Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Многопозиционная фазовая модуляция




Наиболее распространенным методом многопозиционной модуляции является 4-позиционнаяквадратурная фазовая модуляция (манипуляция)
4-ФМ (QPSK – Quadrature Phase Shift Keying). Диаграмма сигнала 4-ФМ (произвольная) приведена на рис. 4.10.

Рис. 4.10. Сигнальное созвездие

Любое из 4 состояний сигнала можно представить как сумму двух составляющих: UI – синфазной (inphase) и UQ – квадратурной (quadrature) составляющих

(4.26)

Схема квадратурного модулятора приведена на рис. 4.11.

Рис. 4.11. Схема квадратурного модулятора:
UЦИС – информационный цифровой сигнал;
ПК – преобразователь кода;
I –модулятор синфазной составляющей;
Q –модулятор квадратурной составляющей;
БМ I – балансный модулятор синфазной составляющей;
БМ Q – балансный модулятор квадратурной составляющей; S – сумматор

При манипуляции 4-ФМ каждое значение фазы содержит информацию о двух битах, а символьная скорость fs передачи в синфазном и квадратурном каналах в 2 раза ниже скорости передачи данных (рис. 4.12):

(4.27)

Для приема сигнала 4-ФМ используют квадратурный синхронный детектор (рис. 4.13).

Рис. 4.12. Временные диаграммы при формировании сигнала 4-ФМ

Рис. 4.13. Схема квадратурного синхронного детектора

Сигналы на выходе БМ I и БМ Q:

,

После фильтрации радиочастотных составляющих в ФНЧ получаем исходные сигналы UI и UQ.

Модуляцию 4-ФМ можно использовать, когда есть опорный (пилотный) сигнал. Тогда можно определять фазу, соответствующую передаче двух бит в соответствии с рис. 4.10. Если пилотный сигнал отсутствует, то по аналогии с 2-ОФМ применяют 4-ОФМ (4-позиционную относительную фазовую манипуляцию; DQPSKDifferential QPSK).

Цена, которую приходится платить за увеличение эффективности использования канального ресурса – снижение помехозащищенности передачи, т. е. увеличение коэффициента ошибок в сравнении с 2-ФМ. При сопоставлении с 2-ФМ, где принятый бит определяют на полуплоскости, в случае 4-ФМ принятый символ (2 бита) определяют в квадранте (рис. 4.10). При 4-ФМ в сравнении с 2-ФМ коэффициент ошибок возрастает в 2 раза при том же β.

Ограничение полосы модулирующих частот приводит к тому, что всякий переброс фазы на π сопровождается переходом огибающей сигнала через нулевое значение (рис. 4.14, а), что ужесточает требования к нелинейным искажениям в усилителях мощности. При применении 4-ФМ возможен вариант модуляции, при котором перебросы фазы на π отсутствуют. Такую модуляцию называют офсетной 4-ФМ (Offset QPSK). При О4-ФМ изменение модулирующих напряжений в синфазном и квадратурном каналах происходит со сдвигом на один бит Tb, так что фаза меняется только на ± 90°, а огибающая не падает до 0 (рис. 4.14, б).

Временные диаграммы при офсетной 4-ОФМ показаны на рис. 4.15.

При каждом изменении состояния происходит сдвиг фазы на ± 90°.

Все четные биты передают по синфазному каналу UI, нечетные биты – по квадратурному UQ.

В определенной степени аналогом модуляции 04-ОФМ является модуляция -ОФМ (рис. 4.16). Он имеет 8 позиций фазы, но сдвиг фазы на π отсчитывают таким образом, чтобы не было переходов на ; ; .

Рис. 4.14. Огибающая при сдвиге фазы: а – на π, б – при офсетной 4-ФМ

Дальнейшее увеличение спектральной эффективности приводит к увеличению состояния сигнала. Вообще, если радиосигнал имеет M состояний, то требуемая для его передачи минимальная полоса Пmin связана со скоростью передачи B соотношением

(4.27)

Рис. 4.15. Временная диаграмма при офсетной 4-ФМ

При этом длительность символов, передаваемых по радиоканалу

.

Рис. 4.16. Диаграмма переходов в сигнале -ОФМ

В сигнале 8-ФМ (8-позиционной фазовой модуляции) один сигнальный символ содержит информацию о 3 битах (рис. 4.17).

Каждое соседнее состояние отличается на 1 бит (код Грея):

.
,
,

Помехозащищенность 8-ФМ ниже, чем 4-ФМ. Если при 4-ФМ принятый символ определяют в квадранте (рис. 4.10), то при 8-ФМ в секторе (рис. 4.17).

Рис. 4.17. Созвездие сигнала 8-ФМ

Для получения того же значения BER в 8-ФМ необходимо увеличение отношения сигнал/помеха в сравнении с 4-ФМ на 4–5 дБ [10]. По аналогии с 8-ФМ следующим был бы сигнал 16-ФМ, однако большей помехозащищен-ностью обладают сигналы квадратурной амплитудной модуляции КАМ.







Дата добавления: 2014-11-10; просмотров: 1558. Нарушение авторских прав

codlug.info - Студопедия - 2014-2017 год . (0.005 сек.) русская версия | украинская версия