5.21 Демодуляторы м-ичной амплитудной манипуляции

На рисунке 5.78 приведена структурная схема оптимального (в смысле минимальной средней вероятности ошибки при демодуляции) символа (элемента) сообщения когерентного демодулятора МАМП сигналов. Она содержит когерентный (синхронный) детектор, согласованный фильтр, дискретизатор, многопороговое решающее устройство. В многопороговом решающем устройстве производится сравнение текущего отсчета выходного сигнала согласованного фильтра с возможными значениями, соответствующими переданным символам, и выносится решение в пользу ближайшего. В демодулятор включены два вспомогательных элемента: блоки восстановления несущей и тактовой частоты. Первый служит для формирования опорного напряжения для когерентного (синхронного) детектора, второй – для формирования последовательности стробирующих импульсов с частотой следования символов, моменты появления которых должны совпадать с моментами достижения максимального значения выходными сигналами согласованного фильтра, т.е. тактовыми моментами времени kT_s.

Рис. 5.78. Структурная схема оптимального когерентного демодулятора МAMП сигналов

5.22 Демодуляторы м-ичной фозовой манипуляции.

Рис. 5.79. Структурная схема оптимального когерентного демодулятора AMП сигналов

Структурная схема оптимального когерентного демодулятора 4ФМП сигналов (наиболее простого) изображена на рисунке 5.79. Демодулятор по существу представляет параллельное соединение 2-х когерентных демодуляторов 2ФМП сигналов, в которых решение относительно двоичных сигналов передаваемого сообщения выносится независимо путем определения знака отсчетов квадратурных составляющих принимаемых сигналов. В общем случае решения относительно переданных символов сообщения на основе анализа отсчетов квадратурных составляющих принимаемых сигналов должно выноситься совместно. Вместо обычных знаковых компараторов необходимо использовать в каждом канале многопороговые решающие устройства и логическую схему, обеспечивающую однозначное восстановление исходных символов сообщения. С помощью этих элементов осуществляется разбиение двумерного сигнального пространства на секторы шириной 2π/М и проверка на принадлежность принятого сигнального вектора тому или иному сектору.

Этот же принцип проверки по секторам можно реализовать в несколько иной форме, анализируя лишь фазу принятого сигнального вектора и сравнивая ее с возможными значениями фазы сигнальных векторов в двумерном сигнальном пространстве. В качестве истинного значения фазы, а следовательно, и символа переданного сообщения принимается то, которое «ближе всего» расположено к значению фазы принятого сигнального вектора. Оптимальное оценивание фазы принятого сигнально вектора осуществляется в соответствии с алгоритмом

, (5.43)

. (5.44)

Структурная схема когерентного демодулятора многопозиционных ФМ сигналов (МФМП) реализующего алгоритм (5.43), (5.44), изображена на рис.5.80.

Рис. 5.80. Структурная схема когерентного демодулятора М-ФМ сигналов

Иногда на практике возникает необходимость в демодуляции ФМ сигналов без когерентного опорного сигнала. Это прежде всего связано с ограничениями на сложность реализации демодулятора и на время, затрачиваемое на восстановление несущей с требуемой точностью, либо с невозможностью формирования когерентного опорного сигнала из-за значительных фазовых возмущений, вносимых аппаратурой приемопередающего трата и средой распространения сигналов.

Один из подходов, позволяющих осуществить демодуляцию ФМ сигналов без когерентного опорного сигнала, заключается в использовании в качестве последнего сигнала, принимаемого в интервале времени (k-1)T_s, который предшествует текущему. Та­ким образом, если последовательность символов передаваемого сообщения предварительно подвергнута относительному кодиро­ванию в модуляторе передатчика, то, анализируя разность фаз сигналов, принимаемых в смежных интервалах времени (k-1)T_s, и kT_s, в демодуляторе приемника принципиально возможно восста­новить исходные символы передаваемого сообщения и устранить фазовую неоднозначность. В этом случае символы передаваемого сообщения отображаются в разностях фаз ∆φ_k= φ_k- φ_k-1 значения, которых выбираются из множества

{ . (5.45)

Структурная схема автокорреляционного демодулятора М-ичной относительно ФМП (МОФМП) сигналов для М=4 изображена на рис.5.81. Здесь фазовая неодно­значность ф_н может быть устранена, если она остается постоянной по крайней мере на протяжении двух смежных интервалов време­ни T_s. Эта схема реализует оптимальный по критерию максималь­ного правдоподобия алгоритм оценивания разности фаз прини­маемых сигналов на протяжении двух смежных интервалов време­ни T_s [22].

Рис.5.81 Автокорреляционный демодулятор 4ОФМП сигналов

Одним из достоинств π/4-ОКФМП сигнала является возмож­ность достаточно простой реализации алгоритмов некогерентной.

Рис.5.82. Структурная схема автокорреляционного демодулятора π/4 – ОКФМП сигналов

Рис.5.83. Структурная схема некогерентного демодулятора π/4 – ОКФМП сигналов

демодуляции с автокорреляционным преобразованием, не тре­бующих предварительного восстановления несущей. Это особенно важно для каналов связи с допплеровским сдвигом частоты и бы­стрыми релеевскими замираниями.

Алгоритмы некогерентной демодуляции с автокорреляцион­ным преобразованием сигналов со смещенной относительной квад­ратурной манипуляцией реализуются сложнее.

Структурные схемы демодуляторов, реализующих алгоритмы некогерентной демодуляции л/4-ОКФМ сигналов изображены на рис.2.50, 2.51. Первая является чисто автокорреляционной, вто­рая - квадратурной с автокорреляционным преобразованием.