Методы манипуляции и эффективность использования полосы рабочих частот в ссс.
В ССС всегда, когда возможно, используются фазовые методы манипуляции, поскольку они наиболее эффективны из известных с точки зрения, как энергетики, так и полосы рабочих частот.
Но возникает необходимость подавления внеполосного манипуляционного спектра (ВМС) манипулированных ФТ (фазовая телеграфия) сигналов для дальнейшего повышения эффективности использования выделенной полосы рабочих частот. Здесь под ВМС понимаются вызванные манипуляцией составляющие спектра, лежащие вне основной полосы шириной порядка скорости манипуляции. Под скоростью манипуляции мы понимаем число элементарных сигналов, передаваемых при манипуляции в единицу времени. Длительность элементарного сигнала Т = 1/В, где В – скорость манипуляции.
Различают две группы методов подавления ВМС: сохраняющие постоянство амплитуды манипулированного сигнала и приводящие к дополнительной амплитудной модуляция сигналов.
Достоинство методов первой группы заключается в том, что здесь сохраняется возможность трансляций формируемого сигнала через любые тракты с безынерционной нелинейностью, в частности через усилители мощности, работающие в режиме насыщения. Наоборот, методы второй группы исключают такую возможность, что приводит к усложнению и удорожанию оборудования (прежде всего ЗС).
Методы первой группы сводятся к сглаживанию закона изменения фазы φ(t) при манипуляции по тем или иным правилам. Математически можно доказать, что огибающая энергетического спектра ФМ сигналов убывает по мере удаления от несущей асимптотически со скоростью 6(т + 1) дБ/октаву, где т — номер первой, терпящей разрыв, производной фазы. Так при изменении фазы скачком скорость убывания огибающей асимптотически стремится к 6 дБ/октаву, а при непрерывном законе изменения фазы, но с изломами - 12 дБ/октаву.
Кажется, что, повышая неограниченно порядок сглаживания φ(t), можно все более сужать внеполосный манипуляционный спектр. Это, однако, не так. Обратим внимание на то, что речь шла лишь об асимптотическом поведении огибающей спектра, проявляющемся при достаточно больших значениях F расстояния по частоте от несущей. Значения F, при которых эта асимптотика начинает действовать, зависят от протяженности во времени той области, где закон изменения фазы сглаживается. например, τ = 0.1Т. то улучшение манипуляционного спектра за счет сглаживания будет проявляться лишь для F > 10В. Поэтому, стремясь размещать отдельные каналы возможно ближе, необходимо увеличивать τ. В известном смысле предельные результаты на этом пути могут быть достигнуты, если принять τ = Т. Соответствующий метод манипуляции был разработан специально для ССС и получил название манипуляции с минимальным сдвигом (ММС).
При ММС для передачи символа-1 фазу сигнала в течение очередного такта линейно увеличивают так, чтобы за это время общее приращение фазы составило π/2; передаче символа 0 соответствует линейное уменьшение фазы на π/2. Указанную манипуляцию можно рассматривать как частотно-фазовую, действительно, здесь передаче символа 1 соответствует излучение частоты f1 = fнес + 0,25В, а символа 0 - частоты f0 = fнес - 0,25В, причем девиация частоты Δf = 0,25В когерентна скорости манипуляции, так что модуль набега фазы за посылку составляет в точности π/2.
Здесь под fнес понимается несущая частота сигнала. Указанный сдвиг частоты и дал название описанному методу манипуляции — ММС.
при ММС элементарные сигналы не являются противоположными, в действительности они ортогональны. Поэтому, опираясь на теорию потенциальной помехоустойчивости, можно предположить, что помехоустойчивость такого сигнала даже при идеальном приеме, существенно уступает ФТ.
ММС представляет собой метол манипуляции, при котором вид посылки, излучаемой на очередном тактовом, зависит не только от очередного передаваемого информационного символа, но и от того, какая посылка передавалась на предыдущем интервале (фаза изменяется относительно предыдущего значения); таким образом, здесь речь идет уже о канале с памятью, на который выводы о потенциальной помехоустойчивости не распространяются.
переход к ММС не снижает эффективности использования энергетического потенциала, обратимся к вопросу о полосной эффективности, обеспечиваемой такими сигналами. Энергетический спектр при случайном законе манипуляция для сигнала ММС определяется следующим соотношением:
Это выражение позволяет оценить ширину основной полосы частот F0 (по уровню -3 дБ относительно максимума спектра), занимаемой сигналом ММС. Оказывается, F0 = 0,64В. Для удобства сравнения этого результата с аналогичными соотношениями для других методов манипуляции введем величину ВД, определяемую как число двоичных символов, переносимых манипулированным сигналом в единицу времени: для ММС В = ВД. Как известно, для сигналов бинарной ФТ (БФТ) F0 = Вд, а для двукратной ФТ (ДФТ) Fq = ВД/2. Таким образом, по основной полосе ММС немного уступает ДФТ, но заметно уже БФТ. Коэффициент к(F) представляет собой отношение суммарной мощности спектральных компонент, частоты которых отстоят от несущей более чем на F/2Гц (лежат вне полосы шириной F), к общей мощности всего сигнала. Очевидно, что к(F) может служить показателем компактности спектра.