Спилкер Дж. Цифровая спутниковая связь (1979) (1151860), страница 56
Текст из файла (страница 56)
а; йз аны определяет знак л-А: Символы на входе аг ...... О! 1 1 О 1 1 1 1 Символы на выходе дифференциального кодера.......... 1 О О 1 1 О О О Фаза ~А.......... + — — + + Качество обычно наилучшее, если дифференциальный кодер предшествует кодеру, а дифференциальный декодер включен после декодера. Декодеры строятся так, чтобы работать с нормаль- а, лодслдлл ло)- 0 ~л(с)арго ( ли(г,(0 лслрлрлглм мад ан аалрагг +л аа ма Рир.
)Д8. Структурная схема модулятора двухфазной ФМ: аг — последовательность двоичных символов; с — двоичные символы на выходе дифференииального кодера (диф Кд); А(Π— Л А — кодированная иослсдовагельиость двоичных символов иа модулитора ФМ (Мод ФМ) иым или с инвертированным потоком элементов и вызвать нормальный или инвертированный поток на выходе. Эти декодеры тогда «прозрачны» для неопределенности знака потока входных элементов.
Декодированный поток элементов на выходе имеет ту же неопределенность знака, что и поток на входе. Однаа(о вероятность ошибки на выходе декодера теперь сильно уменьшена (ошибки имеют единичный характер) и устранение неопределен'ности дифференциальным кодированием может быть сделано только при небольшом увеличении вероятности ошибки на выходе. (Пачки оп)ибок расширяются на ! бит.) Несмотря на то что при дифференциальном кодировании с когерентным детектированием вероятность ошибки удваивается в отсутствие помехоустойчивого кодирования, оно может применяться для избежания неопределенности фазы несущей при когерентном детектировании. Неопределенность знака опорного несущего колебания, которая всегда существует у несущего колебания, восстановленного из противофазного сигнала, не приводит к неопределенности воспроизведения информации при этом коди ровании, так как не существует неопределенности в том, изменилась фаза или нет.
Неопределенность может быть устранена также путем передачи известного синхросигнала для синхронизации (который не является неопределенным во временнбм сдвиге). Этот синхросигнал может потребоваться в любом случае для цикловой синхронизации. На рис. 11.4 приведена структурная схема когерентного детектора с согласованным фильтром для двухфазной ФМ 1437е, 443, 473м1.
Лддитивная смесь сигнала и шума сначала проходит ~~рез полосовой фильтр, чтобы образовать когерентное (частич- 273 но когерентное) опорное колебание. Входной сигнал непосредственно поступает также на перемножитель, где он умножается на частично когерентное опорное колебание, генерируемое в петле восстановления несущей, и образуется Рис. 11зй Структурная схема демодулятора двухфазной ФМ с согласованным фильтром: УТС вЂ” устройство тактовой синкроннзацни; УКВИ вЂ” устройство когеренгного восстановления несущей; ПФ вЂ” оолосовой фильтр; СФ— согласованный фильтр; ~К вЂ” комиарагор (11.10) А (1) соз ф„(1) + и' (1), где ф (1) — фазовый шум, возникающий при восстановлении несущей.
В случае, когда на входе действуют белый шум и неискаженный сигнал, оптимальным детектором является интегратор со сбросом' или интегратор с конечной паей) мятью, имеющий импульсную характери- 1 стику, показанную на рис. 11.5. Восстановление несущей при двухфазной ФМ. Восстановление несущей для этого сигнала с подавленной несущей 8 = (О, и) 1267) может осуществляться гпс 1 1 б Импулг с несколькими способами.
Возможно наинан характеристи- более простым является схема с возведека интегратора с нием в квадрат (удвоением частоты), по- ограниченной па- казанная на рис. 1!.б, Другими методами восстановления несущей являются метод го символа) синфазно-квадратурного умножения как в схеме Костаса и метод управления по решению, использующий детектированный поток элементов для удаления модуляции сигнала. Операция возведения в квадрат сигнала эффективно удаляет модуляцию ьА и создает дискретную компоненту в спектре сигнала с удвоенной несущей частотой 2юе. При сигнале на входе г Отсчеты выходного сигнала обычно берут спустя время Т от начала передачи элемента, после чего фильтр разряжается, в нем гасятся все собственные лолебанин за очень короткий промежуток времени с тем, чтобы он был готов к приему следующего элемента.
Такую схему (фильтр с коммутатором) называют еще коммутируемым фильтром. (Прпж ред.) 274 г11) сигнал, возведенный в квадрат, на выходе может быть представлен как г'И=2(А(1) з!Пшоу+)у'. (1) з(и [го,1+Е„(1)))2 = — А'соз2шо1 — 2А(1)У,(1)соз(2щ 1+0„)— д)2 (1) сон (2 ш 1 1 2 й ) + низкочастотные а о составляющие. ннрнмр 1 1 раннему ллмру Рис. 1!.б.
Структурная схема восстановления несущей по методу удвоения частоты: Ф вЂ” фильтр внутри петли системы ФАПЧ; Умн — умнажитель частоты в 2 раза. Сигнал на входе синхронизируемого генератора )А[г)мпыет-)-л)'- — Азсозгызте штм, на выходе — з)п(ил)+ем) Если полосовой фильтр с полосой пропускання йу Гц имеет прямоугольную амплитудно-частотную характеристику, а шум на входе является белым гауссовским, то спектр выходного сигнала угг Гр) ум он н,гл ыгн, учете лгlг Рис. 11.7.
Односторонняя спектральная плотность мощности сигнала в окрестности частоты 21е на выходе устройства возведения в квадрат при наличии на входе гауссовского шума со спектральной плотностью уе и шириной спектра йу и синусоидального сигнала мощностью Аз/2 вблизи частоты 1=21о будет таким же, как показано на рнс. 11.7. ~инхронизируемый генератор (гл.
12) работает, как узкополосный фильтр в окрестностях компоненты несущеи частоты. В идеа- 275 ле, конечно, петля ФЛП должна иметь настолько малую ширину полосы, насколько позволяют требования к времени поиска и к времени захвата. Для операции поиска и захвата часто используется петля с умеренной шириной полосы, а затем после захвата полоса сужается с тем, чтобы уменьшить фазовый шум в восстановленной несущей. На практике фаза принятого несущего колебания не является линией с постоянным наклоном в«1, как указано выше, а имеет флуктуацию фазы, возможен доплеровский сдвиг и доплеровский эффект скорости. Таким образом, компонента несущей частоты, принятая с фазовой флуктуацией 2ф(() и доплеровским сдвигом Лы1, будет А(1)в(п(ыо(+0(1))+пЯ, 0(1) =ба(+~)(1).
(11.12) Полоса частот синхронизируемого генератора должна быть достаточно широка, чтобы точно отслеживалась флуктуация, иначе дрожание (джиттер), возведенного в квадрат сигнала 2ф(1), но не настолько широка, чтобы отслеживать полезную модуляцию сигнала. Если обеспечиваются безупречное слежение за фазой и тактовая синхронизация, то система работает с вероятностью ошибки р, (до дифференциального декодирования): р, = — ег(с7 Е,1Н„ (11.13) 2 где ег(ох д = )' е МНу, Е,=Р,Т= (А'/2) Т, М« — односторонняч г" я спектральная плотность мощности шума. Несовершенное слежение за фазой ухудшает качество работы (гл.
12). В другом методе восстановления несущей применяется схема Костаса (рис. 11.8), которая генерирует опорное колебание с когерентной фазой независимо от модуляции элементами модулирующего сигнала путем использования синфазного и квадратурного каналов 195). Синфазный канал устраняет влияние модуляции из канала квадратурной ошибки и не создает большого дополнительного усложнения схемы. Качество работы может быть улучшено с помощью применения направленного решения или петли слежения за несущей, где «твердые» й= -«1 решения принимаются коммутируемым фильтром в синфазном канале (см, рис, 11.8). Сигнал в канале квадратурной ошибки тогда должен быть задержан на длительность элемента перед образованием произведения й(1)А®э)п<у, среднее значение которого равно (1 — 2р, ) з)п ~р, где р, — вероятность ошибочного приема элемента [272].
Часто схема Костаса оказывается предпочтительней схемы с удвоением частоты ввиду ее меньшей чувствительности к сдвигам центральной частоты и способности к работе в более широкой полосе. Большие дрейфы частоты могут быть допущены без расширения полосы фильтров нижних частот в каждом канале, так как генератор, управляемый напряжением ГУН, при работе в 276 замкнутой петле может отслеживать и исключать медленный дрейф частоты перед тем, как сигнал поступит в фильтр нижних частот. Однако необходимо тщательно согласовать величины ккмделей икай ннч Рис. !!Я.
Структурная схема восстановления несущей н де- модуляции сигнала ФМ по методу Костаса. Фазовая ошибка определяется как Фоа — а. Пунктиром показаны изменения в схеме при воостановлении несущей с использованием обратной связи по демодулнрованному сигналу: Фвч Ру — фильтр еидеочастот и решающее устройство группового времени задержки в двух каналах. Эти фильтры групповой частоты синфазного и квадратурного каналов выполняют, как правило, функции, эквивалентные полосовому фильтру, который следит за сигналом на центральной частоте. С другой стороны, перед схемой возведения в квадрат должен быть полосовой фильтр с достаточно широкой полосой, чтобы пропустить спектр сигнала и дрейф частоты, или полосовой фильтр должен быто охвачен петлей АПЧ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
