Устройство модуляции, система мобильной связи, способ модуляции и способ связи

Устройство модуляции, система мобильной связи, способ модуляции и способ связи

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к устройству модуляции, системе мобильной связи, способу модуляции и способу связи и более конкретно к устройству модуляции, системе мобильной связи, способу модуляции и способу связи, которые могут соответствовать закону FCC (Федеральная комиссия по связи), вводимому в действие в 2005 г., без использования линейного усилителя мощности.

Уровень техники

Традиционно система наземной мобильной радиосвязи (LMR, НМРС) в Соединенных Штатах имеет очень низкую спектральную эффективность, так как частоты распределены в соответственные каналы с очень большим промежутком между каналами, таким как 25 кГц или 30 кГц. Чтобы улучшить эту спектральную эффективность, Федеральная комиссия по связи (FCC) Соединенных Штатов предусмотрела в законе FCC, что с 1997 г. промежуток между каналами будет изменен до 12,5 кГц, который был равен половине традиционной спектральной эффективности. В результате системой НМРС управляли при промежутке между каналами 25 кГц или 12,5 кГц. Это изменение промежутка между каналами объяснено в Законе FCC (часть 90 Свода законов федеральных правил, книга 47: частные наземные мобильные радиослужбы).

Для того чтобы дополнительно улучшить спектральную эффективность, в 2005 г. будет введен в действие закон FCC для изменения промежутка между каналами до 6,25 кГц, который равен половине современной спектральной эффективности. Следовательно, в соответствии с введением закона FCC в 2005 г., необходимо разработать систему НМРС, которой можно управлять даже при промежутке между каналами 6,25 кГц.

Закон FCC, вводимый в действие в 2005 г., предусматривает в качестве условий для системы НМРС, что система НМРС имеет спектральную эффективность, позволяющую управлять одним звуковым каналом в диапазоне 6,25 кГц, и имеет скорость передачи, равную или большую 4800 бит/с в диапазоне 6,25 кГц. Можно позволить, чтобы система управляла одним звуковым каналом в диапазоне 6,25 кГц с помощью выбора системы FDMA, МДЧР (множественный доступ с частотным разделением) в диапазоне 6,25 кГц или системы TDMA, МДВР (множественный доступ с временным разделением) 4-х интервалов времени в диапазоне 25 кГц. В последние годы, поскольку обычной практикой является передавать символьные данные и тому подобные дополнительно к звуковым данным, желательно, чтобы система НМРС, разрабатываемая для введения в действие закона FCC в 2005 г., могла передавать не только звуковые данные, но также символьные данные и тому подобные.

Во-первых, будет объяснен закон FCC, который устанавливает стандарт настоящей системы НМРС, применимой к промежутку между каналами 12,5 кГц. Закон FCC (часть 90.210, книга 47: маски излучения) предписывает маски излучения, соответствующие соответственным диапазонам. Маска D, имеющая характеристики, изображенные в таблице 1 ниже и на фиг.1, оговорена для диапазона 12,5 кГц.

Таблица 1
Диапазон смещенияЧастота	Ослабление (децибелы)
fd<5,625 кГц	0
5,625 кГц<fd<12,5 кГц	7,27 (fd-2,88)
fd>12,5 кГц	70 или 50+10 log10(P) любое меньшее ослабление

В таблице fd -диапазон частот смещения от центральной частоты и представлен единицей кГц. Р - мощность передачи и представлена единицей W.

Большинство настоящих систем НМРС, применимых к промежутку между каналами 12,5 кГц, передают колебательные звуковые сигналы после осуществления частотной модуляции (модуляции FM, ЧМ) (модуляции колебательной ЧМ) колебательного звукового сигнала. Звуковой диапазон и максимальный сдвиг частоты систем НМРС являются такими, как изображено в таблице 2 ниже.

Таблица 2
Система модуляции	Модуляция ЧМ
Звуковой диапазон	от 0,3 кГц до 3 кГц
Максимальный сдвиг частоты	Сдвиг ±2,5 кГц

Система модуляции (система модуляции АРСО Р25 Phase 1, далее упоминаемая “система модуляции Р25-Р1”), которая была рассмотрена в качестве проекта 25 в АРСО (Ассоциация служащих связи государственной безопасности), а затем предписанная в качестве стандарта (TIA102) TIA (Ассоциация телекоммуникационной промышленности), также используется в качестве системы модуляции системы НМРС, применимой к промежутку между каналами 12,5 кГц. Эта система модуляции является системой, предназначенной для передачи цифрового сигнала основной полосы частот в соответствии с модуляцией четвертичной FSK, ЧМанип (частотная манипуляция). Скорость передачи, скорость символов, фильтр основной полосы частот и номинальный сдвиг частоты системы модуляции изображены в таблице 3 ниже.

Таблица 3
Скорость передачи	9600 бит/с
Скорость символов	4800 символов/с
Фильтр основной полосы частот	Передача: фильтр, полученный с помощью объединения фильтра, имеющего характеристику возведенного в степень косинуса с α=0,2, и формирующего фильтраПрием: фильтр интегрирования и разгрузки
Система модуляции	Модуляция четвертичная ЧМанип
Номинальный сдвиг частоты	Сдвиги +3=+1,8 кГц, +1=+0,6 кГц, -1=-0,6 кГц и -3=-1,8 кГц для соответственных четырех уровней символов (±3, ±1)

При измерении спектра излучения в момент времени, когда используется система модуляции колебательной ЧМ, закон FCC предусматривает в качестве условия измерения, что частота модуляции должна быть установлена в 2,5 кГц и что спектр излучения должен быть измерен как модулированный на уровне, увеличенном на 16 децибел от уровня сигнала модуляции, на котором получено 50% максимального сдвига частоты. Форма сигнала спектра излучения, установленного, чтобы удовлетворять этому условию, и маска излучения (маска D) изображены на фиг.2. Как изображено на фиг.2, предусмотрено, чтобы маска излучения была, по существу, на том же самом уровне, что и линия составляющей высокого порядка 2,5 кГц.

Форма сигнала спектра излучения, измеренного с использованием псевдослучайных данных в качестве сигнала модуляции в системе модуляции Р25-Р1, и маска модуляции (маска D) изображены на фиг.3. Так как псевдослучайные данные использованы в качестве сигнала модуляции, как изображено на фиг.3, измеренный спектр излучения имеет форму равномерно распределенного спектра и соответствует маске D.

Форма сигнала спектра излучения, измеренного с использованием данных с символами +3 и -3, то есть данных со сдвигами +1,8 кГц и -1,8 кГц, а не псевдослучайных данных, и маска излучения (маска D) изображены на фиг.4. Так как скорость символов равна 4800 символов/с и прямоугольный сигнал преобразован по форме в синусоидальный сигнал с помощью фильтра основной полосы частот, измеренный спектр излучения эквивалентен спектру, подвергнутому модуляции ЧМ со сдвигом частоты от центрального значения на синусоидальный сигнал 2,4 кГц. Как изображено на фиг.4, измеренный спектр излучения имеет максимум на частоте в целое число раз большей 2,4 кГц, и составляющие третьего и четвертого порядка спектра излучения немного отклоняются от маски D.

Закон FCC предусматривает маску Е, имеющую характеристику, изображенную в таблице 4 ниже и на фиг.5, для диапазона 6,25 кГц.

Таблица 4
Диапазон смещенияЧастота	Ослабление (децибелы)
fd<3,0 кГц	0
3,0 кГц<fd<4,6 кГц	65 или 30+16,67(fd-3) или 55+10 log10(P) любое меньшее ослабление
fd>4,6 кГц	65 или 50+10 log10(P) любое меньшее ослабление

Для того чтобы адаптировать спектр излучения к маске Е, система модуляции колебательной модуляции ЧМ применена в качестве системы модуляции в одном случае, а система модуляции Р25-Р1 применена в качестве системы модуляции в другом случае. Эти случаи будут рассмотрены.

В прошлом, когда промежуток между каналами был изменен с 25 кГц в 12,5 кГц, спектр излучения мог бы быть адаптирован к маске излучения (маска D), предусмотренной законом FCC, с помощью изменения сдвига частоты в системе модуляции колебательной ЧМ из сдвига 5 кГц в сдвиг 2,5 кГц. Форма сигнала измеренного спектра излучения при изменении сдвига частоты из сдвига 2,5 кГц в сдвиг 1,25 кГц в соответствии с этим примером (при частоте модуляции 2,5 кГц) и маска излучения (маска Е) изображены на фиг.6. Как изображено на фиг.6, очевидно, что измеренный спектр излучения не соответствует маске излучения.

Форма сигнала в случае, в котором скорость передачи и сдвиг частоты были установлены в два раза меньше, чем скорость передачи и сдвиг частоты при промежутке между каналами 12,5 кГц, и псевдослучайные данные были использованы в качестве сигнала модуляции в системе модуляции Р25-Р1, и маска излучения (маска Е сдвига 5 кГц в сдвиг 2,5 кГц) изображены на фиг.7. Форма сигнала спектра излучения в случае, в котором данные с символом, попеременно принимающим +3, были использованы в качестве сигнала модуляции в системе модуляции Р25-Р1, и маска излучения (маска Е) изображены на фиг.8.

Так как спектр излучения, изображенный на фиг.7, является равномерно распределенным, спектр излучения, по-видимому, соответствует маске излучения. Однако фактически, как изображено на фиг.8, спектр излучения не соответствует маске излучения.

Просто с помощью уменьшения в два раза параметров, таких как скорость передачи и сдвиг частоты системы модуляции, примененной в настоящее время в системе НМРС, применимой к промежутку между каналами 12,5 кГц таким образом, можно адаптировать спектр излучения к маске излучения (маска Е).

Будет объяснен случай, в котором другая система модуляции использована для системы НМРС, чтобы адаптировать спектр излучения к маске излучения (маска Е). Например, будет рассмотрен случай, в котором система модуляции стандарта этапа 2 Р25 АРСО (далее “система модуляции Р25-Р2”) применена к системе НМРС. Эта система модуляции Р25-Р2 является системой, в которой система модуляции на стороне передачи изменена на систему модуляции π/4QPSK, π/4КФМ (квадратурная фазовая манипуляция со сдвигом на π/4), при этом одновременно сохраняют формат данных системы модуляции Р25-Р2 таким, как он есть. Скорость передачи, скорость символов, фильтр основной полосы частот и сдвиг фазы этой системы модуляции изображены в таблице 5 ниже.

Таблица 5
Скорость передачи	9600 бит/с
Скорость символов	4800 символов/с
Фильтр основной полосы частот	Передача: фильтр, имеющий характеристику возведенного в степень косинуса с α=0,2Прием: фильтр интегрирования и разгрузки
Система модуляции	Модуляция π/4КФМ
Сдвиг фазы	Сдвиги +3=+3/4р, +1=+1/4р, -1=-1/4р и -3=-3/4р для соответственных четырех символьных уровней (±3, ±1)

Форма сигнала измеренного спектра излучения, когда псевдослучайные данные были модулированы с помощью системы модуляции Р25-Р2, и маска излучения (маска Е) изображены на фиг.9. Так как система модуляции Р25-Р2 основана на системе модуляции π/4КФМ, как изображено на фиг.9, измеренный спектр излучения имеет характеристику, круто затухающую вне диапазона, и соответствует маске излучения (маска Е), несмотря на тот факт, что скорость передачи равна 9600 бит/с.

Однако так как система модуляции π/4КФМ является линейной системой модуляции, возникают проблемы, описанные ниже.

Можно использовать нелинейный усилитель мощности, использованный в настоящей системе НМРС. Для того чтобы использовать линейный усилитель мощности в системе НМРС, так как требуется дополнительная схема, такая как схема линеаризации, увеличивается пространство и стоимость для системы НМРС. Так как линейный усилитель мощности имеет низкую эффективность и больший потребляемый ток по сравнению с нелинейным усилителем мощности, генерация тепла в радиоустройстве, составляющем систему НМРС, вызывает проблему. Кроме того, в портативной системе НМРС, так как портативная система приводится в действие с помощью батареи, время работы уменьшается.

В настоящий момент не разработан линейный усилитель мощности, имеющий выходную мощность, которая является такой же, что и выходная мощность традиционного нелинейного усилителя мощности, и имеющий эффективность, эквивалентную эффективности традиционного нелинейного усилителя мощности. Кроме того, очень трудно сделать пространство установки и стоимость нелинейного усилителя мощности эквивалентными пространству установки и стоимости линейного усилителя мощности. Следовательно, не реалистично применить линейную систему модуляции, представленную с помощью системы модуляции Р25-Р2, в системе НМРС, применимой к промежутку между каналами 6,25 кГц.

Изобретение предназначено, чтобы решить эти проблемы, и задачей изобретения является предоставить устройство модуляции, систему мобильной связи, способ модуляции и способ связи, которые могут соответствовать закону FCC, вводимому в действие в 2005 г., без использования линейного усилителя мощности.

Сущность изобретения

Для того чтобы решить задачу изобретения, изобретение предоставляет устройство модуляции в системе мобильной связи, которая выполняет передачу данных со скоростью для передачи 2400 многозначных символов в секунду. Это устройство модуляции включает в себя фильтр основной полосы частот, который блокирует ненужную частотную составляющую введенного многозначного символа и выводит колебательный сигнал; и средство сдвига и модуляции частоты, предназначенное для сдвига, чтобы модулировать частоту выходного сигнала в соответствии с величиной амплитуды колебательного сигнала, введенного из фильтра основной полосы частот. Средство сдвига и модуляции частоты настроено таким образом, что, когда вводят символ, имеющий максимальную абсолютную величину, выходной сигнал имеет абсолютную величину сдвига частоты в диапазоне от 0,822 до 0,952 кГц.

Для того чтобы решить задачу, устройство модуляции в соответствии с первым аспектом изобретения является устройством модуляции в системе мобильной связи, которая выполняет передачу данных со скоростью передачи 2400х(n+1) (n - натуральное число) бит/с. Устройство модуляции включает в себя средство преобразования символов, предназначенное для последовательного преобразования двоичного сигнала, сгенерированного с помощью кодирования предварительно определенных данных, в 2⁽ⁿ⁺¹⁾-ичный символ, который включает в себя (2⁽ⁿ⁺¹⁾+1-2k) (1≤k≤2⁽ⁿ⁺¹⁾) значений, (n+1) бит за один раз, и вывода символа; фильтр основной полосы частот, который блокирует ненужную частотную составляющую символа, введенного из средства преобразования символов, и выводит колебательный сигнал; и средство сдвига и модуляции (ЧМ) частоты, предназначенное для сдвига, чтобы модулировать частоту выходного сигнала в соответствии с величиной амплитуды колебательного сигнала, введенного из фильтра основной полосы частот. Когда выводят символ +(2⁽ⁿ⁺¹⁾-1) из средства преобразования символов, сдвиг частоты выходного сигнала из средства сдвига и модуляции частоты устанавливают таким образом, чтобы он принимал значение в диапазоне от +0,822 до ±0,952 кГц.

В устройстве модуляции фильтр основной полосы частот может быть фильтром Найквиста.

Для того чтобы решить задачу, система мобильной связи в соответствии со вторым аспектом изобретения является системой мобильной связи, включающей в себя передатчик, который выполняет передачу данных со скоростью передачи 2400х(n+1) (n - натуральное число) бит/с; и приемник, который принимает данные, переданные из передатчика. Передатчик включает в себя средство кодирования, предназначенное для кодирования предварительно определенных данных, чтобы генерировать двоичный сигнал; средство преобразования символов, предназначенное для последовательного преобразования двоичного сигнала, сгенерированного с помощью средства кодирования, в 2⁽ⁿ⁺¹⁾-ичный символ, который включает в себя (2⁽ⁿ⁺¹⁾+1-2k) (1≤k≤2⁽ⁿ⁺¹⁾) значений, (n+1) бит за один раз, и вывода символа; первый фильтр основной полосы частот, который блокирует ненужную частотную составляющую символа, введенного из средства преобразования символов, и выводит колебательный сигнал; и средство сдвига и модуляции (ЧМ) частоты, предназначенное для передачи в приемник сигнала, который получен с помощью сдвига, чтобы модулировать частоту в соответствии с величиной амплитуды колебательного сигнала, введенного из первого фильтра основной полосы частот. Приемник включает в себя средство демодуляции, предназначенное для демодуляции сигнала, переданного из передатчика и принятого, и вывода 2⁽ⁿ⁺¹⁾-ичного сигнала; второй фильтр основной полосы частот, который блокирует ненужную частотную составляющую 2⁽ⁿ⁺¹⁾-ичного сигнала, выведенного из средства демодуляции, и выводит 2⁽ⁿ⁺¹⁾-ичный сигнал; средство преобразования двоичного сигнала, предназначенное для последовательного преобразования 2⁽ⁿ⁺¹⁾-ичного сигнала, введенного из второго фильтра основной полосы частот, в двоичный сигнал из (n+1) бит, и вывода двоичного сигнала; средство декодирования, предназначенное для декодирования двоичного сигнала, введенного из средства преобразования двоичного сигнала, и вывода предварительно определенных данных. Когда выводят символ +(2⁽ⁿ⁺¹⁾-1) из средства преобразования символов, сдвиг частоты сигнала, выведенного из средства сдвига и модуляции частоты, устанавливают таким образом, чтобы он принимал значение в диапазоне от +0,822 до +0,952 кГц.

В системе мобильной связи первый и второй фильтры основной полосы частот могут быть фильтрами Найквиста.

В системе мобильной связи первый фильтр основной полосы частот может включать в себя фильтр с характеристикой корня из возведенного в степень косинуса и фильтр с характеристикой sinc. Второй фильтр основной полосы частот включает в себя фильтр с характеристикой корня из возведенного в степень косинуса и фильтр с характеристикой 1/sinc, который имеет характеристику, обратную характеристике фильтра с характеристикой sinc. Номинальный сдвиг частоты символа ±(2⁽ⁿ⁺¹⁾-1) может быть установлен в π/2√2 раз большее значение, чем сдвиг частоты сигнала, выведенного из средства сдвига и модуляции частоты.

Кроме того, в системе мобильной связи первый и второй фильтры основной полосы частот могут включать в себя фильтры с характеристикой корня из возведенного в степень косинуса. Номинальный сдвиг частоты символа ±(2⁽ⁿ⁺¹⁾-1) может быть установлен в 1/√2 раз большую величину, чем сдвиг частоты сигнала, выведенного из средства сдвига и модуляции частоты.

В системе мобильной связи первый фильтр основной полосы частот может включать в себя фильтр с характеристикой возведенного в степень косинуса и фильтр с характеристикой 1/sinc. Второй фильтр основной полосы частот может включать в себя фильтр с характеристикой sinc, который имеет характеристику, обратную характеристике фильтра с характеристикой 1/sinc. Номинальный сдвиг частоты символа ±(2⁽ⁿ⁺¹⁾-1) может быть установлен в 2/π раз большее значение, чем сдвиг частоты сигнала, выведенного из средства сдвига и модуляции частоты.

Для того чтобы решить задачу, способ модуляции в соответствии с третьим аспектом изобретения является способом модуляции в системе мобильной связи, которая выполняет передачу данных со скоростью передачи 2400х(n+1) (n - натуральной число) бит/с. Способ модуляции включает в себя следующие этапы: этап преобразования символов, на котором последовательно преобразуют двоичный сигнал, сгенерированный с помощью кодирования предварительно определенных данных, в 2⁽ⁿ⁺¹⁾-ичный символ, который включает в себя (2⁽ⁿ⁺¹⁾+1-2k) (1≤k≤2⁽ⁿ⁺¹⁾) значений, (n+1) бит за один раз, и выводят символ; этап, на котором блокируют ненужную частотную составляющую символа, введенного на этапе преобразования символов, и выводят колебательный сигнал; и этап сдвига и модуляции (ЧМ) частоты, на котором сдвигают, чтобы модулировать частоту выходного сигнала в соответствии с величиной амплитуды введенного колебательного сигнала. Когда символ ±(2⁽ⁿ⁺¹⁾-1) выводят из этапа преобразования символов, сдвиг частоты выходного сигнала из этапа сдвига и модуляции частоты устанавливают таким образом, чтобы он принимал значение в диапазоне от ±0,822 кГц до ±0,952 кГц.

Для того чтобы решить задачу, способ связи в соответствии с четвертым аспектом изобретения является способом связи в системе мобильной связи, включающей в себя: передатчик, который выполняет передачу данных со скоростью передачи 2400х(n+1) (n - натуральное число) бит/с; и приемник, который принимает данные, переданные из передатчика. Способ связи включает в себя следующие этапы: этап кодирования, на котором кодируют предварительно определенные данные, чтобы сгенерировать двоичный сигнал; этап преобразования символов, на котором последовательно преобразуют двоичный сигнал, сгенерированный с помощью этапа кодирования, в

2^(n+l)-ичный символ, который включает в себя (2⁽ⁿ⁺¹⁾+1-2k) (1≤k≤2⁽ⁿ⁺¹⁾) значений, (n+1) бит за один раз, и выводят символ; этап, на котором блокируют ненужную частотную составляющую символа, введенного из этапа преобразования символов, и выводят колебательный сигнал; этап сдвига и модуляции (ЧМ) частоты, на котором передают в приемник сигнал, который получен с помощью сдвига, чтобы модулировать частоту в соответствии с величиной амплитуды колебательного сигнала, введенного из первого фильтра основной полосы частот; этап демодуляции, на котором выполняют демодуляцию сигнала, переданного из передатчика и принятого, и выводят 2^(n+l)-ичный сигнал; этап, на котором блокируют ненужную частотную составляющую 2^(n+l)-ичного сигнала, выведенного из этапа демодуляции, и выводят

2^(n+l)-ичный сигнал; этап преобразования двоичного сигнала, на котором последовательно преобразуют введенный 2^(n+l)-ичный сигнал в двоичный сигнал из (n+1) бит и выводят двоичный сигнал; и этап декодирования, на котором декодируют двоичный сигнал, введенный из этапа преобразования двоичного сигнала, и выводят предварительно определенные данные. Когда символ ±(2^(n+l)-1) выводят из этапа преобразования символов, сдвиг частоты сигнала, выведенного из этапа сдвига и модуляции частоты, устанавливают таким образом, чтобы он принимал значение в диапазоне от ±0,822 до ±0,952 кГц.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 - график, изображающий характеристику маски D;

Фиг.2 - график, изображающий форму сигнала спектра излучения в случае, в котором используют систему модуляции колебательной ЧМ, и маску D;

Фиг.3 - график, изображающий форму сигнала спектра излучения в случае, в котором преобразуют псевдослучайные данные в системе модуляции Р25-Р1, и маску D;

Фиг.4 - график, изображающий форму сигнала спектра излучения в случае, в котором попеременно генерируют символы +3 в системе модуляции Р25-Р1, и маску D;

Фиг.5 - график, изображающий характеристику маски Е;

Фиг.6 - график, изображающий форму сигнала спектра излучения в случае, в котором используется система модуляции колебательной ЧМ, и маску Е;

Фиг.7 - график, изображающий форму сигнала спектра излучения в случае, в котором уменьшают в два раза скорость передачи и сдвиг частоты и модулируют псевдослучайные данные в системе модуляции Р25-Р1, и маску Е;

Фиг.8 - график, изображающий форму сигнала спектра излучения в случае, в котором уменьшают в два раза скорость передачи и сдвиг частоты и попеременно генерируют символы +3 в системе модуляции Р25-Р1, и маску Е;

Фиг.9 - график, изображающий форму сигнала спектра излучения в случае, в котором модулируют псевдослучайные данные в системе модуляции Р25-Р2, и маску Е;

Фиг.10 - график, изображающий характеристику частоты появления ошибок в случае, в котором используют соответственные подходящие фильтры;

Фиг.11 - график, изображающий характеристику частоты появления ошибок в случае, в котором используют соответственные подходящие фильтры;

Фиг.12 - блок-схема, изображающая состав наземной системы мобильной связи в соответствии с первым вариантом осуществления изобретения;

Фиг.13 - блок-схема последовательности этапов способа, предназначенная для объяснения операций наземной системы мобильной связи в соответствии с первым вариантом осуществления;

Фиг.14 - график, изображающий форму сигнала спектра излучения в случае, в котором попеременно генерируют символы +3 в наземной системе мобильной связи в соответствии с первым вариантом осуществления изобретения, и маску Е.

Фиг.15 - график, изображающий форму сигнала спектра излучения в случае, в котором модулируют псевдослучайные данные в наземной системе мобильной связи в соответствии с первым вариантом осуществления, и маску Е;

Фиг.16 - блок-схема, изображающая состав наземной системы мобильной связи в соответствии со вторым вариантом осуществления изобретения;

Фиг.17 - график, изображающий форму сигнала спектра излучения в случае, в котором попеременно генерируют символы +3 в наземной системе мобильной связи в соответствии со вторым вариантом осуществления, и маску Е;

Фиг.18 - график, изображающий форму сигнала спектра излучения в случае, в котором модулируют псевдослучайные данные в наземной системе мобильной связи в соответствии со вторым вариантом осуществления, и маску Е; и

Фиг.19 - блок-схема, изображающая состав наземной системы мобильной связи в соответствии с модификацией изобретения.

Наилучший способ для выполнения изобретения

Варианты осуществления изобретения будут подробно объяснены ниже со ссылкой на чертежи.

Как описано выше, можно адаптировать спектр излучения к маске излучения (маска Е) просто с помощью уменьшения в два раза параметров, таких как скорость передачи и сдвиг частоты системы модуляции, примененной в настоящее время к системе НМРС, применимой для промежутка между каналами 12,5 кГц. Реалистически трудно использовать линейную систему модуляции, представленную системой модуляции Р25-Р2, из-за стоимости и тому подобного.

Следовательно, в вариантах осуществления, описанных ниже, будут рассмотрены параметры, такие как скорость передачи и сдвиг частоты, которые могут реализовать систему НМРС, соответствующую закону FCC, вводимому в действие в 2005 г., с помощью принятия нелинейной системы модуляции, представленной системой модуляции четвертичной ЧМ.

Известно, что спектр сигнала модуляции ЧМ в момент времени, когда сигнал модуляции является синусоидальным сигналом, представляют с помощью функции Бесселя, указанной с помощью выражения (1) ниже.

(1)

где ωс - частота несущего сигнала, ωm - модулированная частота, mf - коэффициент модуляции (сдвиг частоты/частота модуляции), а Jn(mf) - функция Бесселя первого вида для составляющей n-го порядка.

Вычисляют корреляцию между спектром излучения, изображенным на фиг.2, и функцией Бесселя, указанной с помощью выражения (1). Так как частота модуляции равна 2,5 кГц и сдвиг частоты равен 2,5 кГц, коэффициент модуляции mf равен 1. Когда вычисляют от первичной до четвертичной составляющие в соответствии с функцией Бесселя, получают следующие уровни.

(Первичный)=J1(1)=-7,13 децибел

(Вторичный)=J2(1)=-18,79 децибел

(Третьего порядка)=J3(1)=-34,17 децибел

(Четвертого порядка)=J4(1)=-52,12 децибел

Когда сравнивают эти величины и величины максимального спектра, сгенерированного на частотах в целое число раз больших 2,5 кГц, на фиг.2, их погрешность находится в диапазоне +1 децибел. Следовательно, спектр излучения сигнала модуляции ЧМ с использованием синусоидального сигнала для сигнала модуляции может быть вычислен с помощью выражения (1).

Сдвиг частоты, соответствующий этой маске вычисляют обратным способом из величины маски Е, предусмотренной в законе FCC. Предусмотренный уровень маски Е во вторичной составляющей вычисляют как -65 децибел из фиг.5. Коэффициент модуляции mf для установки спектра излучения, равного или меньшего этого уровня, вычисляют как 0,067 с помощью обратного вычисления. Сдвиг частоты в этом случае является очень малой величиной, равной 0,067х2,5=0,167 кГц.

Общее отношение S/N, С/Ш (сигнал/шум) системы НМРС, которая применима к промежутку между каналами 12,5 кГц и использует сдвиг частоты 2,5 кГц, приблизительно равно 45 децибел. Когда сдвиг частоты уменьшают в два раза, С/Ш уменьшается на 6 децибел. Следовательно, С/Ш в момент времени, когда сдвиг частоты равен 0,167 кГц, вычисляют как 45+20xlog10(0,167/2,5)=21,5 децибел. Это, очевидно, указывает эффективность, которая не может выдержать практического использования.

Следовательно, несмотря на то, что можно принять сдвиг частоты с помощью уменьшения сдвига частоты с использованием колебательной модуляции ЧМ, так как эффективность не может быть допустимой с точки зрения практического использования, этот способ исключают из задачи рассмотрения.

Будет объяснено условие, при котором система НМРС, принимающая систему модуляции четвертичной ЧМ, соответствует закону FCC, вводимому в действие в 2005 г.

На фиг.3 и фиг.4 изображен спектр излучения в случае, в котором принята система модуляции Р25-Р1. В случае цифровой модуляции спектр сигнала модуляции является различным в зависимости от характеристики использованной последовательности данных. Как очевидно из фиг.3 и фиг.4, если использованы случайные данные, дисперсия и средняя величина энергии спектра на единицу частоты уменьшается. Следовательно, спектр является суженным без швов. При повторении конкретных данных спектр излучения является эквивалентным спектру, подвергнутому модуляции с помощью синусоидального сигнала. Так как энергия концентрируется в составляющих, в целое число раз больших, чем синусоидальный сигнал, получают широкий спектр. Следовательно, наихудшим условием при модуляции четвертичной ЧМ является условие в момент времени, когда используют символы +3 и -3 с более увеличенным сдвигом частоты и символы попеременно повторяют, чтобы подвергнуть спектр излучения модуляции с помощью синусоидального сигнала, равного частоте, в два раза меньшей, чем скорость символов.

Как описано выше, закон FCC, вводимый в действие в 2005 г., предусматривает в качестве условия, что спектр излучения должен быть приспособлен к маске Е и что при выполнении передачи данных система НМРС имеет скорость передачи, равную или большую 4800 бит/с в диапазоне 6,25 кГц. Следовательно, сдвиг частоты для адаптации спектра излучения к маске Е в момент времени, когда систему модуляции четвертичной ЧМ используют при скорости передачи 4800 бит/с, вычисляют обратным способом. В этом случае, так как скорость символов равна 2400 символ/сек, она равна половине скорости передачи 4800 бит/с. Следовательно, с помощью повторения символов +3 и -3 спектр излучения эквивалентен синусоидальному сигналу 1,2 кГц.

Когда сравнивают стандартную величину маски Е и величину спектра, в целое число раз большего, чем 1,2 кГц, четвертый порядок является более точным с точки зрения условия. Если это условие удовлетворяется, можно адаптировать спектр излучения к маске Е. В этом случае коэффициент модуляции mf равен 0,685, а сдвиг частоты принимает значение, указанное с помощью выражения (2) ниже.

0,685х1,2=0,822 кГц (2)

Как описано выше, спектр излучения, изображенный на фиг.4, не соответствует маске D. Спектр излучения, изображенный на фиг.4, измерен при наихудшем условии в системе модуляции Р25-Р1. В соответствии с этим примером спектр излучения не должен соответствовать маске излучения при наихудшем условии. В фактическом состоянии использования, в котором звуковой сигнал преобразуют в цифровой вид и передают, так как последовательность данных проявляет случайную характеристику, спектр в фактическом состоянии использования имеет характеристику, по существу, ту же самую, что и характеристика в момент времени, когда модулируют псевдослучайные данные. Следовательно, при наихудшем условии несоответствие может быть допустимо до некоторой степени. Спектр излучения только должен полностью соответствовать маске излучения, когда используют псевдослучайные данные.

Уровни соответственного максимального спектра при наихудшем условии в момент времени, когда принята система модуляции Р25-Р1, вычисляют из функции Бесселя. Вычисляют степень отклонения спектра от маски D.

Фильтр основной полосы частот, представленный с помощью таблицы 3, включает в себя фильтр с характеристикой возведенного в степень косинуса и формирующий фильтр. Характеристика этого формирующего фильтра равна характеристике, обратной к характеристике sinc(sin(x)/x), в которой амплитуда равна 1 на частоте 0 и равна 0 на частоте символов. Номинальные сдвиги частоты в символах +3 и -3 равны +1,8 кГц и -1,8 кГц соответственно. В фильтре с характеристикой возведенного в степень косинуса, так как не появляется межсимвольная помеха, амплитуда символа на выходе фильтра не изменяется. Следовательно, сдвиги частоты в момент времени, когда символы +3 и -3 посылают попеременно, равны номинальным сдвигам частоты, только когда используют фильтр с характеристикой возведенного в степень косинуса. Так как частотная характеристика формирующего фильтра равна характеристике, обратной к характеристике sinc, частотная характеристика указана с помощью выражения (3) ниже.

Характеристика формирующего фильтра = (3)

Когда символы +3 и -3 повторяют, частота f равна 2,4 кГц. Когда в выражении (3) подставлена частота f, характеристика формирующего фильтра равна π/2. Так как фактический сдвиг частоты изменяется на степень, эквивалентную характеристике формирующего фильтра (=π/2), от номинальных сдвигов частоты, фактический сдвиг частоты фильтра, включающего в себя фильтр с характеристикой возведенного в степень косинуса и формирующий фильтр, равен 1,8 кГц·π/2=2,827 кГц. Значения функции Бесселя в момент времени, когда частота модуляции установлена в 2,4 кГц и сдвиг частоты установлен в 2,827 кГц, и величины маски D, вычисленные из таблицы 1, изображены в таблице 6 ниже.

Таблица 6
Порядок	Частота	Стандартная величина маски D	Значение функции Бесселя
1	2,4 кГц	0 децибел	-6,15 децибел
2	4,8 кГц	0 децибел	-16,25 децибел
3	7,2 кГц	-31,41 децибел	-30,11 децибел
4	9,6 кГц	-48,85 децибел	-46,60 децибел
5	12,0 кГц	-66,30 децибел	-65,07 децибел

Как изображено в таблице 6, в составляющих третьего порядка и более высоких порядков значения функции Бесселя ниже стандарта приблизительно от 1 до 2 децибел. Когда сравнивают значения функции Бесселя, изображенные в таблице 6, и величины соответственного максимального спектра, изображенные на фиг.4, несмотря на то, что имеется небольшая погрешность, значения функции Бесселя и величины максимального спектра, по существу, являются коррелированными. Следовательно, так как сдвиг частоты 0,822 кГц, указанный с помощью выражения (2), является сдвигом частоты, полностью соответствующим маске Е при наихудшем условии, если допустимо небольшое уменьшение ниже стандарта при наихудшем условии, как в системе модуляции Р25-Р1, может быть использован сдвиг частоты, равный или больший 0,822 кГц. Учитывая тот факт, что частота появления ошибок в системе модуляции ЧМ, такой как система модуляции Р25-Р1, зависит от сдвига частоты, желательно установить как можно больший сдвиг частоты. Следовательно, сравнивают величину спектра, имеющего частоту, в целое число раз большую, чем 1,2 кГц, вычисленную из функции Бесселя, и стандартную величину маски Е, когда спектр излучения не соответствует маске Е при наихудших условиях, но используют псевдослучайные данные, коэффициент модуляции mf, соответствующий маске Е, равен 0,793, а сдвиг частоты принимает значение, указанное с помощью выражения (4) ниже.

0,793х1,2=0,952 кГц (4)

Значения функции Бесселя в момент времени, когда частота модуляции установлена в 1,2 кГц и сдвиг частоты установлен в 0,952 кГц, и величины маски Е, вычисленные из таблицы 4, изображены в таблице 7 ниже.

Таблица 7
Порядок	Частота	Стандартная величина маски Е	Значение функции Бесселя
1	1,2 кГц	0 децибел	-8,72 децибел
2	2,4 кГц	0 децибел	-22,54 децибел
3	3,6 кГц	-40,0 децибел	-40,00 децибел
4	4,8 кГц	-65,0 децибел	-60,00 децибел

Коэффициент модуляции mf=0,793 явля