Ю.А. Гребенко1, Р.И. Поляк2, Пьо Аунг Чжо3

1-3 Национальный исследовательский университет «МЭИ» (Москва, Россия)

1 GrebenkoYA@mpei.ru; 2 PoliakRI@mpei.ru; 3 phyoradal@gmail.com

Постановка проблемы. Системы связи, в которых передача осуществляется с помощью множества ортогональных гармонических сигналов (переносчиков), одновременно и независимо модулируемых передаваемыми информационными сигналами, наилучшим образом соответствуют предъявляемым к ним телекоммуникационным требованиям. Таким образом, несущие сигналы с шириной спектров, ограниченной частотным диапазоном канала связи, используются при построении систем передачи с полосно-ограниченным каналом связи. Для реализации алгоритмов модуляции/демодуляции в этом случае применяют фильтровые методы, например, на базе цифровых вещественных фильтров. Систему передачи данных с квадратурной амплитудной модуляцией (да КАМ) можно создать на базе цифровых комплексных полосовых фильтров Бесселя с бесконечной импульсной характеристикой (да БИХ), позволяющих получить ортогональные сигналы. На практике широко применяется последовательная схема системы передачи данных, состоящая из вещественных цифровых комплексных полосовых БИХ-фильтров Бесселя, в которой при последовательном способе передачи используется одноканальный модем с одним сигналом переносчиком в общем случае конечной длительности, одновременно и независимо модулируемый в тактовые моменты, передаваемым информационным сигналом. Актуальным является возможность использования цифровых комплексных полосовых БИХ-фильтров Бесселя в последовательной схеме системы КАМ-модема.

Цель. Предложить алгоритм одноканальной последовательной квадратурной амплитудной модуляции/демодуляции на базе цифровых комплексных полосовых БИХ-фильтров с НЧ-прототипами Бесселя.

Результаты. Приведена процедура расчета цифрового ФНЧ-фильтра Бесселя 4-го порядка с использованием метода обобщенного билинейного преобразования. Рассмотрены варианты реализации цифровых комплексных полосовых фильтров с последовательной структурой с применением метода комплексной задержки, позволяющего без дополнительных расчетов получать схемы комплексных полосовых фильтров и реализовать перестройку центральной частоты без изменения формы амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) путем изменения всего двух коэффициентов в комплексных задержках. Описана процедура получения выражения импульсной характеристики (ИХ) цифрового комплексного полосового БИХ-фильтра Бесселя, для которых с помощью схемотехнического моделирования определены АЧХ и ИХ. Показано, что цифровой БИХ-фильтр Бесселя имеет близкую по форме к линейной фазочастотную характеристику и, соответственно, близкую к симметричной ИХ. Представлена система передачи данных с квадратурной амплитудной модуляцией (КАМ-16) в среде Microcap, работоспособность которой подтверждена результатами схемотехнического моделирования.

Практическая значимость. Использование комплексных БИХ-фильтров Бесселя позволяет получить несущие ортогональные сигналы близкие по форме к симметричным сигналам с практическими неперекрывающимися спектрами.

Гребенко Ю.А., Поляк Р.И., Пьо Аунг Чжо. Последовательный цифровой КАМ-модем на базе комплексных полосовых БИХ-фильтров с НЧ-прототипами Бесселя // Радиотехника. 2023. Т. 87. № 10. С. 168−176. DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202310-17

1. Балашов В.А., Воробиенко П.П., Ляховецкий Л.М. Системы передачи ортогональными гармоническими сигналами. М.: Эко-Трендз. 2012. 223 с.
2. Гребенко Ю.А. Однородные устройства обработки сигналов. М.: ИД МЭИ. 2009. 180 с.
3. Гребенко Ю.А., Акар Мьо. Проектирование цифровых комплексных фильтров методом комплексной задержки // Вестник МЭИ. 2009. № 1. С. 70–72.
4. Гребенко Ю.А. Методы цифровой обработки сигналов в радиоприемных устройствах. М.: ИД МЭИ. 2006. 48 с.
5. Гребенко Ю.А, Сое Минн Тху. Метод расчета комплексных цифровых полосовых фильтров // Вестник МЭИ. 2015. № 3.
   С. 85–89.
6. Лайонс Р. Цифровая обработка сигналов: Пер. англ. Изд-е 2-е. М.: ООО «Бином-Пресс». 2006. 656 с.
7. Голд Б., Рейдер И. Цифровая обработка сигналов. М.: Советское радио. 1973. 367 с.
8. Введение в цифровую фильтрацию / Под ред. Р. Богнера и А. Константинидиса: Пер. с англ. М.: Мир. 1976. 216 с.
9. Мизин И.А., Матвеев А.А. Цифровые фильтры. М.: Связь. 1979. 240 с.
10. Хемминг Р.В. Цифровые фильтры: Пер. с англ. М.: Советское радио. 1980. 224 с.
11. Оппенгейм А.В., Шафер Р.В. Цифровая обработка сигналов: Пер с англ. М.: Связь. 1979. 416 с.