Современные способы модуляции и манипуляции – ЧАСТЬ 1

Для передачи сообщений на расстояние с помощью радиоволн необходима модуляция несущего колебания высокой частоты низкочастотным сигналом од- нозначно отображающим сообщение. Модуляцией называют процесс изменения одного или нескольких параметров высокочастотного колебания (несущей) в со­ответствии с передаваемым (модулирующим) сообщением. Основные способы модуляции, применяемые на практике, так или иначе связаны с варьированием таких параметров несущего колебания, как амплитуда, фаза и частота (основная идея соответствующих способов модуляции проиллюстрирована на рис. 2.14).

Если параметры высокочастотного колебания изменяются непрерывно, то такие виды модуляции называются непрерывными (аналоговыми), а если они принимают определенные фиксированные значения – цифровыми. В этом слу­чае модуляцию называют манипуляцией. В современных телекоммуникаци­онных системах связи с целью повышения качества передачи информации не­прерывные сообщения преобразуют в дискретные. Поэтому в дальнейшем мы будем говорить только о цифровых способах модуляции, актуальных для бес­проводных систем связи нового поколения.

Выбор способа модуляции обязательно сопряжен с поиском компромисса между взаимно противоречивыми требованиями к спектральной эффективно­сти и достоверности передачи информации. С одной стороны, как следует из теоремы Шеннона, качество передачи возрастает с расширением спектра сигна­ла. С другой стороны – удельная (на единицу полосы) скорость передачи, або­нентская емкость системы и ее электромагнитная совместимость с другими РЭС определяются компактностью спектра используемых сигналов. Энергетическая эффективность передачи обеспечивается путем максимизации минимального расстояния между векторами сигналов в евклидовом пространстве.

Известные способы цифровой модуляции при прочих равных условиях су­щественно отличаются по помехоустойчивости. Так, для гауссовского канала вероятность ошибки в приеме символа определяется [12] выражением

где Е = + Е2~ Ех2 – энергия разности различаемых сигналов;

2 – «взаимная» энергия сигналов, численно равная их ненормированной взаимно корреляционной функции;

N0 – спектральная плотность белого шума;

Например, в случае амплитудной манипуляции (при передаче одного из двух состояний сигнала, отображаемого «нулевым» или «единичным» импуль­сом: см. рис. 2.14) разностная энергия равна энергии сигнала E=ES (поскольку

Рис. 2.14. Иллюстрация принципов амплитудной, частотной

и фазовой манипуляции

При частотной манипуляции, соответствующей передаче двух возможны (альтернативных) равновероятных сигналов с одинаковыми энергиями в дву непересекающихся частотных полосах {e=e=es) их разностная энергия равн (см. рис. 2.14):

Следует

однако учесть, что приведенный результат сравнения помехоустойчивости ам­плитудной и частотной модуляции справедлив при условии одинаковой средней мощности сигналов. При амплитудной манипуляции используется т.н. сигнал «с активной паузой» (передаче «О» соответствует выключение передатчика). Легко проверить, что если сравнить помехоустойчивость схем AM и ЧМ при условии одинаковой средней энергии сигналов, то та окажется одинаковой.

Сигналы с двоичной фазовой манипуляцией в технической литературе чаще всего упоминаются по аббревиатуре BPSK (Binary Phase Shift Keying). Поскольку в этом

случае e~e=es, а взаимная энергия ) сиг_

Рнс. 2.15. Фрагмент сигнала с двоичной фазовой манипуляциеи и диаграмма его фазовых состояний

нальные векторы BPSK наиболее разнесены в евклидовом пространстве (см. рис. 2.14). Согласно (2.6), вероятность ошибки на бит в данном случае равняется

Таким образом, фазоманипулированные сигналы отличает наибольшая по­мехоустойчивость. Напротив, сигналы с двоичной амплитудной манипуляцией не обладают достаточной помехоустойчивостью и не обеспечивают в доста­точной мере эффективный энергорежим работы передатчика. В системах бес­проводной связи третьего и последующих поколений амплитудная модуляция применяется только в сочетании с фазовой модуляцией. Следующий подраздел мы посвятим краткому рассмотрению основных способов модуляции несущей, используемых в современных беспроводных телекоммуникационных системах.

Вы можете следить за любыми ответами на эту запись через RSS 2.0 ленту. Вы можете оставить ответ, или trackback с вашего собственного сайта.

Оставьте отзыв

XHTML: Вы можете использовать следующие теги: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>

 
Rambler's Top100