НОУ ІНТУЇТ | лекція | цифрова модуляція

1. Відновлення на приймальному кінці опорних коливань і тактової частоти. Як ми бачили на прикладах,...
2. Квадратурного-амплітудна модуляція

Відновлення на приймальному кінці опорних коливань і тактової частоти.

Як ми бачили на прикладах, реалізації демодуляторів потрібна наявність місцевого опорного коливання синхронізованого з передавачем. Більш того, для багаторівневих систем потрібно, як правило, і додаткове опорна коливання в квадратурі до першого. В даному випадку відновлення будь-якого опорного коливання ускладнюється тим, що ФМ на відміну від інших видів модуляції в діапазоні, переданого сигналу, не має каналу, по якому можна передати несучу частоту передавача. Відсутність несучої може бути подолано за допомогою методів нелінійного перетворення [75]

Спектр сигналів ФМ і характеристики помилок

на рис.4.8 наведені для порівняння спектри сигналів для систем 2-ФМ, 4-ФМ, 8-ФМ, розрахованих на однакові швидкості передачі даних.

Нагадаємо, що для системи ІКМ 90% потужності міститься в смузі спектра ( -тривалість символу вихідного сигналу). Високий відсоток потужності всередині цієї смуги означає, що сигнал може бути укладений в смузі до , І давати хорошу апроксимацію ідеальної форми сигналу.

на рис.4.8 видно, що більш багаторівневі системи працюють при більш вузькому спектрі (при більш низьких швидкостях передачі символів, але не бітів вихідних даних). Так система 8-ФМ передає один символ, який містить 3 - бита (див. Мал. 4.1 ), Але має спектр в 3 рази менше ніж ІКМ ( ).

Теоретично для зручного відновлення потрібно зберегти характеристики в середині кожного інтервалу. Тому необхідна ширина смуги частот дорівнює . Або швидкість передачі інформації в даній смузі частот дорівнює

Характеристика помилок приведена на рис.4.9 .

Чим більше рівнів в системі тим, більше потрібно мати відношення енергії на біт до щільності шуму (коефіцієнт сигнал-шум) при рівній імовірності помилки. Наприклад, для отримання однієї і тієї ж ймовірності помилки для систем 4-ФМ і 8- ФМ потрібно для 8-ФМ підвищити коефіцієнт сигнал-шум на 3 дБ.

Ймовірності помилок в системі з ФМ

Базове вираз, що визначає відстань між сусідніми точками в багаторівневій системі з ФМ, має вигляд:

Квадратурного-амплітудна модуляція

Як видно з попередніх розділів, використання квадратурних сигналів зручно для подання фазової модуляції з чотирма і більше фазами. У разі 4 ФМ квадратурні сигнали відповідають окремим каналам через те, що для кожного квадратурного каналу первинний сигнал може розглядатися незалежно. У багаторівневих системах з ФМ рівень вихідного сигналу для каналу I не є незалежним від рівня каналу Q (див. рис.4.4 і табл. 4.2 ). Після прийому первинного сигналу, однак, процеси модуляції і демодуляції можуть розглядатися як незалежні для всіх систем з ФМ.

Квадратурного-амплітудна модуляція - КАМ (QAM - Quadrature Amplitude Modulation) може розглядатися як розширена багаторівнева ФМ, в якій два вихідних сигналу генеруються незалежно. Таким чином, тут мають місце два повністю незалежних квадратурних каналу, що включають процеси кодування і детектування в основній смузі.

на ріс.4.11 показано сигнально - точені простір для системи з 16-КАМ і чотирма рівнями в кожному квадратурного каналі. Точки представляють складений сигнал, а штрихи на осях відзначають рівні амплітуди в кожному квадратурного каналі. Основна схема модулятор - демодулятор 16-КАМ представлена ​​на рис.4.12 .

Мал.4.11.

Сигнально-точкове простір модуляції для 16-ФМ

Відзначимо, що на відміну від ФМ сигналів сигнали КАМ, показані на рис.4.12 не містять постійної огинає. Наявність постійної огинає в ФМ пояснюється підтримкою відносини рівнів в квадратурних каналах. В КАМ такі обмеження не повинні застосовуватися з огляду на те, що в кожному каналі рівні незалежні. Звідси випливає, що КАМ не може використовуватися з підсилювачами, які можуть мати насичення в межах можливих потужностей.

Схема модулятора- демодулятора КАМ

Спектр системи з КАМ визначається спектром вихідних сигналів, що надходять в квадратурні канали. Оскільки ці сигнали в своїй основі мають ту ж структуру, що і вихідні ФМ сигнали, спектр 16-КАМ і 64 ФМ збігаються при однаковій кількості сигнальних точок на фазовій діаграмі.

Хоча спектри ФМ і КАМ збігаються, характеристики помилок цих систем сильно відрізняються. При досить великому числі сигнальних точок системи КАМ мають, як правило, кращі характеристики, ніж системи з ФМ. Основна причина полягає в тому, що відстань між сигнальними точками на діаграмі для системи з КАМ більше, ніж для відповідної системи з ФМ. на рис.4.13 проведено порівняння систем 16-ФМ і 16-КАМ, що працюють на однаковій пікової потужності, по відстані між точками.

Мал.4.13.

Сигнально-точкове простір модуляції для 16-ФМ

відстань між сусідніми точками в системі КАМ з нормованою до одиниці пікової амплітудою і числом рівнів L може бути представлено у вигляді:

n-КАМ має перевагу над системою n-ФМ при тій же пікової потужності.

В даний час для передачі користуються системами 256- КАМ. Треба відзначити, що надійне функціонування високоплотних форматів модуляції, таких як 256-КАМ вимагає суворої лінійності підсилювачів, для можливості обробки широкого діапазону амплітуд сигналів. Співвідношення для характеристик помилок методів 4-, 16-, 64- і 256 - КАМ в залежності від ставлення функції наведені на ріс.4.14

Ймовірності помилки в системах з КАМ