Передача сигналов с модуляцией QPSK и О Q Р S К

 

На рис. 5 показано разбиение типичного потока импульсов при модуляции QPSK. На рис. 5, а представлен исходный поток данных состоящий из биполярных импульсов, т.е. принимают значения +1 или -1, представляющие двоичную единицу и двоичный нуль. Этот поток импульсов разделяется на синфазный поток и квадратурный, как показано на рис. 5, б. Отметим, что скорости потоков одинаковы и равны половине скорости передачи потока. Удобную ортогональную реализацию сигнала QPSK можно получить, используя амплитудную модуляцию синфазного и квадратурного потоков на синусной и косинусной функциях от несущей.

Модулятор QРSК, показанный на рис. 5,в, использует сумму синусоидального и косинусоидального слагаемых. Поскольку когерентный приемник должен разрешать любую неопределенность фазы, использование в передатчике иного формата фазы можно

рассматривать как часть подобной неопределенности. Поток импульсов d_f используется для амплитудной модуляции (с амплитудой +1 или -1) косинусоиды. Это равноценно сдвигу фазы косинусоиды на 0 или π; следовательно, в результате получаем сигнал ВРSК. Аналогично поток импульсов d_Q модулирует синусоиду, что дает сигнал ВРSК, ортогональный предыдущему. При суммировании этих двух ортогональных компонентов несущей получается сигнал QРSК. Величина θ(t) будет соответствовать одному из четырех возможных сочетаний и в уравнении:

 

θ(t)=0º, ±90º,180º.

Различие между двумя схемами модуляции, OQPSK и QPSK, состоит только в ориентации двух модулированных сигналов. Как показано на рис. 5, длительность каждого исходного импульса равна T (рис. 5, а), следовательно, в потоках на рис. 5, б длительность каждого импульса равна 2Т. В обычной QPSK потоки четных и нечетных импульсов передаются со скоростью 1/(2Т) бит/с, причем они синхронизированы так, что их переходы совпадают, как показано на рис. 5, б. В OQPSK, которую иногда называют QPSK с разнесением, используется также разделение потока данных и ортогональная передача; разница в том, что потоки d_f(t)и d_Q(t)синхронизированы со сдвигом на Т. Этот сдвиг показан на рис. 6.

При стандартной QPSK из-за синхронизации d_f(t)и d_Q(t)за промежуток 2Т фаза несущей может изменяться только раз. В зависимости от значений d_f(t)и d_Q(t) на любом промежутке 2Т, фаза несущей на этом промежутке может принимать одной из 4х значений.

В течение следующего интервала 2Т фаза несущей остается такой же, если ни один из потоков не меняет знака. Если только один из потоков импульсов изменит знак, происходит сдвиг фазы на ±90°. Изменение знака у обоих потоков приводит к сдвигу фазы на 180°. На рис. 7,а изображен типичный сигнал QPSK для последовательности d_f(t)и d_Q(t), показанной на

Рис. 6. Потоки данных при модуляции OQPSK

рис. 5.Если сигнал, модулированный QPSK, подвергается

фильтрации для уменьшения побочных максимумов

спектра, результирующий сигнал больше не будет иметь постоянной огибающей и, фактически, случайный фазовый сдвиг на 180° вызовет моментальное обращение огибающей в нуль (рис. 7, а). Если эти сигналы применяются в спутниковых каналах, где используются нелинейные усилители, постоянная огибающая будет восстанавливаться. Однако в то же время восстанавливаться будут все нежелательные частотные боковые максимумы, которые могут интерферировать с сигналами соседних каналов и других систем связи.

Рис. 7. Сигналы QPSK и OQPSK.

 

При модуляции OQPSK потоки импульсов и разнесены и, следовательно, не могут одновременно изменить состояние. Несущая не может изменять фазу на 180°, поскольку за один раз переход может сделать только один из компонентов. За каждые Т секунд фаза может измениться только на 0° или ±90°. На рис. 9.13, б показан типичный сигнал OQРSК для последовательности, представленной на рис. 6. Если сигнал OQРSК становится сигналом с ограниченной полосой, возникающая межсимвольная интерференция приводит к легкому спаду огибающей в области переходов фазы на ±90°, но поскольку переходов на 180° при OQРSК нет, огибающая не обращается в нуль, как это происходит при QРSК. Если сигнал OQРSК с ограниченной полосой проходит через нелинейный транспондер, спад огибающей устраняется; в то же время высокочастотные компоненты, связанные с исчезновением огибающей, не усиливаются. Таким образом, отсутствует внеполосная интерференция.