Скляр Б. Цифровая связь (2003) (1151859), страница 44
Текст из файла (страница 44)
При идеальном когерентном детектировании приемник содержит прототипы каждого возможного сигнала. Эти сигналы-прототипы дублируют алфавит переданных сигналов по всем параметрам, даже по радиочастотной фазе. В этом случае говорят, что приемник автамитически надстраиваетсл под фазу входного сигнала. В процессе демодуляции приемник перемножает и интегрирует входной сигнал с каждым прототипом (определяет корреляцию). На рис. 4.1 под общим заголовком косерентной модуляции/демодуляции перечислены: фазовая манипуляция (р)сазе Ыс)й [сеу)пд — РБК), частотная манипуляция (йеццепсу з)с!й [сеу!пя — Е5К), амплитудная манипуляция (ашр!!саде в)йй [сеута — АБК), модуляция без разрыва фазы (сопйпцоцз рйазе глода!абаи — СРМ) и смешанные комбинации этих модуляций. Основные форматы паласовой модуляции рассмотрены в данной главе.
Некоторые специализированные форматы, такие как квадратурная фазовая манипуляция со сдвигом (о[[вес цвас)сагвсе РЗК вЂ” ООРБК), манипуляция с минимальным сдвигом (пшштшш з!Вй )сеушд — МБК), приналлежашие к классу модуляций СРМ, и квадратурная амплитудная модуляция (цвадгагше агар!!свс)е гпос!в1абоп— ОАМ), рассмотрены в главе 9. Некагерентная демодуляция относится к системам, использующим демодуляторы, спроектированные для работы без знания абсолютной величины фазы входного сигнала; следовательно, определение фазы в этом случае не требуется.
Таким образом, преимушеством некогерентных систем перед когерентными является простота, а недостатком — большая вероятность ошибки (Рг). На рис. 4.1 под заголовком некогеРентной передачи сигналов перечислены модуляции, подобные используемым при когерентной передаче: [)РБК, РБК, АБК, СРМ и смешанные их комбинации. Подразумевается, что для некогерентного приема информация о фазе не используется; так почему же под заголовком "некогерентная передача*' указана одна из форм фазовой манипуляции? Это вызвано тем, что одну из важных форм РБК можно отнести к некогерентной (или дифференциально когерентной), поскольку она не требует согласования по фазе с принятой несущей. При использовании этой "псевдо-РЖ", называемой дифференциальнаи фазовой манипуляцией (с))йегепг)а[ РБК вЂ” с)РБК), в процессе детектирования текущего символа в качестве опорной фазы применяется фаза прелыдушего символа.
Подробно этот вопрос рассмотрен в разделах 4.5.1 и 4.5.2. 4.2. Методы цифровой полосовой модуляции Выравнивание Канальное кодирование Полссовая передача Структурированные последовательности Кодирование формой сигнала Нексгерентные схемы Когерентные схемы Блочные коды Сверточные коды Турбокоды уплотнение/Множественный доступ Расширениеспектра Синхронизация ФоРматиРование Кодирование источника Передача видеосигналов Знаковое кодирование Дискретизация Квантование Импульоно-кодовая модуляция (РСМ) Рис.
4.1. Основные нреоброзовонця цифровой связо Сценка последовательности с максимальным правдоподобием (МьЗЕ) Выравнивание с помощью фильтров Трансверсапьные эквалайзеры или эквалайзеры с обратной связью по решению Заданное или адаптивное выравнивание Символьное или фракционное разделение Шифрование о Блочное Шифрование потока данных 4.2.1. Векторное представление синусоиды Используя известное тригонометрическое равенство, называемое теоремой Эйлера, введем комплексную запись синусоидальной несущей: е'"~ = сок озог+)йп озот (4.4) Возможно, кто-то чувствует себя уютнее при использовании более простой, привычной записи соко)у или к)п отпг.
Возникает естественный вопрос: что нам дает комплексная запись? Далее будет показано (раздел 4.6), что такая форма записи облегчает описание реальных модуляторов и демодуляторов. Здесь же мы рассмотрим общие преимушества представления несущей в комплексной форме, приведенной в формуле (4.4). Во-первых, при комплексной записи в компактной форме, ем", указаны лва важных компонента любой синусоидальной несущей волны, называемые взаимно ортогональными синфазной (действительной) и квадратурной (мнимой) составляющими.
Во-вторых, как показано на рис. 4.2, немодулированная несущая удобно представляется в полярной системе координат в виде единичного вектора, вращающегося против часовой стрелки с постоянной скоростью озт радгс. при увеличении т (от то до т,) мы можем изобразить переменные во времени проекции вращающегося вектора на синфазной (1) и квадратурной (О) осях. Зги декартовы оси обычно называются синфазным (т' с)таппе1) и квадратурным каналом ((2 сйаппе1), а их проекции представляют взаимно ортогональные составляющие сигнала, связанные с этими каналами. В-третьих, процесс модуляции несущей можно рассматривать как систематическое возмущение вращающегося вектора (и его проекций). Мнимая часть (кнндркттрный компонент) дпйптвитнпьння часть (оинфнзный компонпит) Рис.
4.2. Векторное предетооленое синусоиды Рассмотрим, например, несущую, антыитудна-модулированную синусоидой с единичной амплитудой и частотой го„, где со «о)ь Переданный сигнал имеет следующий вид: --. ч з(г)маге е' ~ 1+ — +— 2 2 (4.5) 4.2.
Методы цифровой попосовой модуляции 199 где Ке(х) — действительная часть комплексной величины (х). На рис. 4.3 показано, что вращающийся вектор е'ио, представленный на рис. 4.2, возмущается двумя боковыми членами — е™"', вращающимся против часовой стрелки, и е ™~, вращающимся по часовой стрелке. Боковые векторы вращаются намного медленнее, чем вектор несущей волны. В результате модулированный вращающийся вектор несущей волны Растет и уменьшается согласно указаниям боковых полос, но частота его вращения остается постоянной; отсюда и название "амплитудная модуляция". Каадратурный компонент Синфааный компонент Рис.
4.3. Амплитудная надуляиил Еще один пример, иллюстрирующий полезность векторного представления, — это частотная модуляция (Ггеццепсу пюбц)аг(оп — РМ) несущей синусоидой с частотой вращения пт рад/с. Аналитическое представление узкополосной частотной модуляции (паггочтЬапт) РМ вЂ” ХРМ) полобно представлению амплитудной модуляции и описывается выражением (4.6) где (3 — коэффициент модуляции 1Ц. На рис.
4.4 показано, что, как и в предыдущем случае, вектор несущей волны возмущается двумя боковгйми векторами. Но поскольку один из них, как указано в формуле (4.б), имеет знак "минус", симметрия боковых векторов, вращающихся по часовой стрелке и против нее, отличается от имеющейся в случае амплитудной модуляции. При амплитудной модуляции симметрия приводит к увеличению и уменьшению вектора несущей волны со временем. В случае узкополосной частотной модуляции симметрия боковых векторов (на 90' отличающаяся от симметрии амплитудной молуляции) приводит к ускорению и замедлению вращения вектора согласно указаниям боковых полос, при этом амплитуда остается неизменной; отсюда название "частотная модуляция".
Каадратурный компонент Сннфааный компонент Рис. 4.4. Узкополосная частотная модуляция На рис. 4.5 изображены наиболее распространенные форматы цифровой модуляции: РЯК, РЯК, АВК и смешанная комбинация АВК и РВК (обозначаемая как АБК/РБК, или АРК), В первом столбце указаны аналитические выражения, во втором — временная диаграмма, а в третьем — векторная диаграмма.
В общем случае М-арной передачи сигналов устройство обработки получает й исходных битов (или канальных битов, если используется кодирование) в каждый момент времени и указывает модулятору произвести один из М=2' возможных сигналов. Частным случаем М-уровневой модуляции является бинарная с й = 1, На рис.
4.2 несущая волна представлялась как вектор, вращающийся на плоскости со скоростью, равной частоте несущей, оЬ рад/с. На рис. 4.5 векторная схема каждой цифровой модуляции представляет совокупность информационных сигналов (векторов или 200 Глава 4. Полосовая модуляция и демодуляция Симал Аиалитичвсков лрвдставлвиив Ввктор а) рвк Г2Е мп = (( т (,).гиум ) )=(,г,...,м о<т<т втн) б) рвк Г2Е МП= З( 1- соа(тя(+Ф! в,(т) )=1,2,...,М о<т<т вэн) а) АВК Г2ЕЯ В(0 - ")( т СОВ (и,г+ Ф) (=(,г,...,м о<)зт м=а т) АВК/РВК (АРК) . Г2е(п Мт) )) т сов (иог т Фжй) )=1,2,...,М о<1«т в1(1) Рис. 4.5. Виды цифровых модуляций: а) Р5К; б) РЕК) в) АВК( г) АБК)РЕК(АРК) 4.2.2.
ФЗЗОЗЗЯ МЗНИПУЛЯЦИЯ Фазовая манипуляция (р))азе аЫй )сеу)пя — РБК) была разработана в начале развития программы исследования дальнего космоса; сейчас схема РБК широко используется в коммерческих и военных системах связи. Фазо-маннпулированный сигнал имеет следующий вид: ("<Е л,(г)=)( — сов[в)о)+ф,(г)) 0<г<Т )'( т (4.7) 4.2.
Методы ци~Ьоовой полосовой модчляиии 201 точек пространства сигналов) без указания времени. Другими словами, на рис, 4,5 не отображено вращение немодулированного сигнала с постоянной скоростью, а представлено только взаимное расположение векторов-носителей информации. Стоит обратить внимание, что в примерах на рис.
4.5 значения размера множества ят отличаются. Здесь фазовый член ф,(г) может принимать М дискретных значений, обычно опреде- ляемых следуюшим образом: 2я) ф~(г) = — 1=1,..., М . М На рис. 4.5, а приведен пример двоичной (М= 2) фазовой манипуляции (Уйпагу РЗК— ВРБК). Параметр Š— это энергия символа, Т вЂ” время передачи символа, 0 < !< Т. Работа схемы модуляции заключается в смещении фазы модулируемого сигнала й(г) на одно из двух значений, нуль или я (180').
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
