Двухрежимный приемник для приема спутниковых и наземных сигналов в цифровой радиовещательной системе

Скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Приемник, выполненный с возможностью приема радиовещательных сигналов как первого типа, так и второго типа и для выбора радиовещательных сигналов одного из типов для получения выходного сигнала, содержащий

первую схему гетеродина и смесителя для преобразования понижением частоты радиовещательных сигналов как первого типа, так и второго типа на первую промежуточную частоту,

первый фильтр, имеющий центральную частоту, соответствующую первой промежуточной частоте, и частотную характеристику, обеспечивающую пропускание радиовещательных сигналов первого типа и, по меньшей мере, часть радиовещательных сигналов второго типа,

вторую схему гетеродина и смесителя для преобразования понижением частоты радиовещательных сигналов первого типа и второго типа на вторую промежуточную частоту,

схему дискретизации и аналого-цифрового преобразования для преобразования радиовещательных сигналов первого типа и радиовещательных сигналов второго типа в цифровые сигналы,

второй фильтр, подсоединенный к выходу схемы дискретизации и аналого-цифрового преобразования для фильтрации цифровых сигналов, причем цифровые сигналы, которые вырабатываются из радиовещательных сигналов первого типа, являются модулированными с использованием фазовой манипуляции (ФМ), цифровые сигналы, которые вырабатываются из радиовещательных сигналов второго типа, модулируются в соответствии со второй схемой модуляции, отличной от модуляции на основе ФМ,

схему обнаружения сигнала, которая подсоединена ко второму фильтру для определения того, превышает ли характеристика второго типа предварительно определенный порог, и для выработки выходного сигнала для управления работой первой схемы гетеродина и смесителя, причем первая схема гетеродина и смесителя предназначена для использования одной из первой и второй входных частот в зависимости от выходного сигнала для выработки первой промежуточной частоты посредством смешивания с радиовещательными сигналами,

первое устройство демодуляции сигнала, подсоединенное ко второму фильтру, для обработки сигналов первого типа,

второе устройство демодуляции сигнала, подсоединенное ко второму фильтру, для обработки сигналов второго типа, и

устройство переключения для выбора выходного сигнала одного из упомянутых первого устройства демодуляции сигнала и второго устройства демодуляции сигнала в соответствии с выходным сигналом устройства обнаружения сигнала.

2. Приемник по п.1, отличающийся тем, что третий фильтр используется при выработке радиовещательных сигналов первого типа, причем второй фильтр выполнен так, что имеет частотную характеристику согласованного фильтра, соответствующую третьему фильтру.

3. Приемник по п.1, отличающийся тем, что вторая схема модуляции предназначена для модуляции множества несущих (ММН), а второй фильтр выполнен так, что имеет частотную характеристику, упрощающую демодуляцию ММН и ФМ.

4. Приемник по п.3, отличающийся тем, что частотная характеристика позволяет приспособить частоту дискретизации для демодуляции ММН, соответственно, по меньшей мере, одной длительности быстрого преобразования Фурье для демодуляции ММН и длительности защитного интервала, используемого во время модуляции ММН.

5. Приемник по п.1, отличающийся тем, что сигнал второго типа представляет собой модулированный сигнал с множеством несущих, который демодулируется с использованием дискретизации с пониженной частотой и обработки на основе быстрого преобразования Фурье, причем второй фильтр выполнен в соответствии с параметрами фильтра, выбранными для облегчения дискретизации с пониженной частотой и обработки с использованием быстрого преобразования Фурье сигнала второго типа и демодуляции ФМ сигнала первого типа.

6. Приемник по п.1, отличающийся тем, что второй фильтр представляет собой фильтр с характеристикой вида "корень из приподнятого косинуса", имеющий частотную характеристику, выбранную для облегчения демодуляции как сигналов первого типа, так и сигналов второго типа.

7. Приемник по п.6, отличающийся тем, что второй фильтр является согласованным фильтром, который выполнен так, что, по существу, соответствует третьему фильтру, находящемуся в радиовещательной станции, вырабатывающему сигналы первого типа.

8. Приемник по п.1, отличающийся тем, что первый фильтр является фильтром с утечкой, который выбирается из группы, состоящей из фильтра на поверхностных акустических волнах и керамического фильтра.

9. Приемник по п.1, отличающийся тем, что сигнал второго типа характеризуется более высоким уровнем сигнала по сравнению с сигналом первого типа, причем схема обнаружения сигнала выполнена с возможностью определения разности в уровне сигнала второго типа на входе и выходе второго фильтра.

10. Приемник по п.1, отличающийся тем, что дополнительно содержит схему обнаружения сигнала, подсоединенную ко второму фильтру для определения, превышает ли характеристика сигналов второго типа предварительно определенный порог, и для выработки выходного сигнала управления работой второй схемы гетеродина и смесителя для обеспечения управления второй схемой гетеродина и смесителя и выполнения преобразования с понижением частоты с использованием третьей промежуточной частоты в случае, если превышен предварительно определенный порог.

11. Способ приема и выбора из радиовещательных сигналов, передаваемых в каналах первой и второй частоты, включающий этапы, при которых

принимают сигналы на несущей частоте, преобразуют с понижением частоты принятые сигналы на первую промежуточную частоту с использованием одной из первой и второй входных частот в зависимости от того, превышают ли радиовещательные сигналы в канале второй частоты предварительно определенный порог,

осуществляют фильтрацию принятых сигналов для пропускания радиовещательных сигналов в каналах первой и второй частот,

преобразуют с понижением частоты радиовещательные сигналы в канале первой частоты и в канале второй частоты на вторую промежуточную частоту,

осуществляют дискретизацию и преобразование радиовещательных сигналов в цифровые сигналы,

осуществляют фильтрацию цифровых сигналов, причем цифровые сигналы, полученные из канала первой частоты, модулируют с использованием ФМ, причем фильтрацию выполняют с использованием фильтра с характеристикой вида "корень из приподнятого косинуса" для облегчения ФМ-модуляции, а цифровые сигналы, полученные из канала второй частоты, модулируют в соответствии со второй схемой модуляции, которая отличается от ФМ модуляции, причем эту фильтрацию выполняют с использованием фильтра с характеристикой вида "корень из приподнятого косинуса",

демодулируют отфильтрованные цифровые сигналы, вырабатываемые из канала первой частоты, и демодулируют отфильтрованные сигналы, вырабатываемые из канала второй частоты, и

выбирают демодулированные сигналы, вырабатываемые из канала первой частоты, или демодулированные сигналы, вырабатываемые из канала второй частоты, в зависимости от того, превышают ли радиовещательные сигналы в канале второй частоты предварительно определенный порог.

12. Способ по п.11, отличающийся тем, что этап фильтрации включает этап выбора фильтра с характеристикой вида "корень из приподнятого косинуса" для получения частотной характеристики согласованного фильтра, соответствующей третьему фильтру, который используется для выработки радиовещательных сигналов в канале первой частоты.

13. Способ по п.11, отличающийся тем, что вторая схема модуляции предназначена для модуляции множества несущих (ММН), при этом способ включает этап выбора частотной характеристики для облегчения демодуляции ММН.

14. Способ по п.13, отличающийся тем, что этап выбора включает выбор частотной характеристики в соответствии с частотой дискретизации для демодуляции ММН, причем частота дискретизации соответствует, по меньшей мере, одной длительности преобразования Фурье, используемого для демодуляции ММН, и длительности защитного интервала, используемого во время модуляции ММН.

15. Способ по п.11, отличающийся тем, что радиовещательные сигналы в канале второй частоты имеют более высокий уровень сигнала яю сравнению с радиовещательными сигналами в канале первой частоты, при этом способ дополнительно включает этапы, при которых

сравнивают уровень цифровых сигналов перед и после этапа фильтрации для определения, превышает ли характеристика радиовещательных сигналов в канале второй частоты предварительно определенный порог,

вырабатывают сигнал обнаружения, показывающий, обнаружены ли радиовещательные сигналы в канале второй частоты, и

регулируют входную частоту гетеродина в соответствии с сигналом обнаружения для преобразования с понижением частоты принятых сигналов на промежуточную частоту путем смешивания с принятыми сигналами в каналах первой и второй частот.

Рисунок 1

 

Текст

Смотреть все

1 Предшествующий уровень техники и сущность изобретения Изобретение относится к приемнику, который используется в цифровой радиовещательной системе, обеспечивающей цифровую аудиоуслугу радиосвязи (ЦАУР), имеющей объединенную архитектуру для приема как спутниковых сигналов, так и наземных сигналов. В патенте US-A-5600672 описана система связи, которая производит поиск первого и второго потоков данных в принятом сигнале на стороне приемника. Один из потоков данных можно выбрать для дальнейшей обработки, которая включает в себя аналого-цифровое преобразование, фильтрацию, восстановление несущей, синхронизацию фазы и декодирование. В патенте US-A-4355401 описано устройство радиосвязи, имеющее приемную часть для приема аналогового сигнала и цифрового сигнала с угловой модуляцией несущей. Первый и второй демодуляторы предназначены для демодуляции аналогового и цифрового сигнала соответственно. Схема принятия решения выдает решение в ответ на выходной сигнал схемы восстановления тактового сигнала относительно типа принятого сигнала, аналогового или цифрового ЧМ сигнала. В зависимости от решения,демодулированный аналоговый сигнал или демодулированный цифровой сигнал избирательно пропускается средством коммутации. В патенте ЕР-А-0574273 описан приемник,имеющий объединенный АМ-ЧМ демодулятор. Приемник имеет общую схему генератора и смесителя. При приеме аналоговых модулированных сигналов частота гетеродина общей схемы генератора и смесителя регулируется при помощи обнаружителя ошибок по частоте. Приемник дополнительно содержит демодулятор для аналоговых модулированных сигналов и демодулятор для цифровых модулированных сигналов, которые соединены параллельно. Дискриминатор цифровых модулированных сигналов подсоединен к демодулятору цифровых модулированных сигналов и переключает приемник на соответствующий режим модуляции. В патенте ЕР-А-0769873 описан РЧ приемник, адаптированный для приема одного или нескольких модулированных сигналов, таких как входные РЧ сигналы с квадратурной амплитудной модуляцией и частично подавленной боковой полосой частот. РЧ сигнал проходит полосовую фильтрацию и преобразуется с понижением частоты с использованием трех полосовых фильтров и двух смесителей, после чего выходной сигнал третьего полосового фильтра поступает в схему дискретизации с запоминанием. Выходной сигнал схемы дискретизации с запоминанием подается через фильтр нижних частот в аналого-цифровой преобразователь,выходной сигнал которого подается в фильтр Гилберта для демодуляции дискретизированных 2 сигналов и получения сигналов полосы модулирующих частот. В работе Groshong R. et. al.: "Undersampling Techniques Simplify Digital Radio", Electronic Design, vol. 39, no. 10, 23, May 1991, pp. 67-68, 70, 73-75, 78, описан обычный гетеродинный приемник, содержащий входной широкополосный фильтр, смеситель первой ПЧ, узкополосный фильтр первой ПЧ, смеситель второй ПЧ, имеющий фиксированную частоту колебаний, избирательные фильтры второй ПЧ и различные демодуляторы для AM и ЧМ сигналов. Задача настоящего изобретения заключается в создании устройства и способа приема радиовещательных сигналов, которые обеспечивают прием спутниковых и наземных сигналов с использованием более простого. Эта задача решается посредством приемника по п.1 и способа по п.11 формулы изобретения. Радиовещательная система преодолевает влияние препятствий на прием спутниковых сигналов по линии визирования (ЛВ) в стационарных и мобильных радиоприемниках за счет применения одного или нескольких наземных ретрансляторов. Наземные ретрансляторы принимают модулированный с помощью квадратурной фазовой манипуляции (КФМ), мультиплексированный с разделением по времени(МРВ) спутниковый сигнал, выполняют обработку в основной полосе частот спутникового сигнала и ретранслируют спутниковый сигнал,используя модуляцию с множеством несущих(ММН). Используется цифровой фильтр, позволяющий упростить приемник за счет удовлетворения требований, предъявляемых к приему спутниковых сигналов КФМ, а также работы этого фильтра в качестве фильтра дискретизации с пониженной частотой перед демодуляцией ММН наземного сигнала. Краткое описание чертежей Фиг. 1 - цифровая радиовещательная система для передачи спутниковых сигналов и наземных сигналов; фиг. 2 - блок-схема, иллюстрирующая радиовещательный сегмент и сегмент наземного ретранслятора цифровой радиовещательной системы, согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения; фиг. 3 - частотный план для спутниковых сигналов и наземных сигналов в радиовещательной системе с полным разнесением согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения; фиг. 4 - блок-схема приемника для спутниковых сигналов и наземных сигналов, выполненная согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения; фиг. 5 - блок-схема канала приемника для спутниковых сигналов с квадратурной фазовой манипуляцией (КФМ), выполненная согласно 3 предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения; фиг. 6 - частотная характеристика фильтра на поверхностных акустических волнах (ПАВ) для спутниковых сигналов и наземных сигналов согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения; фиг. 7 - частотная характеристика цифрового фильтра для спутниковых сигналов согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения; фиг. 8 - блок-схема канала приемника для наземных сигналов с модуляцией множества несущих (ММН), выполненнaя согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения; фиг. 9 - частотная характеристика наземного сигнала ММН после фильтрации в фильтре на поверхностных акустических волнах согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения; фиг. 10 - частотная характеристика наземного сигнала ММН после цифровой фильтрации согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения; фиг. 11 - блок-схема приемника, предназначенного для приема спутниковых сигналов КФМ и наземных сигналов ММН; и фиг. 12 - блок-схема приемника, имеющего объединенную архитектуру для приема и демодуляции спутниковых сигналов КФМ и наземных сигналов ММН, согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения. Подробное описание чертежей На фиг. 1 изображена цифровая радиовещательная система 10, содержащая, по меньшей мере, один геостационарный спутник 12 для приема спутниковых сигналов по линии визирования (ЛВ) в радиоприемниках, обозначенных ссылочной позицией 14. Другой геостационарный спутник 16, находящийся в другом орбитальном положении, можно использовать в целях временного и/или пространственного разнесения, как будет описано ниже со ссылкой на фиг. 3. Система 10 дополнительно содержит, по меньшей мере, один наземный ретранслятор 18 для ретрансляции спутниковых сигналов в географических зонах 20, где прием по ЛВ затруднен из-за наличия высоких зданий, гор и других препятствий. Радиоприемник 14 выполнен предпочтительно для двухрежимной работы,чтобы принимать как спутниковые сигналы, так и наземные сигналы и производить выбор одного из сигналов в виде выходного сигнала приемника. Радиовещательный сегмент 22 и сегмент 24 наземного ретранслятора системы 10 описаны ниже со ссылками на фиг. 2. Радиовещательный сегмент предпочтительно включает кодирование радиовещательного канала в поток битов с мультиплексированием с разделением по 4 времени (МРВ) со скоростью 3,68 Мегабит в секунду (Мбит/с), как показано в блоке 26. Поток битов МРВ содержит каналы, которые позволяют работать на основной скорости передачи данных 9616 килобит в секунду (кбит/с), и дополнительную информацию для синхронизации, демультиплексирования, управления радиовещательным каналом и услуг. Кодирование радиовещательного канала предпочтительно включает в себя аудиокодирование в стандартеMPEG ("экспертная группа по кинематографии"), прямую коррекцию ошибок (ПКО) и мультиплексирование. Полученный в результате поток битов МРВ модулируется с использованием модуляции на основе квадратурной фазовой манипуляции (КФМ), как показано в блоке 28, перед передачей по восходящей спутниковой линии связи 30. Как показано на фиг. 2, сегмент наземного ретранслятора содержит нисходящую спутниковую линию связи 32 и демодулятор 34 для выполнения демодуляции КФМ и получения потока битов МРВ в основной полосе частот. Блок 36 "прокалывания" (удаления битов) и задержки уменьшает скорость передачи битов МРВ с 3,68 Мбит/с до 3,067 Мбит/с путем удаления выбранных битов, которые могут быть повторно вставлены в радиоприемнике, а также задерживает входной поток битов МРВ на величину задержки разнесения во времени (если она имеется) между передачами со спутников 12 и 16. Задержанный поток битов со сниженной скоростью передачи затем подвергается модуляции с множеством несущих в блоке 38 перед усилением с помощью усилителя 39 и передается с мачты 40 наземного ретранслятора. Модуляция с множеством несущих предпочтительно включает в себя разделение потока битов МРВ со скоростью 3,067 Мбит/с во временной области на 432 параллельных канала, каждый из которых имеет скорость передачи 7100 бит/с. Биты объединяются в пары с образованием двухбитовых символов, которые идентифицируются как мнимая (I) составляющая и действительная (Q) составляющая, соответственно, комплексного числа. Таким образом, скорость передачи комплексного символа составляет 3550 символов в секунду. 432 комплексных числа подаются параллельно, в виде входных частотных коэффициентов, в преобразователь дискретного обратного преобразования Фурье, который предпочтительно реализован с использованием обратного быстрого преобразования Фурье (ОБПФ) с 512 коэффициентами, работающего с числом 2n входов и выходов, где n=9, а 80 входных коэффициентов устанавливаются в нуль. Выходом ОБПФ является набор из 432 ортогональных синусоидальных коэффициентов КФМ, которые образуют 432 узкополосные/ортогональные несущие, поддерживающие скорость передачи 3550 символов в секунду и имеющие период символов 280 микросекунд. 5 Частотный план для двухспутниковой радиовещательной системы 10 с полным разнесением изображен на фиг. 3. В предпочтительном варианте осуществления системы 10, каждый из спутников 12 и 16 (фиг. 1) ведет радиовещательную передачу одних и тех же программ А и В. "Ранний" спутник 12 передает программы А и В перед их передачей через "поздний" спутник 16. В соответствии с частотным планом производят назначение диапазонов частот для каждого из четырех КФМ-модулированных спутниковых сигналов, как показано позициями 42, 44,46 и 48, соответственно, на фиг. 3. Кроме того,два диапазона 50 и 52 частот назначают сигналам с несколькими модулированными несущими программ А и В, которые передаются от наземных ретрансляторов, ретранслирующих сигнал с раннего спутника 12 с задержкой, достаточной для синхронизации по времени сигнала,который передается с помощью позднего спутника 16. На частотном плане разнесение каналов относительно мало, при этом каждый из шести диапазонов 42-52 частот занимает приблизительно 2,07 Мегагерц (МГц), при полной ширине полосы частот 12,5 МГц. На фиг. 4 изображен двухрежимный радиоприемник, который содержит первый канал 54 для приема КФМ сигнала от раннего спутника 12, второй канал 56 для приема КФМ сигнала от позднего спутника 16 и сигнала ММН от наземного ретранслятора 18, и блок 58 комбинирования для выработки выходного сигнала приемника из двух принятых сигналов. Два канала 54 и 56 позволяют выполнить прием с полным разнесением. Канал 56 КФМ/ММН радиоприемника реализован в качестве канала двухрежимного приемника для спутникового и наземного приема сигналов. Сигналы КФМ, принятые от спутников 12 и 16, демодулируются в блоках 60 и 62 соответственно. Сигнал ММН от наземного ретранслятора 18 (состоящий из задержанной версии сигнала с модуляцией множества несущих, который передается с помощью раннего спутника 12) также демодулируется (как показано в блоке 64). Блок 66 "обратного прокалывания" повторно вставляет биты в демодулированный сигнал, полученный от наземного ретранслятора для того, чтобы увеличить скорость передачи бит до такой, которую имеет первоначальный поток битов МРВ. Канал 56 приемника КФМ/ММН имеет конфигурацию, которая позволяет обнаруживать присутствие сигнала наземного ретранслятора, как показано в блоке 67, и производит выбор сигнала наземного ретранслятора вместо сигнала, поступающего от позднего спутника 16, посредством блока 68 селекции сигналов. В радиовещательной системе, имеющей, по меньшей мере, один спутник и, по меньшей мере,один наземный ретранслятор, наземные сигналы в диапазонах 50 и 52 (фиг. 3) могут отсутствовать или быть ничтожно малыми в случае, когда 6 радиоприемник находится в сельской местности вне диапазона действия наземного ретранслятора. Если радиоприемник является мобильным и используется пользователем при приближении к городу или городской зоне, то могут приниматься сразу спутниковый и наземный сигналы. Однако, если приемник является мобильным и используется при передвижении в пределах города, то во многих случаях можно принимать только наземные сигналы, потому что прием сигнала ЛВ от спутника становиться невозможным. Если интенсивность наземного сигнала превышает предварительно определенный порог, то канал 56 двухрежимного радиоприемника переключается с приема сигналов от спутника 16 на прием сигналов от наземного ретранслятора 18. Ниже, со ссылкой на фиг. 4, более подробно описываются демодуляторы 60 и 62 КФМ, демодулятор 64 ММН, блок 66 обратного прокалывания, блок 67 наземного обнаружения и блок 68 селекции. Сигнал на выходе демодулятора 60 КФМ в канале 54 приемника и сигнал на выходе блока 68 селекции в канале 56 приемника демультиплексируются и декодируются с использованием МРВ (как показано в блоках 70 и 72 на фиг. 4) для того, чтобы восстановить поток битов в основной полосе частот. Как показано в блоке 74,поток битов, который поступает от спутника 12 и восстанавливается в канале 54 приемника,задерживается на величину задержки между радиовещательными передачами от раннего спутника 12 и позднего спутника 16 для того,чтобы синхронизировать во времени поток битов с потоком битов, полученным с помощью канала 56 приемника. Сигналы каналов 54 и 56 приемника подвергаются затем объединению с пост-детекторным разнесением (как показано в блоке 58) перед аудиодекодированием по стандарту MPEG в блоке 78. Следует иметь в виду,что радиоприемник может не поддерживать режим разнесения спутников, и поэтому может быть реализован с помощью только канала 56 КФМ/ММН и без канала 54 КФМ. В таком радиоприемнике может также отсутствовать блок 58 пост-детекторного объединения. Как показано на фиг. 3, уровень наземного сигнала, по существу, выше, чем уровень спутникового сигнала, например, приблизительно на 30 дБ. Как утверждалось ранее, разнесение каналов в частотном плане относительно мало. Соответственно, требуется фильтрация с высоким ослаблением в полосе заграждения для декодирования спутникового сигнала в случае,если наземный сигнал присутствует в соседнем канале (фиг. 3). Такой фильтрации можно обычно избежать за счет увеличения разнесения частот между каналами спутникового и наземного сигналов. Канальные фильтры используются для подавления соседнего канала в случае, когда достаточно такого разнесения. 7 В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения селекция каналов реализуется с использованием фильтров, которые полностью не подавляют соседний канал. Как показано ниже, местоположение диапазонов 50 и 52 частот наземного ретранслятора в нижней части частотного плана (и рядом с диапазонами 46, 48 частот соответственно, позднего спутника 16) облегчает селекцию спутникового сигнала или наземного сигнала для выходного сигнала приемника. Фильтрация описана совместно с демодуляцией КФМ и затем совместно с демодуляцией ММН, перед описанием фильтрации в канале двухрежимного приемника с объединенной КФМ/ММН (фиг. 12), выполненного согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения. Демодуляция спутникового сигнала КФМ Блок-схема канала 80 приемника спутникового сигнала КФМ изображена на фиг. 5. Антенна 82 и малошумящий усилитель (МШУ) 84,расположенные в радиоприемнике, принимают сигнал на несущей частоте приблизительно 2,3 ГГц. Сигнал преобразуется с понижением частоты до первой промежуточной частоты(ПЧ) приблизительно 135 МГц с помощью смесителя 86 и гетеродина 84. Сигнал из смесителя 86 подается в фильтр 90 промежуточной частоты (ПЧ) на основе поверхностных акустических волн (ПАВ) с малыми потерями и во второй смеситель 92 и гетеродин 94 для преобразования с понижением частоты на вторую ПЧ, приблизительно равную 3,68 МГц. Слабоизбирательный или "с утечкой" фильтр ПАВ наиболее предпочтителен по отношению к высокоизбирительному фильтру ПАВ, имеющему более высокую способность подавления соседнего канала. Как показано на фиг. 6, наземный канал 50, который располагается непосредственно рядом со спутниковым каналом 46, находится отчасти внутри полосы пропускания фильтра ПАВ, и ослабление этого промежуточного канала 50 составляет только приблизительно 6 дБ. Хотя высокоизбирaтельный фильтр ПАВ позволяет гораздо лучше подавить соседний канал (например, канал 50),такой фильтр ПАВ может вносить фазовые искажения, а также является более дорогим при реализации по сравнению со слабоизбирательным фильтром ПАВ. Канал 80 спутникового канала КФМ (фиг. 5) включает в себя дискретизатор 96, который выполняет дискретизацию принятого сигнала на выходе фильтра 90 с частотой дискретизации в четыре раза больше, чем вторая ПЧ. Аналогоцифровой (А/Ц) преобразователь (АЦП) 100 выполняет аналого-цифровое преобразование дискретизированного сигнала, и цифровой фильтр 102 подавляет соседний канал (например, канал 50) в спутниковом сигнале, представленном в цифровой форме. Цифровой фильтр 102 предпочтительно согласован с 8 фильтром передатчика, который находится в радиовещательной станции. Цифровой фильтр 102 может иметь ослабление в полосе непрозрачности порядка 30 дБ или выше в зависимости от фильтра 90 ПАВ и отношения сигнал/шум (ОСШ) после фильтра 90 ПАВ. Выходной сигнал цифрового фильтра 102 подвергается дальнейшей обработке в устройстве 104 переключения и фиксации для дискретизации и восстановления сигнала МРВ из модуляции КФМ, выполняемой в радиовещательной станции. Цифровой фильтр 102 является предпочтительно фильтром с характеристикой вида "корень из приподнятого косинуса" (КПК), который обычно используется для модуляции и демодуляции КФМ. В предпочтительном варианте осуществления, фильтр КПК имеет частоту дискретизации в четыре раза больше ПЧ и в восемь раз больше скорости передачи символов, которые передаются в спутниковом сигнале от исходной радиовещательной станции. Кроме того,коэффициент сглаживания фильтра =0,15. Как показано на фиг. 7, частотная характеристика фильтра КПК имеет пульсации в полосе пропускания 0,1 дБ и пульсации в полосе непрозрачности 40 дБ. На фиг. 7 показаны три графика, представляющие идеальную частотную характеристику КПК, результат алгоритма Ремиза и частотную характеристику КПК после квантования с коэффициентами. Фильтр КПК с такими характеристиками можно выполнить на основе фильтра с конечной импульсной характеристикой (КИХ), со 136 отводами и линейной фазой с использованием 10-битового коэффициента с фиксированной точкой и с длиной слова 16 бит. Демодуляция ММН наземного сигнала Демодулятор ММН показан на фиг. 8. Для демодуляции ММН используются БПФ для реализации группы фильтров в радиоприемнике, и БПФ соответствует ОБПФ, которое было описано выше, совместно с модуляцией ММН в наземном ретрансляторе. Входной сигнал БПФ(фиг. 8) дискретизируется в соответствии с числом параметров, выбранных для передачи ММН. Частота дискретизации зависит от частоты Fs символов ММН, которая соответствует числу символов ММН, которые передаются в секунду от наземного ретранслятора. Кроме того, частота дискретизации зависит от длительности БПФ и длины защитного интервала,связанного с каждым символом ММН. Частота дискретизации предпочтительно равна(например, 512),GUARDLENREL соответствует длительности защитного интервала относительно полезной длины или длительности символа (например, 280 микросекунд), и Fs соответствует частоте символа ММН. Частота Fs символа ММН равна скорости передачи битов, поделен 9 ной на число битов в символе ММН. Например,скорость передачи битов сигнала ММН может составлять 3,067 Мбит/с и число битов на символ может составлять 864 или 432. Согласно фиг. 8 сигнал ММН с частотой приблизительно 2,3 ГГц принимается в радиоприемнике посредством антенны 106 и малошумящего усилителя (МШУ) 108 и преобразуется с понижением частоты до ПЧ, приблизительно равной 135 МГц, с помощью смесителя 110 и гетеродина 112 перед обработкой фильтром 114 ПАВ. Сигнал ограничивается по ширине полосы с помощью фильтра 114 ПАВ во избежание наложения компонентов. Частота дискретизации в ширине полосы фильтра ПАВ удовлетворяет критерию Найквиста для дискретизации сигналов. Принятый сигнал ММН затем преобразуется с понижением частоты до второй ПЧ приблизительно 4,60 МГц с использованием второго смесителя 116 и второго гетеродина 118. Сигнал дискретизируется с помощью дискретизатора 120 с частотой выше, чем полоса частот сигнала, то есть с частотой дискретизации F22F1. Требуемая частота дискретизации является высокой по сравнению с шириной полосы полезного наземного сигнала (например,в четыре раза выше, чем ширина полосы полезного сигнала), как показано на фиг. 9. После А/Ц преобразования в блоке 122 цифровой фильтр 124 используется для подавления соседних каналов. Цифровой фильтр 124 может быть фильтром нижних частот в противоположность полосовому фильтру, поскольку уровень соседнего спутникового канала 46 значительно ниже,чем уровень наземного сигнала 50 (то есть порядка 30 дБ и ниже). Соседний спутниковый канал 46 проявляется только в виде шума после А/Ц преобразования и дискретизации с пониженной частотой. Результирующий спектр после цифровой низкочастотной фильтрации показан на фиг. 10. Ширина полосы в этом случае эквивалентна F3. Сигнал затем подвергается дискретизации с пониженной частотой для того,чтобы иметь более низкую частоту дискретизации F42F3. Частоты F2 и F4 выбираются так,что F4 равна NF2, где N -целое число, например 4. К выходному сигналу цифрового фильтра 124 нижних частот после дискретизации с пониженной частотой в блоке 126 применяют БПФ в виде части процесса демодуляции ММН(фиг. 8). Выборки преобразуются в вектор с помощью последовательно-параллельного преобразования и затем преобразуются в частотную область с помощью БПФ перед декодированием посредством процесса обратного отображения. Процесс отображения преобразует выходной сигнал БПФ в виде вектора данных с комплексными значениями в выходной поток битов. 10 Двухрежимный приемник Модуляция КМФ является эффективным способом для спутникового радиовещания, в то время как модуляция ММН является полезной для наземного радиовещания. Для систем, использующих спутниковое радиовещание для сельских и пригородных зон и наземное радиовещание для городских центров, в которых спутниковые сигналы блокируются, например,высокими зданиями, объединенные приемники должны принимать как спутниковые сигналы,так и наземные сигналы. Возможный вариант двухрежимного приемника изображен на фиг. 11. Двухрежимный приемник можно использовать в качестве спутникового/наземного канала 56 в радиоприемнике 14 (фиг. 1). Если спутниковый сигнал и наземный используют одну и ту же частоту, можно использовать общий тюнер 129. Канал 130 КФМ и канал 132 ММН двухрежимного приемника могу быть идентичными по отношению к демодулятору КФМ и к демодулятору ММН, которые описаны выше со ссылками на фиг. 5 и 8 соответственно. Согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения двухрежимный приемник для реализации, например,спутникового/наземного канала радиоприемника, выполнен с использованием объединенной архитектуры для демодуляции КФМ и ММН. Общая архитектура изображена на фиг. 12. Двухрежимный приемник (фиг. 12) является более предпочтительным, так как в нем используются только один фильтр ПАВ и только один цифровой фильтр, благодаря чему уменьшается стоимость и сложность приемника по сравнению с приемником по фиг. 11. Как показано на фиг. 12, антенна 134 и МШУ 136 предусмотрены для приема спутниковых и наземных сигналов, которые находятся предпочтительно в частотном диапазоне 2,3322,345 ГГц. Принятые спутниковые и наземные сигналы поступают в фильтр 132 ПАВ, который является предпочтительно слабоизбирательным или "с утечкой" фильтром ПАВ. Как установлено ранее, такой фильтр ПАВ является более предпочтительным по сравнению с высокоизбирательным фильтром ПАВ, который обеспечивает лучшее подавление соседнего канала, так как высокоизбирательный фильтр ПАВ может вносить фазовые искажения, а также является более дорогим при реализации. Как показано на фиг. 6, полоса пропускания слабоизбирательного фильтра ПАВ ослабляет наземный сигнал в соседнем канале только приблизительно на 6 дБ. Преимуществом такого частичного подавления соседнего канала является учет обнаружения наземного сигнала. Двухрежимный приемник выполнен с возможностью селекции принятого наземного сигнала для выходного сигнала приемника на фоне принимаемого спутникового сигнала всякий раз, когда наземный сигнал превышает предварительно определенный порог. 11 Таким образом, двухрежимный приемник осуществляет, по существу, постоянный поиск наземного сигнала и селектирует спутниковый сигнал только тогда, когда отсутствует наземный сигнал. В изображенном варианте осуществления цепь обратной связи (ЦОС) 139 супергетеродина для избирательной настройки двух гетеродинов 140 и 142, управляемых напряжением, совместно с соответствующими смесителями 144 и 146 обеспечивает преобразование с понижением частоты сигналов КФМ и ММН на две различные вторые ПЧ (то есть 3,68 и 4,60 МГц соответственно), как описано выше со ссылками на фиг. 5 и 8. Например, оба генератора 140 и 142 могут быть синхронизированы с генератором опорной частоты 14,72 МГц, и может использоваться частота фазового компаратора 230 кГц. В смесителе 144 спутниковые и наземные сигналы, которые имеют различные диапазоны частот, смешиваются с различными входными частотами гетеродина для преобразования с понижением частоты сигналов на одну и ту же ПЧ,равную приблизительно 135 МГц. Например, входные частоты смесителя составляют FГ 1 = Fназем - FПЧ для наземных сигналов и Fназем - 2,07 МГц - FПЧ для спутниковых сигналов. Что касается смесителя 146, то частота дискретизации является различной в зависимости от того, использует ли приемник наземные сигналы или спутниковые сигналы в качестве выходного сигнала приемника. Смеситель 146 предпочтительно повторно настраивается для получения второй ПЧ, которая составляет одну четвертую от используемой частоты дискретизации. Используемая частота дискретизации предпочтительно является целым числом, кратным 2,3 МГц для наземных сигналов ММН, и целым числом, кратным 1,84 МГц для спутниковых сигналов КФМ/МРВ. Соответственно,повторная настройка смесителя 146 облегчает генерацию I/Q. Данные обратной связи, поступающие из схемы обнаружения наземного сигнала, которая описана ниже, подаются в схему 139 ЦОС супергетеродина для управления работой гетеродинов 140 и 142 в зависимости от того, были ли обнаружены достаточно мощные наземные сигналы и использовались ли эти сигналы для получения входного сигнала приемника вместо спутниковых сигналов. Цифровой фильтр 148 (фиг. 12) выполнен так, чтобы частотная характеристика согласованного фильтра (например, фильтр КПК, описанный выше со ссылкой на фиг. 5 и 7), необходимая для демодуляции КФМ, также удовлетворяла требованиям цифрового фильтра, который используется перед дискретизацией с понижением частоты сигнала ММН (например, при частоте дискретизации F4 = N2,3 МГц, гдеN=8) для обработки БПФ. При первоначальном включении приемника приемник проверяет конфигурацию гетеродинов 140 и 142 для пре 002515 12 образования с понижением частоты спутниковых сигналов на вторую ПЧ 3,68 МГц. Дискретизация и А/Ц преобразование спутниковых сигналов в блоках 150 и 152 описаны выше. Для фильтра КПК используется частота дискретизации в четыре раза выше, чем ПЧ (или в восемь раз выше, чем частота передачи символов). Полоса пропускания фильтра КПК выбрана такой,чтобы фильтр не пропускал энергию соседнего наземного сигнала. Если наземный сигнал с достаточной энергией присутствует в канале 50,соседнем со спутниковым сигналом, который пропускается фильтром ПАВ, то между входом и выходом фильтра КПК можно обнаружить разность в энергии сигнала. Это реализовано посредством детектора 154 наземных сигналов(фиг. 12). Детектор 154 наземных сигналов сравнивает энергию сигнала на входе фильтра с энергией сигнала на выходе фильтра. Если энергия на входе фильтра значительно выше, чем на выходе фильтра (например, в три раза выше в зависимости от частотной характеристики фильтра ПАВ), то предполагается, что наземный сигнал должен быть принят. Если наземный сигнал присутствует в соседнем канале, то сигнал вырабатывается с помощью детектора 154 наземных сигналов, который перенастраивает гетеродины 144 и 146 для преобразования с понижением частоты наземных сигналов. Таким образом, центральная частота наземного сигнала сдвигается приблизительно на 2,07 МГц, и вторая ПЧ становится равной 4,60 МГц. После дискретизации и А/Ц преобразования наземный сигнал подается в цифровой фильтр 148 типа КПК. Так как частоту сглаживания цифрового фильтра 148 выбирают так, чтобы удовлетворялись требования демодуляции как КФМ, так и ММН, а наземные спутниковые сигналы имели одинаковую полосу пропускания, то цифровой фильтр пропускает наземный сигнал ММН в блок 156 для дискретизации с пониженной частотой перед обработкой с помощью БПФ в блоке 158. Выходной сигнал цифрового фильтра 148 также подается в устройство 160 переключения дискретизации и фиксации для восстановления сигнала МРВ из модуляции КФМ, выполненной в радиовещательной станции. Переключатель 162 используется затем для выбора выходного сигнала из устройства 160 переключения дискретизации и фиксации или БПФ 158 для дальнейшей обработки в схеме 144 демультиплексирования и декодирования МРВ и в блоке 58 постдетекторного объединения с учетом разнесения (фиг. 4). Работа переключателя 162 управляется с помощью детектора 154 наземных сигналов. Таким образом, положение частотных диапазонов 50 и 52 наземных ретрансляторов в нижней части частотного плана (фиг. 3), рядом с диапазонами 46 и 48 частот спутниковых сигналов, облегчает выбор спутниковых сигналов или наземных сигналов для получения выходного 13 сигнала приемника. Так как часть соседнего наземного сигнала остается на выходе фильтра ПАВ во время приема спутникового сигнала, то для обнаружения наземного сигнала можно использовать сравнение по мощности сигналов. Хотя определенный предпочтительный вариант осуществления был выбран для иллюстрации изобретения, специалистам должно быть ясно, что различные изменения и модификации могут быть осуществлены в рамках объема изобретения так, как определено в прилагаемой формуле изобретения. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Приемник, выполненный с возможностью приема радиовещательных сигналов как первого типа, так и второго типа и для выбора радиовещательных сигналов одного из типов для получения выходного сигнала, содержащий первую схему гетеродина и смесителя для преобразования понижением частоты радиовещательных сигналов как первого типа, так и второго типа на первую промежуточную частоту,первый фильтр, имеющий центральную частоту, соответствующую первой промежуточной частоте, и частотную характеристику, обеспечивающую пропускание радиовещательных сигналов первого типа и, по меньшей мере,часть радиовещательных сигналов второго типа,вторую схему гетеродина и смесителя для преобразования понижением частоты радиовещательных сигналов первого типа и второго типа на вторую промежуточную частоту,схему дискретизации и аналого-цифрового преобразования для преобразования радиовещательных сигналов первого типа и радиовещательных сигналов второго типа в цифровые сигналы,второй фильтр, подсоединенный к выходу схемы дискретизации и аналого-цифрового преобразования для фильтрации цифровых сигналов, причем цифровые сигналы, которые вырабатываются из радиовещательных сигналов первого типа, являются модулированными с использованием фазовой манипуляции (ФМ),цифровые сигналы, которые вырабатываются из радиовещательных сигналов второго типа, модулируются в соответствии со второй схемой модуляции, отличной от модуляции на основе ФМ,схему обнаружения сигнала, которая подсоединена ко второму фильтру для определения того, превышает ли характеристика второго типа предварительно определенный порог, и для выработки выходного сигнала для управления работой первой схемы гетеродина и смесителя,причем первая схема гетеродина и смесителя предназначена для использования одной из первой и второй входных частот в зависимости от выходного сигнала для выработки первой про 002515 14 межуточной частоты посредством смешивания с радиовещательными сигналами,первое устройство демодуляции сигнала,подсоединенное ко второму фильтру, для обработки сигналов первого типа,второе устройство демодуляции сигнала,подсоединенное ко второму фильтру, для обработки сигналов второго типа, и устройство переключения для выбора выходного сигнала одного из упомянутых первого устройства демодуляции сигнала и второго устройства демодуляции сигнала в соответствии с выходным сигналом устройства обнаружения сигнала. 2. Приемник по п.1, отличающийся тем,что третий фильтр используется при выработке радиовещательных сигналов первого типа, причем второй фильтр выполнен так, что имеет частотную характеристику согласованного фильтра, соответствующую третьему фильтру. 3. Приемник по п.1, отличающийся тем,что вторая схема модуляции предназначена для модуляции множества несущих (ММН), а второй фильтр выполнен так, что имеет частотную характеристику, упрощающую демодуляцию ММН и ФМ. 4. Приемник по п.3, отличающийся тем,что частотная характеристика позволяет приспособить частоту дискретизации для демодуляции ММН, соответственно, по меньшей мере,одной длительности быстрого преобразования Фурье для демодуляции ММН и длительности защитного интервала, используемого во время модуляции ММН. 5. Приемник по п.1, отличающийся тем,что сигнал второго типа представляет собой модулированный сигнал с множеством несущих, который демодулируется с использованием дискретизации с пониженной частотой и обработки на основе быстрого преобразования Фурье, причем второй фильтр выполнен в соответствии с параметрами фильтра, выбранными для облегчения дискретизации с пониженной частотой и обработки с использованием быстрого преобразования Фурье сигнала второго типа и демодуляции ФМ сигнала первого типа. 6. Приемник по п.1, отличающийся тем,что второй фильтр представляет собой фильтр с характеристикой вида "корень из приподнятого косинуса", имеющий частотную характеристику, выбранную для облегчения демодуляции как сигналов первого типа, так и сигналов второго типа. 7. Приемник по п.6, отличающийся тем,что второй фильтр является согласованным фильтром, который выполнен так, что, по существу, соответствует третьему фильтру, находящемуся в радиовещательной станции, вырабатывающему сигналы первого типа. 8. Приемник по п.1, отличающийся тем,что первый фильтр является фильтром с утечкой, который выбирается из группы, состоящей 15 из фильтра на поверхностных акустических волнах и керамического фильтра. 9. Приемник по п.1, отличающийся тем,что сигнал второго типа характеризуется более высоким уровнем сигнала по сравнению с сигналом первого типа, причем схема обнаружения сигнала выполнена с возможностью определения разности в уровне сигнала второго типа на входе и выходе второго фильтра. 10. Приемник по п.1, отличающийся тем,что дополнительно содержит схему обнаружения сигнала, подсоединенную ко второму фильтру для определения, превышает ли характеристика сигналов второго типа предварительно определенный порог, и для выработки выходного сигнала управления работой второй схемы гетеродина и смесителя для обеспечения управления второй схемой гетеродина и смесителя и выполнения преобразования с понижением частоты с использованием третьей промежуточной частоты в случае, если превышен предварительно определенный порог. 11. Способ приема и выбора из радиовещательных сигналов, передаваемых в каналах первой и второй частоты, включающий этапы, при которых принимают сигналы на несущей частоте,преобразуют с понижением частоты принятые сигналы на первую промежуточную частоту с использованием одной из первой и второй входных частот в зависимости от того, превышают ли радиовещательные сигналы в канале второй частоты предварительно определенный порог,осуществляют фильтрацию принятых сигналов для пропускания радиовещательных сигналов в каналах первой и второй частот,преобразуют с понижением частоты радиовещательные сигналы в канале первой частоты и в канале второй частоты на вторую промежуточную частоту,осуществляют дискретизацию и преобразование радиовещательных сигналов в цифровые сигналы,осуществляют фильтрацию цифровых сигналов, причем цифровые сигналы, полученные из канала первой частоты, модулируют с использованием ФМ, причем фильтрацию выполняют с использованием фильтра с характеристикой вида "корень из приподнятого косинуса" для облегчения ФМ-модуляции, а цифровые сигналы, полученные из канала второй частоты,модулируют в соответствии со второй схемой модуляции, которая отличается от ФМ модуляции, причем эту фильтрацию выполняют с ис 002515"корень из приподнятого косинуса",демодулируют отфильтрованные цифровые сигналы, вырабатываемые из канала первой частоты, и демодулируют отфильтрованные сигналы, вырабатываемые из канала второй частоты, и выбирают демодулированные сигналы,вырабатываемые из канала первой частоты, или демодулированные сигналы, вырабатываемые из канала второй частоты, в зависимости от того, превышают ли радиовещательные сигналы в канале второй частоты предварительно определенный порог. 12. Способ по п.11, отличающийся тем, что этап фильтрации включает этап выбора фильтра с характеристикой вида "корень из приподнятого косинуса" для получения частотной характеристики согласованного фильтра, соответствующей третьему фильтру, который используется для выработки радиовещательных сигналов в канале первой частоты. 13. Способ по п.11, отличающийся тем, что вторая схема модуляции предназначена для модуляции множества несущих (ММН), при этом способ включает этап выбора частотной характеристики для облегчения демодуляции ММН. 14. Способ по п.13, отличающийся тем, что этап выбора включает выбор частотной характеристики в соответствии с частотой дискретизации для демодуляции ММН, причем частота дискретизации соответствует, по меньшей мере,одной длительности преобразования Фурье,используемого для демодуляции ММН, и длительности защитного интервала, используемого во время модуляции ММН. 15. Способ по п.11, отличающийся тем, что радиовещательные сигналы в канале второй частоты имеют более высокий уровень сигнала по сравнению с радиовещательными сигналами в канале первой частоты, при этом способ дополнительно включает этапы, при которых сравнивают уровень цифровых сигналов перед и после этапа фильтрации для определения, превышает ли характеристика радиовещательных сигналов в канале второй частоты предварительно определенный порог,вырабатывают сигнал обнаружения, показывающий, обнаружены ли радиовещательные сигналы в канале второй частоты, и регулируют входную частоту гетеродина в соответствии с сигналом обнаружения для преобразования с понижением частоты принятых сигналов на промежуточную частоту путем смешивания с принятыми сигналами в каналах первой и второй частот.

МПК / Метки

МПК: H04L 27/00, H04H 1/00

Метки: наземных, спутниковых, радиовещательной, сигналов, приемник, двухрежимный, приема, системе, цифровой

Код ссылки

<a href="https://eas.patents.su/10-2515-dvuhrezhimnyjj-priemnik-dlya-priema-sputnikovyh-i-nazemnyh-signalov-v-cifrovojj-radioveshhatelnojj-sisteme.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Двухрежимный приемник для приема спутниковых и наземных сигналов в цифровой радиовещательной системе</a>

Похожие патенты