DE19740739A1 - Verfahren zur empfangsseitigen automatischen Erkennung eines gemäß dem QAM-Modus gesendeten Signals auf der Empfangsseite sowie Schaltung zur Durchführung dieses Verfahrens - Google Patents
Verfahren zur empfangsseitigen automatischen Erkennung eines gemäß dem QAM-Modus gesendeten Signals auf der Empfangsseite sowie Schaltung zur Durchführung dieses VerfahrensInfo
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Description
Die Erfindung liegt auf dem Gebiet eines Sende/Empfangs
systems für nach dem QAM-Modus gesendeten digitalen Signalen.
Insbesondere schafft die Erfindung ein Verfahren zur emp
fangsseitigen automatischen Erkennung des gemäß der
QAM(Quadratur-Amplituden-Modulation)-Modulation gesendeten
QAM-Modus (16-, 64-, 256-QAM; 32-, 128-QAM) eines empfangenen
Signals, bei dem das empfangene Signal unter Gewinnung von
Symbolwerten I-Sym und Q-Sym unterschiedlicher Wertigkeit de
moduliert wird.
Es ist bekannt, statistische Auswerteverfahren anzuwenden, um
den QAM-Modus eines entsprechend gesendeten Signals empfangs
seitig zu erkennen. Diese bekannten Verfahren erfordern bis
lang einen hohen Schaltungsaufwand.
Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrun
de, ein Verfahren zur empfangsseitigen automatischen Erken
nung des gemäß der QAM-Modulation gesendeten QAM-Modus eines
empfangenen Signals der im Oberbegriff des Anspruchs 1 ge
nannten Art zu schaffen, das bei relativ geringem Schal
tungsaufwand realisierbar ist. Außerdem soll durch die Erfin
dung eine entsprechende Schaltung zur Durchführung dieses
Verfahrens bereitgestellt werden.
Bezüglich des Verfahrens wird diese Aufgabe dadurch gelöst,
daß die Wertigkeit der Symbolwerte I_Sym und Q_Sym erfaßt
wird, und daß die Symbolwerte I_Sym und Q_Sym entsprechend
ihrer Wertigkeit zur Gewinnung einer statistischen Verteilung
von Maxima als Abbild des gesendeten QAM-Modus aufaddiert
werden.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterbildung dieses
Verfahrens ist vorgesehen, daß empfangsseitig mehrere Symbol
werte I_Sym und Q_Sym erfaßt werden, daß die Häufigkeiten der
Absolutwerte I_abs und Q_Abs der Symbolwerte I_Sym und Q_Sym
gezählt werden, daß der kleinste Häufigkeitswert als Minimal
wert festgelegt wird, daß der größte Häufigkeitswert als Ma
ximalwert festgelegt wird, daß ein Entscheidungspegel
(Schwellenwert) als (Maximalwert + Minimalwert)/2 festgelegt
wird, daß die einzelnen Häufigkeitswerte zur Gewinnung eines
Bitvektors in Bezug zu dem Entscheidungspegel gesetzt werden,
und daß der Bitvektor zur Erkennung des QAM-Modus mit modula
tionsspezifischen Bitmasken (Referenzmuster) verglichen wird.
Die vorstehend genannte Aufgabe wird bezüglich der Schaltung
zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß der
vorstehend angeführten bevorzugten Variante dadurch gelöst,
daß vorgesehen sind: ein vom Symbolwert I_Sym beaufschlagter
erster Absolutwertbildner zur Erzeugung des Absolutwerts
I_abs und ein vom Symbolwert Q_Sym beaufschlagter zweiter Ab
solutwertbildner zur Erzeugung des Absolutwerts Q_Abs, ein
Dekoder, dessen Eingänge mit den Ausgängen der ersten und
zweiten Absolutwertbildner verbunden sind, um aus den Abso
lutwerten Zählimpulse entsprechend den Häufigkeiten der Abso
lutwerte zu erzeugen, mehrere Zähler entsprechend der Anzahl
der Häufigkeiten zum Zählen der Zählimpulse, ein Zwi
schenspeicher zum Zwischenspeichern der Zählerwerte der Zäh
ler, eine Einrichtung, die ansprechend auf das Erreichen ei
nes vorgegebenen maximalen Zählerstandes von einem der Zähler
den minimalen Zählerstand unter den weiteren Zählern ermit
telt und den Schwellenwert (Entscheidungspegel) als
(maximaler Zählerstand + minimaler Zählerstand) /2 bildet, ein
Komparator, der die zwischengespeicherten Zählerwerte mit dem
Schwellenwert vergleicht, und eine Auswerteeinrichtung, die
die Vergleichsergebnisse mit einem Referenzmustern vergleicht
und bei Übereinstimmung mit einem Referenzmuster einen ent
sprechenden QAM-Modus ausgibt.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung beispiel
haft näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1a die Inphase-Komponenten eines gemäß der 16-QAM-
Modulation gesendeten Signals,
Fig. 1b die Inphase-Komponenten eines gemäß der 64-QAM-
Modulation gesendeten Signals,
Fig. 1c die Inphase-Komponenten eines gemäß der 256-QAM-Modu
lation gesendeten Signals,
Fig. 2a das Empfangssignal eines gemäß der 16-QAM-Modulation
gesendeten Signals,
Fig. 2b das Empfangssignal eines gemäß der 64-QAM-Modulation
gesendeten Signals,
Fig. 2c das Empfangssignal eines gemäß der 256-QAM-Modulation
gesendeten Signals,
Fig. 3 die relative Verteilung der Maxima und Minima des ge
mäß 16-, 64- und 256-QAM modulierten Empfangssignals,
und
Fig. 4 ein schematisches Schaltdiagramm der erfindungsgemäßen
Schaltung zur empfangsseitigen automatischen Erkennung
der QAM-Modulation eines im QAM-Modus gesendeten emp
fangenen Signals.
Bei der QAM-Modulation (Quadratur-Amplituden-Modulation) wer
den die Eingangs-Bitmuster eines gesendeten Signals in Inpha
se- und Quadratur-Komponenten aufgeteilt, die zusätzlich in 2
bis 16 Signalpegel (4-256-QAM) kodiert werden. Die einzel
nen Signalpegel weisen im gesamten Signalbereich von maximal
-4 bis +4, beispielsweise 3, -1, 1, 3, für eine 16-QAM glei
che Abstände auf. Bekanntlicherweise kommt es dabei auf die
Maßeinheit nicht an, da nur die relativen Abstände zur Aus
wertung anstehen. In Fig. 1a, 1b und 1c sind jeweils die In
phasen-Komponenten der 16-, 64- und 256-QAM dargestellt.
Während in Fig. 1a, 1b und 1c die Signalform des gesendeten
Signals gezeigt ist, ist in Fig. 2a, 2b und 2c die Signalform
des jeweiligen Signals auf der Empfangsseite dargestellt. Im
einzelnen entspricht das Empfangssignal gemäß Fig. 2a dem
Sendesignal gemäß Fig. 1a; das empfangene Signal gemäß Fig.
2b entspricht dem gesendeten Signal gemäß Fig. 1b und das
empfangene Signal gemäß Fig. 2c entspricht dem gesendeten Si
gnal gemäß Fig. 1c. Wie aus Fig. 2a, 2b und 2c hervorgeht,
unterscheidet sich das empfangene Signal vom jeweiligen ge
sendeten Signal durch eine Gauß'sche Signalverteilung
symmetrisch um die jeweiligen Symbolwerte. Diese Verbreite
rung der ursprünglichen Symbolwerte beruht auf Rausch-, Ver
zerrungs- und Echoanteilen, die sich zum gesendeten Signal
bis zum Empfang addieren.
Wie aus Fig. 2a, 2b und 2c hervorgeht, bilden sich die Maxima
um die ungeraden Symbolwerte und die Minima bilden sich um
die geraden Symbolwerte. Wenn sämtliche Konstellationen auf
256-QAM erweitert werden, oder wenn jede Konstellation die
höchste Auflösung hat, werden die Maxima und Minima konstel
lationsabhängig verteilt, wie in Fig. 3 gezeigt. Die Positio
nen dieser Punkte bzw. Symbolwerte können statistisch analy
siert werden, um die richtige Konstellation auch bei Vorlage
solcher Störpegel zu erkennen, mit welchen ansonsten ein qua
si fehlerfreier Empfang nicht mehr möglich ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Erkennen der Konstellation
bzw. des gemäß der QAM-Modulation gesendeten QAM-Modus eines
empfangenen Signals macht sich die gleichmäßige Verteilung
der gesendeten Symbole zunutze. Demnach können die Inphase-
und Quadratur-Komponenten zusammengefügt und die Absolutwerte
benutzt werden, um die zu analysierende Datenmenge zu reduzie
ren.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, zunächst mehrere Symbole,
beispielsweise mehr als 100 Symbole zu lesen, und daraufhin
die Häufigkeiten der Absolutwerte des jeweiligen Signalpegels
zu zählen. Daraufhin wird der kleinste Häufigkeitswert als
Minimum festgelegt und der größte Häufigkeitswert wird als
Maximum festgelegt. Ein Entscheidungspegel bzw. ein
sogenannter Threshold-Pegel wird in der Mitte zwischen den
errechneten Maxima und Minima festgelegt. Die einzelnen Häu
figkeitswerte werden daraufhin mit dem Entscheidungspegel
verglichen und gegebenenfalls den Maxima bzw. Minima zugeord
net. Der so gewonnene Bit-Vektor wird mit konstellationsspe
zifischen Bit-Masken bzw. Referenzwerten verglichen, woraus
die gesendete Konstellation mit statistischer Genauigkeit er
kannt werden kann. Das erfindungsgemäße Verfahren arbeitet
nicht nur mit den vorstehend genannten Konstellationen 16-,
64- und 256-QAM, sondern auch mit den Kreuzkonstellationen
32- und 128-QAM.
in Fig. 3 ist eine Schaltung zur Durchführung des erfindungs
gemäßen Verfahrens dargestellt. Diese Schaltung dient zur Er
kennung des QAM-Modus auf Grundlage der 25 Symbolwerte I_Sym
und Q_Sym, die nach der Demodulation des empfangenen Signals
am Ausgang eines Quadraturdemodulators anstehen. Die Wort
breite der Signale hängt vom übertragenen QAM-Modus ab. Der
Wertebereich von I_Sym und Q_Sym beträgt -4. . .3 bei 16-QAM
(2er Komplement) und -16. . .15 bei 256-QAM. Werden die Sym
bolwerte I_Sym und Q_Sym graphisch dargestellt, ergibt sich
eine quadratische Anordnung über die vier Quadranten, und pro
Quadrant entstehen 2 Zeilen/Spalten bei 16-QAM und 8 Zei
len/Spalten bei 256-QAM. Werden die Symbolwerte entsprechend
ihrer Wertigkeit aufaddiert (der Symbolwert 0 imkrementiert
einen Zähler 0, und der Symbolwert 1 inkrementiert einen Zäh
ler 1 usw., wie im nachfolgenden ausgeführt), entsteht eine
statistische Verteilung, die vom gesendeten QAM-Modus ab
hängt. Dabei entstehen bei 16-QAM zwei Maxima, bei 32-QAM
drei Maxima und bei 64-QAM vier Maxima usw. Am Eingang 1 bzw.
am Eingang 2 der Schaltung liegen die Symbolwerte bzw. Signa
le I_Sym bzw. Q_Sym an.
Auf den Eingang folgen eine erste und eine zweite Absolut
wertbildungseinrichtung 3 bzw. 4, um aus den Signalen
I_Sym und Q_Sym die jeweiligen Absolutwerte I_abs und Q_abs
zu berechnen, wodurch diese Signale auf 4 Quadranten
reduziert werden.
Die Absolutwerte I_abs und Q_abs werden jeweils in einen De
koder 5 eingespeist, der aus ihnen Zählimpulse Inc0. . .Inc15
für dem Dekoder nachgeschaltete Zähler Z0. . .Z15 erzeugt, an
deren Ausgänge die Zählerstände C0. . .C15 anliegen. Für den
Fall, daß die Signale bzw. Symbolwerte I_Sym und Q_Sym gleich
sind, inkrementiert der jeweils zugeordnete Zähler Z0. . .Z15
um 2. Nachdem einer der Zähler Z0. . .Z15 ein festgelegtes Maxi
mum erreicht hat, wird aus den Zählerständen Z0. . .Z15 in ei
ner ersten Auswerteeinrichtung 6, die aus einem Komparator
und einem Register besteht, und die eingangsseitig von den
Zählerständen C0. . .C15 beaufschlagt ist, die Auswertung der
Zählerstände gestartet, indem das Minimum ermittelt wird.
Daraufhin wird der vorstehend erläuterte Entscheidungspegel
bzw. Schwellenwert berechnet als: MIN/2 + MAX/2. Dieser Wert
wird mit jedem der im Register der Auswerteeinrichtung 6 zwi
schengespeicherten und am Ausgang der ersten Auswerteschal
tung 6 anliegenden Zählerwerte S0. . .S15 in einem nachgeschal
teten Komparator 7 verglichen, dessen Ausgangssignale
K0. . .K15 als Ergebnis des Vergleichs im Komparator 7 den Wert
"1" annehmen, wenn der Schwellenwert kleiner als der Zähler
wert S0. . .S15 ist; ansonsten nehmen diese Ausgangssignale den
Wert "0" ein.
Die Komparatorausgangssignale K0. . .K15 werden in den Eingang
einer zweiten Auswerteeinrichtung 8 eingegeben, die eine wei
tere Serie von Eingängen hat, an welchen Referenzwerte, die
in einem Speicher abgelegt sind und ein Referenzmuster fest
legen, für 16-QAM bis 256-QM anliegen. Dieses Referenzmuster
wird mit den Inhalten der Komparatorausgangssignale K0. . .K15
verglichen. Bei Übereinstimmung mit einem Referenzmuster wird
für das Ausgangssignal der zweiten Auswerteeinrichtung die
entsprechende Bit-Kombination gesetzt, woraufhin die zweite
Auswerteschaltung an ihrem Ausgangssignal Mode_OK auf "1"
geht, entsprechend einer erfolgreichen automatischen Erken
nung des QAM-Modus auf der Senderseite.
Claims (3)
1. Verfahren zur empfangsseitigen automatischen Erkennung des
gemäß der QAM (Quadratur-Amplituden-Modulation) -Modulation ge
sendeten QAM-Modus (16-, 64-, 256-QAM; 32-, 128-QAM) eines
empfangenen Signals, bei dem das empfangene Signal unter Ge
winnung von Symbolwerten I-Sym und Q-Sym unterschiedlicher
Wertigkeit demoduliert wird,
dadurch gekennzeichnet, daß die Wertigkeit
der Symbolwerte I_Sym und Q_Sym erfaßt wird, und daß die Sym
bolwerte I_Sym und Q_Sym entsprechend ihrer Wertigkeit zur
Gewinnung einer statistischen Verteilung von Maxima als Ab
bild des gesendeten QAM-Modus aufaddiert werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß empfangssei
tig mehrere Symbolwerte I_Sym und Q_Sym erfaßt werden, daß
die Häufigkeiten der Absolutwerte I_abs und Q_abs der Symbol
werte I_Sym und Q_Sym gezählt werden, daß der kleinste Häu
figkeitswert als Minimalwert festgelegt wird, daß der größte
Häufigkeitswert als Maximalwert festgelegt wird, daß ein Ent
scheidungspegel (Schwellenwert) als (Maximalwert + Minimal
wert)/2 festgelegt wird, daß die einzelnen Häufigkeitswerte
zur Gewinnung eines Bitvektors in Bezug zu dem Entscheidungs
pegel gesetzt werden, und daß der Bitvektor zur Erkennung des
QAM-Modus mit modulationsspezifischen Bitmasken
(Referenzmuster) verglichen wird.
3. Schaltung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2,
gekennzeichnet durch einen vom Symbolwert
I_Sym beaufschlagten ersten Absolutwertbildner (3) zur Erzeu
gung des Absolutwerts I_abs und einen vom Symbolwert Q_Sym
beaufschlagten zweiten Absolutwertbildner (4) zur Erzeugung
des Absolutwerts Q_abs, einen Dekoder (5), dessen Eingänge
mit den Ausgängen der ersten und zweiten Absolutwertbildner
(3, 4) verbunden sind, um aus den Absolutwerten Zählimpulse
(Inc1,. . ., Inc15) entsprechend den Häufigkeiten der Abso
lutwerte zu erzeugen, mehrere Zähler (Z0,. . ., Z15) entspre
chend der Anzahl der Häufigkeiten zum Zählen der Zählimpulse,
einen Zwischenspeicher zum Zwischenspeichern der Zählerwerte
(S0,. . ., S15) der Zähler, eine Einrichtung (6), die anspre
chend auf das Erreichen eines vorgegebenen maximalen Zähler
standes von einem der Zähler den minimalen Zählerstand unter
den weiteren Zählern ermittelt und den Schwellenwert
(Entscheidungspegel) als (maximaler Zählerstand + minimaler
Zählerstand)/2 bildet, einen Komparator (7), der die zwi
schengespeicherten Zählerwerte mit dem Schwellenwert ver
gleicht, und eine Auswerteeinrichtung (8), die die Vergleich
sergebnisse mit Referenzmustern vergleicht und bei Überein
stimmung mit einem Referenzmuster einen entsprechenden QAM-
Modus ausgibt.
Priority Applications (3)
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DE19740739A DE19740739A1 (de) | 1997-09-16 | 1997-09-16 | Verfahren zur empfangsseitigen automatischen Erkennung eines gemäß dem QAM-Modus gesendeten Signals auf der Empfangsseite sowie Schaltung zur Durchführung dieses Verfahrens |
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