42. Формирование и передача сигналов с кам.

Существует вид модуляции, совмещающий амплитудную и фазовую манипуляции. Это квадратурная амплитудная манипуляции. При этом виде модуляции изменяются два параметра передаваемого сигнала: фаза и амплитуда. Квадратурная амплитудная модуляция имеет хорошие характеристики помехоустойчивости, при этом позволяет повысить передачу информации за один символьный интервал. Передача двух, четырех битов за один символьный интервал может производиться при сохранении достаточно высокой помехоустойчивости. По каналам, не слишком засоренным шумами, выполняется передача сигналов QAM, символьный интервал которых содержит 8 и даже 9 бит информации, при этом символьное пространство содержит соответственно 256 и 512 элементов. Однако при такой информационной плотности помехоустойчивость сигнала мала, и дальнейшее повышение плотности информации сопряжено с резким ухудшением качества связи.

При модулировании сразу двух параметров: амплитуды и фазы, сигнальные точки будут размещаться в дву­мерном сигнальном пространстве более рационально, поэтому увеличение спектральной эффективности не будет сопровождать­ся резким уменьшением минимального расстояния. Здесь снято ограничение на то, чтобы сигнальные точки располагались только на прямой линии (AM), либо только на окружности (ФМ).

Передаваемый сигнал со­стоит из двух квадратур­ных несущих, модулирован­ных по амплитуде много­уровневыми последова­тельностями импульсов. Вид модуляции называют комбиниро­ванной амплитудно-фазо­вой модуляцией (АМ-ФМ). Геометрически сигналы с этим видом модуляции могут быть представлены в виде двумерного сиг­нального созвездия точек в двумерном пространстве сигналов. Энергетический выигрыш, обеспечиваемый АМ-ФМ сигналами по сравнению с ФМ сигналами возрастает с увеличением М. С точки зрения простоты технической реализации уст­ройств модуляции и демодуляции наибольший интерес представ­ляют сигнальные созвездия прямоугольной конфигурации. Они образуются путем сложения двух квадра­турных несущих, модулированных по амплитуде многоуровневыми последовательностями импульсов. Ширина полосы частот, занимаемая АМ-ФМ и ФМ сигналами, одна и та же. Поэтому они име­ют и одинаковую спектральную эффективность.

Рассмотрим общий вид сигнала, модулированного по фазе: . С учетом простейших тригонометрических соотношений данную формулу несложно привести к виду: . Из полученного выражения видно, что исходный сигнал можно представить в виде суммы двух гармонических составляющих, смещенных друг относительно друга по фазе на 90°, так как .

В передатчике, производящем модуляцию, одна из этих составляющих синфазна сигналу генератора, а вторая находится в квадратуре по отношению к этому сигналу. Синфазная составляющая обозначается как I (In Phase), а квадратурная – как Q (Quadrature).

Исходный сигнал несложно преобразовать:

.

Если ввести обозначения ; , то получим следующий вид сигнала: , , .

Для осуществления КАМ-16 необходимо сформировать его созвездие. Вся координатная плоскость разделена на 4 квадранта, в которых первые 2 бита каждого из четырех состояний совпадают друг с другом. Следующие 2 бита однозначно отвечают за смещение соответствующего состояния относительно начала координат: четвертый бит определяет смещение по горизонтали, а третий по вертикали.

Два варианта на рис.1.2 (символьные пространства соответствующие четырехпозиционной квадратурно - амплитудной манипуляции) демонстрируют возможность двух вариантов манипуляции амплитудой: каждая из составляющих сигнала может или присутствовать с заданной амплитудой, или отсутствовать (два ортогональных двоичных сигнала). При втором варианте каждая из составляющих присутствует с заданной амплитудой, но с разными фазами. Фазы сигналов также меняются в соответствии с двоичным кодом. Второй вариант представляется более предпочтительным, потому передаваемый сигнал имеет равномерную мощность, не имеет пиковых амплитуд.

Рис. 1.2 Варианты символьного пространства четырехпозиционной квадратурно - амплитудной манипуляции.