Многопозиционная частотная модуляция (M-FSK)

Многопозиционная (многоуровневая) модуляция M-FSK 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 частоты модулированного колебания. При этом значения возможных частот отличаются на одинаковую величину 2ω_d . Вид сигнала M-FSK также определяется (4), информационный сигнал M-FSK является полярным, как и для FSK. Как видно из (4), для того, чтобы значения частоты отличались на одинаковую величину, разность между значениями символов информационного сигнала должна быть одинаковой . Например, для сигнала 4-FSK множеству значений символов исходного информационного сигнала {00, 01, 10, 11} ставится во взаимнооднозначное соответствие множество значений модулирующего сигнала c(t) {-3, -1, 1, 3}.

Частотная модуляция с минимальным сдвигом (MSK)

Величина m = 2 f_dT_s , где f_d = ω_d / 2π – девиация частоты, T_s – длительность символа, называется индексом модуляции. Чем больше индекс модуляции, тем больше разность частот модулированного сигнала, тем проще различить значения символов в приемнике (меньше вероятность ошибки), но тем больше ширина спектра сигнала. На практике для FSK используются значения 0.1 ≤ m ≤1. Как показано в [2], при m ≥ 0.5 значение вероятности битовой ошибки перестает уменьшаться монотонно с увеличением m, а осциллирует с затуханием в окрестности постоянного значения. FSK с индексом модуляции m = 0.5 называется частотной модуляцией с минимальным сдвигом (MSK – MinimumShiftKeying).

Виды частотной модуляции с ограниченным спектром (GFSK, GMSK)

Для ограничения спектра сигналов FSK и MSK чаще всего применяется Гауссов baseband-фильтр. Соответствующие типы модуляции называются GFSK (GaussianFrequencyShiftKeying) и GMSK (GaussianMinimumShiftKeying, используется в стандарте GSM). В отличие от фильтра с характеристикой приподнятого косинуса, фильтр Гаусса не обеспечивает отсутствие межсимвольной интерференции, однако вносит малый уровень межсимвольных искажений. Возможность его применения обусловлена тем , что baseband-фильтр является не единственным источником межсимвольной интерференции в системе связи. Распространение радиоволн в городе или зданиях ввиду многолучевого характера распространения приводит часто к уровню межсимвольной интерференции, превышающему значения, вносимые фильтром (правда, применение специальных схем модуляции и (или) разнесенного приема позволяет существенно снизить влияние многолучевости, в таких системах лучше применять фильтры Найквиста). Кроме этого, искажения в аналоговых трактах и антенных системах также приводят к некоторому уровню межсимвольной интерференции. Гауссов фильтр требует существенно меньшей длины импульсной характеристики КИХ-фильтра по сравнению с фильтром приподнятого косинуса для одинакового уровня подавления побочных составляющих спектра. Поэтому он обладает существенно большей вычислительной эффективностью.

Перечислим основные достоинства частотных видов модуляции:

-постоянство амплитуды огибающей модулированного сигнала (небольшие ее изменения при использовании baseband-фильтра). Ввиду этого возможно использовать высокоэффективные нелинейные режимы усиления (B,C);

-малый уровень побочного излучения (боковых лепестков в спектре), что приводит также к небольшой величине паразитной АМ при ограничении спектра;

-возможность использования некогерентной демодуляции сигнала. В приемнике можно не использовать схему восстановления несущей частоты, что ведет к существенному упрощению структуры приемника.

В данном разделе были рассмотрены типовые, наиболее часто использующиеся в современных системах связи виды модуляции.

Структурная схема

Согласно дипломной работе система должна осуществлять передачу данных на основе цифровых методов модуляции. Это значит, исходные данные должны быть представлены в виде цифрового кода и должны пройти модуляцию, что бы достичь поставленной скорости передачи данных.

Само устройство должно состоять из наземной и скважинной части.

Наземная часть предназначена для управления скважинной частью и обеспечением ее питание, а также для регистрации информации, поступающей из скважинной части, и организации диалога оператора с системой.

Скважинная часть предназначена для передачи в наземную часть информации, поступающей от датчиков.

Передача данных из скважинной части в наземную, а также передачи напряжения из наземной части в скважинную осуществляется при помощи каротажного кабеля. Он представляет собой гибкий грузонесущий экранированный электрический кабель с тремя жилами.

Структурная схема информационно-измерительного устройства показана на рис. 9

Рис.17. Структурная схема информационно-измерительной системы

Информационно-измерительная система согласно структурной схеме работает следующим образом. Группа датчиков предназначена для приема и преобразования сигналов (электрических, акустических, тепловых и др.) с целью их дальнейшего измерения и передачи данных на АЦП. АЦП преобразует сигналы в бинарный код. Код поступает в микропроцессорный блок, в котором производится формирования сообщения, передаваемого в регистратор измерительных данных согласно используемого интерфейсом протокола. Данные с микропроцессорного блока поступают на модулятор, который предназначен для реализации одного из известных алгоритмов кодирования данных, позволяющих достичь высоких скоростей передачи по каротажному кабелю. Эти данные поступают на блок Прм/Прд. где осуществляется передача данных по каротажному кабеля в наземную часть.

Наземная часть содержит набор блоков, большинство из которых выполняют функции, обратные выполняемым в скважинной части. Входной сигнал поступивший на блок Прм/Прд. поступает на демодулятор, выходными сигналами которого являются сигналы, образованные микропроцессорным блоком в скважинной части.Далее эти сигналы поступают на микропроцессорный блок, который предназначен для управления демодулятором, управлением наземным блоком Прм/Прд., приема декодирования и выдачи в компьютер данных поступающих из каротажного кабеля через наземный приемник.

Компьютер предназначен для организации диалога оператора с системой, приема, отображения и регистрации информации, посыпающей из скважины. Передача данных осуществляется аналогичным образом, что и в скважинной части. Для это компьютер посылает управляющий сигнал на микропроцессор, этот сигнал модулируется и поступает в скважинную часть. Компьютер представляет собой промышленный IBMPC – совместимый компьютер.

Дата добавления: 2018-06-27; просмотров: 2201; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 1 2 3 4 567 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!