DE69433255T2

DE69433255T2 - Gruppen modulator

Info

Publication number: DE69433255T2
Application number: DE69433255T
Authority: DE
Inventors: Yoshifumi Yokosuka-shi Yamada; Tadashi Kiyose-shi Shirato
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1993-02-26
Filing date: 1994-02-24
Publication date: 2004-04-29
Anticipated expiration: 2014-02-25
Also published as: EP0613264A2; EP0613264B1; US5430711A; EP0613264A3; DE69433255D1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die Erfindung bezieht sich auf einen Gruppenmodulator, der in einem digitalen Funkkommunikationssystem zur Bildung einer Vielzahl modulierter Signale auf der Basis einer Vielzahl von Eingangsdaten verwendet wird.
In einem mobilen Kommunikationssystem, einem zellularen Kommunikationssystem und/oder einem persönlichen Kommunikationssystem muß eine Basisstation eine Vielzahl von Funksignalen gleichzeitig aussenden. Die Anzahl der Funksignale in jeder Basisstation nimmt in letzter Zeit aufgrund des zunehmenden Funkverkehrs zu.
1 stellt ein Spektrum modulierter Funksignale dar, die gleichzeitig übertragen werden, wobei f1 bis f5 die Mittenfrequenzen der Funksignale sind. Die durchgehenden Linien f1, f3 und f4 stellen Funksignale dar, die gerade moduliert werden, und die gestrichelten Linien f2 und f5 stellen die Zustände dar, in denen keine modulierten Signale ausgegeben werden.
Ein digital moduliertes Signal, das ein mit einem Basisband-Datensignal in digitaler Form moduliertes Trägersignal aufweist, wird mittels eines Quadraturmodulators erzeugt, der eine Inphase-Komponente (ein I-Kanal-Signal) und eine Quadraturkomponente (ein Q-Kanal-Signal) erhält.
2 stellt ein Blockschaltbild eines bekannten Modulators dar, der eine Vielzahl von Funksignalen erzeugt. In der Figur ist mit 100, 101 und 102 jeweils ein Modulator, der ein einziges Eingangsdatenelement moduliert, und mit 103 ein Addierer zum Addieren der Ausgangssignale aller Modulatoren bezeichnet. Das Ausgangssignal des Addierers 103 ist ein Hochfrequenzsignal. Da die Modulatoren 100 bis 102 alle den gleichen Aufbau haben, wird nur der Modulator 100 ausführlicher beschrieben. Der Modulator 100 enthält eine Zuordnungs- oder Umsetzschaltung 112, die ein Eingangsdatenelement Nr. 1 erhält und ein I-Kanal-Signal sowie ein Q-Kanal-Signal zur Quadraturmodulation entsprechend dem augenblicklichen Muster der Eingangsdaten erzeugt, und ein Modulationssystem. Die I-Kanal-Signale und Q-Kanal-Signale werden einer Impulsformungsschaltung 113 zugeführt, die die Bandbreite dieser Signale begrenzt. Das I-Kanal-Signal und das Q-Kanal-Signal vom Ausgang der Impulsformungsschaltung 113 werden dann jeweils einem Digital-Analog-Umsetzer 131 und 132 zugeführt, um sie von der digitalen Form in die analoge Form umzusetzen. Die Ausgangssignale der Umsetzer werden Mischern 151 und 152, die einen Teil des Quadratur-Modulators bilden, über jeweils ein Tiefpaßfilter 141 und 142 zugeführt. Der Oszillator 155 erzeugt die Trägerfrequenz f1, die durch ein externes Trägerbestimmungssignal Nr. 1 bestimmt wird. Die Trägerfrequenz f1 des Oszillators 155 wird dem Mischer oder Multiplizierer 151 und dem anderen Mischer oder Multiplizierer 152 über einen π/2-Phasenschieber 154 zugeführt. Die Ausgangssignale der Mischer 151 und 152 werden in einem Addierer 153 addiert, der das quadraturmodulierte Signal bildet, das die Trägerfrequenz f1, moduliert mit dem Eingangsdatenelement Nr. 1, bildet. In ähnlicher Weise bilden die Modulatoren 101 und 102 die quadraturmodulierten Signale jeweils mit der Trägerfrequenz f2 und f3 und jeweils mit den Eingabedatenelementen Nr. 2 und Nr. 3 moduliert. Die Kombination aus den Mischern 151 und 152, dem Addierer 153, dem Oszillator 155 und dem Phasenschieber 154 ist ein herkömmlicher Quadraturmodulator. Die modulierten Signale werden in dem Addierer 103 addiert, um das hochfrequente Funksignal zu bilden.
Es sei hervorgehoben, daß nach 2 jedes Eingangssignal in jeweils einem Modulator moduliert wird, mit anderen Worten, daß eine Vielzahl von Modulatoren, die gleich der Anzahl der Eingabedatenelemente ist, wesentlich ist.
Der bekannte Stand der Technik nach 2 hat daher den Nachteil, daß der Aufbau des Geräts aufwendig ist, da eine Vielzahl von Modulatoren erforderlich ist, und daß die zu verarbeitende Verkehrsmenge durch die Anzahl der installierten Modulatoren begrenzt ist, mit anderen Worten, daß es nicht möglich ist, der Zunahme des Eingangsdatenaufkommens adaptiv zu folgen.
Zur Beseitigung dieses Nachteils haben wir zunächst den in 4 dargestellten Gruppenmodulator in Erwägung gezogen, der nur in unserem Entwicklungslabor entworfen wurde, ohne in den Handel zu kommen. Dieser Gruppenmodulator wird nachstehend erläutert.
Bezüglich der Frequenz f_i wird unterstellt, daß die Bezugsträgerfrequenz f_c (= ω_c/2π; ω_c = Kreisfrequenz, π = 90°) um Δf_i (= Δω_i/2π) verschoben wird, wie es in 3 dargestellt ist.
Für das modulierte Signal S(t) läßt sich folgende Gleichung angeben: S(t) = A(t)cos(φi(t) + (ωc + Δωi)t) (1)wobei A(t) der Augenblickswert des Basisbandsignals im Signalraumdiagramm und φ_i(t) der Augenblicksphasenwinkel ist.
Die Gleichung (1) wird wie folgt umgeformt: S(t) = A(t)cos(φi(t) + Δωit)cosωct – A(t)sin(φi(t) + Δωit)sinωct (2)
Es sei daher darauf hingewiesen, daß ein moduliertes Signal mit der Träger-Kreisfrequenz (ω_c + Δω_i) erzeugt werden kann durch (1) Frequenzverschiebung eines Basisbandsignals φ_i (jeweils das I-Kanal-Signal und das Q-Kanal-Signal) um Δω_i und (2) Durchführung einer Quadraturmodulation für die Träger-Kreisfrequenz ω_c mit den frequenzverschobenen Signalen. Das resultierende modulierte Signal ist das gleiche wie das mit dem nicht verschobenen Basisbandsignal φ_i(t) quadraturmodulierte Signal mit der Träger-Kreisfrequenz (ω_c + Δω_i).
Eine Vielzahl modulierter Signale mit einer Vielzahl von Trägern wird wie folgt dargestellt: S(t) = ∑A(t)cos(φi(t) + Δωit)cosωct – ∑A(t)sin(φi(t) + Δωit)sinωct (3)
Mithin ist zu beachten, daß eine Vielzahl modulierter Signale gebildet wird durch (1) Frequenzverschiebung des I-Kanal-Signals und des Q-Kanal-Signals jedes Basisbandsignals φ_i um die Frequenz Δω_i (= 2πf_i), die durch das von außen zugeführte Trägersteuersignal bestimmt wird, (2) Addition aller I-Kanal-Signale (und aller Q-Kanal-Signale) sowie (3) Ausführung einer Quadraturmodulation bei der Kreisfrequenz ω_c mit der Summe der I-Kanal-Signale und der Summe der Q-Kanal-Signale.
4 stellt ein Blockschaltbild des zuerst entworfenen, früheren Gruppenmodulators dar, bei dem obige Überlegung realisiert ist. In der Figur sind mit 61, 62 und 6n Basisbandverarbeitungsschaltungen bezeichnet, die jeweils ein Eingangsdatenelement Nr. 1, Nr. 2 und Nr. n erhalten. Jede Basisbandsignalverarbeitungsschaltung bewirkt eine Serien-Parallel-Umsetzung eines Eingangsdatenelements, die Zuordnung bzw. Umsetzung einer Amplitude und Phase des I-Kanal-Signals und des Q-Kanal-Signals entsprechend dem Muster der Eingangsdaten und des Modulationssystems, um die Bandbreite der Signale entsprechend dem Übertragungssystem einzuschränken und das frequenzverschobene I-Kanal-Signal und Q- Kanal-Signal entsprechend dem von außen geführten Trägersteuersignal zu erzeugen. Der Volladdierer 71 addiert die I-Kanal-Signale aller Eingangsdatenelemente Nr. 1 bis Nr. n zur Bildung des frequenzgemultiplexten I-Kanal-Signals. In ähnlicher Weise addiert der Volladdierer 72 die Q-Kanal-Signale aller Eingangsdatenelemente Nr. 1 bis Nr. n zur Bildung der frequenzgemultiplexten Q-Kanal-Signale.
Das durch den Volladdierer 71 gemultiplexte I-Kanal-Signal wird durch den Digital-Analog-Umsetzer 31 in analoge Form umgesetzt, wonach dessen Ausgangssignal dem Quadraturmodulator 5 über das Tiefpaßfilter 41 zugeführt wird, das die Bandbreite des I-Kanal-Signals einschränkt. In ähnlicher Weise werden die durch den Volladdierer 72 gemultiplexten Q-Kanal-Daten durch den D/A-Umsetzer 32 in analoge Form umgesetzt, wonach dessen Ausgangssignal dem Quadraturmodulator 5 über das Tiefpaßfilter 42 zugeführt wird.
In dem Quadraturmodulator 5 bildet der Multiplizierer 51 das Produkt aus dem Ausgangssignal des Tiefpaßfilters 41 und der Trägerfrequenz f_c, die durch den Oszillator 55 erzeugt wird, während der Multiplizierer 52 das Produkt aus dem Ausgangssignal des Tiefpaßfilters 41 und der Trägerfrequenz f_c mit der Phasenverschiebung um π/2 bildet, die durch den Oszillator 55 über den Phasenschieber 54 bewirkt wird. Der Addierer 53 addiert die Ausgangssignale der Multiplizierer 51 und 52 zur Bildung des Hochfrequenzsignals HF oder des Zwischenfrequenzsignals ZF.
Die frühere Vorrichtung nach 4 hat jedoch den Nachteil, daß eine Vielzahl von Basisbandsignal-Verarbeitungsschaltungen 61 bis 6n erforderlich ist, da jedes Eingangsdatenelement getrennt zur Bildung der I-Kanal- und Q-Kanal-Signale für die Verschiebungsfrequenz Δω_i verarbeitet wird, so daß eine Vielzahl modulierter Signale, die jeweils eine andere Trägerfrequenz haben, durch Addition aller I-Kanal-Signale und aller Q-Kanal-Signale gebildet wird.
Ferner ist die Anzahl der Eingangsdatenelemente auf die Anzahl der Basisbandsignal-Verarbeitungsschaltungen beschränkt.
Das frühere Gerät hat den weiteren Nachteil, daß einige der Basisbandsignal-Verarbeitungsschaltungen nicht arbeiten, wenn die Anzahl der Eingangsdatenelemente kleiner als die Anzahl der Basisbandsignal-Verarbeitungsschaltungen ist. Es sei darauf hingewiesen, daß die Anzahl der Eingangsdatenelemente adaptiv auf der augenblicklichen Verkehrsdatenmenge basiert. Das frühere Gerät hat daher den Nachteil, daß das System nicht der Zunahme und/oder Abnahme der Verkehrsdatenelemente folgt.
In dem Patent US-A-3912870 ist ein digitaler Gruppenmodulator beschrieben. Bei diesem digitalen Gruppenmodulator hat das Zeitmultiplexsignal eine feste Anzahl von Kanälen, die in zwei Zweige aufgeteilt sind, um die Abtastfrequenz zu verringern. In jedem Zweig werden die Signale moduliert und dann durch einen Addierer addiert. In dieser Schaltung ist die Anzahl der Kanäle nicht einstellbar, da sie fest ist.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Ziel der Erfindung ist die Vermeidung der Nachteile und Beschränkungen eines bekannten Gruppenmodulators durch Angabe eines neuen und verbesserten Gruppenmodulators.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Gruppenmodulator mit einfachem Aufbau mit nur einer gemeinsamen Basisbandsignal-Verarbeitungsschaltung anzugeben.
Ferner besteht ein Ziel der vorliegenden Erfindung darin, einen Gruppenmodulator anzugeben, bei dem die Anzahl der Träger in Abhängigkeit von der Verkehrsmenge der Eingangsdaten adaptiv gesteuert wird.
Die vorstehend erwähnten und weitere Ziele werden durch einen Gruppenmodulator erreicht, wie er in Anspruch 1 definiert ist.
Vorzugsweise ist der Modulator ein Quadraturmodulator.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorstehenden und weiteren Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden Beschreibung der beiliegenden Zeichnungen verständlicher. Darin stellen dar:
1 ein Frequenzspektrum im Hochfrequenzband des Frequenzmultiplexsignals,
2 ein Blockschaltbild eines bekannten Gruppenmodulators,
3 ein Frequenzspektrum im Hochfrequenzband, das ein weiteres Verfahren zur Bildung des Frequenzmultiplexsignals darstellt,
4 ein Blockschaltbild eines früheren Gruppenmodulators,
5 ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Gruppenmodulators,
6 ein Zeitdiagramm des Betriebs des Gruppenmodulators nach 5,
7 ein Blockschaltbild einer weitern Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gruppenmodulators und
8 Blockschaltbilder zweier Ausführungsformen der in 5 dargestellten Frequenzverschiebungsschaltung.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
5 stellt ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Gruppenmodulators dar. Darin ist mit 1 eine Basisbandsignal-Verarbeitungsschaltung bezeichnet, die für alle Eingangsdatenelemente Nr. 1 bis Nr. n gemeinsam arbeitet, wobei n die Anzahl der Eingangskanäle ist. Die Basisbandsignal-Verarbeitungsschaltung 1 enthält einen Zeitmultiplexer 11, der eine Zeitmultiplexierung aller Eingangsdatenelemente bewirkt, indem er einen Wert eines Bits jedes Eingangsdatenelements abtastet und die abgetasteten Werte aller Eingangsdatenelemente in jeder Bitperiode anordnet. Das Ausgangssignal des Multiplexers 11 ist ein Zeitmultiplexsignal. Es ist jedoch zu beachten, daß ein wesentliches Merkmal der Erfindung darin besteht, daß nur eine Basisbandsignal-Verarbeitungsschaltung 1 vorhanden ist, die im Zeitmultiplexverfahren arbeitet.
Mit 12 ist eine Zuordnungs- oder Umsetzschaltung bezeichnet, die die Zuordnung bzw. Umsetzung der Ausgangssignale des Multiplexers 11 entsprechend dem Quadraturmodulationssystem bewirkt. Die Ausgangssignale der Zuordnungsschaltung 12 sind I-Kanal-Signal und das Q-Kanal-Signal für die Quadraturmodulation.
Zu beachten ist, daß die Serien-Parallel-Umsetzung entweder im Multiplexer 11 oder in der Zuordnungsschaltung 12 bewirkt wird, wenn die Eingangsdaten in serieller Form vorliegen, so daß parallele Daten der Zuordnung unterzogen werde.
Mit 13 ist eine Impulsformungsschaltung zur Einschränkung der Bandbreite des I-Kanal-Signals und des Q-Kanal-Signals der Zuordnungsschaltung 12 bezeichnet.
Mit 14 ist eine Frequenzverschiebungsschaltung bezeichnet, die eine Frequenzversetzungsanzeige oder ein Trägersteuersignal (i; i = 1 – n) für alle Eingangsdaten erhält, und die Frequenzen der I-Kanal-Signale und Q-Kanal-Signale am Ausgang der Impulsformungsschaltung 13 werden um die Frequenz verschoben, die durch das Trägersteuersignal (i) bestimmt wird. Da die Schaltung in digitaler Form arbeitet, ist die Frequenzverschiebungsschaltung 14 im wesentlichen durch einen Multiplizierer zur Bildung des Produkts aus der Verschiebungsfrequenz und dem I-Kanal-Signal (oder Q-Kanal-Signal) oder ein ROM (nur lesbarer Speicher) gebildet, der das Produkt aus der Verschiebungsfrequenz und dem I-Kanal-Signal (oder dem Q-Kanal-Signal) bildet. Das Ausgangssignal der Frequenzverschiebungsschaltung 14 ist das Ausgangssignals der Basisbandsignal-Verarbeitungsschaltung.
Mit 21 ist ein Akkumulator zum Akkumulieren des I-Kanal-Signals bezeichnet, das gemultiplext ist – aus dem Ausgangssignal der Basisbandsignal-Verarbeitungsschaltung 1 für jede Bitperiode – so daß alle Signalkomponenten addiert werden. Das Ausgangssignal des Akkumulators 21 ist im wesentlichen ein einer Frequenzmultiplexierung unterzogenes I-Kanal-Signal. In ähnlicher Weise ist mit 22 ein Akkumulator bezeichnet, der ähnlich wie der Akkumulator 21 arbeitet, jedoch für ein Q-Kanal-Signal.
Die Ausgangssignale der Akkumulatoren 21 und 22 werden dem Quadraturmodulator 5 über die D/A-Umsetzer 31 und 32 und die Tiefpaßfilter 41 und 42 zugeführt. Erstere bewirken eine Digital-Analog-Umsetzung des Signals und letztere die Einschränkung der Frequenzbandbreite. Die Zahlen 21, 31 und 41 sind dem I-Kanal-Signal und die Zahlen 22, 32 und 42 dem Q-Kanal-Signal zugeordnet.
Der Quadraturmodulator 5 enthält zwei Mischer oder Frequenzwandler 51 und 52, einen Addierer 53 zum Addieren der Ausgangssignale der Mischer 51 und 52, einen Oszillator 55, der die Funkfrequenz ω_c erzeugt, und einen Phasenschieber 54, der die Phasenverschiebung des Ausgangssignals des Oszillators 55 um π/2 bewirkt, so daß die Mischer 51 und 52 die um π/2 phasenverschobenen Funkfrequenzen erhalten. Der Aufbau und die Wirkungsweise des Quadraturmodulators sind herkömmlich. Das Ausgangssignal des Addierers 53 ist ein Funkfrequenzsignal, das mit einem Multiplexsignal moduliert ist und das in 3 dargestellte Frequenzspektrum aufweist.
Mit 6 ist eine Vervielfachungssteuerung (multiplicity control (bezeichnet, die der Basisbandsignal-Verarbeitungsschaltung 1 und den Akkumulatoren 21 und 22 ein Prozeßtaktsignal C und ein Rahmensignal F entsprechend einer vorbestimmten Vervielfältigungszahl zuführt, die durch eine äußere (nicht dargestellte) Schaltung vorgegeben wird, so daß die Vervielfältigungszahl der eingegebenen Verkehrsdatenmenge folgt. Die Vervielfältigung ist hoch, wenn der Verkehr stark ist, und klein, wenn der Verkehr schwach ist.
8 stellt zwei Ausführungsformen einer Frequenzverschiebungsschaltung 14 dar. 8A stellt eine Ausführungsform dar, bei der die Frequenzverschiebungsschaltung 14 im wesentlichen durch digitale Multiplizierer realisiert ist, und 8B den Fall, daß die Frequenzverschiebungsschaltung 14 im wesentlichen durch ROMs realisiert ist.
In 8A sind mit 101, 102, 103 und 104 Multiplizierer, mit 105 ein ROM und mit 106 und 107 Addierer be zeichnet. Der Rom 105, der das Trägersteuersignal (i) erhält, bildet die Augenblickswerte von cosΔω_it, sinΔω_it und –sinΔω_it. Der I-Kanal-Signal-cosφ_i(t) des Ausgangssignals der Impulsformungsschaltung 13 wird den Multiplizierern 101 und 102 zugeführt, die jeweils den cosΔω_it und den sinΔω_it des Ausgangssignals des ROM 105 erhalten und jeweils das Produkt cosφ_i(t)cosΔω_it und cosφ_i(t)sinΔω_it bilden. In ähnlicher Weise bilden die Multiplizierer 103 und 104, die den Q-Kanal-Signalsinφ_i(t) des Ausgangssignals der Impulsformungsschaltung 13 erhalten, jeweils das Produkt sinφ_i(t)·sinΔω_it und –sinφ_i(t)cosΔω_it bilden. Der Addierer 106 bildet die Summe der Ausgangssignale der Multiplizierer 101 und 103, und diese Summe ist cos(φ_i(t) + Δω_it). In ähnlicher Weise bildet der Addierer 107 die Summe der Ausgangssignale der Multiplizierer 102 und 104, und diese Summe ist sin(φ_i(t) + Δω_it). Es ist daher zu beachten, daß die Ausgangssignale die Addierer 106 und 107 die Frequenzverschiebung des I-Kanal-Signals und des Q-Kanal-Signals um die Verschiebungs- oder Versetzungsfrequenz Δω_i bewirken, die durch das Trägersteuersignal (i) bestimmt wird.
8B stellt die andere Ausführungsform der Realisierung der Frequenzverschiebungsschaltung 14 dar. In 8B sind mit 121, 122, 123 und 124 ROMs bezeichnet, die jeweils den Betrag von cosφ_i(t) cosΔω_it, cosφ_i(t)) sinΔω_it, sinφ_i(t)cosΔω_it, und –sinφ_i(t)sinΔω_it speichern. Mit 125 ist ein Schritt-Generator bezeichnet, der den Schritt des Auslesens der Adresse jedes ROM in Abhängigkeit von dem Trägersteuersignal (i) anzeigt. Wenn die durch das Trägersteuersignal bestimmte Verschiebungsfrequenz hoch ist, ist der Schritt zum Auslesen des ROM groß, und wenn die Verschiebungsfrequenz niedrig ist, ist der Schritt zum Auslesen des ROM klein. Wenn der Schritt beispielsweise "2" beträgt, wird der ROM bei jeder zweiten Adresse ausgelesen, so daß die aus dem Rom ausgelesene Frequenz das Doppelte der im Rom gespeicherten Frequenz beträgt.
Der jeweilige ROM 121, 122, 123 oder 124 wird durch die Adressenanzeige cosφ_i(t) oder sinφ_i(t) und den durch den Schritt-Generator vorgegebenen Schritt ausgelesen und bildet das Ausgangssignal in ähnlicher Weise wie jeweils die Multiplizierer 101 bis 104 in 8A. Dann arbeiten die Addierer 126 und 127 ähnlich wie die Addierer 106 und 107 in 8A, so daß das frequenzverschobene I-Kanal-Signal und das frequenzverschobene Q-Kanal-Signal gebildet werden.
Nachstehend wird die Wirkungsweise des in 5 dargestellten Geräts anhand von 6 beschrieben.
Die Vervielfältigungsteuerung 6 erhält den vorgegebenen Vervielfacher n (n = 2, 3, 4, ...) und bildet das Rahmen-Taktsignal F und das Prozeß-Taktsignal C, die durch Aufteilung eines Systemtaktsignals entsprechend dem Vervielfacher n gebildet werden. Das Rahmen-Taktsignal F weist einen Impuls am Beginn einer Bitperiode T auf, und die Periode des Rahmen-Taktsignals F ist gleich der der Bitperiode T. Das Prozeß-Taktsignal C hat eine der Zahl n entsprechende Anzahl von Impulsen in jeder Bitperode T, wobei n die Vervielfältigungszahl ist. Vor zugsweise sind das Prozeß-Taktsignal C und das Rahmen-Taktsignal F miteinander synchronisiert, wie es in 6B dargestellt ist, und ferner fällt in jeder Bitperiode T der erste Impuls des Prozeß-Taktsignals C mit dem Rahmen-Taktimpuls F zusammen. Bei dieser Ausführungsform ist der Vervielfältiger n im linken Teil der Fig. gleich 5 und im rechten Teil der Fig. gleich 2.
In 6(a) sind fünf Folgen von Eingangsdatenelementen Nr. 1 bis Nr. 5 dargestellt, die jeweils dem Multiplexer 11 in der Basisbandsignal-Verarbeitungsschaltung 1 zugeführt werden. Jedes Eingangsdatenelement Nr. 1 bis n enthält eine Folge digitaler Bits D¹ _n–1, D¹ _n, D¹ _n+1, D¹ _n+2, .... Die Periodendauer der digitalen Bits ist T.
Der Multiplexer 11 bewirkt die Zeitmultiplexierung, so daß die n digitalen Bits des Eingangsdatenelements in jeder Bit-Periode in eine Bitperiode T gepackt sind, wie es in 6C dargestellt ist, indem das Rahmen-Taktsignal F und das Prozeß-Taktsignal C gemäß 6(b) benutzt werden. Im linken Teil der 6 ist der Vervielfacher gleich 5, so daß 5 Eingangsdatenelemente Nr. 1 bis Nr. 5 zusammengepackt werden. Und unter der Annahme, daß sich der vorbestimmte Vervielfacher von 5 auf 2 ändert, werden die beiden Eingangsdatenelemente Nr. 1 und Nr. 2 so zusammengepackt, wie es im rechten Teil der 6(c) dargestellt ist.
Die Zuordnungsschaltung 12 führt die Serien-Parallel-Umsetzung des Multiplexsignals am Ausgang des Multiplexers 11 aus und bewirkt die Zuordnung beziehungsweise Umsetzung des Signals entsprechend dem Muster des ge multiplexten Eingangssignals und des Modulationssystems des Quadraturmodulators. Das Ausgangssignal der Zuordnungsschaltung 17 enthält ein I-Kanal-Signal und ein Q-Kanal-Signal, die jeweils die zugeordnete Amplitude und Phase aufweisen.
Die Impulsformungsschaltung 13 bewirkt die Bandbreiteneinschränkung für das I-Kanal-Signal und Q-Kanal-Signal entsprechend dem Übertragungssystem. Die Ausgangssignale der Impulsformungsschaltung 13 entsprechen dem cos-φ_i(t) und dem sinφ_i(t) in der Gleichung (2).
Die Frequenzverschiebungsschaltung erhält ein Trägersteuersignal (i), wobei i = 1 ... n ist. Die Trägerfrequenzen für jedes Eingangsdatenelement sind 300 kHz, 600 kHz, 900 kHz, .... Mithin bestimmt i = 1 (das Trägersteuersignal ist 1) die Trägerfrequenz von 300 kHz und i = 2 die Trägerfrequenz von 600 kHz, i = 3 die Trägerfrequenz von 900 kHz, ....
Nach 6(c) wird die Frequenz des ersten Datensignals Nr. 1 (D^l _n–1) um 300 kHz verschoben, wie es durch das Trägersteuersignal (i = 1) während der ersten 1/5 Dauer der Bitperiodendauer T bestimmt wird. Zweitens wird die Frequenz des zweiten Datensignals Nr. 2 (D² _n–1) um 600 kHz, wie es durch das Trägersteuersignal (i = 2) in der zweiten 1/5 Dauer der Bitperiodendauer T bestimmt wird, verschoben. In ähnlicher Weise werden die Frequenzen aller Eingangsdatenelemente entsprechend dem Trägersteuersignal verschoben. Die Ausgangssignale der Frequenzverschiebungsschaltung 14 entsprechen dem cos(φ_i(t) + Δω_it) und sin(φ_i(t) + Δω_it) in Gleichung (2).
Da alle Signale digitale Form haben, ist die Frequenzverschiebungsschaltung 14 im wesentlichen durch einen digitalen Multiplizierer oder ein ROM (nur lesbarer Speicher) realisiert, wie es anhand von 8 beschrieben wird.
Die Amplitudeninformation und die Phaseninformation des I-Kanal-Signals und des Q-Kanal-Signals, deren Frequenzen in der beschriebenen Weise verschoben wurden, werden aus der Basisbandsignal-Verarbeitungsschaltung 1 ausgegeben.
Da die Basisbandsignal-Verarbeitungsschaltung 1 digital arbeitet, ist der Perioden- oder Frequenzabstand zwischen den benachbarten Trägerfrequenzen genau und stabil, und die Umschaltung der Trägerfrequenzen erfolgt schnell und mit hoher Genauigkeit.
Die Akkumulatoren 21 und 22 akkumulieren während der Periodendauer T alle I-Kanal-Signale und Q-Kanal-Signale, die von der Basisbandsignal-Verarbeitungsschaltung 1 bei allen eingegebenen Datenelementen ausgegeben werden. Das Ausgangssignal der Akkumulatoren 21 und 22 ist im wesentlichen das Frequenzmultiplexsignal.
Die Ausgangssignale der Akkumulatoren 21 und 22 werden jeweils den Digital-Analog-Umsetzern 31 und 32 zugeführt. Da ein Digital-Analog-Umsetzer eine Verriegelungs- oder Halteschaltung an seinem Eingang aufweist, wird das akkumulierte Eingangssignal in der Verriegelungsschaltung festgehalten und dann in analoge Form umgesetzt. Das verriegelte beziehungsweise festgehaltene Signal ist in 6(d) dargestellt.
Die Ausgangssignale der D/A-Umsetzer 31 und 32 werden dem Quadraturmodulator 5 über die Tiefpaßfilter 41 und 42 zugeführt, die Hochfrequenzkomponenten in den Ausgangssignalen der D/A-Umsetzer entfernen. Die Ausgangssignale der Tiefpaßfilter 41 und 42 entsprechen ∑A(t)cos(φ_i(t) + Δω_it) und ∑A(t)sin(φ_i(t) + Δω_it) in Gleichung (3).
Der Quadraturmodulator 5 bildet das quadraturmodulierte HF-Signal (Hochfrequenzsignal) oder ZF-Signal (Zwischenfrequenzsignal).
7 stellt ein Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform der Erfindung dar. Das Merkmal der 7 im Vergleich zu dem der Ausführungsform nach 5 ist, daß das HF-Signal (oder ZF-Signal) durch eine Frequenzwandlung des I-Kanal-Signals oder des Q-Kanal-Signals gebildet wird, dessen Frequenz verschoben und das akkumuliert wird, statt eine Quadraturmodulation durchzuführen. In 7 ist mit 90 ein Mischer zur Frequenzwandlung und mit 91 ein Oszillator zur Erzeugung der örtlichen Frequenz ω_c für den Mischer 90 bezeichnet. Die Basisbandverarbeitungsschaltung 1 und die Vervielfachersteuerung 6 in 7 sind die gleichen wie die in 5 dargestellten, nur daß das I-Kanal-Signal oder das Q-Kanal-Signal benutzt wird. Nach 7 wird nur eine Gruppe aus einem Akkumulator 21, einem D/A-Umsetzer 31 und einem Tiefpaßfilter 41 benutzt, obwohl nach 5 zwei dieser Bauteile benutzt werden. Da ein Frequenzwandler zwei Seitenbänder auf beiden Seiten der Trägerfrequenz bildet, ist am Ausgang des Frequenzwandlers ein Bandpaßfilter 92 angeordnet, um das eine Seitenband zu benutzen und das andere zu entfernen. Das Ausgangssignal des Bandpaßfilters 92 ist ein Hochfrequenzsignal, das ein Frequenzmultiplexsignal mit einer Vielzahl von Trägern ist.
Das Umschalten zur Vervielfältigung ist bei der Ausführungsform nach 7 ebenfalls durch Umschalten der Anzahl der Prozeßtaktimpulse F in jeder Bitperiodendauer T möglich.
Wie vorstehend im einzelnen beschrieben wurde, wird zunächst eine Vielzahl von Eingangsdatenelementen zeitgemultiplext und dann das I-Kanal-Signal und das Q-Kanal-Signal für die Quadraturmodulation durch die Zuordnungsoperation des Zeitmultiplexsignals gebildet. Dann werden die Frequenzen des I-Kanal-Signals und des Q-Kanal-Signals entsprechend der durch die Trägersteuerung bestimmten Trägerfrequenz verschoben. Das frequenzverschobene I-Kanal-Signal und das frequenzverschobene Q-Kanal-Signal werden über die gesamte Bitperiodendauer T akkumuliert, so daß das im wesentlichen frequenzgemultiplexte Signal gebildet wird. Dann erfolgt die Quadraturmodulation oder Frequenzwandlung des akkumulierten Signals.
Es sei daher darauf hingewiesen, daß die Zunahme und/oder Abnahme der Anzahl der Eingangsdatenelemente oder die Vervielfältigung um n einfach durch Änderung der Bestimmung der Vervielfältigung durch die Vervielfältigungssteuerung 6 bewirkt wird. Mithin ist kein zusätzlicher Modulator und keine zusätzliche Basisbandsi gnal-Verarbeitungsschaltung erforderlich, wenn die Anzahl der Eingangsdatenelemente zunimmt.
Wenn die Vervielfältigungszahl n aufgrund einer geringen Verkehrsdatenmenge klein ist, arbeiten die Schaltungen in dem Gerät mit geringer Geschwindigkeit, so daß der Stromverbrauch in den Schaltungen gering ist.
Da das Spektrum nach 3 bei vorliegender Erfindung das gleiche wie das beim Stand der Technik nach 1 ist, ist keine Abwandlung eines Empfängers erforderlich, wenn die vorliegende Erfindung in einem Sender angewandt wird.
Wenn die vorliegende Erfindung in einem Sender in einer Basisstation bei einem zellularen Fernsprechsystem und/oder einem mobilen Kommunikationssystem angewandt wird, paßt sich das Kommunikationssystem ohne Änderung der Hardware an die Änderung des Verkehrs an.
Aus Vorstehendem ist nunmehr ersichtlich, daß ein neuer und verbesserter Gruppenmodulator erfunden wurde. Es versteht sich jedoch, daß die offenbarten Ausführungsformen lediglich illustrativ sind und nicht zur Einschränkung des Schutzumfangs der Erfindung dienen sollen. Vielmehr sollte auf die beiliegenden Ansprüche Bezug genommen werden, statt auf die Beschreibung, um den Schutzumfang der Erfindung zu bestimmen.

Claims

Gruppenmodulator zur Erzeugung einer Vielzahl von modulierten Frequenzmultiplex-Signalen mit verschiedenen Trägerfrequenzen, die sich auf eine Vielzahl von digitalen Eingangsdaten beziehen, mit: einem Zeitmultiplexer (11) zur Durchführung eines Zeitmultiplexverfahrens mit digitalen Eingangsdaten, einer Zuordnungsschaltung (12), um jedem Muster des gemultiplexten Signals eine Amplitude und Phase zuzuordnen, um ein I-Kanal-Signal und ein Q-Kanal-Signal entsprechend dem Modulationssystem zu bilden, das die digitalen Eingangsdaten moduliert, einer Impulsformungsschaltung (13) zur Begrenzung der Bandbreite des Ausgangssignals der Umsetzschaltung, einer Frequenzverschiebungsschaltung (14), die ein externes Trägersteuerungssignal erhält, so daß die Frequenz des Ausgangssignals der Impulsformungsschaltung um die durch das Trägersteuerungssignal bestimmte Frequenz zu verschoben wird, einem Akkumulator (21) zum akkumulieren des Ausgangssignals der Frequenzverschiebungsschaltung während einer vorbestimmten Periode, einem Digital-Analog-Umsetzer (31) zur Digital-Analog-Umsetzung des Ausgangssignals des Akkumulators und einem Modulator (5) zum Modulieren des Ausgangssignals des Digital-Analog-Umsetzers, um das modulierte Hochfrequenzsignal einem Frequenzmultiplexverfahren zu unterziehen, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Träger durch ein Vervielfältigungssignal einstellbar ist und eine Vervielfältigungssteuerung vorgesehen ist, so daß in dem Zeitmultiplexer eine Vervielfältigungszahl entsprechend einem Vervielfältigungssignal, das der Vervielfältigungssteuerung von einer äußeren Schaltung zugeführt wird, einstellbar gesteuert wird.
Gruppenmodulator nach Anspruch 1, wobei der Modulator ein Quadraturmodulator ist und die Zuordnungsschaltung ein I-Kanal-Signal und ein Q-Kanal-Signal mit einer Phasenverschiebung von 90° zur Quadraturmodulation erzeugt.
Gruppenmodulator nach Anspruch 1, bei dem der Digital-Analog-Umsetzer eine Verriegelungsschaltung zur Aufrechterhaltung eines Eingangssignals auf dem Pegel in der Eingangsstufe der Umsetzung aufweist.
Gruppenmodulator nach Anspruch 1, bei dem ein Tiefpaßfilter zwischen dem Ausgang des Digital-Analog-Umsetzers und dem Modulator vorgesehen ist.
Gruppenmodulator nach Anspruch 1, bei dem der Modulator ein Frequenzwandler ist und am Ausgang des Frequenzwandlers ein Bandpaßfilter zum Entfernen eines unerwünschten Seitenbandes, das in dem Frequenzwandler erzeugt wird, vorgesehen ist.
Gruppenmodulator nach ansprach 1, bei dem die Vervielfältigung entsprechend der Verkehrsmenge der Eingangsdaten eingestellt wird.
Gruppenmodulator nach Anspruch 1, bei dem die Frequenzverschiebungsschaltung durch eine Vielzahl digitaler Multiplizierer, die jeweils das Produkt aus dem Eingangssignal der Frequenzverschiebungsschaltung und dem Augenblickswert der Verschiebungsfrequenz bilden, und einem Addierer zur Bildung der Summe der Ausgangssignale von zweien der digitalen Multiplizierer realisiert ist.
Gruppenmodulator nach Anspruch 1, bei dem die Frequenzverschiebungsschaltung durch eine Vielzahl von ROMs, die das Produkt aus dem Eingangssignal der Frequenzverschiebungsschaltung und dem Augenblickswert der Verschiebungsfrequenz speichern, und einem Addierer zur Bildung der Summe der Ausgangssignale von zweien der ROMs realisiert ist.