Маковеева М.М., Шинаков Ю.С. Системы связи с подвижными объектами (2002) (1151874), страница 19
Текст из файла (страница 19)
Функциональная сх а устройства формирования Рис ФМ-4 радиосигнала со смещением Квадратурная фазовая модуляция со смещением. Уже отмечалось, что при фазовой модуляции возможны изменения мгновенных значений фазы высокочастотного несущего колебания на +180, в результате чего могут возникнуть значительные изменения значений огибающей радиосигнала. Эти изменения оказываются не столь значительными для сигналов с квадратурной фазовой модуляцией со смещением.
Функциональная схема устройства формирования такого радиосигнала изображена на рис. 3.8. Этот способ формирования сигнала практически полностью аналогичен квадратурному способу формирования ФМ сигнала, однако с той лишь разницей, что подпоследоватепьность в квадратурной ветви сдвигается во времени (задерживается) на время Т, ипи, что эквивалентно, на половину длительности канального символа. Дпя реализации этого способа достаточно незначительно модифицировать функциональную схему, представленную на рис. 3.6, так, как это показано на рис. 3.8, необходимо удалить элемент задержки на время Т, в синфазной ветви. При таком изменении квадратурная подпоследоватепьность канальных символов окажется задержанной на время Т, относительно синфазной подпоследоватепьносги.
На рис. 3.9 представлены временные диаграммы последовательностей информационных битов и соответствующих канальных символов дпя этой функциональной схемы. Основное отличие этих диаграмм от аналогичных диаграмм в функциональной схеме рис. 3.7 состоит в том, что теперь изменения уровней сигнала в квадратурных каналах на выходе расширителей не могут происходить одновременно.
В результате на диаграмме фазовых перехо дев для данного метода модуляции отсутствуют траектории, про ходящие через начало координат. Это означает, что мгновенная фаза радиосигнала не имеет скачков на +180' и, следовательно, огибающая этого сигнала не имеет глубоких провалов, как зто име по место при квадратурной ФМ-4. Рис. 3.9. Временные диаграммы при Формировании ФМ-4 радиосигнала со смещением Диаграмма фазовгих переходов ФМ-4 радиосигнала со смещением представлена на рис. 3.10. Мнимая А„ +45~ Вещественная часть -45О Рис. 3.10. Диаграмма фазовых переходов ФМ-4 радиосигнала ао смещением Мнимая часть А 1 +доя ...--о- .. +135ь +45 ! ОО () — ть Вещестаеаеая часть +160 ! о -135о ..О... " -45 ь -эо'~ 101 Рис.
3.11. Сигнальное созвездие дпя ФМ-я радиосигнала ФМ-8 сигналы. Поток информационных битов, поступающих на вход модулятора, можно разбивать на группы по 3, 4 бита и т.д., формируя затем ФМ-8, ФМ-16 сигналы и т.д. На рис. 3,11 изображено сигнальное созвездие для ФМ-8 радиосигнала. Для этого способа модуляции необходимо иметь восемь канальных символов, начальные фазы которых отличаются от мгновенной фазы немодупированного несущего колебания на угол, кратный 45 . Если амплитуды всех канальных символов одинаковы, то сигнальные точки располагаются «а окружности.
Возможные значения вещественных и мнимых частей комплексных амплитуд этих символов при этом пропорциональны коэффициентам! и (3, принимающим значения из множества ( 2 ,-( О,+1,+ . 21 (3.9) 2 ' 21 Не совсем простым является вопрос об установлении соответствий между точками сигнального созвездия и тройками информационных битов.ттот процесс обычно называют сцгнадЫым кодироеанттем. В табл. 3.1 приведен пример такого соответствия, который является возможйым, но не наилучшим, поскольку для установления наилучшего соответствия необходимо сначала определить способ демодуляции такого сигнала в присутствии помехи, а затем вычислить вероятность ошибки при приеме либо одного канального символа, либо одного информационного бита Наилучшим можно назвать тот способ сигнального кодирования, при котором вероятность ошибки оказываегся наименьшей.
В последующих главах мы рассмотрим такой вариант сигнального кодирования, который является наилучшим при некоторых дополнительных условиях. Таблица 3.1 На рис. 3,12 приведена функциональная схема устройства формирования ФМ-8 радиосигнала. Основными здесь являются устройства, аналогичные соответствующим устройствам уже рассмотренных ранее модуляторов: демультиплексор распределяет входной поток информационных битов длительностью Т, на три лодпоследовательности, элементы задержек выравнивают во времени зти подпоследовательности,„расширители увеличивают длительность каждого символа до значения длительности канального символа Т„, = 3Т,. Сигнальное кодирование в атом случае сводится к вычислению значений синфазной и квадратурной компонент комплексной огибающей ФМ-8 радиосигнала. Эта операция выполняется сигнальным кодером, в состав которого входит транскодер, имеющий два цифровых выхода с ).-битовыми словами, которые в цифро-аналоговых преобразователях (ЦАП) преобразуются в аналоговые величины с требуемыми значениями (3.9).
~совГ2кт,() х ъ. вр) аж (2ктк) ) Рис 332. Функциональная схема устройства Формирования ФМ-8 радиосигнала 102 г. гкг) 1 ка) Сигнальный кОДер яп(2к)к)) к Рис.3.13. Функциональная схема устройства формирования радиосигнала с Ы4-кввдратурной относительной фэзовой модуляцией Последовательность информационных битов (а), ) ы),2,...~ разбивается на две подпоспедовательности: нечетных (аьч ь ) =12,...~ и четных (авь )'=1,2,...) битов, изкоторыхбиты выбираются парами.
Каждая новая пара таких битов определяет лроращение фазы несущего колебания на величину дгй в соответствии с табл. 3.2 Таблица 3 2 1 к!4-квадратурная относительная фазовая модуляция. При квадратурной ФМ-4 и ФМ-4 со смещением максимальное изменение мгновенной фазы радиосигнала равно 180' и 90' соответственно. В настоящее время достаточно широко используется к/4- квадрагпурная относительная фазоеая модуляция, при которой максимальный скачок фазы равен 135', а все возможные значения мгновенной фазы радиосигнала кратны значению к)4. Ни одна траектория фазовых переходов дпя этого способа модуляции не проходит через начало координат.
В результате огибающая радиосигнала имеет меньшие провалы по сравнению с квадратурной фазовой модуляцией. Функциональная схема устройства формирования такого радиосигнала представлена на рис. 3.13. Если ввести обозначение ~; ~ для отклонения фазы радиосигнала от фазы немодупированного несущего колебания на предыдущем интервале, то новые значения отклонения фазы етого сигнала и комплексной амплитуды на текущем интервале определятся равенствами: ун = Е;, + Фр;, А; = Аеге . В результате значения вещественной и мнимой частей комплексной огибающей зтого сигнала на текущем интервале времени длительностью 2Т, оказываются равными: Г; = Асов(е;) = Асов(~р; 1+ Лир;) = = Асов(вг 1)соз(сьр~) — А 5!п((рр 1)5!п(6Е~) = (3.10) =/, 1соз(гкрг)-0; 1з|п(лер); О> = Амп(рД= Яз!п(ун ~ + ь<р;) = =,4 з~п(ув 1) соз(герр) + Асов(еы,) тяп(6е~) = = г~г-1 соз(ркрв) + Гк-1 тяп(еею). (3.11) Равенства (3.10), (3.11) можно записать в более наглядной форме для значений комплексных амплитуд канальных символов на двух соседних интервалах с номерами (! - 1) и ): Я, = Аехр(рр,) = АехрО(е, 1+ Лир;)) = (3.12) = Я р(рр;-д р()гирг д = А р(!лег)- 104 Из последнего равенства следует, что возможные значения фазы на интервале с номером ) зависят от значения фазы радиосигнала на интервале с номером () — 1).
В соответствии с табл. 3.2 новые значения кратны я/2. На рис. 3.14,а изображено созвездие возможных сигнальных точек для интервала с номером 1, если д,, = )гкг2; аналогичное созвездие для случая, когда <р,, = )гЫ2 + кг4, представлено на рис.3.14,б. Общее созвездие сигнальных точек для данного способа модуляции изображено на рис. 3.14,в и получается путем налож ния рис. 3.14,а и рис. 3.14,6 друг на друга. На рис.3.14,в не указаны стрелками направления переходов, поскольку дпя каждого перехода возможны направления в обе стороны. Важно также подчеркнуть, что при данном способе модуляции каждая новая пара информационных битов определяет не полную фазу несущего колебания, а лишь приращение атой фазы дпя интервала с номером г относительно полной фазы комплексной огибающей на интервале с номером (( — 1). Такие методы модуляции называются огпносигпельными.
в) а) Рис. 3.14. Сигнальные созвездия радиосигнала с к!4-квадрвтурной отно- сительной модуляцией 3.3. Частотная~4одуляция Сигналы с постоянной огибающей. Ранее рассматривались методы модуляции, в которых фазе несущего колебания изменялась скачком от одного возможного значения к другому в соответствии с изменением значения модулирующего сигнала. Отмечалось, что при таких изменениях фазы возможны значительные изменения амплитуды радиосигнала, которые приводят к заметному снижению как средней мощности радиосигнала, так и спектральной зффективности системы связи.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
