Квадратурная амплитудная модуляция 


Мы поможем в написании ваших работ!



ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Квадратурная амплитудная модуляция



При квадратурной амплитудной модуляции КАМ изменяется как фаза, так и амплитуда сигнала, что позволяет увеличить число позиций сигнала при этом существенно повысить помехоустойчивость. Квадратурное представление сигнала является удобным и заключается в выражении колебания линейной комбинацией двух ортогональных составляющих – синусоидальной и косинусоидальной:

S(t) = x(t)sin(wt+j) + y(t)cos(wt+j), где x(t) и y(t) – биполярные дискретные величины. Такая дискретная модуляция осуществляется по двум каналам на несущих, сдвинутым на n/2дуг относительно друга, т.е. находящихся в квадратуре (отсюда и название способа модуляции). Схема квадратурной модуляции для формирования четырехфазной ФМ (ФМ – 4) приведена на рисунке. Исходная последовательность двоичных импульсов x,y длительностью Т разделяются на четные x и на нечетные y импульсы, которые поступают соответственно на входы синфазный sin(wt) и квадратурный cos(wt) входы модуляторов, на выход которых формируются двухфазные (0, p) ФМ колебания. После суммирования они образуют сигнал ФМ-4. Сигнал ФМ-4, полученный таким образом, часто называют также квадратурным ФМ сигналом.

Каждый сигнал КАМ можно изобразить вектором в сигнальном пространстве. Отмечая только концы векторов, для сигналов КАМ получаем изображение в виде сигнальной точки, координаты которой определяются значением x(t) и y(t). Совокупность сигнальных точек образуют так называемое сигнальное созвездие. На рисунке показано сигнальное созвездие для случая, когда x(t) и y(t) принимают значения ±1, ±3 (4-х уровневая КАМ). Величины ±1 и ±3 определяют уровни модуляции и имеют относительный характер. Созвездие содержит 16 сигнальных точек, каждая из которых содержит 4 бита. Существует несколько способов практической реализации 4-х уровневой КАМ наиболее распространенной из которых является так называемая модуляция. Из теории связи известно, что при равном числе точек в сигнальном созвездии спектр сигналов КАМ совпадает со спектром сигналов ФМ. Однако помехоустойчивость ФМ КАМ при этом различна. При большем числе точек сигналы КАМ имеют лучшие характеристики, чем системы ФМ. Причина этого состоит в том, что расстояние между сигнальными точками при ФМ меньше, чем при КАМ. Например, расстояние d между соседними точками сигнального созвездия при одинаковой мощности сигнала при КАМ с М уровнями модуляции определяется выражением d=Ö2 / (M-1), а для ФМ d = 2sin(p / M), где М – число фаз.

Из приведенных выражений следует, что при увеличении значения М и одном и том же уровне мощности КАМ предпочтительнее ФМ. Так, при М = 16 (М = 4) dКАМ=0,470 и dФМ=0,396, а при М = 32 (М = 6) dКАМ=0,280 и dФМ=0,147. Преимущества КАМ очевидны

Для увеличения помехоустойчивости при многопозиционной модуляции применяется предварительное кодирование информации. Без кодирования появление в сигнале каждой очередной позиции модуляции равновероятно, и при большом количестве позиций сильно возрастает вероятность ошибки демодулятора. Кодирование изменяет статистические свойства потока информации так, что вероятность появления каждой позиции зависит от предыстории, позволяя демодулятору принимать более надежные решения. Такие методы кодирования носят название свеpточных, или Trellis Encoding.

Для наглядности часто используют так называемые сигнальные диаграммы, на которых указываются в виде точек позиции модуляции. На такой диаграмме каждая точка задает одновременно амплитуду и фазу сигнала. Амплитуда – это длина вектора, проведенного из начала координат к этой точке; фаза – угол между этим вектором и положительным направлением оси абсцисс. Для КАМ модуляции с 256-ю позициями сигнальная диаграмма имеет вид, приведенный на рисунке.

Как видно из диаграммы, положение каждой позиции модуляции (точки) на плоскости задается координатами X и Y. Каждая координата (X или Y) может принимать 16 различных значений. В результате имеем 16 · 16 = 256 различных сигнальных позиций. X и Y – это два разных сигнала, которые повернуты друг относительно друга на 90°.

Каждое значение имеет длину своего двоичного представления, равную 4-м битам, тогда, передавая оба сигнала, X и Y, одновременно, каждая посылка будет иметь длину 8 бит. Сигналы X и Y – аналоговые, напряжение каждого из них принимает значение, соответствующее передаваемому двоичному числу (всего 16 значений).

Спектр КАМ, является производным от спектра ФМ сигналов.

При ФМ модулируемым парамет­ром является фаза несущей частоты, которая принимает то или иное дискретное значение, соответствую­щее значению модулирующего сиг­нала. Заменив в выражении несущей частоты u(t)=U мsin (w 0 t -j) на­чальную фазу j величиной j=(jо+Dj f (t)), получим выражение ФМ-колебания:

Величина изменения начальной фазы Dj называется девиацией фазы и при однократной модуляции составляет p/2, т.е. фаза несущей частоты может принимать два зна­чения, отличающиеся друг от друга на 2Dj=p Спектры двоичных ФМ- и АМ-сигналов совпадают, но в спектре ФМ-сигнала нет несущей частоты.

 

 



Поделиться:


Последнее изменение этой страницы: 2017-02-10; просмотров: 467; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 34.228.43.90 (0.004 с.)