Частотна маніпуляці в цифрових радіорелейних системах передачі

Змінним параметром при частотній маніпуляції являється частота радіосигналу. В радіорелейних системах передачі застосовується двійкова, 3- рівнева, 4- рівнева і 8- рівнева частотна маніпуляція (ЧМ). Радіосигнал з ЧМ запишеться:

де

допоміжна частота яка визначає різницю частотних рівнів при ЧМ і залежить від М.

випадкова початкова фаза.

Смуга частот, яка необхідна для передачі ЧМ радіосигналу і ефективність її використання залежить від швидкості передачі інформації В, числа рівнів М і максиальної девіації частоти.

При М= 2,4,8

Де максимальна девіація частоти що залежить від М

максимальний індекс частотої маніпуляції.

При демодуляції ЧМ радіосигналів застосовується некогерентне детектування. При цьому використовуються ті ж частотні детектори, що і в аналогових радіорелейних системах передачі.

Великий інтерес представляє застосування частотної маніпуляції з мінімальним зсувом (ЧММЗ). Вона являється частковим випадком маніпуляції з неперервною фазою. При цьому фаза маніпульованого радіосигналу змінюється неперервно і не має скачків на границях радіоімпульсів.

При ЧММЗ для передачі 1 і – 1, як при звичайній двійковій ЧМ використовуються дві частоти. Однак розклад між ними вибирається таким, щоб за час тривалості елементу Т фаза маніпульованого радіоімпульсу змінювалася рівно π/2. При цьому, якщо передається 1, то частота радіосигналу:

При цьому в момент закінчення радіоімпульсу його фаза отримує зсув на π/2.При передачі -1 частота радіоіпульсу

, в результаті чого фаза радіоімпульсу в момент його закінчення набуває зсув - π/2. Аналітично це записується

, де

В момент часу t=(k+1)T, при умові, що - ціле число, фаза радіосигналу,

де значення фази при t = kT, тобто в момент закінчення попереднього радіосигналу.

При демодуляції ЧММЗ радіосигналів використовується когерентне детектування. Таким чином ЧММЗ дуже подібна до ВФМЗ, при якій фаза маніпульованого сигналу теж змінюється на π/2 протягом кожного інтервалу Т. Відмінність полягає в тому, що при ЧММЗ фаза φ змінюється не скачкоподібно, а непередавно.

При цьому відсутність фазових зсувів на 180˚ при ЧММЗ як і при ВФМЗ суттєво зменшує паразитну амплітудну модуляцію.

Лекція №25

Амплітудно-фазова маніпуляція в цифрових радіорелейних системах передачі.

Інформаційним параметром при цьому являється комплексна амплітуда радіосигналу. Застосування багаторівневої амплітудно- фазової маніпуляції дозволяє забезпечити високу ефективність використання смуги частот.

Вираз для радіосигналу з М – рівневою АФМ можна записати наступним чином:

UАФМ(t) = V0k(t-kτ) * Re(Vk) = V0k(t-kτ) * (Vck*cos + Vck*sin)

Zk(t-kτ)= 1, kτ< t≤(k+1) τ 0, t≤ kτ, t>(k+1) τ

k =0,1,2….

Vk – нормована комплексна амплітуда АФМ радіосигналу.

1 при М = 4

Vck, Vsk = 1;3 при М = 16

1;3;5;7 при М = 64

При цьому формування М – рівневого АФМ радіосигналу може бути реалізовано методом – рівневої балансної амплітудної маніпуляції квадратурних коливань однієї частоти і додавання отриманих АМ радіосигналів.

По цій причині АФМ часто називають квадратурною амплітудною маніпуляцією (КАМ).

В якості прикладу на векторній діаграмі покажемо можливі варіанти радіосигналу тривалістю τ = 4Т з 16 – ти рівневою АФМ.

0110 0110 1110 1010 10

0011	0111	3 2 1			1111
				Vi(t) φi(t)
-3 -2 0001	-1 0101	0		1	2 3 1101
0000	0100	-1 -2 -3			1100

1011 11

V_ck(t)

1001 01

1000 01 00 01 11 10

Як видно з малюнку число можливих значень амплітуди радіосигналу АФМ – 16 дорівнює 3, а фази – 12.

Мінімальна смуга частот і максимальна ефективність використання смуги відповідно визначаються:

ПАФМ-16 = В/4

SАФМ-16 = 4