способ демодуляции сигнала, несущая которого модулирована последовательностью цифровых символов
Классы МПК: | H04L25/06 устройства для восстановления уровня постоянного тока; коррекци+я искажения смещения |
Автор(ы): | ЦИНКЛЕР Кальман (DE), КАММЕЙЕР Карл-Дирк (DE) |
Патентообладатель(и): | РОБЕРТ БОШ ГМБХ (DE) |
Приоритеты: |
подача заявки:
1999-04-07 публикация патента:
20.02.2004 |
Изобретение относится к радиотехнике. Технический результат заключается в сокращении объема вычислений. Сущность изобретения заключается в том, что для детектирования принятого и дискретизированного фронта или среза импульса все полученные при дискретизации отсчеты используют для формирования соответствующих евклидовых расстояний по меньшей мере до двух опорных фронтов или срезов импульса и выбирают опорный фронт или срез, до которого указанное евклидово расстояние является наименьшим. 5 з.п.ф-лы, 9 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9
Формула изобретения
1. Способ демодуляции сигнала, несущая которого модулирована последовательностью цифровых символов и который передается по зашумленному каналу, при этом иделальные формы фронтов или срезов импульсов на возможных переходах между двумя символами, называемыми опорными фронтами или срезами, известны и хранятся в памяти, и фронт или срез принятого импульса дискретизируют и оцифровывают с частотой дискретизации, кратной частоте последовательности символов, отличающийся тем, что для детектирования принятого и дискретизированного фронта или среза импульса все полученные при дискретизации отсчеты используют для формирования соответствующих евклидовых расстояний по меньшей мере до двух опорных фронтов или срезов импульса и выбирают опорный фронт или срез, до которого указанное евклидово расстояние является наименьшим.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что к некоторому количеству последовательных фронтов или срезов импульса применяют алгоритм Витерби, при этом соответствующие евклидовы расстояния от фронта или среза, принятого в течение длительности одного символа, до опорного фронта или среза рассматривают как затраты на прохождение ветви решетки алгоритма Витерби.3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что при частоте дискретизации n/T, и количестве ступеней сигнала, равном М, опорные фронты или срезы описывают сохраненными значениями общим количеством nМ2.4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что модуляцию осуществляют по методу непрерывной фазовой модуляции (НФМ).5. Способ по п.4, отличающийся тем, что при модуляции осуществляют цифровое формирование производной и фазы охватывающего длительность двух символов косинусоидального сигнала (2RC-CPM).6. Способ по любому из пп.3-5, отличающийся тем, что глубина решетки алгоритма Витерби соответствует количеству М ступеней сигнала (Nрешетки=M).Описание изобретения к патенту
Настоящее изобретение относится к способу демодуляции сигнала, несущая которого модулирована последовательностью цифровых символов и который передается по зашумленному каналу, при этом идеальные формы фронтов или срезов импульсов на возможных переходах между двумя символами известны и хранятся в памяти (контрольные или опорные фронты или срезы), и фронт или срез принятого импульса дискретизируют и оцифровывают с частотой дискретизации, кратной частоте последовательности символов. Для передачи пакетов данных используют главным образом непрерывную фазовую модуляцию (НФМ). При этом различное по фазе положение импульсов позволяет передавать несколько, например четыре, различных символа. Поскольку модуляция прямоугольными импульсами, длительность каждого из которых соответствует одному символу, приводила бы к получению очень широкого спектра, часто используют модуляцию импульсами, длительность которых охватывает длительность двух символов и которые также - во избежание появления импульсов с крутыми фронтами и срезами - представляют в виде косинусоиды. Подобная непрерывная фазовая модуляция обозначается также как 2RC-CPM (непрерывная фазовая модуляция со сглаживанием спектра по закону приподнятого косинуса). В докладе К.-Н.Tietgen, озаглавленном "Numerical Modulation Methods Applied in the FD/TDMA System S 900 D" и сделанном на семинаре Second Nordic Seminar on Digital Land Mobile Radio Communications, Стокгольм, 1986, предлагается применять для модуляции не сами символы, а осуществлять цифровую модуляцию известных фронтов или срезов между двумя следующими один за другим символами. На фиг. 1 показана схема передатчика, который может использоваться для осуществления известного способа. При этом выделенные серым фоном элементы системы работают с высокой системной тактовой частотой. На фиг. 2 показаны возможные фронты или срезы импульсов для включающего четыре значения алфавита символов при переходе от одного символа передаваемой последовательности символов к следующему. Таким образом, основная идея известных методов модуляции заключается в том, чтобы описать мгновенную частоту (т.е. определяемую в зависимости от времени фазу) (например) четырехступенчатого сигнала при формировании импульса длительностью 2Т последовательностью из 16 возможных фронтов или срезов fN(t) импульсов длительностью Т. Таким образом, вместо посылки перекрывающихся сдвинутых элементарных импульсов![способ демодуляции сигнала, несущая которого модулирована последовательностью цифровых символов, патент № 2224380](/images/patents/244/2224100/931.gif)
![способ демодуляции сигнала, несущая которого модулирована последовательностью цифровых символов, патент № 2224380](/images/patents/244/2224100/931.gif)
![способ демодуляции сигнала, несущая которого модулирована последовательностью цифровых символов, патент № 2224380](/images/patents/244/2224036/8804.gif)
![способ демодуляции сигнала, несущая которого модулирована последовательностью цифровых символов, патент № 2224380](/images/patents/244/2224036/8804.gif)
на фиг. 1 - схема передатчика с цифровой модуляцией несущей последовательностью цифровых символов,
на фиг.2 - изображение возможных фронтов или срезов импульсов между двумя последовательными символами при использовании 2RC-импульса и четырехступенчатого алфавита символов (Num2RC 4st),
на фиг.3 - схема предлагаемого в изобретении приемника,
на фиг. 4 - таблица, аналогичная примеру по фиг.2, для модуляции двухступенчатого сигнала,
на фиг. 5 - изображение опорного фронта, фронта фактически принятого сигнала, а также сегмента решетки с указанием соответствующих затрат,
на фиг. 6 - кривая частоты появления ошибочных символов при демодуляции двухступенчатого сигнала по методу Num2RC с использованием и без использования алгоритма Витерби,
на фиг.7 - аналогичное примеру по фиг.6 сопоставление кривых частоты появления ошибочных символов демодуляции четырехступенчатого сигнала по методу Num2RC с использованием и без использования алгоритма Витерби,
на фиг. 8 - сравнение кривых частоты появления ошибочных символов в случае двухступенчатого сигнала, полученных предлагаемым способом с детектированием фронтов или срезов по алгоритму Витерби и классическим методом демодуляции НФМ-сигнала ("интегрирование и вывод"), и
на фиг. 9 - аналогичное фиг.8 сопоставление диаграмм для четырехступенчатого сигнала. На фиг.1 показан известный передатчик для цифровой модуляции последовательности цифровых символов. Модель этого передатчика для передачи сигналов основной полосы частот состоит из последовательно-параллельного преобразователя (Пс/Пр), просмотровой таблицы (ПТ), пример хранящегося в которой содержимого показан на фиг.2, и частотного модулятора сигналов основной полосы частот. Четырехступенчатый сигнал получают из входного потока битов путем их группирования по два бита. Затем в результате задержки на длительность одного символа уже всем четырем битам назначается адрес в представленной на фиг. 1 ПТ, в которой содержатся показанные на фиг.2 16 переходов fN(t) между этими символами. Количество опорных значений можно задавать произвольно, однако согласно вышеописанному уровню техники предлагается использовать 16 таких значений. Это количество представляет собой определенный компромисс, поскольку, с одной стороны, целесообразно иметь большое количество опорных значений для эффективного подавления шумов путем их усреднения, а с другой стороны, небольшое их количество позволяет поддерживать объем вычислений на малом уровне. Серым фоном выделены элементы передатчика, работающие с высокой системной тактовой частотой. На фиг.3 показан предлагаемый в изобретении приемник. Модель этого приемника для передаваемых в основной полосе частот сигналов состоит из ограничивающего полосу частот фильтра нижних частот (ФНЧ), частотного демодулятора сигналов основной полосы частот с подавлением паразитной амплитудной модуляции, частотного детектора с двумя сдвинутыми по фазе контурами и параллельно-последовательного преобразователя (Пр/Пс). Элементы приемника, которые работают с высокой системной тактовой частотой, и в этом случае выделены серым фоном. Согласно изобретению в частотном детекторе происходит детектирование каждого фронта или среза сигнала и определение того фронта или среза, который с наибольшей вероятностью соответствует фронту или срезу переданного импульса. На фиг.4 в виде таблицы показан пример возможных фронтов или срезов двухступенчатого сигнала, который взят за основу при рассмотрении показанной на фиг. 5 диаграммы. Расширение до четырехступенчатого или имеющего большее количество ступеней сигнала происходит аналогичным образом. На левой диаграмме по фиг.5 сплошной линией показан фронт принятого зашумленного импульса, а штрихпунктирной линией показан один из опорных фронтов по фиг. 4 (Num2RC 2st). Определяемые для каждого фронта или среза (например) 16 значений используются согласно изобретению для получения суммы квадратичных разностей (евклидова разность). На основании наименьшей из евклидовых разностей (правая диаграмма по фиг.5) определяется тот опорный фронт или срез сигнала, который с наибольшей вероятностью соответствует фронту или срезу переданного импульса. Каждый отдельный детектируемый фронт или срез определяет соответственно два информационных символа: исходный и конечный символы. В соответствии с предпочтительным вариантом выполнения изобретения для непрерывного детектирования переходов между символами предлагается использовать оценку последовательности по методу максимального правдоподобия (т.е. предпочтительно с помощью алгоритма Витерби). Поэтому согласно изобретению в качестве затрат при выполнении алгоритма Витерби принимаются расстояния от фронта или среза принятого импульса до всех действительных опорных фронтов или срезов, как это показано справа на фиг.5 на примере сегмента решетки. Детектор Витерби использует следующие параметры: глубина решетки соответствует количеству М ступеней сигнала (формирование импульсов по методу приподнятого косинуса 2RC: запоминание длительности одного символа), количество переходов составляет М2. В соответствии с этим длину пути объединения следует задавать
![способ демодуляции сигнала, несущая которого модулирована последовательностью цифровых символов, патент № 2224380](/images/patents/244/2224151/8805.gif)
Класс H04L25/06 устройства для восстановления уровня постоянного тока; коррекци+я искажения смещения