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DE19533382C1 - GMSK modulated analogue signal generation system - Google Patents

GMSK modulated analogue signal generation system

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Publication number
DE19533382C1
DE19533382C1 DE1995133382 DE19533382A DE19533382C1 DE 19533382 C1 DE19533382 C1 DE 19533382C1 DE 1995133382 DE1995133382 DE 1995133382 DE 19533382 A DE19533382 A DE 19533382A DE 19533382 C1 DE19533382 C1 DE 19533382C1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
signal
digital
filter
output signal
modulation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
DE1995133382
Other languages
German (de)
Inventor
Philipp Woehrle
Tobias Maisch
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
INIT Innovative Informatikanwendungen in Transport Verkehrs und Leitsystemen GmbH
Original Assignee
INIT Innovative Informatikanwendungen in Transport Verkehrs und Leitsystemen GmbH
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Publication date
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Priority to DE1995133382 priority Critical patent/DE19533382C1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE19533382C1 publication Critical patent/DE19533382C1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L25/00Baseband systems
    • H04L25/02Details ; arrangements for supplying electrical power along data transmission lines
    • H04L25/03Shaping networks in transmitter or receiver, e.g. adaptive shaping networks
    • H04L25/03828Arrangements for spectral shaping; Arrangements for providing signals with specified spectral properties
    • H04L25/03834Arrangements for spectral shaping; Arrangements for providing signals with specified spectral properties using pulse shaping

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)

Abstract

The system provides a GMSK modulated analogue output signal of limited bandwidth from a supplied digital input signal, using a Bessel filter of eighth order, directly supplied with the frequency modulated input signal in serial digital form. The Bessel filter has a lowpass transmission characteristic, with the analogue output signal obtained at its output and is used as an input filter for transmission of a limited bandwidth analogue signal.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung eines bandbegrenzten analogen Ausgangssignals aus einem digitalen Eingangssignal und eine Vorrichtung zum übertragen eines bandbegrenzten analogen Signals mit einem Eingangsfilter.The invention relates to a method for generating a band-limited analog output signal from a digital Input signal and a device for transmitting a band-limited analog signal with an input filter.

Zur Übertragung von digitalen Signalen sind die herkömmli­ chen Modulationsverfahren, wie beispielsweise Amplituden- oder Frequenzmodulation, wegen der durch die steilen Flan­ ken der digitalen Signale bedingten benötigten Bandbreiten nicht geeignet. Wollte man digitale Signale mittels Amplitu­ den oder Frequenzmodulation übertragen, müßte entweder die Bandbreite des Übertragungskanals so groß gewählt werden, daß die Zahl der zur Verfügung stehenden Kanäle sich stark verringern würde, oder bei Übertragung digitaler Signale über Kanäle mit einer heute üblichen Bandbreite von etwa 3 kHz, würde die rechteckige Form der Signale so stark ver­ schliffen, daß mit einer hohen Fehlerrate gerechnet werden muß.For the transmission of digital signals they are conventional modulation methods, such as amplitude or frequency modulation, because of the steep flan The required bandwidths of the digital signals not suitable. If you wanted digital signals using amplitude transmit or frequency modulation, either would have to Bandwidth of the transmission channel should be chosen so large that the number of channels available is increasing strongly  would reduce, or when transmitting digital signals over channels with a range of around usual today 3 kHz, the rectangular shape of the signals would ver grind that a high error rate is expected got to.

Es sind daher Modulations-Verfahren entwickelt worden, mit­ tels der Digitalsignale mit einer hohen Frequenz über Kanä­ le mit geringer Bandbreite übertragen werden können. Derar­ tige Verfahren sind in "Sonnde/Hoekstein: Einstieg in die digitalen Modulationsverfahren: Grundlagen, Anwendungen und Meßtechnik, Franzis-Verlag GmbH & Co. KG, München, 1992" beschrieben. Die beschriebenen Verfahren, welche auch als Basisband-Modulation bekannt sind, werden insbesondere bei der Übertragung von Signalen, welche in digitaler Form, das heißt als Folge von rechteckförmigen Impulszügen vorliegen, verwendet.Modulation methods have therefore been developed with digital signals with a high frequency over channels le can be transmitted with low bandwidth. Derar procedures are in "Sonnde / Hoekstein: Entry into the digital modulation: basics, applications and Measurement technology, Franzis-Verlag GmbH & Co. KG, Munich, 1992 " described. The described methods, which are also called Baseband modulation are known, in particular at the transmission of signals in digital form, the means as a result of rectangular pulse trains, used.

Zur Modulation digitaler Signale werden in der Regel soge­ nannte phasenkontinuierliche Modulations-Verfahren verwen­ det. Diese Verfahren haben den Vorteil, daß Phasensprünge, welche einen hohen Bandbreitebedarf haben, vermieden wer­ den. Die bekanntesten phasenkontinuierlichen Modulations- Verfahren sind das sogenannte FSK (Frequenzy Shift Keying)- Verfahren, das FFSK (Fast Frequenzy Shift Keying)-Verfah­ ren, welches auch als MSK (Minimum Shift Keying)-Verfahren bezeichnet wird, und das GMSK (Gaußsches Minimum Shift Keying)-Verfahren. Die Verfahren beruhen auf demselben Prin­ zip der Frequenzumtastung, haben jedoch einen unterschied­ lichen Modulationsindex. Verwendet man zur Bandbreitenbe­ grenzung beim MSK-Verfahren ein Gauß-Filter, erhält man das GMSK-Verfahren, welches bevorzugt bei höheren Bit-Raten, wie beispielsweise 4800 bps (Bit pro Sekunde) oder 9600 bps angewandt wird. For the modulation of digital signals, so-called called continuous-phase modulation methods det. These methods have the advantage that phase jumps, who have a high bandwidth requirement, who avoided the. The best known phase continuous modulation Procedures are the so-called FSK (Frequency Shift Keying) - Procedure using the FFSK (Fast Frequency Shift Shifting) procedure ren, which also as MSK (Minimum Shift Keying) procedure is called, and the GMSK (Gaussian minimum shift Keying) procedure. The procedures are based on the same principle zip of frequency shift keying, but have a difference modulation index. Is used for bandwidth bandwidth limit with the MSK process a Gaussian filter, you get that GMSK method, which is preferred at higher bit rates, such as 4800 bps (bits per second) or 9600 bps is applied.  

Den Verfahren gemeinsam ist, daß das zu übertragende Digi­ talsignal einem Rechenwerk zugeführt wird, in dem ein in digitalisierter Form abgespeichertes Signal zyklisch ausge­ lesen wird und nach einer Digital/Analog-Wandlung als ana­ loges Signal ausgegeben wird. Derartige Rechenwerke sind unter dem Namen "Direkter Digitaler Synthesizer (DDS)" be­ kannt. Die Berechnung der zur Auslesung der abgespeicherten Daten benötigten Adressen erfolgt in Abhängigkeit des Digi­ talsignals. In Fig. 3 ist ein Blockschaltbild einer schema­ tischen Anordnung eines direkten digitalen Synthesizers angegeben.The procedure is common that the Digi to be transmitted talsignal is supplied to an arithmetic unit in which a signal stored in digitized form is read out cyclically and is output as an analog signal after a digital / analog conversion. Such arithmetic units are known under the name "Direct Digital Synthesizer (DDS)". The addresses required for reading out the stored data are calculated as a function of the digital signal. In Fig. 3, a block diagram of a schematic arrangement of a direct digital synthesizer is given.

Kernstück des in Fig. 3 dargestellten digitalen Synthesi­ zers ist ein Speicher ROM, in welchem eine Vielzahl diskre­ ter Werte einer Sinusschwingung abgespeichert sind. Der Datenausgang des Speichers ist mit einem Digital/Analog- Wandler verbunden. Im Digital/Analog-Wandler wird aus den diskreten Werten des Speichers ein analoges Signal gebil­ det.The core of the digital synthesizer shown in Fig. 3 is a memory ROM, in which a plurality of discre ter values of a sine wave are stored. The data output of the memory is connected to a digital / analog converter. An analog signal is formed in the digital / analog converter from the discrete values in the memory.

Die Adressen zur Adressierung des Speichers werden in einem Rechenwerk ADR gebildet. An den Eingang des Rechenwerks ADR wird das digitale Eingangssignal DE gelegt. Je nachdem, ob am Eingang des Rechenwerks ADR ein Signal mit einem hohen oder niedrigen Signalpegel anliegt (High oder Low), erzeugt das Rechenwerk fortlaufende, aufeinanderfolgende Adressen, oder Adressen, welche nicht aufeinanderfolgen, sondern je­ weils zwischen zwei erzeugten Adressen freie Adreßplätze aufweisen, welche übersprungen wurden. Im ersten Fall wer­ den die in dem Speicher ROM abgelegten diskreten Werte auf­ einanderfolgend ohne Unterbrechung ausgelesen, im zweiten Fall beispielsweise nur jeder zweite oder dritte Wert. Das Rechenwerk ADR, der Speicher ROM und der Digital/Analog- Wandler werden durch einen gemeinsamen Takt gesteuert. Wird bei konstanter Taktfrequenz nur beispielsweise jeder zweite Wert aus dem Speicher ausgelesen anstatt jeder Wert, ver­ doppelt sich die Frequenz des analogen Ausgangssignals.The addresses for addressing the memory are formed in an arithmetic logic unit ADR. The digital input signal D E is applied to the input of the arithmetic unit ADR. Depending on whether a signal with a high or low signal level is present at the input of the arithmetic logic unit ADR (high or low), the arithmetic logic unit generates consecutive addresses, or addresses which do not follow one another, but rather each have free address spaces between two generated addresses, which were skipped. In the first case, the discrete values stored in the memory ROM are successively read out without interruption, in the second case, for example, only every second or third value. The arithmetic unit ADR, the memory ROM and the digital / analog converter are controlled by a common clock. If, for example, only every second value is read from the memory instead of each value at a constant clock frequency, the frequency of the analog output signal doubles.

Mit einem digitalen Synthesizer läßt sich somit auf ein­ fache Weise ein Digitalsignal durch Frequenzumtastung (FSK, Frequenzy Shift Keying) modulieren. Wegen der aus dem Spei­ cher ausgelesenen diskreten Werte und der durch das digita­ le Eingangssignal verursachten Frequenzumschaltung ist die aus dem Digital/Analog-Wandler ausgegebene Spannung nicht sinusförmig, sondern weist viele Oberschwingungen auf. Zur Bandbegrenzung des Ausgangssignals SA wird daher die vom Digital/Analog-Wandler ausgegebene Spannung über einen Tief­ paß TP geführt.A digital synthesizer can thus be used to modulate a digital signal in a simple manner by frequency shift keying (FSK). Because of the discrete values read from the memory and the frequency switching caused by the digital input signal, the voltage output from the digital / analog converter is not sinusoidal, but has many harmonics. To limit the output signal S A , the voltage output by the digital / analog converter is therefore passed through a low-pass filter TP.

Wenngleich auch Bausteine bekannt sind, wie beispielsweise der Modembaustein FX 489 der Firma CML Semiconductor Pro­ ducts, welche die vorstehend beschriebene Funktion ausfüh­ ren können, so ist das derzeitige Verfahren doch recht auf­ wendig. Dies wirkt sich auch nachteilig auf die Kosten aus.Although modules are also known, such as the modem module FX 489 from CML Semiconductor Products, which can perform the function described above, the current method is quite laborious. This also has a negative impact on costs.

Aufgrund der bisher bekannten Verfahren zur Übertragung von digitalen Daten sind die Übertragungsgeräte, in den meisten Fällen Sender, recht aufwendig ausgebildet. So ist der Ein­ gangsteil eines Senders entsprechend der Modulationsart des digitalen Signals ausgebildet. Das heißt, man kann regel­ mäßig einen Sender nur für eine bestimmte Eingangssignalart verwenden.Due to the previously known methods for the transmission of digital data are the transmission devices, in most Cases transmitter, quite elaborately trained. That's the one gear part of a transmitter according to the modulation type of the digital signal. That means you can rule a transmitter only for a certain type of input signal use.

Um diesem Nachteil abzuhelfen, sind Funkgeräte bekannt, wel­ che mehrere Eingangskanäle haben, welche auf unterschied­ liche digitale Signalarten, wie beispielsweise GMSK-, FSK- oder FFSK-modulierte Signale ausgerichtet sind. Eine derar­ tige Ausbildung von Übertragungsgeräten ist aufwendig und wirkt sich daher nachteilig auf die Kosten aus.To remedy this disadvantage, two-way radios are known che have multiple input channels, which differ on digital signal types, such as GMSK, FSK or FFSK-modulated signals are aligned. A derar term training of transmission devices is complex and therefore has a negative impact on costs.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein eingangs genanntes Verfah­ ren beziehungsweise eine eingangs genannte Vorrichtung der­ art auszubilden, daß es beziehungsweise sie weniger aufwen­ dig und kostengünstiger durchzuführen beziehungsweise her­ zustellen ist.It is an object of the invention, a method mentioned above ren or an initially mentioned device of kind of training that it or they spend less dig and cheaper to perform or forth is to be delivered.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 beziehungsweise 6. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.The solution to this problem results from the features of characterizing part of claims 1 and 6 respectively. Advantageous developments of the invention result from the subclaims.

Gemäß der Erfindung wird das digitale Eingangssignal in digitaler Form ohne Zwischenschaltung weiterer Baugruppen einem Filter mit einer Bessel-Übertragungsfunktion achter Ordnung zuge­ führt, wobei das bandbegrenzte analoge Ausgangssignal am Ausgang des Tiefpaß-Filters erhalten wird. Es hat sich über­ raschend gezeigt, daß ein serielles digitales Eingangssig­ nal durch einen Bessel-Tiefpaß so verändert wird, daß es in der Form einem mit einem direkt digitalen Synthesizer modulier­ ten Signal entspricht. Statt der aufwendigen Verarbeitung in einem Funktionsbaustein wird das digitale Signal ledig­ lich über ein Bessel-Tiefpaß-Filter geführt.According to the invention, the digital input signal is in digital form without the interposition of further assemblies a filter with an eighth order Bessel transfer function leads, the band-limited analog output signal on Output of the low-pass filter is obtained. It has over surprisingly shown that a serial digital input signal nal is changed by a Bessel low pass so that it is in the Form one with a direct digital synthesizer corresponds to the th signal. Instead of the elaborate processing the digital signal is single in a function block led over a Bessel low-pass filter.

Die Erfindung ermöglicht es, Filter n-ter Ordnung für alle phasenkontinuierlichen Modulationsverfahren so zu dimensio­ nieren, daß für einen gegebenen Signal/Rauschabstand die kleinste Bitfehlerrate erzielt wird. Hierzu wird die Nutz­ energie für einen Übertragungskanal mit definierter Band­ breite und Kanalabständen maximiert. Dabei werden iterativ die Übertragungseigenschaften für Filter n-ter Ordnung be­ züglich Filtergrad und Grenzfrequenz untersucht und optimal eingestellt. Das Filter wird so eingestellt, daß es eine kritische Dämpfung hat und die Gruppenlaufzeit konstant ist. Dadurch ergibt sich eine lineare Phase im Durchlaßbe­ reich. Außerdem wird in besonders vorteilhafter Weise ein symmetrisches Ein- und Ausschwingverhalten erreicht.The invention enables nth order filters for all phase-continuous modulation process so dimensio kidney that for a given signal / noise ratio smallest bit error rate is achieved. For this the benefit energy for a transmission channel with a defined band width and channel spacing maximized. Doing so will be iterative the transmission properties for n-th order filters  regarding filter degree and cutoff frequency examined and optimal set. The filter is set so that it is a has critical damping and the group delay is constant is. This results in a linear phase in the passageway rich. In addition, a is particularly advantageous symmetrical swing-in and swing-out behavior achieved.

Insbesondere bei Anwendung des Gaußschen Minimum Shift Keying (GMSK)-Verfahrens, welches in der Praxis bei höheren Datenraten, wie beispielsweise 4800 bps (Bit pro Sekunde) oder 9600 bps angewendet wird, entspricht das direkt über ein Bessel-Filter geführte digitale Eingangssignal dem durch auf herkömmliche Weise, wie beispielsweise mittels eines bekannten Modembausteins, modulierten Signal. Eine besondere Behandlung des Eingangssignals ist bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur GMSK-Modulation von Digitalsignalen höherer Bitrate nicht erforderlich.Especially when using the Gaussian minimum shift Keying (GMSK) procedure, which is used in practice at higher Data rates such as 4800 bps (bits per second) or 9600 bps is applied, which corresponds directly above a Bessel filter led the digital input signal by conventional means, such as by means of of a known modem module, modulated signal. A special treatment of the input signal is in use of the inventive method for GMSK modulation of Higher bit rate digital signals not required.

Bei niedrigeren Bitraten, wie beispielsweise 1200 bps oder 2400 bps, welche regelmäßig mittels des FSK-Verfahrens modu­ liert werden, muß das Eingangssignal vor der Zuführung zum Tiefpaß einer Signal-Vorverarbeitung zugeführt werden. Das durch die Vorverarbeitung gebildete Zwischensignal ent­ spricht einem frequenzmodulierten Signal und hat während des Vorliegens eines hohen Signalpegels des Eingangssignals einen rechteckförmigen Verlauf mit einer ersten Frequenz und während des Vorliegens eines niedrigen Signalpegels des Eingangssignals einen rechteckförmigen Verlauf mit einer zweiten Frequenz, wobei die zweite Frequenz einem ganzzahli­ gen Vielfachen der halben ersten Frequenz entspricht und größer als die erste Frequenz ist. Die zweite Frequenz kann auch kleiner als die erste Frequenz sein, wenn dies zweck­ dienlich ist. Wird das derart gebildete Zwischensignal auf einen Bessel-Tiefpaß gegeben, erhält man am Ausgang des Bessel-Tiefpasses einen Signalverlauf, der dem auf herkömm­ liche Weise, beispielsweise mittels eines bekannten Modem­ bausteins FX 469, gebildeten analogen Modulationssignal ent­ spricht. Auch hier kann die komplexe Funktion der FSK-Modu­ lation beziehungsweise FFSK (Fast Frequenzy Shift Keying)- Modulation im wesentlichen durch die Verwendung eines Bessel-Filters ersetzt werden. Es ist lediglich eine Fre­ quenzvervielfachung des digitalen Eingangssignals erforder­ lich.At lower bit rates, such as 1200 bps or 2400 bps, which are regularly modulated using the FSK method, the input signal must be fed to a signal preprocessing before being fed to the low-pass filter. The intermediate signal formed by the preprocessing speaks a frequency-modulated signal and has a rectangular course with a first frequency during the presence of a high signal level and a rectangular course with a second frequency during the presence of a low signal level, the second frequency being one integer multiples of half the first frequency and greater than the first frequency. The second frequency can also be lower than the first frequency if this is expedient. If the intermediate signal formed in this way is given to a Bessel low-pass filter, a signal curve is obtained at the output of the Bessel low-pass filter that speaks to the analog modulation signal formed in a conventional manner, for example by means of a known modem module FX 469 . Here too, the complex function of FSK modulation or FFSK (Fast Frequency Shift Shifting) modulation can essentially be replaced by the use of a Bessel filter. Only a frequency multiplication of the digital input signal is required.

Durch die erfindungsgemäße Modulation eines digitalen Sig­ nals erhält man nicht nur den Vorteil einer einfacheren Modulationsschaltung und damit preiswerteren Herstellung, sondern auch eine bessere Ausnutzung des Übertragungska­ nals. Die Grenzfrequenz des Tiefpaß-Filters hängt lediglich von der Bandbreite des Übertragungskanals ab. Da auf den Tiefpaß Rechtecksignale gegeben werden, ist für die Übertra­ gung der Signale die Sprungantwort des Tiefpasses maßge­ bend. Bei einer Sprungantwort wird die Bandbreite des Fil­ ters optimal ausgenutzt.The inventive modulation of a digital sig nals not only get the benefit of a simpler one Modulation circuit and thus cheaper manufacture, but also a better use of the transmission box nals. The cut-off frequency of the low-pass filter only depends depends on the bandwidth of the transmission channel. There on the Low pass square wave signals are given for the transm the step response of the low pass bend. With a step response, the bandwidth of the fil optimally exploited.

Da dies nahezu unabhängig vom Modulationsverfahren ist, kann das Filter beispielsweise in den Dateneingang eines Funkgeräts eingebaut werden, ohne daß die Festlegung eines bestimmten Modulationsverfahrens erforderlich ist. Die erfindungsgemäße Übertragungsvorrichtung sieht daher vor, daß das Eingangsfilter ein Tiefpaß-Filter mit linearer Gruppenlaufzeit und kritisch eingestellter Dämpfung ist. Die Logikschaltung der Vorverarbeitung zur Erzeugung des digitalen Zwischensignals kann auf einfache Weise, bei­ spielsweise auch außerhalb des Funkgeräts, im Digitalteil erfolgen. Des weiteren ist es möglich, daß Signalisierungs­ verfahren, wie beispielsweise Fünftonfolgen nach ZVEI oder ähnliche, die im wesentlichen einer FSK-Modulation entspre­ chen, durch die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens verbessert werden. Hierbei wird statt der Tonfrequenz ein Rechtecksignal mit derselben Frequenz verwendet. Da die Grenzfrequenz des Filters sich nach der höchsten übertrage­ nen Tonfrequenz richtet, jedoch durch die nun verwendeten Rechtecksignale die Bandbreite des Filters auch von niedri­ geren Tonfrequenzen voll ausgenutzt wird, erhöht sich hier­ durch die Übertragungssicherheit.Since this is almost independent of the modulation method, can the filter, for example, in the data input of a Two-way radio can be installed without the need for a certain modulation methods is required. The The transmission device according to the invention therefore provides that the input filter is a low-pass filter with linear Group runtime and critically adjusted damping is. The logic circuit of the preprocessing to generate the digital intermediate signal can be easily, at for example outside the radio, in the digital part respectively. It is also possible that signaling procedures, such as five-tone sequences according to ZVEI or similar, which corresponds essentially to an FSK modulation chen, by using the method according to the invention be improved. Here, instead of the audio frequency  Square wave signal with the same frequency used. Since the Cutoff frequency of the filter after the highest transmission NEN tone frequency directed, but by the now used Square-wave signals also reduce the bandwidth of the filter fully used audio frequencies increases here through transmission security.

Wenn bei der Demodulation von FSK- und FFSK-Signalen, die gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren moduliert wurden, Nulldurchgänge detektiert und deren Abstände ausgewertet werden, ist eine Demodulation auch noch mit deutlich schlechterem Signal-Rauschabstand möglich, da die Flanken­ steilheit des Analogsignals immer maximal bezüglich der zur Verfügung stehenden Bandbreite ist. Hierdurch erniedrigt sich die Bitfehlerrate und die Übertragungssicherheit wird erhöht. Dies wirkt sich vorteilhaft auf die nutzbare Reich­ weite eines Senders aus.If when demodulating FSK and FFSK signals, the were modulated according to the method according to the invention, Zero crossings detected and their distances evaluated demodulation is also clear worse signal-to-noise ratio possible because of the edges steepness of the analog signal always maximum with respect to the Available bandwidth. Hereby degraded bit error rate and transmission security elevated. This has a beneficial effect on the usable realm range of a transmitter.

Für die GMSK-Modulation gilt, daß durch die Filterung an­ statt mit einem Gauß-Filter, welches sich nicht direkt als analoges Filter realisieren läßt, mit einem Filter gemäß der Erfindung kaum eine Veränderung des eigentlichen Signal­ verlaufs erkennbar ist. Das Demodulationsverfahren wird da­ durch nicht berührt.For GMSK modulation, the filtering applies instead of using a Gaussian filter, which is not directly can implement analog filter, with a filter according to the invention hardly changes the actual signal is recognizable over time. The demodulation process is there by not touching it.

Ein weiterer großer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfah­ rens ist, daß aktive und passive Tiefpaßfilter mit Bessel- Charakteristik mit handelsüblichen Filterdesignwerkzeugen einfach zu erstellen sind.Another great advantage of the method according to the invention rens is that active and passive low-pass filters with Bessel Characteristic with commercially available filter design tools are easy to create.

Messungen an einem Aufbau für einen Betriebsfunkkanal des nöml (nicht öffentlicher mobiler Landfunk) im 20 kHz Kanal­ raster als Übertragungskanal mit einem Bessel-Filter mit 3 kHz Bandbreite haben ergeben, daß sich das Bandbreite- Periodendauer (BT)-Produkt für GMSK bei 4800 bps von 0,5 auf 0,625 und bei 9600 bps von 0,3 auf 0,3125 verbesserte. Die Verbesserung ist im wesentlichen darauf zurückzuführen, daß die gesamte Bandbreite des Übertragungskanals ausge­ nutzt werden kann.Measurements on a setup for a company radio channel nöml (non-public mobile land radio) in the 20 kHz channel grid as a transmission channel with a Bessel filter with 3 kHz bandwidth have shown that the bandwidth Period (BT) product for GMSK at 4800 bps of 0.5  improved to 0.625 and at 9600 bps from 0.3 to 0.3125. The improvement is mainly due to that the entire bandwidth of the transmission channel is out can be used.

Ein Vergleich der Sprungantwort eines Bessel-Filters mit der berechneten Sprungantwort eines Gauß-Filters sowie der Vergleich der Impulsantwort des Bessel-Filters auf einen Impuls der Dauer von 1 Bit bei einer Übertragungsgeschwin­ digkeit von 9600 bps (104,2 µs) mit der berechneten Impuls­ antwort eines Gauß-Filters ergab eine nahezu vollständige Übereinstimmung.A comparison of the step response of a Bessel filter with the calculated step response of a Gaussian filter and the Comparison of the impulse response of the Bessel filter to one 1-bit pulse at a transmission speed speed of 9600 bps (104.2 µs) with the calculated pulse response from a Gaussian filter gave an almost complete answer Accordance.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der vorliegen­ den Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschrei­ bung eines besonderen Ausführungsbeispiel s unter Bezugnahme auf die Zeichnung.Further details, features and advantages of the present the invention result from the following description Exercise a particular embodiment with reference on the drawing.

Es zeigt:It shows:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Anord­ nung für GMSK-Modulation, Fig. 1 is a block diagram of an inventive voltage Anord for GMSK modulation,

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Anord­ nung für FSK- oder FFSK-Modulation, Fig. 2 is a block diagram of an inventive voltage Anord for FSK or FFSK modulation,

Fig. 3 ein Blockschaltbild einer herkömmlichen Anordnung für GMSK-, FSK- und FFSK-Modulation, Fig. 3 is a block diagram of a conventional arrangement for GMSK, FSK and FFSK modulation,

Fig. 4 ein digitales Eingangssignal und das entsprechende modulierte Ausgangssignal eines Modembausteins bei Anwendung des GMSK-Verfahrens bei 4800 bps, Fig. 4, a digital input signal and the corresponding modulated output signal of a modem module when using the GMSK-method at 4800 bps,

Fig. 5 das dem in Fig. 4 gezeigten Ausgangssignal ent­ sprechende Augenmuster, Fig. 5, the output signal shown in Fig. 4 ent speaking eye pattern,

Fig. 6 das digitale Eingangssignal nach Fig. 4 und das entsprechende GMSK-modulierte Ausgangssignal gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren bei 4800 bps, Fig. 6 shows the digital input signal of FIG. 4 and the corresponding GMSK-modulated output signal in accordance with the inventive method, at 4800 bps,

Fig. 7 das dem in Fig. 6 gezeigte Ausgangssignal entspre­ chende Augenmuster, Fig. 7, the entspre in Fig. 6 shown sponding output signal eye pattern,

Fig. 8 ein digitales Eingangssignal und das entsprechende modulierte Ausgangssignal eines Modembausteins bei Anwendung des GMSK-Verfahrens bei 9600 bps, Fig. 8, a digital input signal and the corresponding modulated output signal of a modem module when using the GMSK-method at 9600 bps,

Fig. 9 das dem in Fig. 8 gezeigten Ausgangssignal ent­ sprechende Augenmuster, Fig. 9, the. Output signal shown in Figure 8 ent speaking eye pattern,

Fig. 10 das digitale Eingangssignal nach Fig. 8 und das entsprechende GMSK-modulierte Ausgangssignal gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren bei 9600 bps, Fig. 10, the digital input signal of FIG. 8 and the corresponding GMSK-modulated output signal in accordance with the inventive method, at 9600 bps,

Fig. 11 das dem in Fig. 10 gezeigten Ausgangssignal ent­ sprechende Augenmuster, Fig. 11 to that shown in Fig. 10 output signal shown ent speaking eye pattern,

Fig. 12 ein digitales Eingangssignal und das entsprechende modulierte Ausgangssignal eines Modembausteins bei Anwendung des FSK-Verfahrens bei 1200 bps, Fig. 12, a digital input signal and the corresponding modulated output signal of a modem module when using the FSK method at 1200 bps,

Fig. 13 das dem in Fig. 12 gezeigten Ausgangssignal ent­ sprechende Augenmuster, Fig. 13 to that shown in Fig. 12 output signal shown ent speaking eye pattern,

Fig. 14 das digitale Eingangssignal nach Fig. 12 und das entsprechende FSK-modulierte Ausgangssignal gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren bei 1200 bps, Fig. 14, the digital input signal of FIG. 12 and the corresponding FSK-modulated output signal in accordance with the inventive method, at 1200 bps,

Fig. 15 das dem in Fig. 14 gezeigten Ausgangssignal ent­ sprechende Augenmuster, Fig. 15, the output signal shown in Fig. 14 ent speaking eye pattern,

Fig. 16 ein digitales Eingangssignal und das entsprechende modulierte Ausgangssignal eines Modembausteins bei Anwendung des FFSK-Verfahrens bei 2400 bps, Fig. 16, a digital input signal and the corresponding modulated output signal of a modem module with application of the FFSK-method at 2400 bps,

Fig. 17 das dem in Fig. 16 gezeigten Ausgangssignal ent­ sprechende Augenmuster, Fig. 17, the. Output signal 16 shown in Fig ent speaking eye pattern,

Fig. 18 das digitale Eingangssignal nach Fig. 16 und das entsprechende FFSK-modulierte Ausgangssignal gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren bei 2400 bps, Fig. 18, the digital input signal of FIG. 16 and the corresponding FFSK-modulated output signal in accordance with the inventive method, at 2400 bps,

Fig. 19 das dem in Fig. 18 gezeigten Ausgangssignal ent­ sprechende Augenmuster, und Fig. 19, the output signal shown in Fig. 18 ent speaking eye pattern, and

Fig. 20 eine erfindungsgemäße Übertragungsvorrichtung in schematischer Blockschaltung. Fig. 20 is a transmission device of the invention in a schematic block circuit.

Wie der Fig. 1 entnommen werden kann, wird ein digitale s Eingangssignal DE einem Tiefpaß B-TP mit Bessel-Charakte­ ristik zugeführt. Am Ausgang des Bessel-Filters erhält man das modulierte Ausgangssignal GMSK-Verfahren.As can be seen in FIG. 1, a digital s input signal D E is supplied with a low-pass filter B-TP with Bessel characteristics. The modulated output signal GMSK method is obtained at the output of the Bessel filter.

In Fig. 4 ist ein als Nutzdatenstrom bezeichnetes Eingangs­ signal DE gezeigt, unter dem sich ein als Modulationssignal bezeichnetes Ausgangssignal In Fig. 5 ist das dem Ausgangssignal SA entsprechende Augen­ muster dargestellt. FIG. 4 shows an input signal D E referred to as a useful data stream, below which there is an output signal referred to as a modulation signal. FIG. 5 shows the eye pattern corresponding to the output signal S A.

Im Vergleich hierzu ist in Fig. 6 unter dem als Nutzdaten­ strom bezeichneten Eingangssignal DE ein als analoges Modu­ lationssignal bezeichnetes Ausgangssignal die schärfer ausgebildeten Kanten des Aus­ gangssignals zu sehen. In der Fig. 7 ist das dem Ausgangs­ signal entsprechende Augenmuster dargestellt. Wie ein Ver­ gleich mit dem in Fig. 5 dargestellten Augenmuster ergibt, sind die "Augen" weiter geöffnet, da die Kanalbandbreite besser ausgenutzt wird.In comparison, in FIG. 6, the input signal D E referred to as the useful data stream, an output signal referred to as the analog modulation signal, shows the sharper edges of the output signal. In Fig. 7 the eye signal corresponding to the output signal is shown. As a comparison with the eye pattern shown in Fig. 5 reveals, the "eyes" are opened further, since the channel bandwidth is better utilized.

In Fig. 8 ist ein als Nutzdatenstrom bezeichnetes Eingangs­ signal DE gezeigt, unter dem sich ein als Modulationssignal bezeichnetes Ausgangssignal Nutzdaten­ strom bezeichneten Eingangssignal DE ein als analoges Modu­ lationssignal bezeichnetes Ausgangssignal Nutzdatenstrom bezeichnetes Eingangs­ signal DE gezeigt, unter dem ein als Modulationssignal be­ zeichnetes Ausgangssignal Augenmuster dargestellt.In FIG. 8, a method known as useful data input signal D E is shown below a designated output user data stream input signal D E designated shown as the modulation signal a as an analog modu lationssignal designated output useful data designated input signal E at which an be as a modulation signal drawn output signal eye pattern shown.

Im Vergleich hierzu ist in Fig. 14 unter dem als Nutzdaten­ strom bezeichneten Eingangssignal DE ein als analoges Modu­ lationssignal bezeichnetes Ausgangssignal Eingangssignal DE und dem Ausgangssignal SA ist der Ver­ lauf des bei Anwendung der FSK-Modulation erforderlichen Zwischensignals SZ angeordnet. Wegen der aufgrund der Signallaufzeit erfolgten Zeitverschiebung wurden die korrespondierenden Flanken mit Pfeilen versehen. Die Frequenz des Zwischensignals SZ beträgt bei Vorliegen eines hohen Signalpegels des Eingangssignals DE 1200 Hz und bei Vorliegen eines niedrigen Signalpegels des Eingangssignals DE 1800 Hz. In der Fig. 15 ist das dem Ausgangssignal ent­ sprechende Augenmuster dargestellt.In comparison, in Fig. 14 under the input signal D E referred to as the useful data stream, an output signal referred to as the analog modulation input signal D E and the output signal S A , the run of the intermediate signal S Z required when using the FSK modulation is arranged. Because of the time shift due to the signal delay, the corresponding edges have been provided with arrows. The frequency of the intermediate signal S Z is 1200 Hz when there is a high signal level of the input signal D E and 1800 Hz when there is a low signal level of the input signal D E. In FIG. 15 the eye pattern corresponding to the output signal is shown.

In Fig. 16 ist ein als Nutzdatenstrom bezeichnetes Eingangs­ signal DE gezeigt, unter dem ein als Modulationssignal be­ zeichnetes Ausgangssignal Modembau­ steins unter Anwendung einer herkömmlichen FFSK-Modulation bei 2400 bps erzeugt. In Fig. 17 ist das dem Ausgangssignal SA entsprechende Augenmuster dargestellt.In Fig. 16 a, referred to as user data stream input signal E is shown, at which an be recorded as a modulation signal output Modembau stone using a conventional FFSK modulation generated at 2400 bps. In Fig. 17, the output signal S A corresponding eye pattern is shown.

Im Vergleich hierzu ist in Fig. 18 unter dem als Nutzdaten­ strom bezeichneten Eingangssignal DE ein als analoges Modu­ lationssignal bezeichnetes Ausgangssignal erzeugt wurde. In der Fig. 18 sind deutlich die schärfer ausgebildeten Kanten des Ausgangssignals zu sehen. Zwischen dem Eingangssignal DE und dem Ausgangssignal SAlauf des bei Anwendung der FSK-Modulation erforderlichen Zwischensignals SZ angeordnet. Wegen der aufgrund der Sig­ nallaufzeit erfolgten Zeitverschiebung wurden die korrespon­ dierenden Flanken mit Pfeilen versehen. Die Frequenz des Zwischensignals SZ beträgt bei Vorliegen eines hohen Signal­ pegels des Eingangssignals DE 1200 Hz und bei Vorliegen eines niedrigen Signalpegels des Eingangssignals DE 2400 Hz. In der Fig. 19 ist das dem Ausgangssignal entsprechende Augenmuster dargestellt.In comparison to this, an output signal referred to as an analog modulation signal was generated in FIG. 18 under the input signal D E designated as the useful data stream. In FIG. 18, the sharply formed edge can be clearly seen the output signal. Arranged between the input signal D E and the output signal S A run the intermediate signal S Z required when using the FSK modulation. Because of the time shift due to the signal running time, the corresponding edges were provided with arrows. The frequency of the intermediate signal S Z is at a high signal level of the input signal D E presence of 1200 Hz and in the presence of a low signal level of the input signal D E 2400 Hz. In FIG. 19, corresponding to the output signal eye pattern is shown.

Wie der Fig. 20 zu entnehmen ist, besitzt eine erfindungs­ gemäße Übertragungsvorrichtung Ü in ihrem Eingang ein Tief­ paß-Filter B-TP mit linearer Gruppenlaufzeit und kritisch eingestellter Dämpfung. Hierdurch ist es möglich, die Über­ tragungsvorrichtung, welche in den meisten Fällen ein Sen­ der sein dürfte, universell zu verwenden. Statt einen Sen­ der mit mehreren Eingangskanälen zu verwenden oder mehrere Sender mit jeweils einem Eingangskanal, ist es nunmehr mög­ lich, einen einzigen Sender für die unterschiedlichsten modulierten Signale zu verwenden. So können beispielsweise digitale Signale, die mittels des GMSK-Verfahrens moduliert werden sollen, direkt auf den Sender gegeben werden, wohin­ gegen beispielsweise Signale, welche mittels des FSK-Verfah­ rens moduliert werden sollen, im Rechner noch einer Fre­ quenzmodulation unterzogen werden müssen, bevor sie auf den erfindungsgemäßen Sender gegeben werden. Da die Frequenz­ modulation auf der digitalen Ebene des Signals erfolgt, ist dies regelmäßig unproblematisch. Die einheitliche Ausgestal­ tung des erfindungsgemäßen Senders wirkt sich sehr günstig auf die Herstellungskosten aus und vereinfacht die Wartung des Senders erheblich.As can be seen in FIG. 20, a transmission device U according to the invention has a low-pass filter B-TP in its input with a linear group delay and a critically set damping. This makes it possible to use the transmission device, which in most cases should be a Sen, universally. Instead of using one transmitter with multiple input channels or multiple transmitters with one input channel each, it is now possible to use a single transmitter for a wide variety of modulated signals. For example, digital signals that are to be modulated by means of the GMSK method can be sent directly to the transmitter, whereas signals that are to be modulated by means of the FSK method have to be subjected to frequency modulation in the computer before, for example they are given to the transmitter according to the invention. Since the frequency modulation takes place on the digital level of the signal, this is usually not a problem. The uniform configuration of the transmitter according to the invention has a very favorable effect on the production costs and considerably simplifies the maintenance of the transmitter.

Claims (1)

1. Verfahren zur Erzeugung eines GMSK-modulierten bandbe­ grenzten analogen Ausgangssignals (SAT) aus einem digitalen Eingangssignal (DE), dadurch gekennzeichnet, daß das Eingangssignal (DE) in serieller digitaler Form direkt einem Bessel-Filter achter Ordnung (B-TP) zugeführt wird, wobei das bandbegrenzte analoge Ausgangssignal (gen Ausgangssignals (SA) aus einem digitalen Eingangssignal (DE), dadurch gekennzeichnet, daß das Eingangssignal (DE) frequenzmoduliert wird und an­ schließend in serieller digitaler Form direkt einem Bessel-Filter achter Ordnung (B-TP) zugeführt wird, wobei das bandbegrenzte analoge Ausgangssignal (gen eines bandbegrenzten analogen Signals (SÜ) mit einem Eingangsfilter (B-TP), dadurch gekennzeichnet, daß das Eingangsfilter ein Bessel-Filter achter Ordnung ist.1. A method for generating a GMSK-modulated bandbe limited analog output signal (S A T) from a digital input signal (D E ), characterized in that the input signal (D E ) in serial digital form directly to an eighth order Bessel filter (B -TP) is supplied, the band-limited analog output signal (gene output signal (S A ) from a digital input signal (D E ), characterized in that the input signal (D E ) is frequency-modulated and then in serial digital form directly to a Bessel Eighth order filter (B-TP) is supplied, the band-limited analog output signal (gen a band-limited analog signal (S Ü ) with an input filter (B-TP), characterized in that the input filter is a Bessel filter of the eighth order.
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DE19954897A1 (en) * 1999-11-15 2001-07-26 Infineon Technologies Ag Method for using a transceiver based on frequency modulation for signals encoded with a spread spectrum method

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