Фазовые виды модуляции (BPSK, QPSK, M-PSK)
| Фазомодулированный сигнал имеет вид: | |
| s(t)= Acos(ωt +φ(t)+φ0), | (2) |
где A и φ0 – постоянные, ω – несущая частота.
Информация кодируется фазой φ(t) . Так как при когерентной демодуляции в приемнике имеется восстановленная несущая sC (t) = Acos(ωt +φ0 ) , то путем сравнения сигнала (2) с несущей вычисляется текущий сдвиг фазы φ(t) . Изменение фазы φ(t) взаимнооднозначно связано с информационным сигналом c(t).
Двоичная фазовая модуляция (BPSK – BinaryPhaseShiftKeying)
Множеству значений информационного сигнала {0,1} ставится в однозначное соответствие множество изменений фазы {0, π}. При изменении значения информационного сигнала фаза радиосигнала изменяется на 180º. Таким образом, сигнал BPSK можно записать в виде
Следовательно, s(t)= A⋅2(c(t)-1/2)cos(ωt + φ0) .Таким образом, для осуществленияBPSK модуляции достаточно умножить сигнал несущей на информационный сигнал, который имеет множество значений {-1,1}. На выходе baseband-модулятора сигналы
I (t)=A⋅2(c(t)-1/2), Q(t)=0
Временная форма сигнала и его созвездие показаны на рис.3.
Рис. 12.Временная форма и сигнальное созвездие сигнала BPSK:a– цифровое сообщение; б – модулирующий сигнал; в – модулированное ВЧ-колебание; г– сигнальное созвездие
Квадратурная фазовая модуляция (QPSK – QuadraturePhaseShiftKeying)
Квадратурная фазовая модуляция является четырехуровневой фазовой модуляцией (M=4), при которой фаза высокочастотного колебания может принимать 4 различных значения с шагом, кратным π / 2 .
|
|
|
Соотношение между сдвигом фазы модулированного колебания из множества {±π / 4,±3π / 4} и множеством символов цифрового сообщения {00, 01, 10, 11} устанавливается в каждом конкретном случае стандартом на радиоканал и отображается сигнальным созвездием, аналогичным рис.4. Стрелками показаны возможные переходы из одного фазового состояния в другое.
Рис. 13. Сигнальное созвездие модуляции QPSK
Из рисунка видно, что соответствие между значениями символов и фазой сигнала установлено таким образом, что в соседних точках сигнального созвездия значения соответствующих символов отличаются лишь в одном бите. При передаче в условиях шума наиболее вероятной ошибкой будет определение фазы соседней точки созвездия. При указанном кодировании, несмотря на то, что произошла ошибка в определении значения символа, это будет соответствовать ошибке в одном (а не двух) бите информации. Таким образом, достигается снижение вероятности ошибки на бит. Указанный способ кодирования называется кодом Грея.
Многопозиционная фазовая модуляция (M-PSK)
M-PSK формируется, как и другие многопозиционные виды модуляции, путем группировки k = log2M бит в символы и введением взаимно-однозначного соответствия между множеством значений символа и множеством значений сдвига фазы модулированного колебания. Значения сдвига фазы из множества отличаются на одинаковую величину. Для примера на рис.4 приведено сигнальное созвездие для 8-PSK с кодированием Грея.
|
|
|
Рис. 14. Сигнальное созвездие модуляции 8-PSK
Амплитудно-фазовые виды модуляции (QAM)
Очевидно, для кодирования передаваемой информации можно использовать не один параметр несущего колебания, а два одновременно.
Минимальный уровень символьных ошибок будет достигнут в случае, если расстояние между соседними точками в сигнальном созвездии будет одинаковым, т.е. распределение точек в созвездии будет равномерным на плоскости. Следовательно, сигнальное созвездие должно иметь решетчатый вид. Модуляция с подобным видом сигнального созвездия называется квадратурной амплитудной модуляцией (QAM – QuadratureAmplitudeModulation).
QAM является многопозиционной модуляцией. При M=4 она соответствует QPSK, поэтому формально считается для QAM M ≥ 8 (т.к. число бит на символ k = log2M ,k∈N , то M может принимать только значения степеней 2: 2, 4, 8, 16 и т.д.). Для примера на рис.5 приведено сигнальное созвездие 16-QAM с кодированием Грея.
|
|
|
Рис. 15. Сигнальное созвездие модуляции 16 –QAM
Частотные виды модуляции (FSK, MSK, M-FSK, GFSK, GMSK).
В случае осуществления частотной модуляции параметром несущего колебания – носителем информации – является несущая частота ω(t) . Модулированный радиосигнал имеет вид:
| s(t)= Acos(ω(t)t +φ0)= Acos(ωc t +ωd c(t)t +φ0)= | (4) | |
| = Acos(ωct +φ0 ) cos(ωdc(t)t) − Asin(ωct+φ0)sin(ωdc(t)t), | ||
где ωc – постоянная центральная частота сигнала, ωd – девиация (изменение) частоты, c(t) –информационный сигнал, φ0–начальная фаза.
В случае, если информационный сигнал имеет 2 возможных значения, имеет место двоичная частотная модуляция (FSK – FrequencyShiftKeying). Информационный сигнал в (4) является полярным, т.е. принимает значения {-1,1}, где -1 соответствует значению исходного (неполярного) информационного сигнала 0, а 1 – единице. Таким образом , при двоичной частотной модуляции множеству значений исходного информационного сигнала {0,1} ставится в соответствие множество значений частоты модулированного радиосигнала {ωc −ωd ,ωc +ωd } . Вид сигнала FSK изображен на рис.1.11.
|
|
|
Рис. 16. Сигнал FSK: а – информационное сообщение; б- модулирующий сигнал; в – модулирование ВЧ-колебание
Из (4) следует непосредственная реализация FSK-модулятора: сигналы I(t) и Q(t) имеют вид: I (t) = Acos(ωdc(t)t) , Q(t) = Asin(ωdc(t)t) . Так как функции sin и cos принимают значения в интервале [-1..1], то сигнальное созвездие сигнала FSK – окружность с радиусом A.
Дата добавления: 2018-06-27; просмотров: 5384; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!