Спилкер Дж. Цифровая спутниковая связь (1979) (1152062), страница 57
Текст из файла (страница 57)
Манипуляция с минимальным сдвигом представляет собой вид частотной манипуляции, при которой частота изменяется или остается той же в каждом новом периоде элемента Т 1113, 4441. Таблица 11.3 Элементы на выходе при двухфазной ФМ Фаза опорного колобанов Символы на выходе — 1д, — гз — га гд, 1з 1з Изменение частоты увеличивает или уменьшает фазу сигнала 287 ролей синфазного и квадратурного каналов. Единственное различие между грл и — грл заключается в знаке элементов на выходе.
При использовании четырехфазной ФМ со сдвигом элементы на выходе появляются в правильной последовательности в системе без кодирования. В этом случае единственной проблемои является устранение неоднозначности знака элемента. Однако следует заметить, что неоднозначность знака в синфазном и квадратурном каналах может быть различной, как показано ниже. Следовательно, здесь имеет место четырехкратная неопределенность фазы. Если используется кодирование со скоростью 1/2, то элементы в синфазном и квадратурном каналах для декодирования должны быть правильно объединены в пары. Эти пары в модуляторе и демодуляторе должны быть согласованы. Элемент в сннфазном канале может объединяться с элементом в квадратурном канале либо перед ним, либо за ним.
При кодированной двухфазной ФМ (при скорости кода 1/2) также имеет место четырехкратная неопределенность, как показано ниже. Таблица 11.2 Элементы на выходе при четырехфазной ФМ со сдвигом точно на 90' каждые Т с. Таким образом, сигнал представляется как з(1) =з!п(сро~+2фсс(с+пи/2), 0(1(Т, (11,27) 1'с = )74Т для информационного элемента 1, где ~о = — И4Т для информационного элемента О. Манипуляция с минимальным сдвигом близко связана с четырехфазной ФМ со сдвигом, как можно видеть из следующего преобразования: о(1)=з(п1во1+" +А(Г) — 1=оси(вор+ср(1)1= 2 2Т з = соз1А(1) — "1 яп(во1+ — "" 1+ + яп ~А (1) — 1 соз (в г + —" ), 0<1< Т, (11.27а) где А(с)=-+-1. Очевидно, что фаза этого колебания изменяется на 90' в каждом временнбм интервале элемента точно так же, как при четырехфазной ФМ со сдвигом, за исключением того, что изменение фазы происходит линейно, а не мгновенно.
Таким образом, если модуляция в модуляторах четырехфазной ФМ со сдвигом производится колебаниями вида з(пх и созх, как в (11.27а), то сигналы на выходе будут идентичны сигналам прн манипуляции с минимальным сдвигом. Следует заметить, что для поддержания постоянства огибающей з1с) необходимо модулировать сигналы в обоих (синфазном и квадратуриом) каналах в течение каждого временнбго интервала элемента. Так как фаза непрерывна от элемента к элементу, то спектр боковых полос спадает быстрее, чем при двухфазной или четырехфазной ФМ, даже когда ширина полосы на уровне 3 дБ при четырехфазной ФМ значительно меньше.
Сравнение энергетических спектров при двухфазной, четырехфазной ФМ и манипуляции с минимальным сдвигом показано на рис. 11.18. На рис. 11.19 показана фаза сигнала прн манипуляции с минимальным сдвигом иа интервале длительности двух элементов б1=2Т при всех возможных комбинациях двух элементов.
В этом примере в момент времени с=О фаза сигнала ср=О н в конце интервала ср(2Т) =+-и, О. Если коррелировать принимаемый сигнал с опорным колебанием 81п(вос+и72), то низкочастотная часть колебания на выходе перемножителя коррелятора будет з (1) яп (во1+ я(2) = яп [соо Г+ ср(С)) яп (в,1+ и/2) = = соз (ср (1) — и!2) + составляющие с частотой 2во.
288 Таким Образом, в течение интервала, равного длительности двух элементов, напряжение на выходе коррелятора представляет собой одну нз двух показанных на рис. 11.19 функций о(1)=- лб 700 н ад С ах 07 и а00 д м -50 -Ел 7 7,5 0 0!Д 0,5 Рис. !1.18 Мощность внеполосного излучения прн ФМ ( ), четырехфазной ФМ ( — — — ) и ММС ( —.— — ) (частота нормирована относительно скорости передачи) =+-соз п1!Т, противоположных по знаку. Таким образом, если, например, +соззт11Т дает наилучшую корреляцию, то можно принять решение, что два последних элемента были либо 1, 1 либо Мо' ПгпелЕЕЕЕ еееееее паем ерш гмампа„ не враг=ге * Рил.
11.19. Изменение фазы сигналов прн ММС н сигнал на выходе коррелятора на интервале двух двоичных символов. Показаны пвогнвоположныв сигналы дли двух гоупп возможных двухэлемсигных комбинаций символов а — фаза несущего колебания; б— сигнал на выходе коррелятора (до интегрирования) гао лен гаи 1, О. Можно решить, что первый элемент был «единица», а решение относительно второго элемента будет принято на следующем интервале. Фильтрация сигналов с двухфазной и четырехфазной ФМ вызывает Уменьшение огибающей до нуля в моменты изменения ф на 180', как это показано на рис.
11.20. Жесткое ограничение этих сигналов в полосе восстанавливает их постоянную составляющую при изменении фазы на 180'. Таким образом, уро- 289 Пгсюигннал агнраюшаг о( О1 нисюалннлг сгиа Рис. !1.20. Влияние фильтрации и предельного ограиичеиия иа форму сигналов при двухфазной и четырехфазиой ФМ со сдвигом при изменении фазы на !80'1 о — в отсутствие фильтрации; б — при узкополосной фильтрации; о — при фильтрации и предельном ограничении вень боковых полос спектра этих сигналов, уменьшенный в результате узкополосной фильтрации, вновь увеличивается вследствие жесткого ограничения сигналов.
Если фильтрация не повлияла на интервалы между пересечениями нуля, то ограниченный и отфильтрованный сигнал на выходе такой же, что и входной не- фильтрованный сигнал. С другой стороны, огибающие сигналов с ММС с минимальным сдвигом и сигналов с четырехфазной ФМ со сдвигом не уменьшаются до нуля. Фильтрация сигнала в последнем случае сглаживает переходы фазы, но вызывает модуляцию огибающей (рис. 11.21). Однако минимальная величина огибающей при умеренной фильтрации будет не менее 0,707 ее пиковой величины. Жесткое ограничение сигналов с четырехфазной ФМ со сдвигом восстанавливает постоянство огибаю(цей, но изменяет сглаженные изменения фазы, как показано на рис.
11.21 пунктирными линиями. +гто ° тоо ио о( а ( 11 -ма б1 о о ио, гн, хо, гн ' Гн 1 ро' егто гтоо ао г> о г Осз (гилзшраиии ( т,о оюу т 'о1111 (а,т(т (а ИО,'Гн 1РО( о' '-Ю'-Оо' о'1 Лрииреализира 1 ранили Фильтраиии Рмс. 11,21. Сравнение фазовых переходов в сигналах с манипуляцией с минимальным сдвигом (ММС) и с четырехфазиой ФМ со сдвигом. В даняоч примере относительное кодирование не применяется Фаза вые переходы в сигнале с четырехфазной ФМ со сднигоч зависят от значения фазы в предылущеч такте. а — фаза сигнала при ММС; б— двоичные информационные символы; в — измеиеиие фазы сигнала при четырехфачиой ФМ со сдвигом; г — фаза сигнала при четырехфазиой ФМ со сдвигом; д — результирующая огибающая сигнала четырехфазиой ФМ со сдвигом: — в отсутствие фильтрации; — — — при наличии фильтрации.
В последнеч слу~ае огибающая с гнача синфазного члч кваараттрного канала уменьшается до нуля в чочент времени, когда в атом канале проюходит изменение фч ы на 1ЗО', тогда «ак огибающая сигнала в лругоч нанале остается постоянной. Зачетки. ч о при обычно: четырехфазнот ФМ огибзющая сигнала уменьшает-я зо пуля в те моменты времени, когда проиахолит одвовремсчное изменение оичвотов от (ОП к (101 Восстановление несущей сигналов с манипуляцией ММС представляется как в (1) = яп [Оз 1 + гр (1)) (11.28) где гр(/) может принимать значения, продвигаясь во времени вдоль любой непрерывной трассы через решетку, изображенную на рнс.
11 22, В течение длительности одного элементарного сим- Рис. 11.22. Закон изменения фазы сигнала с манинулнаией с минималь- ным сдвигом. Сплошные ливии соответствуют передаче символа Ь пунктирные — символа О. Т— длнтельность днончного символа, Л=(Ь— — тпу Нт. два ерглачн снмаоаа 1 — нс. пользуется частота Ь.
символа Π— частота г, ч вола Т с фаза гр(1) увеличивается на величину ОО,Т или гоаТ= = — ОЛ,Т. Определим нормированную разность частот /1 л (/з — 1а) Т = 2 /, Т. При й=!/2 фаза равна числу, кратному и/2 в конце каждого элемента. Более того, фаза равна нечетному числу, кратному и/2 в нечетные интервалы времени и равна четному числу, кратному и/2 в четные интервалы. Заметим, что каждый сигнал с частотой /, или /н передается прн начальном значении фазы, равном 0 или 180'. Таки~м образом, на интервале времени пТ</<(п+1) Т передается один из четырех сигналов: информационный ь -~яп (Озо /+ 2л/, 1) = ~з[п [гоо /+ л — 1; (1!.29) элемент 1 — о " ' — ~' 2т!' информационный — ~ ~з!п (ше /+ 2л/а 1) =- ~яп нзо! — — ~ (11 30) элемент 0 Таким образом, имеется один пз двух модулированных по фазе ~игналов с разностью частот и/Т рад/с, равной половине частоты следования элементов, Колебание этой разностной частоты может бь"ть восстановлено из переданного сигнала и использовано для тактовой синхронизации.
Восстановление несущей и когерентная демодуляция сигнала могут осуществляться с помощью устройства возведения в квадРат и системы ФАПЧ, показанных на рис. 11.23. На выходе устройства возведения в квадрат формируются несущие колебания частотами 2(%+/г) и 2(/О+/а). Оба эти колебаниЯ, кажДое с 10» 291 саз(ги,с ° сггс(г) ясп сваи мс гй) за! Нитегдалюр ос сбросам '((гпс) Рцс. (!.23. Структурная схема демодулятора сигнала ММС. Схема солеожит устройство восстановлении несущей двух ФМ сигналов, устройство тактовой синхронизации и решаю. щне устройства (РУ).
используюптие интегриоование в тенение лвух послеловатехьиых тактов с помощ'ю попеременно интегрирующих и разрнжаюших цепей. (Квадратурные каналы иогут быть, как показано на рисунке, взаимно инвериированы з зависимости ат звана при восстановле. нгги несущей): Кор — коррелптоо; Си — синфазный канал; Кв — ивадратурный канал; ТИ вЂ” тактовые импульсы с помощью интегрирования на интервале двух элементов (а не одного элемента, как при двухфазной ФМ) путем корреляционной обработки Т+йлт ' ((йп Т) = ( созе)о! Соз — Г(!)Я! (11.31) 1сигналы па выходах 2Т 1интеграторов 2Т-)-2лТ 1со сбросом У((2п+1)Т) = ( 51пй)о(5!и — Г(!)Й 2Т й+2лТ 292 (11.32) коэффициентом скважности 0,5, восстанавливаются с помощью' отдельных систем ФАПЧ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
