Патент на изобретение №2172069
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) ПЕРЕДАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО МНОГОЧАСТОТНОЙ СИСТЕМЫ РАДИОСВЯЗИ
(57) Реферат: Изобретение относится к системам радиосвязи. Передающее устройство многоканальной системы радиосвязи содержит секцию генерирования синхронизирующего сигнала для приема управляющего сигнала выбора заранее определенной полосы пропускания, секцию мультиплексирования, фильтр нижних частот, цифроаналоговый преобразователь, переключатель. Достигаемый технический результат – снижение потребления энергии, а также фильтрация сигнала расширенного спектра многочастотной системы при использовании одного фильтра нижних частот и переменного управления скоростью дискретизации при преобразовании отфильтрованного по нижним частотам цифрового сигнала в аналоговый сигнал. 6 з.п. ф-лы, 2 ил. 1. Область техники, к которой относится изобретение Настоящее изобретение относится в основном к системе радиосвязи, более конкретно к передающему устройству радиосвязи, обеспечивающему множество полос пропускания частот. 2. Уровень техники Современные цифровые системы радиосвязи прежде всего разрабатывают для обеспечения обслуживания речевой связи, которое может быть обеспечено в одной полосе частот, поскольку информация речевого обслуживания абонентов унифицирована, и скорость передачи информации у нее фиксирована. Однако в цифровой системе радиосвязи следующего поколения информация абонента может изменяться, включая в себя данные, видеосигналы и мультимедийные услуги в дополнение к речевому обслуживанию. В соответствии с этим, для эффективного использования доступных ограниченных частотных полос и расширения возможностей абонента требуется новая система с множеством полос пропускания частот, способная эффективно использовать частотные ресурсы, в которой одна система (например, подвижная и стационарная радиоустановка) обеспечивает множество частотных полос пропускания, так что более узкую полосу частот можно выделять для услуги, использующей более низкую скорость передачи информации, а более широкую полосу частот можно выделять для услуги, использующей более высокую скорость передачи информации. В общем, цифровая система радиосвязи должна обеспечить характеристики множества полос пропускания частот, чтобы в дополнение к речевому обслуживанию обеспечить обслуживание данных, имеющих изменяющуюся информацию и скорости передачи информации. В частности, для обеспечения адекватной емкости и изменяемого обслуживания в системе радиосвязи типа многостанционного доступа с кодовым разделением каналов прямой последовательности (МДКРК-ПП), необходимо обеспечить систему с множеством полос пропускания частот. На фиг. 1 показана структура передающего устройства, способного обеспечить множество полос пропускания, основанного на цифровой системе радиосвязи унитарной полосы частот модулирующих сигналов в соответствии с прототипом. Секция 111 кодирования источника сжимает информацию в виде звука, данных или видеосигналов, вводимую службой абонента. Секции 112 и 113 канального кодирования кодируют выходные сигналы секции 111 кодирования источника с целью минимизирования ошибок побитовой передачи во время радиосвязи. В каждой из секций 112 и 113 канального кодирования используется отличающийся режим канального кодирования, соответственно; одна секция 112 канального кодирования представляет собой сверточный кодер, а другая секция 113 канального кодирования является турбокодером, причем турбокодер последовательно соединен с кодером Рида-Соломона и сверточным кодером. Используя две секции 112, 113 канального кодирования, можно выбрать режим канального кодирования, основанный на обслуживании абонента и требуемом уровне качества обслуживания. В соответствии с этим, любую из секций 112, 113 канального кодирования можно использовать в соответствии с обслуживанием абонента и требуемым уровнем качества обслуживания. Например, в случае речевого обслуживания используется секция 112 канального кодирования, состоящая только из одного сверточного кодера, в то время как в случае, когда требуется обслуживание данных более высокого качества, используется секция 113 канального кодирования, последовательно соединенная с кодером Рида-Соломона и сверточным кодером. Мультиплексор 114 выбирает выходные сигналы секции 112 канального кодирования или секции 113 канального кодирования, используя управляющий сигнал контроллера (не показан). Секция 115 цифровой модуляции осуществляет цифровую модуляцию выходных сигналов мультиплексора 114 в соответствии с характеристиками цифровой системы радиосвязи. Например, в случае системы МДКРК-ПП, секция 115 цифровой модуляции выполняет расширение спектра и модуляцию данных (типа двухпозиционной или четырехпозиционной фазовой манипуляции; ДФМ/ЧФМ). Выходной сигнал мультиплексора расширен на любой одной из определенных полос пропускания среди множества полос пропускания, в зависимости от типа обслуживания абонента, в секции 115 цифровой модуляции, и информация, связанная с расширенным спектром, проходит через соответствующий фильтр 116, 117, 118 нижних частот посредством переключающей секции (не показанной) для улучшения эффективности полосы пропускания и снижения межсимвольной интерференции. В частности, для фильтрования различных сигналов расширенного спектра, в системе с множеством полос пропускания используется ряд фильтров 116, 117, 118 нижних частот, с изменяющимися поло сами пропускания частот и быстродействиями. Каждый фильтр нижних частот состоит из цифрового фильтра с конечной импульсной характеристикой исключительно для доведения до максимума эффективности полосы пропускания частот, или цифрового фильтра с конечной импульсной характеристикой формирования импульсов для доведения до максимума эффективности полосы пропускания частот и снижения межсимвольной интерференции. В качестве цифрового фильтра с конечной импульсной характеристикой формирования импульсов наиболее часто используется фильтр с корнем приподнятого косинуса. Цифроаналоговый преобразователь 119 преобразует каждый из цифровых сигналов, отфильтрованных в фильтрах 116, 117, 118 нижних частот, в аналоговые сигналы. Цифроаналоговый преобразователь 119 должен иметь скорость дискретизации, обеспечивающую возможность преобразования сигнала, расширенного по максимальной полосе пропускания из множества полос пропускания системы, в аналоговый сигнал. Секция 120 радиосхем фильтрует выходные сигналы цифроаналогового преобразователя 119 между полосой пропускания промежуточной частоты и полосой пропускания радиочастоты и усиливает и передает результирующие выходные сигналы через антенну. Описанная выше система, известная из уровня техники, имеет отдельные недостатки. Во-первых поскольку для обеспечения множества полос пропускания частот используется ряд цифровых фильтров нижних частот (или фильтров формирования импульсов), для системы (подвижной или стационарной системы радиосвязи) требуется дополнительная мощность, и обеспечить уменьшение размера системы становится более трудно; во-вторых, для быстрого осуществления выборки при осуществлении выборки сигнала, расширенного на полосе пропускания, отличающейся от максимальной полосы пропускания, требуется излишняя дополнительная мощность; и в-третьих, наличие определенного количества требуемых цифроаналоговых преобразователей делает снижение размера системы более трудным. Сущность изобретения Настоящее изобретение позволяет преодолеть недостатки известного уровня техники, путем решения следующих двух задач. Первой задачей является обеспечение передающего устройства, способного снизить потребление энергии и вследствие этого уменьшить размер системы радиосвязи, обеспечивающей множество полос пропускания частот. Другой задачей настоящего изобретения является обеспечение передающего устройства, способного фильтровать сигналы расширенного спектра многочастотной системы, используя один фильтр нижних частот и переменное управление скоростью дискретизации при преобразовании отфильтрованного по нижним частотам цифрового сигнала в аналоговый сигнал. Для решения вышеупомянутых задач, согласно настоящему изобретению передающее устройство многочастотной системы радиосвязи, обеспечивающее множество полос пропускания частот, содержит: секцию генерирования синхронизирующего сигнала для приема управляющего сигнала выбора заранее определенной полосы пропускания, и затем генерирования синхронизирующего сигнала, имеющего частоту, пропорциональную заранее определенной полосе пропускания; секцию мультиплексирования для введения нуля в сигнал, модулированный с расширением спектра в полосе пропускания, выбираемой в соответствии с управляющим сигналом выбора заранее определенной полосы пропускания, для образования сигнала с передискретизацией; фильтр нижних частот для приема синхронизирующего сигнала и для фильтрации нижних частот выходного сигнала секции мультиплексирования; цифроаналоговый преобразователь для приема синхронизирующего сигнала и затем преобразования выходного сигнала фильтра нижних частот в аналоговый сигнал с частотой синхронизирующего сигнала; и переключатель для приема управляющего сигнала выбора полосы пропускания и затем переключения выходного сигнала цифроаналогового преобразователя на соответствующую одну из множества схем промежуточной частоты в соответствии с выбранной полосой пропускания. Перечень чертежей Вышеизложенные и другие задачи, признаки и преимущества настоящего изобретения очевидны из нижеследующего подробного его описания, выполненного совместно с прилагаемыми чертежами, на которых: фиг. 1 – схема передающего устройства системы радиосвязи с множеством полос пропускания частот, в соответствии с прототипом; фиг. 2 – схема передающего устройства системы радиосвязи с множеством полос пропускания частот, в соответствии с настоящим изобретением. Далее подробно раскрыты предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения, со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых одни и те же или аналогичные элементы на разных чертежах обозначены одинаковыми ссылочными позициями. Подробное описание известных функций и конфигураций опущено, как не имеющее отношение к сущности настоящего изобретения. На фиг. 2 представлено, что секция 211 кодирования источника сжимает информацию в виде звука, данных или видеосигналов, вводимую обслуживанием абонента. Секции 212 и 213 канального кодирования кодируют выходные сигналы секции 211 кодирования источника с целью минимизирования ошибок побитовой передачи во время радиосвязи. В каждой из секций 212 и 213 канального кодирования используется отличающийся режим канального кодирования; одна секция 212 канального кодирования представляет собой сверточный кодер, а другая секция 213 канального кодирования является турбокодером, причем турбокодер последовательно соединен с кодером Рида-Соломона и сверточным кодером. Используя две секции 212, 213 канального кодирования, можно выбрать режим канального кодирования в зависимости от обслуживания абонента и требуемого уровня качества обслуживания. Например, в случае речевого обслуживания используется секция 212 канального кодирования, состоящая только из одного сверточного кодера, в то время как в случае, когда требуется более высокое качество обслуживания данных, используется секция 213 канального кодирования, которая последовательно соединяется с кодером Рида-Соломона и сверточным кодером. Мультипликатор 214 выбирает выходные сигналы секции 212 канального кодирования или секции 213 канального кодирования, используя управляющий сигнал контроллера (не показан). Секция 215 цифровой модуляции осуществляет цифровую модуляцию выходных сигналов мультиплексора 214 в соответствии с характеристиками цифровой системы радиосвязи. Например, в случае системы связи МДКРК-ПП, секция 215 цифровой модуляции выполняет расширение спектра и модуляцию данных (типа ДФМ, ЧФМ или аналогичной модуляции). Управляющий сигнал 217 выбора полосы пропускания представляет собой управляющий сигнал для выбора определенной полосы пропускания частот, в которой в контроллере (не показан), обеспечивающем множество полос пропускания, передается информация абонента. Генератор 216 нулей применяется с требуемым синхронизирующим сигналом и вырабатывает нуль для операции передискретизации фильтра нижних частот в выбранной полосе пропускания. Второй мультиплексор 218 применяется для выходных сигналов цифрового модулятора 218 и генератора 216 нулей, и применяется с таким же синхронизирующим сигналом, что и синхронизирующий сигнал, поступающий в генератор 216 нулей, вводя тем самым нуль в выходные сигналы цифрового модулятора 218. Тот же синхронизирующий сигнал, который вводится в генератор 216 нулей и второй мультиплексор 218, применяется к фильтру 219 нижних частот, и фильтр 219 фильтрует низкочастотную полосу пропускания с выхода мультиплексора 218. Синхронизирующий сигнал также поступает на цифроаналоговый преобразователь 220, и преобразователь 220 преобразует цифровой сигнал, полученный путем фильтрования низкочастотной полосы пропускания, в аналоговый сигнал. В это время, цифроаналоговый преобразователь 220 должен иметь скорость дискретизации, обеспечивающую возможность преобразования сигнала, расширенного для выбранной полосы пропускания, в аналогичный сигнал. В соответствии с управляющим сигналом выбора полосы пропускания 217, выходной сигнал цифроаналогового преобразователя 220 передается в секцию 225, 226, 227 промежуточной частоты переключателем 222. Секция 225, 226, 227 промежуточной частоты фильтрует низкочастотную полосу пропускания промежуточной частоты среди введенных сигналов. Линейный усилитель 228 мощности линейно усиливает выходные сигналы фильтров нижних частот промежуточной частоты. Секция 229 радиосхем смешивает выходные сигналы линейного усилителя 228 мощности с частотой субколебаний для образования радиочастоты, фильтрует и передает радиочастоту через антенну 230. Генератор 223 синхронизирующего сигнала вырабатывает синхронизирующий сигнал на скорости расширения самой широкой полосы пропускания из множества полос пропускания, обеспеченных системой. Выходной сигнал генератора 223 синхронизирующего сигнала подается в делитель 224 синхронизирующего сигнала для образования синхронизирующего сигнала, с целью поддержания другой полосы пропускания, которая связана с целыми тактами. Третий мультиплексор 221 выбирает какой-либо один из синхронизирующих сигналов с выхода генератора 223 синхронизирующего сигнала и делителя 224 синхронизирующего сигнала в соответствии с управляющим сигналом 217 выбора полосы пропускания, и выбранный синхронизирующий сигнал поступает на генератор 216 нулей, второй мультиплексор 218, фильтр 219 нижних частот и цифроаналоговый преобразователь 220. Ниже приведено описание работы передающего устройства согласно настоящему изобретению, однако описания работы секции 211 кодирования источника, секции 212 канального кодирования, секции 213 канального кодирования, мультиплексора 214, секции 215 цифровой модуляции, секции 229 радиосхем и антенны 230 опущены, поскольку они уже приведены выше в разделе “Уровень техники”. Приведенное ниже описание относится к системе с множеством полос пропускания, обеспечивающей n полос пропускания частот B1, B2,…,BN в одной системе, однако изобретение не ограничено системами этого типа. В цифровой системе радиосвязи, полосы пропускания B1, B2,…,BN распределены в виде целых чисел множеств самой узкой полосы пропускания B1. Например, если B1 представляет собой 5М, то B2 соответствует 10М. Коэффициенты RS1, RS2, .., RSN расширения диапазона соответствуют вышеупомянутым полосам пропускания B1,B2,…,BN, соответственно. Коэффициенты расширения диапазона также являются целыми числами множеств самого низкого коэффициента расширения, RS1. Например, RS2 соответствует 2RS1. В случае систем МДКРК-ПП с множеством полос пропускания, секция 215 цифровой модуляции выполняет модуляцию данных (типа ДФМ, ЧФМ или аналогичной модуляции) и модуляцию расширения. Модуляция расширения представляет собой расширение в определенной полосе пропускания из множества полос пропускания расширения в соответствии с обслуживанием абонента или скоростью передачи информации. Второй мультиплексор 218 и генератор 216 нулей осуществляют передискретизацию сигнала, подлежащего введению в цифровой фильтр нижних частот или фильтр нижних частот формирования импульсов 219. Передискретизация сигнала, вводимого в фильтр нижних частот, позволяет увеличить точность аналогового сигнала, преобразованного цифроаналоговым преобразователем 220. Цифровой фильтр 219 нижних частот (или фильтр нижних частот формирования импульсов) синтезирует коэффициенты от ведения и порядки отведения, которые определяют импульсную характеристику во временном диапазоне фильтра в соответствии с требуемыми техническими характеристиками фильтра (частотой полосы пропускания, опорной частотой и вносимым затуханием прохождения и передачи в основной полосе частот), с целью реализации цифрового фильтра с конечной импульсной характеристикой. Там, где система обеспечивает множество полос пропускания B1, B2,…,BN частот, технические характеристики фильтра 219 нижних частот идентичны каждой из вышеупомянутого множества полос пропускания. В соответствии с этим, при рассмотрении технических характеристик и сложности фильтра, независимо от множества полос пропускания, коэффициент отведения и порядок отведения фильтра следует конструировать идентично. Хотя коэффициент отведения и порядок отведения фильтра устанавливают независимо от полосы пропускания, быстродействие фильтра должно отличаться от полосы пропускания, поскольку полоса пропускания определяется в зависимости от быстродействия фильтра 219 нижних частот, то есть частоты синхронизирующего сигнала, подаваемого на фильтр 219 нижних частот. И коэффициент отведения, и порядок отведения фильтра 219, который разработан с использованием функций целочисленных периодов времени полос пропускания B1, B2, . ..,BN и коэффициентов RS1, RS2,.., RSN расширения полос пропускания, являются фиксированными. Ниже описана работа фильтра 219, совпадающая с коэффициентом расширения множественных полос пропускания. Генератор 219 нулей определяет количество нулей, вводимых в соответствии с частотой передискретизации, для выполнения операции передискретизации сигнала, вводимого в фильтр 219 нижних частот. После определения количества подлежащих введению нулей, генератор 216 нулей последовательно генерирует эти нули. Мультиплексор 218 принимает управляющий сигнал выбора полосы пропускания наряду с синхронизирующими сигналами, так что последовательно вводит нули с выхода генератора 216 нулей в выходной сигнал цифрового модулятора 215, и выдает результирующий сигнал. В общих случаях, для частоты передискретизации используют четырехкратный коэффициент RS1, RS2,…, RSN расширения полос пропускания. Например, в случае четырехкратной передискретизации, генератор 216 нулей последовательно вводит три нуля (000) между выходными битами цифрового модулятора 215 через мультиплексор 218 для вывода четырехкратной передискретизации в фильтр 219 нижних частот. Количеством вводимых нулей, то есть, частотой передискретизации, управляет управляющий сигнал выбора полосы пропускания, поступающий с контроллера (не показанного) системы, и управляющий сигнал выбора полосы пропускания также используется в качестве управляющего сигнала для делителя 224 синхронизирующего сигнала и переключателя 222. Генератор 223 синхронизирующего сигнала генерирует синхронизирующий сигнал с частотой передискретизации коэффициента RS1, RS2,…, RSN расширения самой широкой полосы пропускания из множества полос пропускания, обеспечиваемых системой МДКРК-ПП с множеством полос пропускания. Делитель 224 синхронизирующего сигнала представляет другой синхронизирующий сигнал для обеспечения другой полосы пропускания, являющийся целым кратным числом выходного сигнала генератора 223 синхронизирующего сигнала. Разделенная частота синхронизирующего сигнала делителя 224 синхронизирующего сигнала и требуемое количество делителей равны количеству множества полос пропускания, обеспечиваемых системой МДКРК-ПП с множеством полос пропускания. Например, в случае системы МДКРК-ПП, обеспечивающей три полосы пропускания B1, B2 и B3 частот (максимальной полосой пропускания является B3), требуемое количество делителей 224 синхронизирующего сигнала составляет два, а частота выходящего синхронизирующего сигнала определяется в соответствии с целочисленным соотношением между полосами пропускания B1, B2 и B3 (например, B3 составляет восьмикратную B1, B2 – четырехкратную B1). В соответствии с этим, выходящий синхронизирующий сигнал генератора 223 синхронизирующего сигнала, который используется в самой широкой полосе пропускания B3, делится в отношении 1/8 для полосы пропускания B1, или в отношении 1/4 для полосы пропускания B2. Мультиплексор 221 принимает управляющий сигнал 217 выбора полосы пропускания, и вследствие этого выбирает один синхронизирующий сигнал из выходного синхронизирующего сигнала генератора 223 синхронизирующего сигнала и делителя 224 синхронизирующего сигнала, и подает его в мультиплексор 218, фильтр 219 нижних частот, цифроаналоговый преобразователь 220 и генератор 216 нулей. Информация абонента в полосе пропускания, выбранной управляющим сигналом выбора полосы пропускания из множества полос пропускания, подвергается передискретизации и вводится в цифроаналоговый преобразователь 220 через фильтр 219 нижних частот. Для работы цифроаналогового преобразователя 220, в преобразователь 220 вводится синхронизирующий сигнал, который поступает с генератора 223 синхронизирующего сигнала, когда полоса пропускания самая широкая, или поступает с генератора 224 синхронизирующего сигнала, когда полоса пропускания не самая широкая. Следовательно, быстродействие цифроаналогового преобразователя 220 не фиксируется на максимальной частоте синхронизирующего сигнала, а изменяется в ответ на выбранную полосу пропускания. Другими словами, если частота синхронизирующего сигнала, касающаяся выбранной полосы пропускания, низкая, частота синхронизирующего сигнала, которая применяется для цифроаналогового преобразователя 220, тоже низкая. В соответствии с этим, для цифроаналогового преобразователя 220 можно снизить потребление энергии по сравнению с цифроаналоговым преобразованием на частоте синхронизирующего сигнала, соответствующей максимальной полосе пропускания, независимо от полосы пропускания. Поступающий из цифроаналогового преобразователя 220 сигнал поступает в переключатель 222 для переключения на схему промежуточной частоты и радиочастоты в ответ на выбранную полосу пропускания, поскольку фильтр и схему полосы пропускания промежуточной частоты и радиочастоты можно выполнить отличающимися друг от друга в зависимости от выбранной полосы пропускания. На переключатель 222 воздействует управляющий сигнал выбора полосы пропускания и обеспечивается переключение выходных сигналов цифроаналогового преобразователя 220 на схему промежуточной частоты полосы пропускания из секций 225, 226, 227 промежуточной частоты полос пропускания. Сигнал, прошедший фильтрацию в фильтре промежуточной частоты, усиливается в линейном усилителе 228 мощности, фильтруется по радиочастоте в секции 229 радиосхем и передается через антенну 230. Следовательно, настоящее изобретение позволяет снизить потребляемую энергию в фильтре нижних частот передачи в полосе частот модулирующих сигналов и цифроаналоговом преобразователе. Кроме того, настоящее изобретение может обеспечивать множество полос пропускания через фильтр нижних частот и цифроаналоговый преобразователь. Размер системы в результате этого также можно уменьшить. Хотя данное изобретение было раскрыто на примере предпочтительного варианта осуществления, очевидным является, что изобретение не ограничено только этим вариантом осуществления, а охватывает различные варианты, не выходящие за рамки сущности и объема охраны изобретения, охарактеризованных в формуле изобретения. Формула изобретения
РИСУНКИ
|
||||||||||||||||||||||||||
