичного символа может быть определена из соотношения

logam R

(3)

где R - скорость передачи информации.

Из соотношения (3) следует, что скорость передачи информации определяется как

R- lQ92m к,

I m

(4)

Таким образом, при заданном объеме алфавита m 2 и заданной скорости передачи R длительность Тт кодовой последовательности прототипа равна длительности Тт кодовой последовательности предлагаемого кодового модулятора.

В таблице приведены данные расчетов максимальной эффективной ширины спектра для выходных сигналов, формируемых прототипом и предлагаемым кодовым модулятором для случая

Tm Tj 1,(5)

т.е. при одинаковой скорости передачи информации и заданном объеме алфавита выходные сигналы, формируемые предлагаемым кодовым модулятором, имеют меньший спектр, чем формируемые в известном устройстве,

Как следует из таблицы, выходные сигналы, формируемые предлагаемым кодовым модулятором, имеют ширину спектра меньшую, чем сигналы, формируемые прототипом, при одинаковой скорости передачи информации и объеме алфавита m 8 на 27%, объеме алфавита m 32 - на 28%, объеме алфавита m 64 - на 29% и т.д.

Использование изобретения позволяет создавать кодовые модуляторы, обеспечивающие уменьшение ширины спектра

выходных сигналов, что повышает эффективность использования полосы частот.

Формула изобретения Кодовый модулятор, содержащий синтезатор функций Уолша, первый тактовый выход которого соединен с тактовым входом генератора числовой последовательности, выход кбторого подключен к управляющему входу цифрового коммутатора, выход которого соединен с первым входом ключевого блока, второй вход которого подключен к выходу источника постоянного напряжения, при этом синтезатор функций Уолша содержит блок формирования функций Уолша, делитель частоты и задающий генератор, выход которого соединен с тактовым входом блока формирования функций Уолша, и с тактовым входом делителя частоты, выход которого является первым

тактовым выходом синтезатора, вторым тактовым выходом которого является выход задающего генератора, выходы блока формирования функций Уолша являются информационными выходами синтезатора, отличающийся тем, что, с целью уменьшения ширины спектра выходных сигналов, введены ключи и дополнительный делитель частоты, выход которого соединен с управляющими входами ключей, информа5 ционные входы которых подключены к соответствующим информационным выходам синтезатора функций Уолша, второй тактовый выход которого соединен с входом дополнительного делителя частоты, причем

0 выходы ключей соединены с соответствующими информационными входами цифрового коммутатора

Фиг. Ј

Сущность изобретения: модулятор содержит синтезатор функций Уолша 1, состоящий из задающего генератора 2, блока формирования функций Уолша 3 и делителя частоты 4, генератор числовой последовательности 5, цифровой коммутатор 6. источник постоянного напряжения 7, ключевой блок 8, делитель частоты 9, и ключи 10. 5 ил.. 1 табл.

a)

.

ФигЗ

WJ(6,e)

Wai (e)

L (6,ej