ЦИФРОВОЙ МОДУЛЯТОР ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ КВАДРАТУРНО МОДУЛИРОВАННЫХ СИГНАЛОВ

Предлагаемая полезная модель относится к области радиоэлектроники, в частности, к цифровой обработке сигналов, и может быть использована в составе системы передачи информации по радиоканалу.
На сегодняшний день общеизвестным является устройство формирования сигнала с использованием сигнального созвездия квадратурной амплитудной модуляции (например, [1], [2]), выбранное в качестве прототипа и включающее блок формирования комплексных амплитуд, информационный вход которого является входом устройства, а выход действительной части сигнала и выход мнимой части сигнала которого присоединены соответственно к входу блока интерполяции и цифро-аналогового преобразования действительной части сигнала и к входу блока интерполяции и цифро-аналогового преобразования мнимой части сигнала, выходы которых присоединены к низкочастотным входам квадратурного модулятора, выход которого является выходом цифрового модулятора, и гетеродин, присоединенный своим выходом к входу опорной частоты квадратурного модулятора.
Недостатками устройства-прототипа является невозможность изменять сигнальное созвездие непосредственно во время работы устройства, а также возможность работы только с регулярными сигнальными созвездиями.
Для устранения указанных недостатков была поставлена задача создания цифрового модулятора для формирования квадратурно модулированного сигнала с использованием нерегулярного сигнального созвездия и с возможностью оперативного изменения сигнального созвездия.
Поставленная задача решается тем, что, согласно предлагаемой полезной модели, устройство дополнительно содержит цифровое вычислительное устройство, формирующее сигнальные созвездия методом решения параметрических уравнений, причем вид решаемого уравнения и его коэффициенты определяются данными, поступающими на управляющий вход вычислительного устройства. Решением параметрических уравнений являются координаты точек сигнального созвездия.
Также, согласно полезной модели, устройство дополнительно содержит блок двухпортовой памяти (с раздельными портами чтения и записи), в котором сохранены первоначальные координаты точек сигнального созвездия. При этом для записи в блоке памяти предусмотрено два входа, а для чтения - два выхода, для действительной и мнимой частей координат точек сигнального созвездия соответственно.
В процессе работы цифрового модулятора при поступлении соответствующего сигнала на управляющий вход цифрового вычислительного устройства, который является управляющим входом устройства, могут проводиться вычисления других координат точек сигнального созвездия. Новые координаты точек сигнального созвездия сохраняют вместо первоначальных координат в блоке двухпортовой памяти, что позволяет оперативно изменять формируемое сигнальное созвездие.
Далее предлагаемая полезная модель поясняется с помощью чертежа. Цифровой модулятор для формирования квадратурно модулированного сигнала содержит цифровое вычислительное устройство 1, управляющий вход которого является управляющим входом устройства, а выходы действительной и мнимой частей вычисленных значений координат точек сигнального созвездия которого присоединены к соответствующим входам порта записи блока двухпортовой памяти 2, выходы действительной и мнимой частей значений координат точек сигнального созвездия порта чтения которого присоединены соответственно к входам действительной и мнимой частей значений координат точек сигнального созвездия блока формирования комплексных амплитуд 3, информационный вход которого является входом устройства, а выход действительной части сигнала и выход мнимой части сигнала которого присоединены соответственно к входу блока интерполяции и цифро-аналогового преобразования действительной части сигнала 4а и к входу блока интерполяции и цифро-аналогового преобразования мнимой части сигнала 4б, выходы которых присоединены к низкочастотным входам квадратурного модулятора 6, выход которого является выходом цифрового модулятора, и гетеродин 5, присоединенный своим выходом к входу опорной частоты квадратурного модулятора.
Данные, предназначенные для передачи, представленные в виде кодированных символов, поступают на информационный вход блока формирования комплексных амплитуд 3, который производит однозначное преобразование значений символов на входе блока в значения соответствующих им комплексных амплитуд, определяющих положение значения сигнала на сигнальном созвездии. Данную операцию производят для конкретного сигнального созвездия, значения координат точек которого сохранены в блоке двухпортовой памяти 2.
При включении устройства, а также при поступлении соответствующего сигнала на управляющий вход цифрового вычислительного устройства 1 от внешнего адаптирующего устройства, цифровое вычислительное устройство производит пересчет значений координат точек сигнального созвездия для использования модулятором другого вида сигнального созвездия (данное требование может возникнуть, в частности, при изменении шумовых характеристик канала связи, обнаруженном внешним адаптирующим устройством).
Цифровое вычислительное устройство 3 вычисляет синфазную и квадратурную составляющие координат точек сигнального созвездия методом решения параметрических уравнений, заданных в следующем виде:
x(t)=f<sub>x</sub>(t);
(1)
y(t)=f<sub>y</sub>(t);
(2)
t=f(n),
(3)
где n - целый порядковый номер точки в созвездии. Вид параметрического уравнения зависит от формы формируемого сигнального созвездия.
Пересчитанные значения координат точек сигнального созвездия подают на входы действительной и мнимой частей значений координат точек сигнального созвездия порта записи блока двухпортовой памяти 2. При этом работоспособность устройства не нарушается, т.к. во время записи в память новых значений предыдущие значения координат продолжают считываться блоком формирования комплексных амплитуд 3 из порта чтения блока двухпортовой памяти 2.
В блоках 4а и 4б происходит интерполяция и цифро-аналоговое преобразование для синфазной и квадратурной составляющих сигнала, задаваемых действительной и мнимой частями комплексной амплитуды, соответственно. С выходов блоков 4а и 4б сигналы поступают на низкочастотные входы квадратурного модулятора 6. Гетеродин 5 генерирует опорные синусоидальные колебания для квадратурного модулятора 6.
Вычислительное устройство может быть выполнено любым известным способом, к примеру, на основе микропроцессорной системы.
Таким образом, предлагаемый нами цифровой модулятор для формирования квадратурно модулированного сигнала по сравнению с устройством-прототипом имеет возможность формировать сигнал с использованием регулярного либо нерегулярного сигнального созвездия, причем используемое сигнальное созвездие может быть оперативно изменено в процессе работы.
Список литературы
1. Бернард Скляр. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение. Изд. 2-е, испр.: Пер. с Англ. - М.: Издательский дом «Вильямс», 2003.-1104 с.: ил. - Парал. тит. англ.
2. Прокис Дж. Цифровая связь. Пер. с англ./ Под. ред. Д.Д. Кловского. - М.: Радио и связь. 2000. - 800 с.: ил.