Джакония В.Е., Гоголь А.А., Друзин Я.В. Телевидение (4-е издание, 2007) (1143036), страница 70
Текст из файла (страница 70)
Так, например, для европейской системы цифрового телевидения это значение составляет приблизительно 150 км/ч [38]. Рассмотрим подробнее применение отдельных пилон модуляции для передачи информации в цифровом телевизионном вещании. 13.1.3.1. Амплитудная модуляцня Как показано на рис. 13.6, спектр сигнала Плм, модулированного по амплитуде, состоит из спектральноИ составляющей Пн„, соответствующей несущеИ частоте, и двух частеИ вЂ” Пщ; и Бнн, симметрично расположенных относительно несущсИ.
В своем «цифровом» варианте этот способ модуляции отличается от аналогового только тем, что модулирующий сигнал является дискретным. Значения, которые может принимать амплитуда А„модулированного сигнала в процессе модуляции, определяются следующим образом [33[: А„= 2п — 1 — М, п=1, 2, 3, ... М, (13. 1) где М вЂ” число возможных состояний модулирующего сигнала. Пример амплитудной модуляции для случая М = 8 (при передаче 8-позиционного цифрового сигнала) приведен на рис. 13.7,а и б, где показана соответственно форма модулированного и модулирующего сигналов при последовательности дискретных значений модулирующего сигнала: 1, 3, — 5, 1, 3.
с1АСТЬ П1. Системы цветного телевидения 17вч 5 1 а) О -1 с'и ч 3 Рис. 13.7. Амплитудная модуляция при передаче 8-поаицнонного цифрового сигнала: а — модулированнми сигнал; б — модулирующий сигнал 1 б) О -3 Уменьшение несущей относительно боковых частот приближает этот внд модуляции к так называемой балановой модуляции, при которой энергия сигнала сосредоточена не в самой несущей, а в боковых частотах. Переворот фазы модулированного сигнала обьясняется тем обстоятельством, что изменяется соотношение между амплитудами несушей и боковых частот.
Однако в данном примере, показанном на рис. 13.7, фаза сигнала может изменяться толысо 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 информациго, 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 11ЯВ-АМ (1гез1181а1 БЫеЬапг1 Мог1п!а11оп).
Кроме того, для сокращения полосы частот радиосигнала 1гЯВАМ сокращают такаке полосу частот модулирующего сигнала. Делают это следующим образоль На рис. 13.7,О показан модулирующнй сигнал, который представляет собой последовательность прямоугольных импульсов с длительностью бл равной времени передачи г диого цифрового символа. Такой сигнал имеет широкую полосу ни "тот. Если эту полосу ограничить фильтром, то импульсы модулпру~ощего сигнала потеряют прямоугольную форму и при декодиргнщпни будут создавать взаимные помехи. Если при этом, однако, погпопь ~овгтгься фильтром ниакпих частот со специально выбранной юг и»ой греза 1фи.тьтр Найквиста), то прямоугольные импульсы на шаходп фп.тьгрн примут вид функции 51пкух (рис. 13.8,а).
1'юкдый 311 ГЛАВА 13. Аналого-цифровые н цифровые системы ЦТ 1>нч 3 1 О -1 а) сгвч г 5 гное Рис. 18.8. Модуляция аида Н5В-АМ а — форнерованне иодулнрух>щего снгнала еа отдельных ямнульсов авда (а>о в)/в„н — осцнллогра мма радиосигнала Н58-АМ 1 Π— 1 — 3 импульс такой формы имеет амплитуду своего максимума, соответстнующую значени>о передаваемого цифрового символа. На рисунке показана амплитуда импульсов, соответстнующач приведенному ранее примеру последовательности символов.
Длительность импульса превосходит время передачи символа. однако это пе вызывает мелссимвольных искажений, так как каждый отфнльтров;ишый таким образом импульс обладает положительным свойством — — оказывается равным нулю в тот момент. когда доляшы быть зафиксированы следующие отсчеты (моменты времени 1-8 на рис. 13.8). Таким образом, в проме>кутках между отсчетами н амплитуда, и фаза модулированного сигнала могут иметь произвольные значения: амплитуда — ввиду того., что модулирующнй сигнал представляет собой сумму импульсов вида в>пк/к, а фаза — в силу того обстоятельства, что прн подавлении одной боковой' полосы исчезает равенство векторов ~Унн н Снв (см.
рис. 13.6), вследствие чего характер изменения фазы сигна.па становится более сложным. Подавление одной боковой полосы частот снгпэла после амплитудной модуляции приводит к сокращению спектра передаваемого сигнала, и, следовательно, к повышению эффективности передачи информации, хотя и песколысо ухудшает помехоустойчивость передачи [33).
Такой способ модуляции использован в американской системе цифрового ТВ вещания АТ5С. 13.1.3.2. Фазовая модуляция Простейший случай фазовой модуляции для цифрового сигнала — двухпознционная фазовая манипуляция. Она называется также зрй с1АСТЫ11. Системы цветного телевидения и„аьп Пч (т] [о] 191) ' Я Но ГН1 в) г) л) Рис. 13.9. Фааовая модуляция (РБК). Временные (а, б) и векторные (в, г) диаграммы: а — модулирующий сигнал; б — модулированный сигнал; а — модуляция типа 2- Р5К или НР5К; г — модуляция типа 4-Р5К или 0Р5К 4-0АМ; д — отмеченное точками положение конца вектора 2-РЯК, или ВРБК (Вгпдагу РЬазе 81пгс Кеу)пн). Изменения во времени сигналов модулирующего и промодулированного показаны соответственно на рис.
13.9га и б, а векторная диаграмма — на рис. 13.9,е. Увеличение возможных состояний для передаваемого сигнала реализуется в четырехпозиционной фазовой манипуляции, называемой 4-РЯК или ОРБК (14иас(га1пге Р)газе 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). Можно еще увеличить количество передаваемой информации в одном символе выбором большего количества возможных состояний фазы передаваемого сигнала.
Например, при способе модуляции 8- РЯК к аждый символ (каждое возможное состояние передаваемого сигнала) несет уже три бита информации. Однако передача сигнала в реальных условиях связана с помехами, поэтому амплитуда н фаза передаваемого сигнала на приемной стороне может 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. Способ модуляции РБК прнменяется в случаях, когда необхолино сохранить постоянной амплитуду передаваемого сигнала илн ш клкшить амплитуду из числа параметров, изменяемых в процес- 313 ГЛАВА 13. Аналого-цифровые и цифровые системы 11Т 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 квадратурноИ амплитудной модуляции Яцас1га1пгс А1пр1Р 1Ые Мог1п!айоп, 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) = Ул, созщ1, то в результате квадратурной амплитудной модуляции такоИ несу- щеИ сигналами ит (1пр!тазе) и ио Япаг1гагпге) передаваемыИ сигнал будет выглядеть так: и(г) = иг сов ы1+ ио з1п ы1.
Такой внд модуляции можно пояснить с поьиощью векторноИ диаграммы, па которой в декартовой системе координат с вертикальной осью Я и горизонтальной осью 1 изображают положение конца вектора промодулированного сигнала. Векторная диаграмма сигнала для случая четырехпозиционной квадратурной' амплитудноИ модуляции., или, как ес обозначают, 4-ЯАМ, показана на рис. 13.11. Набор точек, показывающих возможное положение конца вектора сигнала на плоскости 1О(е, часто называют созвездием.
14аждая точка характеризуется своим сочетанием амплитуды н фазы ( игнала, поэтому соответствующий каждоИ точке символ переносит хуАСТЫ11. Системы цветного телевидения Зз-ЦДМ О 64-61дья 4-ГгДМ 16-ЯДМ Рис. 13.11. Векторная диаграмма сигнала при различных видах квадратур ной амплитудной глодуляции Ф Ф Ф Ф ° е ° ° Рис. 13.12. Сравнение оомехоустойчивости двух видов модуляции — ЯАМ и РБК Ф ° Ф Ф 1 Ф Ф Ф Ф информацию в количестве 1 = 1ойз Л. где 1 — число битов информации, передаваемое каждым символом: Ь' — число возможных «позипнй> вектора. плн точек на векторной диаграмме. Нетрудно заметить, что при модуляции 4-с4АМ амплитуда сигнала не меняется, и такой случаИ полностью эквивалентен чегырехпозиционной филовой манипуляции (4-РБК или ЯРЯК). Векторные диаграммы сигнала для способов модуляции 4-ЯАМ, 16-с4АМ.
32-ЯАМ и 64-ЯАМ также показаны на рис. 13.11. Разумеется, применение многопозиционной с4АМ способствует передаче большего 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 лгенее основное преимущество С~АМ перед другими вндамп модуляции — — в сс хорошей помехозаацищенности.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
