39. Формирование и передача сигналов с дискретной фазовой модуляцией.
В настоящее время в системах передачи дискретной информации все шире используют фазовую манипуляцию. По сравнению с частотной она обеспечивает двукратный энергетический выигрыш, лучшую помехоустойчивость или при такой же пропускной способности двукратный выигрыш по занимаемой полосе частот. При ФМ передатчик излучает колебание одной частоты, фаза которого может принимать 2 или более дискретных значения, в зависимости от передаваемого сообщения.
Для уменьшения внеполосных излучений передатчика формирование сигналов ФМ следует производить без резких скачков фазы.
Наибольшую экономию спектра и лучшую помехоустойчивость обеспечивает относительная фазовая манипуляция (ОФМ), когда изменение дискретных значений фазы происходит лишь при переходе например, от1 к 0, а при обратном переходе фаза не изменяется. При этом число манипуляций фазы вдвое меньше.
В ОФМ при передаче информации кодируется не сама фаза радиосигнала, а разность фаз (фазовый сдвиг) двух соседних радиоимпульсов.
Правило кодирования при ОФМ приведено на рис. 38.
перход |
1→1 |
- скачек фазы |
|
1→0 |
- нет скачка фазы |
|
0→0 |
- нет скачка фазы |
|
0→1 |
- скачек фазы. |
Рис.38
Простейший фазовый манипулятор может быть выполнен по принципу коммутации фазовращателей, обеспечивающих необходимые сдвиги фаз несущего колебания. При этом во избежание значительного расширения внеполосного спектра моменты коммутации фазы целесообразно синхронизировать с несущим колебанием, для избежание разрыва фазы.
В возбудителях иногда сигналы ФМ получают путем изменения частоты на фиксированную величину с последующим делением частоты в N раз. Так как изменению частоты на 1 Гц соответствует изменение фазы на 360°, то для 2ФМ необходимо деление с N=2. На практике часто формирование сигналов ФМ и ОФМ производят в манипуляторах, работающих на частотах стандартного телефонного канала, и сформированный сигнал подают на вход телефонного канала возбудителя связного однополосного передатчика. При этом фильтры в тракте формирования ОМ сигнала способствуют ограничению внеполосных излучений.
В многоканальных и спутниковых системах связи, а также телеметрических системах в целях повышения качества, помехоустойчивости и достоверности все чаще используется передача сигналов в дискретной форме. При этом для передачи по одному каналу ТЧ с полосой 300…3400 Гц применяется дискретизация с частотой 8 кГц и осуществляется кодирование восьмиразрядным двоичным кодом, так что скорость передачи информации составляет 8*8*103=64 кбит/с; 32 канала объединяются в первичную группу и требуют скорости передачи приблизительно 8,5; 34,5; 440 Мбит/с. Передача таких больших потоков информации осуществляется на частотах f≥10ГГц с использованием четырех- или восьми позиционной относительной фазовой манипуляции.
Формирование четырехпозиционного сигнала 4ОФМ может быть выполнен по коммутационной схеме рис.1, где цифровой сигнал (ЦС) поступает на вход преобразователя кода (ПК), а сигналы от опорного генератора – Г(например, промежуточной частоты fПЧ=70МГц) преобразуются в блоке фазовращателя (ФВр) в четыре сигнала, сдвинутые взаимно на 90°. Эти сигналы поступают на коммутаторы К1 – К4, а фильтр на выходе ослабляет внеполосные составляющие.
Другой вариант формирования сигнала 4ОФМ (рис. 2) работает по принципу
сложения двух квадратурных амплитудно-манипулированных сигналов, оказывающихся на выходе балансных модуляторов БМ1 и БМ2. Система 4ОФМ обеспечивает эффективное использование спектра занимаемой полосы частот: до 1,5…2 бит/с на 1 ГГц.
Комбинация цифрового модулятора и демодулятора легко подключается ко входу и выходу обычной приемопередающей радиостанции, рассчитанной на работу с аналоговыми сигналами при достаточной ширине полосы модулирующих частот (рис3). Цифровой сигнал подвергается исправлению в регенегаторе (РГ) передатчика, преобразованию кода и через кодер (К) поступает на вход фазового модулятора (ФМ) передатчика. Принятый сигнал подвергается обратным преобразованиям в декодере (ДК) и других блоках.
Передатчик
Цифровые системы связи, рассчитанные на скорость 2,048 Мбит/с, позволяют передавать до пяти каналов звукового радиовещания с полосой 15 кГц. Используются системы цифровой передачи вещательного телевидения, при этом для стандарта 625 строк применяется частота дискретизации 13,3 МГц и требуется скорость передачи около 120 Мбит/с.