6.1.1. Metode de modulare în sistemele de comunicații
Înainte de a lua în considerare metodele de modulare proprii în sistemele de comunicații, să luăm în considerare metodele de bază de reprezentare a semnalelor de telecomunicații adoptate pentru descrierea metodelor de modulare.
În tehnologia de comunicare, este acceptată utilizarea reprezentării semnalului în timp (a se vedea figura 3.1) și a domeniilor de frecvență. Se folosește valoarea de frecvență standard f, unitatea de măsură este Hz, și așa-numita frecvență circulară # 119; = 2 # 112; f, unitate Rad / s.
Un semnal armonic al formei este reprezentat în domeniul frecvenței printr-o singură valoare pe axa de frecvență. Orice semnal periodic cu perioada T0 poate fi reprezentat de o serie Fourier (serie armonică). Componenta de frecvență f0 = 1 / T0 se numește armonică fundamentală. Componente de frecvență ale formulei Nf0. N = 2,3. numite armonice superioare.
Cu cât semnalul diferă mai mult de armonic, cu atât mai multe componente de frecvență în reprezentarea sa spectrală și cu cât distanța (distanța dintre frecvențe) este mai mică între ele, adică Spectrul unui astfel de semnal este mai larg. Procesele aleatoare, care sunt aproape toate semnalele primare, au un spectru continuu infinit. Cu toate acestea, de obicei, puterea principală a unui semnal aleator este concentrată într-o anumită bandă de frecvență. Această proprietate a semnalelor reale permite utilizarea canalelor cu o lățime de bandă limitată pentru transmisia lor.
Împreună cu reprezentările de timp și frecvență, este adesea folosită reprezentarea semnalului sub forma unui vector rotativ (Figura 6.1). În această reprezentare, semnalul poate fi descompus (reprezentat ca o sumă de vectori) în componente în fază (Re) și în cvadratură (Im). Lungimea vectorului corespunde amplitudinii semnalului armonic, unghiul relativ la componenta în fază - faza inițială. Apoi, pe acest așa numit plan de fază de amplitudine, semnalul poate fi reprezentat ca un punct corespunzător capătului vectorului. Această reprezentare este adesea folosită pentru a descrie tipurile de modulație în modemurile moderne.
Fig. 6.1. Reprezentarea unui semnal sub forma unui vector rotativ
printsipmodulyatsii general este de a schimba unul sau mai mulți parametri ai undei purtătoare (purtător) f (a, b. T), în conformitate cu mesajul transmis. De exemplu, în cazul în care purtătorul este selectat oscilații armonice, este posibil să se formeze trei tipuri de modulație: amplitudine (AM), frecvență (FM) și faza (FM).
În cazul în care un operator de transport este o secvență periodică de impulsuri, atunci când o f0 formă de impuls predeterminat (t) poate fi format din patru tipuri principale de modulare puls: puls de amplitudine (PAM), lățime puls (PWM), timpul de puls (PPM) și frecvența pulsului (PFM ). Utilizarea impulsurilor radio permite obținerea a încă două tipuri de modulație: în frecvență și în faza de umplere cu frecvență înaltă.
Dacă semnalul modulativ este discret, atunci acest tip de modulație se numește manipulare.
Modularea este utilizată pentru a transforma semnalele de telecomunicații primare în secundar și invers (a se vedea sub-secțiunea 3.4). Atunci când acest lucru se face linie de transmisie de semnal sau canal de comunicare cu lățime de bandă de frecvență cu limite nenulă superioare și inferioare - așa-numitul canal cu bandă de frecvență transmise în mod eficient (EPPCH).
Spectrul semnalului primar (frecvențele superioare și inferioare), de obicei, nu coincide cu lărgimea de bandă a canalului (figura 6.2), astfel încât spectrul de semnal trebuie transferat la lățimea de bandă a canalului.
Fig. 6.2. Spectrul semnalului inițial și lărgimea de bandă a canalului de comunicare / p>
Cea mai simplă este descrisă matematic (și practic realizată) modularea amplitudinii. Considerați AM în exemplu atunci când undele purtătoare sunt redate de o oscilație armonică de înaltă frecvență, iar semnalul modulativ este de asemenea o oscilație armonică, dar numai de o frecvență joasă (Figura 6.3).
m £ 1 este coeficientul de modulație. Ca urmare a AM se formează așa numitele frecvențe de combinație sau benzi laterale (în cazul în care semnalul de modulare diferă de semnalul armonic) - cele superioare și inferioare.
Fig. 6.3. Reprezentarea timpului și frecvenței semnalelor cu AM
Un fel de AM este modularea echilibrată (AM cu un purtător suprimat). Frecvența purtătoarei nu transporta semnalul de informație, dar reprezintă o parte semnificativă a puterii semnalului AM. Prin urmare, în unele cazuri, transportatorul este suprimat. Semnalul de modulație echilibrat se formează prin înmulțirea suportului și a semnalului de modulare.
La rândul său, un tip de AM fără purtătoare este modularea pe o singură parte (OM) sau modularea amplitudinii cu o bandă laterală (AM-OFP). Acest tip de modulație poate fi obținut cu ajutorul unui modulator linear (Figura 6.4).
Fig. 6.4. Modulator linear
Dezavantajele AM și, în special, ale modulatorului liniar sunt:
Aceste deficiențe sunt în mare măsură eliminate atunci când se utilizează schema de diferențe de fază (Figura 6.5). În schema modulatorului de diferență de fază, una dintre benzile laterale este suprimată, iar puterea celeilalte benzi laterale este dublată. Dezavantajul acestei scheme este complexitatea efectuării schimbătorului de faze (FV) pentru întreaga bandă de frecvență a semnalului de modulare.
Fig. 6.5. Modulatorul echilibrat de fază
Luați în considerare procesul de demodulare. Deseori procesul de demodulare se numește detectare.
Toate metodele de recepție (demodulare), pentru realizarea cărora este necesară o cunoaștere exactă a priori a fazelor inițiale ale semnalelor primite, se numește coerentă. În acele cazuri când se extrage informații despre fazele inițiale ale semnalelor așteptate din cel mai recepționat semnal, recepția se numește cvasi-coerentă. Dacă nu există informații despre fazele inițiale ale semnalelor primite sau dacă acestea nu sunt utilizate din anumite motive, tehnica se numește incoerentă (Figura 6.6).
Fig. 6.6. Recepție incoerentă și cvasi-coerentă
Semnalul de referință pentru recepția coerentă trebuie să aibă aceleași faze inițiale ca semnalele de intrare, i. E. trebuie să fie coerentă cu semnalele primite. Această cerință de obicei face dificilă implementarea demodulatorului și necesită introducerea unor dispozitive suplimentare (de exemplu, receptorul de ceas MSS din Figura 6.6), care asigură ajustarea fazelor semnalelor de referință.
Rezistența la interferențe a diferitelor tipuri de modulații este diferită. Toate celelalte condiții fiind egale, stabilitatea FM este mai mare decât AM, iar imunitatea la zgomot FM este mai mare decât FM. Cu toate acestea, complexitatea implementării receptoarelor acestor tipuri de modulații are aceeași relație.
Frecvența și modularea fazelor vor fi luate în considerare cu exemplul de modulare a unui semnal armonic (purtător) printr-un semnal discret (binar), adică cazuri de manipulare a frecvenței și a fazelor.
Cu manipularea frecvenței, frecvența undelor purtătoare variază discret, în funcție de valoarea semnalului modulativ. În practică nu se folosește numai binar FM, ci și 4 (Figura 6.7) și FM pe 8 niveluri. Atunci când se utilizează mai multe niveluri FM secvență binară original este împărțit într-un număr corespunzător de biți (DIBIT, tribo etc.) pentru determinarea uneia dintre posibilele frecvențe purtătoare transmise în prezent.
Fig. 6.7. Matrice de schimbare a frecvențelor pe patru niveluri
De mare interes este tastarea de schimbare a frecvenței cu o schimbare minimă (FMCM), în care faza semnalului radio manipulat nu are sărituri atunci când frecvența curentă a purtătorului se modifică. Pentru aceasta, distanța dintre frecvențe este aleasă astfel încât pe durata unui element, faza transportatorului să se schimbe exact # 112; / 2. În cazul FMCM, eficiența utilizării benzii este mai mare decât cea a FM-ului convențional.
Modularea fazelor în forma lor pură nu a găsit aplicații practice datorită așa-numitei "lucrări inverse", când, în cazul unei erori în primirea unui bit, cele ulterioare vor fi primite inversate. Modulația fazei relativ aplicată practic (FPM), în care informația nu este reprezentată de valoarea absolută a fazei, ci de diferența de fază a suportului la două intervale adiacente. Nu se aplică numai FM pe două niveluri, dar pe mai multe niveluri (4, 8, etc.) (Figura 6.8).
Fig. 6.8. Faza Shift Keying
Toate tipurile de semnal FM pot fi obținute prin utilizarea de circuite echilibrate (modulator QAM) (Fig. 6.9), RPM se realizează oferind o modificare corespunzătoare în encoder bitstream C.
Fig. 6.9. QAM Modulator
Quadrature amplitude shift keying (QAM) este utilizat pe scară largă. Acest tip de manipulare este, în esență, reprezintă o combinație între AM și FM, și, prin urmare, aceasta se numește o keying amplitudine-defazaj (AFM). În cazul QAM, atât faza, cât și amplitudinea transportatorului variază. Se aplică nivelul QAM 4 sau superioare (QAM-4, QAM-16 (fig. 6.10), QAM-64, etc.) și QAM-4 coincide cu RPM nivelul 4.
Fig. 6.10. KAM-16 cu exemple de puncte de semnal de quadrobitov 1110, 1000, 0111, 0001
Articole similare
-
Metode de transfer de informații - de la pergament la e-mail
-
Organizarea ip-telefoniei în birou pe baza sistemelor software ip ats
Trimiteți-le prietenilor: