Двухпозиционная фазовая манипуляция
Простейшим случаем цифровой модуляции является двоичная фазовая манипуляция 2-ФМ (ВРSК, Вinагу Рhase Shift Кеуing), при которой для пере-дачи любого из двух двоичных символов 0 или 1 используют два значения начальной фазы отрезка гармонического колебания на интервале [0; T]:
Сигналы 2-ФМ, обладают наилучшей (потенциально достижимой) по-мехоустойчивостью, т. е. при заданном отношении сигнал/шум имеют наи-меньшую вероятность ошибочного приема, однако ее достижение возможно лишь в таких приемных устройствах, в которых обеспечивается постоянство фазы опорного колебания, например, при передаче пилотного (опорного) сигнала в стандартах сотовой связи с кодовым разделением каналов.
Формирование сигнала 2-ФМ осуществляют путем умножения модулирующего сигнала на колебания несущей частоты . Эту операцию выполняют в балансных модуляторах (смесителях) с последующей фильтрацией частот высших порядков. Полоса радиосигнала Прад в 2 раза шире полосы модулирующего сигнала Пмод.
В тех случаях, когда сигнал опорной фазы отсутствует, используют отнсительную (дифференциальную) двоичную фазовую модуляцию (2-ОФМ) (DBPSK, Differential Вinагу Рhase Shift Кеуing), при которой информация содержится не в абсолютном значении начальных фаз, а в разности начальных фаз двух соседних сигналов.
Например, при передаче символа 0 начальная фаза на текущем тактовом интервале остается неизменной по отношению к предыдущему интервалу, а при передаче символа 1 происходит изменение фазы колебания на π. По такому же правилу работает и приемник при принятии решения о переданном символе. В табл. 4.1 показано, как меняется фаза радиочастотного сигнала при модуляции 2-ОФМ.
Таблица 4.1
Информационные биты | ||||||||||||
Текущая фаза φ | π | π | π | π | π | π | π |
Метод 2-ОФМ можно рассматривать как традиционную систему 2-ФМ с дополнительным кодированием передаваемого сообщения. Пусть {аk} (k = 0, 1, 2,...) – исходный двоичный поток сообщений. Кодирование начинают с установки предопределенного первого бита последовательности b0.
Далее последовательность закодированных бит {bk} формируют так:
|
где символ означает сложение по модулю 2.
При переходе к 2-ОФМ и фиксированном отношении сигнал/помеха коэффициент ошибок возрастает в 2 раза [10].
Минимальная полоса, необходимая для передачи сигнала со скоростью B кбит/с при 2-ФМ (2-ОФМ), составляет B кГц. В стандарте СDMA2000 при скорости кодирующих последовательностей (чипов) Вчип = 1,2288 Мчип/с полоса сигнала, обрабатываемого приемником, составляет 1,25 МГц.
Несмотря на то, что сигналы 2-ФМ обладают наилучшей помехоустойчивостью, они не обеспечивают высоких скоростей передачи информации, поскольку каждому значению сигнала ставится в соответствие только один информационный символ.
Для существенного повышения скорости используют многопозиционные сигналы,когда радиосигнал на одном тактовом интервале может принимать M различных значений. При этом каждый радиосимвол несет информацию о log2M информационных символах, длительность радиосимволов , а полоса радиосигнала уменьшается в log2M раз по сравнению с полосой, занимаемой сигналом 2-ФМ.
Ансамбль многопозиционных сигналов можно получить из соответствующих двоичных сигналов путем введения большей градации значений модуляционного параметра.
Сигналы с многопозиционной фазовой манипуляцией (М-ФМ), каждый из которых имеет энергию Е на интервале [0, T], представимы в виде
где а функцию А(t) выбирают, исходя из требования к спектральной эффективности, параметр определяет М возможных значений начальной фазы отрезка гармонического колебания.
Полагая М = 2 и выбирая в качестве А(t) прямоугольный импульс, получаем как частный случай рассмотренные выше сигналы 2-ФМ, у которых амплитуда
Дата добавления: 2016-01-07; просмотров: 1733;