Фазовая многоуровневая манипуляция

Исходное выражение для радиосигнала:

U_s= U_s∙cos[ω₀t+φ(t)]=I(t)∙cos[ω₀t+φ(t)]—Q(t)∙sin[ω₀t+φ(t)];

Это говорит о том, что радио сигнал может быть представлен в виде двух ортогональных функций, которые находятся в квадратуре {cos и sin на π/2}.

Каждая функция может быть промодулирована по-своему. Квадратурно-амплитудная — модуляция, при которой каждое слагаемое передается по-разному, но на одной несущей частоте.

Квадратурная четырех уровневая фазовая модуляция (4КФМ).

Сигнальное пространство — пространство, образованное за счет двух ортогональных осей.

Сигналы 4КФМ — сигналы с постоянной амплитудой.

Как правило, используется вариант, где есть начальный сдвиг фаз φ₀= π/4.

Здесь М=4, φ₀=0.

Метод осуществления 4КФМ.

Предположим, имеем:

Здесь І привязано к нечетному символу.

Допустим:

Для восьмиуровневой системы 8КФМ:

У 16КФМ — 16 точек. При 16КФМ — разнос точек очень маленький.

Амплитудно-фазовая модуляция или квадратурно-амплитудная модуляция.

16КАМ: 8КАМ: 4КАМ:

Используется вся ось 4КАМ(4-уровневая). 4КАМ полностью совпадает с 4ФМ.

Установка уровней при многоуровневых модуляциях может быть иерхической и неиерхической. При иерхической модуляции: шаг квантования устанавливается по приоритету. При неиерхической модуляции: шаг квантования одинаковый.

Разновидности модуляции.

QPSK – четырех уровневая УР КАМ.

Относительная фазовая модуляция (DQPSK):

Квадратурная ФМ со смещением (OQPSK):

Минимальный частотный сдвиг (MSK):

Достоинства: модуляция такими сигналами изменяет фазу генератора непрерывно (без скачков).

GMSK – Фильтр с характеристикой Гаусса:

Достоинства: большая спектральная эффективность, т.е. ширина главного спектрального лепестка; все достоинства предыдущих методов. Огибающая сигнала постоянна, что дает возможность использовать нелинейный режим передаваемого устройства.

COFDM: многочастотное уплотнение ортогональных частот с кодированием.

Если имеем исходную посылку b_к, которая содержит m символов длительностью Т_в каждая. Время передачи m символов m Т_в= Т_s. Мультиплексирование происходит за счет того, что каждый из m символов получает свою частоту.

В реальных системах отдельная частота присваивается не одному символу, а группе символов. Появляется возможность повышения пропускной способности этой системы. При этом

Т_s уменьшается.

Где Δ ― защитный интервал, в нем обработка не производится. Это связано с тем, что есть мешающие станции, которые могут излучать свой сигнал.

С помощью этой системы можно построить одночастотный приемник. В зависимости от сигнала способы модуляции могут быть разными. Чтобы не получить межсимвольного перекрытия ― есть Δf. Он равняется Δf = 1/2 Т_s. Используем не простые частоты, а ортогональные, т.е. каждая частота ортогональна к соседней. Тогда Δf = 1/Т_s. Этим исключается межсимвольное перекрытие. Т. к. полоса 8 МГц, то условия приема могут быть различным. Поэтому чтобы избежать шумов, помех и т. д. каждый сигнал проходит кодирование.

Например, такое:

Лекция 23.