Управление информационными параметрами сигналов.

1.9. Классификация методов модуляции.

Надо сказать что такое модуляция и для чего она нужна.

Исследование видов модуляции необходимо для определения свойств каналов, сокращения избыточности модулированных сигналов и улучшения использования мощности передатчиков, определения потенциальной помехоустойчивости, помех соседним каналам и успешного решеия проблемм электромагнитной совместимости радиосистем ; разработки оптимальных методов реализации.

Идеальная непрерывная модуляция - это перенос спектра полезного сигнала в область более высоких частот без нелинейных, частотных и фазовых искажений. Если полезный сигнал представить в виде узкополосного процесса

U(t)=A(t)cos[₀t+Ф(t)], (1)

то в идеальном случае модулированный сигнал

S(t)=A(t)cos[₁t+Ф(t)], (2)

где ₁=₀+₂ - средняя частота сигнала-переносчика.

Из (1) и (2) следует, что при идеальной модуляции законы распределения огибающей и фазы узкополосного сигнала не должны изменяться, изменяется только средняя частота. Корреляционная функция огибающей не изменяется, а частота “косинусоидального заполнения” корреляционной функции модулированного сигнала равна ₁. Спектр модулированного сигнала смещается в область средней частоты ₁, но не изменяет своей формы. Реально модуляция сопровождается нелинейными, частотными и фазовыми искажениями. Поэтому, как правило, ширина спектра модулированных сигналов больше ширины спектра полезных сигналов, искажаются законы распределения огибающей и фазы, изменяются формы корреляционных функций и спектральных плотностей. Если полезный сигнал - случайный стационарный процесс, а сигнал - переносник - гармоническое колебание, то модулированный сигнал будет нестационарным случайным процессом, корреляционная функция и спектральная плотность которогозависят от текущего момента времени.

Для определения средних спектральных и корреляционных характеристик модулированного сигнала необходимо применять операцию усреднения но необходимо применять операцию усреднения по времени. В этом более общем случае соотношения Хинчина - Винера принимают вид

S₁()=2 (3)

, (4)

где S₁(), K₁() - средняя спектральная плотность и средняя корреляционная функция модулированного сигнала.

Корреляционные функции, спектральные плотности, законы распределения огибающей и фазы модулированных сигналов получают по заданным оператором модуляции, корреляционным функциям или спектральным плотностям, законам распределения огибающих и фаз полезного сигнала и переносчика.

Для классификации видов модуляции удобно использовать следующие признаки : характер полезного сигнала и переносчика ( детерминированный процесс, случайный стационарный процесс, случайный нестационарный процесс); сигналов (аналоговые, дискретные); информационного параметра (амплитуда, частота, фаза, длительность, период и т.д.) и др. В простейшем случае учитывают всего два признака : модулирующего сигнала и переносчика. Условно введем следующие классы модулирующих сигналов U(t) :

А - детерминированные непрерывнозначные процессы;

В - детерминированные дискретные последовательности;

С - случайные стационарные непрерывнозначные процессы;

D - случайные стационарные последовательности ;

Е - случайные нестационарные непрерывнозначные процессы ;

F - случайные нестационарные последовательности ;

G - дискретные случайные стационарные последовательности ;

H - дискретные случайные нестационарные последовательности

( см. ГОСТ 2187 - 76 ).

Аналогично введем классы переносчиков X(t) и для удобства записи обозначим их цифрами 1 - 8. В соответствии с введенными обозначениями класс А1 включает все непрерывные виды модуляции, в которых полезные сигналы и переносчики являются детерминированными непрерывными процессами ; класс В1 - все виды модуляции, в которых каждый сигнал рассматривают как детерминированную импульсную последовательность, а переносчик - как детерминированный непрерывный сигнал.

Аналогично объединяют в классы остальные виды модуляции. В теории передачи информации и передачи сигналов основное внимание уделяют тем классам модуляции, в которых полезные сигналы рассматривают как случайные. Это обусловлено тем, что детерминированные сигналы не несут информации. Далее, в процессе составления описания, рассматривают корреляционные и спектральные характеристики модулированных случайных сигналов.