Джакония В.Е. Телевидение (4-е изд., 2007) (1143033), страница 70
Текст из файла (страница 70)
13.7,а и б, где показана соответственно форма модулированного и модулирующего сигналов при последовательности дискретных значений лтодулирующего сигнала: 1, 3, — 5, 1, 3. 31О гЧАСТЫП. Системы цветного телевидения гувч 5 3 а) О -3 сгнч ) 3 Рис. 13.7. Амплитудная модуляция прн передаче 8-поанцнонного цифрового сигнала: а — модулнроааннмн сагнал; б — модулнрующнй снгнал 3 б) О -3 Уменьшение несущей относительно боковых частот приближает этот вид модуляции к так называемой балансной модуляции, при которой энергия сигнала сосредоточена не в самой несущей, а в боковых частотах. Переворот фазы модулированного сигнала объясняется тем обстоятельством, что изменяется соотношение между амплитудами несушей и боковых частот.
Однако в данном примере, показанном на рис. 13.7, фаза сигнала мо.ьет изменяться только на 180', так как в спектре модулированного сигнала присутствуют обе боковые частоты, симметрично расположенные относительно несущей. При амплитудной модуляции обе эти симметричные части спектра несут одинаковую информацию, так как повторяют форму спектра модулирующего сигнала. Такая информационная избыточность в современном аналоговом телевидении устраняется частичным подавлением одной боковой полосы частот. Этот способ передачи, называемый амплитудной модуляцией с одной боковой полосой' (ОБП), в иностранной литературе обозначается аббревиатурой 1г8В-АМ (Уез1181а) БЫебапй Мог)п1а11оп). Кроме того, для сокращения полосы частот радиосигнала 1гЯВАМ сокращают также полосу частот модулирующего сигнала.
Делают это следующим образом. На рис. 13.7,8 показан модулирующий сигнал, который представляет собой последовательность прямоугольных импульсов с длительностшо би равной времени переда~н гдиого цифрового символа. Такой снгнап имеет широкую полосу иитот. Если эту полосу ограннчить фильтром, то импульсы модул ирупицего сигнала потеряют прямоугольную форму и при декодиргиигиин будут создавать взаимные полгехи.
Если при этоли однако, пигиопь ништься фильтром нижних частот со специально выбранной ии и ~ ой греча (фильтр Найквиста), то прямоугольные импульсы на шахолг фильтра примут вид функции ьйпкгга (рис. 13.8,а). 1'аждый ГЛАВА 13. Аналого-цифровые н цифровые системы ЦТ 1'нч 3 1 Π— 1 а) Цвч г 5 ное Рис.
13.8. Модуляцня вида Н5В-АМ а — формврование модулнрух»щего сигнала нв отдельных импульсов вида (ьчо м)/»и б — осцнллограмма радиосигнала Н58-АМ 1 Π— 1 — 3 импульс такой формы имеет амплитуду своего максимума, соответствугощую значению передаваемого цифрового символа. На рисунке показана амплитуда импульсов, соответствующая приведенному ранее примеру последовательности символов. Длптсльносп, импульса превосходит время передачи символа. однако это де вызывает межсимвольных искажений, так как ка»кдый отфильтрованный таким образом импульс обладает пололсительпым свойством — — оказывается равным нулю в тот момент. когда долншы быть зафиксированы следующие отсчеты (моменты в1н мсдп 1-3 на 1мгс.
13.8). Таким образом, в промежутках между отсчетами и амплитуда, и фаза модулированного сигнала могут иметь произвольные значения: амплитуда — ввиду того., что модулирующий сигнал представляет собой сумму импульсов вида в1пкггк, а фаза — в силу того обстоятельства, что прн подавлении одной боковой' полосы исчезает равенство векторов ~Унп и Свв (см.
риг. 13.6), вследствие чего характер изменения фазы сигнала становится более с.по»иным. Подавление одной боковой полосы частот сигнала после амплитудной модуляцин приводит к сокращению спектра передаваемого сигнала, и, следовательно, к повышению эффективности передачи информации, хотя и несколько ухудшает помехоустойчивость передачи [33).
Такой способ модуляцив использован в американской системе цифрового ТВ вещания АТ5С. 13.1.3.2. Фазовая модуляция Простейший случай фазовой модуляции для цифрового сигнала — двухпозициопная фазовая манипуляция. Она называется также 312 ЧАСТЪ |П. Системы цветного телевидения ьр (~] (о] |ог) Я БЕ ГИ в) г) л) Рис. |3.9. Фааовая модуляция (Р5К). Временные (а, б) и векторные (в, г) диаграммы: а — модулирукнций сигнал; б — модулированный сигнал; а — модуляция типа 2- Р5К или ВР5К; г — модуляция типа 4-Р5К или 0Р5К 4-Г)дмй д — отмеченное точками положение конца вектора 2-РЯК, или ВРЯК (В1пагу РЬазе ЯЫЙ Кеу1пк).
Изменения во времени сигналов модулирующего и промодулированного показаны соответственно на рис. 13.9гв и б, а векторная диаграмма — на рис. 13.9,в. У величение возможных состояний для передаваемого сигнала реализуется в четырехпозиционной фазовой манипуляции, называемой 4-РЯК или ОРЯК (|4пЫга1пге РЬзве ЯЫЙ Кеу)пй).
Векторная диаграмма для модуляции типа с4РЯК показана на рис. 13.9,г. Из диаграммы видно, что набор возможных состояний передаваемого сигнала включает четыре символа, при этом каждый символ передает два бита информации. Часто при изображении векторной диаграммы модулированного сигнала показывают лишь положение конца вектора, отмечая его точкой (рис. 13.9,д). М ожно еще увеличить количество передаваемой информации в одном символе выбором большего количества возможных состояний фазы передаваемого сигнала. Например, при способе модуляции 8- РЯК ЯК каждый символ (каждое возможное состояние передаваемого сигнала) несет уже три бита информации.
Однако передача сигнала в реальных условиях связана с помехами, поэтому амплитуда и фаза передаваемого сигнала на приемной стороне моакет быть определена лишь с ошибкой. Если эту ошибку для серии измерений нанести на векторную диаграмму (рис. 13.10), то станет ясно, что при определенной величине ошибки может произойти ошибочное декодиронапие сигнала на приемной стороне. С 'пособ модуляции РЯК применяется в случаях, когда необхолино сохранить постоянной амплитуду передаваемого сигнала или ш к лишить амплитуду из числа параметров, изменяемых в процес- 313 ГЛАВА 13. Аналого-цифровые н цифровые системы ЦТ Рис.
13.10. Векторная диаграмма для модуляции ти- па Р5К в условиях помех се модуляции. Это бывает важно, например, при передаче сигнала со спутника. 13.1.3.3. Квадратурная амплитудная модуляция При квадратурной амплитудной модуляции Янас1га1нге Ашр1Р япс1е Мос1н1абоп, (яАМ) передаваемый сигнал модулнрует и амплитуду, и фазу несущего колебания. Это происходит одновременно и независимо. Можно сказать, что если немодулированнвя несущая имеет вид и(1) = Уе, сояагя, то в результате квадратурной амплитудной модуляции такой несущей сигналами иг (1пр11аяе) и ид Щпас1гаянге) передаваемый сигнал будет выглядеть так: гг(1) = иг сояьгя+ ио яшьг1.
Такой вид модуляции можно пояснить с помощью векторной диаграммы, па которой в декартовой системе координат с вертикальной осью Я и горизонтальной осью Х изображают положение конца вектора промодулированного сигнала. Векторная диаграмма сигнала для случая четырехпозиционной квадратурной' амплитудной модуляции, нли, как ес обозначают, 4-с1АМ, показана на рис. 13.11.
Набор точек, показывающих возможное положение конца вектора сигнала на плоскости 1Ос'„г, часто называют созвездием. 1хаждая точка характеризуется своим сочетанием амплитуды н фазы ~ нгнала. поэтому соответствующий каждой точке символ переносит х1АСТЫ11. Системы цветного телевидения 32-с~ям О 64-г2дая 4-г2дм 16-62дм Рнс. 13.11. Векторная диаграмма сигнала при различных видах квадратур ной амплитудной глодуляции Ф Ф Ф Ф ° 9 ° ° Рнс. 13.12. Сравнение помехоустойчивости двух видов модуляции — с1ЯМ и РВК Ф ° Ф Ф( Ф Ф Ф Ф информацию в количестве 1 = 1о32 Л, где 1 — число битов информации, передаваемое каждым символом: 2У вЂ” число возможных «позипнй> вектора.
пли точек на векторной диаграмме. Нетрудно заметить, что при модуляции 4-с4Ая1 амплитуда сигнала не меняется, и такой случай полностью эквивалентен чегырехпозиционной фазовой манипуляции (4-РБК или ЯРВК). Векторные диаграммы сигнала для способов модуляции 4-14АМ, 16-с4АМ. 32-14АМ и 64-ь4АМ также показаны на рис. 13 11. Разумеется, применение многопозиционной с4АМ способствует передаче большого количества информации, однако в реальных условиях, при наличии помех, на приемной стороне возмохсно ошибочное определение амплитуды и фазы передаваемого сигнала. Это обстоятельство и ограничивает количество информации, передаваемое одним символом. Тем не леденев основное преимущество С~АМ перед другими видами модуляции — — в ес хорошей помехозащищенности.
Это видно из рис. 13.12, где для сравнения показаны векторные диаграммы для двух видов модуляции 16-РВЕ и 16-с4АМ. Как видно из рисунка, способ агодуляции С2АМ способен обеспечить более вьггоггуго помехоустойчивость передачи информации, Мпогопозицнонная кпадратурная амплитудная модуляция успешно применяется. например, в кабельных каналах, где можно значи пшьпо уяеппчить число позиций модуляции, так как при перед,гн пп кабелю обеспечивается достаточно высокое отношение сигнал/поьп хя. 315 ГЛАВА 13.
Аналогочцнфровые н цифровые системы 11Т а> ч 61 г1 Области положений конца вектора, отличающихся передаваемыми битая>и нисшего приоритета Рнс. 13.13. Векторная диаграмма сигнала 64-С1АМ при иерархической пере- даче: а — обычная модуляция 16-ОАМ; 6 — неоднородная модуляция 16-ЯАМ, п = 2; а — декодирование модуляции только высшего приоритета; г — неоднородная мо- дуляция 16-ОАМ,а = 4 Как правило, при использовании многопозициоп>той С1АМ расстояние между соседними точками, обознача>ощ>ткт>т пополсг нис конца вектора сигнала, выбирается одинаковым.
Однако выбор расположения этих точек позволяет осуществить тпк на>мгпи мую неоднородную квадратурную амплитудную модулт1то, О <~ помощью реализуют «иерархичность» в передаче информации Па рис. 13.13 показана векторная диаграмма для способа кнл,грлтурн гй амплитудной модуляции 16-С4АМ: на рис. 13.13,а . - обычная модуляция 16- С4АМ, на рис. 13.13,6 и е — неоднородная !1>чЦАМ. 1Сэк видно из рисунка, при неоднородной модуляции допустнмыс полонсения вектора сигнала расположены на диаграмме пг равномерно. При наличии помех затруднительно декодировать сиш>ап, у которого воплю>кные положения вектора отделяются нсболыиими расстояниями на фазовой плоскости (см. рис, 13.12). Было найдено остроумное решение — так изменять амплитуду и фазу несуптей частоты в процессе модуляции, что возможные полоясения вектора сигнала оказываются расположенными на векторной диаграмме не равномерно, а на различных расстояниях друг от друга.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
