Qpsk ning qanday afzalliklari bor. OQPSK siljishi bilan kvadratura modulyatsiyasi (Offset QPSK). QPSK modulyatorining blok diagrammasi

bu yerda A va ph 0 doimiylar, ō tashuvchi chastotasi.

Ma'lumot faza ph (t) bilan kodlangan. Kogerent demodulyatsiya paytida qabul qiluvchi rekonstruksiya qilingan tashuvchiga ega bo'lganligi sababli s C (t) = Acos (ʼnt +ph 0), keyin signal (2) ni tashuvchi bilan taqqoslash orqali joriy faza siljishi ph (t) hisoblanadi. Faza o'zgarishi ph (t) c (t) axborot signali bilan birma-bir bog'liq.

Ikkilik fazali modulyatsiya (BPSK - BinaryPhaseShiftKeying)

Axborot signali qiymatlari to'plami (0,1) faza o'zgarishlari to'plamiga (0, p) noyob tarzda tayinlangan. Axborot signalining qiymati o'zgarganda, radio signalining fazasi 180º ga o'zgaradi. Shunday qilib, BPSK signali quyidagicha yozilishi mumkin

Demak, s(t)=A⋅2(c(t)-1/2)cos(ōt + ph 0). Shunday qilib, BPSK modulyatsiyasini amalga oshirish uchun tashuvchi signalni ko'p qiymatlarga (-1,1) ega bo'lgan axborot signaliga ko'paytirish kifoya. Asosiy tarmoqli modulyatorning chiqishida signallar

I(t)= A⋅2(c(t)-1/2), Q(t)=0

Signalning vaqt shakli va uning yulduz turkumi 3-rasmda ko'rsatilgan.

Guruch. 12. BPSK signalining vaqtinchalik shakli va signal turkumi: a – raqamli xabar; b – modulyatsiya qiluvchi signal; c – modulyatsiyalangan HF tebranishi; G- signal turkumi

To'rtburchak fazali modulyatsiya (QPSK - QuadraturePhaseShiftKeying)

To'rt darajali fazali modulyatsiya - bu to'rt darajali fazali modulyatsiya (M = 4), unda yuqori chastotali tebranish fazasi p / 2 o'sishda 4 xil qiymatni olishi mumkin.

Modulyatsiyalangan tebranishning to'plamdan fazaviy siljishi (±p / 4,±3p / 4) va raqamli xabar belgilari to'plami (00, 01, 10, 11) o'rtasidagi bog'liqlik har bir aniq holatda standart bilan belgilanadi. radiokanal va 4-rasmga o'xshash signal turkumi bilan ko'rsatiladi. Oklar bir faza holatidan ikkinchisiga mumkin bo'lgan o'tishlarni ko'rsatadi.

Guruch. 13. QPSK modulyatsiya turkumi

Rasmdan ko'rinib turibdiki, belgilar qiymatlari va signal fazasi o'rtasidagi muvofiqlik signal turkumining qo'shni nuqtalarida mos keladigan belgilarning qiymatlari faqat bittada farq qiladigan tarzda o'rnatiladi. bit. Shovqinli sharoitda uzatishda eng katta xato qo'shni yulduz turkumining fazasini aniqlash bo'ladi. Ushbu kodlash bilan, ramzning ma'nosini aniqlashda xatolik yuzaga kelgan bo'lsa-da, bu bitta (ikki emas) ma'lumot bitidagi xatoga mos keladi. Shunday qilib, bit xatosi ehtimolini kamaytirishga erishiladi. Ushbu kodlash usuli kulrang kod deb ataladi.

Ko'p pozitsiyali fazali modulyatsiya (M-PSK)

M-PSK, boshqa ko'p pozitsiyali modulyatsiyalar singari, k = log 2 M bitni belgilarga guruhlash va belgilar qiymatlari to'plami va modulyatsiyalangan to'lqin shakli fazasi siljish qiymatlari o'rtasida birma-bir yozishmalarni kiritish orqali hosil bo'ladi. To'plamdan faza almashinuvi qiymatlari bir xil miqdorda farq qiladi. Misol uchun, 4-rasmda Grey kodlash bilan 8-PSK uchun signal turkumi ko'rsatilgan.

Guruch. 14. 8-PSK modulyatsiya signali turkumi

Modulyatsiyaning amplitudali fazali turlari (QAM)

Shubhasiz, uzatilgan ma'lumotni kodlash uchun siz bitta tashuvchi to'lqin parametridan emas, balki ikkitadan bir vaqtning o'zida foydalanishingiz mumkin.

Signal turkumidagi qo'shni nuqtalar orasidagi masofa bir xil bo'lsa, belgilar xatolarining minimal darajasiga erishiladi, ya'ni. yulduz turkumidagi nuqtalarning taqsimlanishi tekislikda bir xil bo'ladi. Shuning uchun signal turkumi panjara ko'rinishiga ega bo'lishi kerak. Ushbu turdagi signal turkumi bilan modulyatsiya kvadrat amplituda modulyatsiyasi (QAM - Quadrature Amplitude Modulation) deb ataladi.

QAM - bu ko'p pozitsiyali modulyatsiya. M=4 bo'lsa, u QPSK ga to'g'ri keladi, shuning uchun u rasmiy ravishda QAM M ≥ 8 uchun ko'rib chiqiladi (chunki bitta belgiga bitlar soni k = log 2 M ,k∈N , u holda M faqat 2 darajali darajalarni qabul qilishi mumkin: 2, 4, 8, 16 va boshqalar). Misol uchun, 5-rasmda Grey kodlash bilan 16-QAM signal turkumi ko'rsatilgan.

Guruch. 15. 16 –QAM modulyatsiya turkumi

Modulyatsiyaning chastotali turlari (FSK, MSK, M-FSK, GFSK, GMSK).

Chastotani modulyatsiya qilishda tashuvchining tebranish parametri - axborot tashuvchisi - tashuvchi chastotasi ō(t). Modulyatsiyalangan radio signal quyidagi shaklga ega:

s(t)= Acos(ō(t)t +ph 0)= Acos(ō c t +ō d c(t)t +ph 0)=
Acos(ō c t +ph 0) cos(ō d c(t)t) − Asin(ō c t+ph 0)sin(ō d c(t)t),

bu yerda ō c - signalning doimiy markaziy chastotasi, ō d - chastotaning og'ishi (o'zgarishi), c (t) - axborot signali, ph 0 - boshlang'ich faza.

Agar axborot signali 2 ta mumkin bo'lgan qiymatga ega bo'lsa, ikkilik chastotali modulyatsiya sodir bo'ladi (FSK - FrequencyShiftKeying). (4) dagi axborot signali qutbli, ya'ni. (-1,1) qiymatlarni oladi, bunda -1 asl (qutbsiz) axborot signalining qiymatiga 0 va 1 ga mos keladi. Shunday qilib, ikkilik chastotali modulyatsiya bilan dastlabki ma'lumot signalining qiymatlari to'plami (0,1) modulyatsiyalangan radio signalining chastotasi qiymatlari to'plami bilan bog'liq (ō c -ō d,ō c + ō d). FSK signalining turi 1.11-rasmda ko'rsatilgan.

Guruch. 16. FSK signali: a – axborot xabari; b- modulyatsiya qiluvchi signal; c - HF tebranishini modulyatsiya qilish

(4) dan FSK modulyatorining to'g'ridan-to'g'ri amalga oshirilishi quyidagicha: I (t) va Q (t) signallari quyidagi shaklga ega: I (t) = Acos (ō d c (t) t), Q (t) = Asin ( ō d c(t )t) . Sin va cos funktsiyalari [-1..1] oraliqda qiymat qabul qilganligi sababli, FSK signalining signal turkumi A radiuli doiradir.

Kvadrat fazali modulyatsiya QPSK (Quadrate Phase Shift Anahtaring) to'rt darajali fazali modulyatsiya (M = 4), unda RF tebranish bosqichi to'rt xil qiymatni olishi mumkin bo'lgan bosqichga teng.

p/2. Har biri	faza qiymati	modulyatsiyalangan signal
ikki bit ma'lumotni o'z ichiga oladi. Chunki				mutlaq
faza qiymatlari	muhim emas, keling, tanlaymiz
± p 4, ± 3 p 4.	Xat yozish		qiymatlar
modulyatsiyalangan signal ± p 4, ± 3 p 4			va uzatiladi

00, 01, 10, 11 axborot ketma-ketligining dibitlari Grey kod (3.13-rasmga qarang) yoki boshqa algoritm bilan o'rnatiladi. Ko'rinib turibdiki, QPSK modulyatsiyasi bilan modulyatsiya qiluvchi signalning qiymatlari BPSK modulyatsiyasi bilan (bir xil ma'lumot uzatish tezligida) kabi tez-tez o'zgaradi.

QPSK modulyatsiyasi bilan g(t) murakkab konvert

psevdo-tasodifiy qutbli tayanch tarmoqli signal bo'lib, kvadratura komponentlari, shunga ko'ra

(3.41), ± 1 2 raqamli qiymatlarni oling. Qayerda

Murakkab konvertning har bir belgisining davomiyligi dastlabki raqamli modulyatsiya qiluvchi signaldagi belgilardan ikki baravar ko'p. Ma'lumki, ko'p darajali signalning quvvat spektral zichligi ikkilik signalning quvvat spektral zichligiga to'g'ri keladi.

M = 4 va shuning uchun T s = 2T b. Shunga ko'ra, QPSK signalining quvvat spektral zichligi (uchun

musbat chastotalar) (3.28) tenglamaga asosan quyidagi ifoda bilan aniqlanadi:

P(f) = K × (	gunoh 2
	p × (f - f		)×2×T

(3.51) tenglamadan kelib chiqadiki, QPSK signalining quvvat spektral zichligidagi birinchi nollar orasidagi masofa D f = 1 T b ga teng, bu esa dan ikki marta kichikdir.

BPSK modulyatsiyasi uchun. Boshqacha qilib aytganda, kvadratura QPSK modulyatsiyasining spektral samaradorligi BPSK ikkilik fazali modulyatsiyasidan ikki baravar yuqori.

						cos(ōc t )
	Shakllantiruvchi
w(t)	Shakllantiruvchi
	kvadrat			Qo'shuvchi
	komponent
		men (t)				gunoh(ōc t )
	Shakllantiruvchi

3.15-rasm. Kvadrat modulyatori QPSK signali

Kvadratli QPSK modulyatorining funksional diagrammasi 3.15-rasmda ko'rsatilgan. Kod konvertori R tezligida raqamli signal oladi. Kod konvertori kompleksning kvadratura komponentlarini hosil qiladi

PDF FinePrint pdfFactory Pro sinov versiyasi bilan yaratilgan http://www.fineprint.com

3.2-jadvalga muvofiq konvertni asl tezligidan ikki baravar past tezlikda. Shakllash filtrlari modulyatsiya qiluvchi (va shunga mos ravishda modulyatsiyalangan) signalning berilgan chastota diapazonini ta'minlaydi. Tashuvchi chastotasining kvadratura komponentlari chastota sintezatori pallasidan RF ko'paytirgichlariga beriladi. Topuvchining chiqishida natijada QPSK modulyatsiyalangan signal s (t) in mavjud

(3.40) ga muvofiq.

3.2-jadval

QPSK signal ishlab chiqarish

cos[thk]

gunoh[thk]

komponent

I-komponent

QPSK signali, BPSK signali kabi, o'z spektrida tashuvchi chastotasini o'z ichiga olmaydi va faqat modulyator sxemasining oyna tasviri bo'lgan kogerent detektor yordamida qabul qilinishi mumkin.

s(t)
		cos(ōc t )
					tiklanish
					raqamli
		gunoh(ōc t )

men (t)

3.16-rasm. Kvadrat demodulyator QPSK signali

PDF FinePrint pdfFactory Pro sinov versiyasi bilan yaratilgan http://www.fineprint.com

3.16-rasmda ko'rsatilgan.

3.3.4. Differensial ikkilik fazali modulyatsiya DBPSK

Modulyatsiyalangan signal spektrida tashuvchi chastotasining asosiy yo'qligi ba'zi hollarda qabul qiluvchidagi demodulyatorning asossiz murakkablashishiga olib keladi. QPSK va BPSK signallari faqat kogerent detektor tomonidan qabul qilinishi mumkin, uni amalga oshirish uchun signal bilan birga mos yozuvlar chastotasini uzatish yoki qabul qiluvchida maxsus tashuvchini tiklash sxemasini amalga oshirish kerak. Fazali modulyatsiya DBPSK (Differensial Binary Phase Shift Keying) differensial shaklida amalga oshirilganda detektor sxemasini sezilarli darajada soddalashtirishga erishiladi.

Differentsial kodlash g'oyasi axborot belgisining mutlaq qiymatini emas, balki uning oldingi qiymatga nisbatan o'zgarishini (yoki o'zgarmasligini) etkazishdir. Boshqacha qilib aytganda, har bir keyingi uzatilgan belgi oldingi belgi haqida ma'lumotni o'z ichiga oladi. Shunday qilib, demodulyatsiya paytida dastlabki ma'lumotni olish uchun mos yozuvlar signali sifatida tashuvchi chastotasining modulyatsiyalangan parametrining mutlaq emas, balki nisbiy qiymatidan foydalanish mumkin. Differensial ikkilik kodlash algoritmi quyidagi formula bilan tavsiflanadi:

dk =

m k Å d k -1

PDF FinePrint pdfFactory Pro sinov versiyasi bilan yaratilgan http://www.fineprint.com

bu yerda ( m k ) - asl ikkilik ketma-ketlik; (dk) -

olingan ikkilik ketma-ketlik; Å - qo'shimcha moduli 2 uchun belgi.

Differensial kodlash misoli 3.3-jadvalda keltirilgan.

								3.3-jadval
Binarni differentsial kodlash
		raqamli signal
(d k
(d k

Uskunani differentsial kodlash ikkilik axborot ketma-ketligi va modul 2 qo'shilish sxemasidagi bitta belgining davomiyligiga teng vaqt oralig'ida signalni kechiktirish sxemasi shaklida amalga oshiriladi (3.17-rasm).

		Mantiqiy sxema
		dk =
			m k Å d k -1

Kechikish liniyasi

3.17-rasm. Differensial DBPSK signal enkoderi

PDF FinePrint pdfFactory Pro sinov versiyasi bilan yaratilgan http://www.fineprint.com

Oraliq chastotadagi DBPSK signalining differentsial inkogerent detektori 3.18-rasmda ko'rsatilgan.

Detektor qabul qilingan impulsni bir belgi oralig'iga kechiktiradi va keyin qabul qilingan va kechiktirilgan belgilarni ko'paytiradi:

s k × s k -1 = d k sin(w c t )d k -1 × sin(w c t ) = 1 2 d k × d k -1 × .

Past o'tkazuvchan filtr yordamida filtrlashdan keyin yoki mos keladi

Ko'rinib turibdiki, murakkab konvertning vaqtinchalik shakli ham, differentsial DBPSK signalining spektral tarkibi ham odatdagi BPSK signalidan farq qilmaydi.

PDF FinePrint pdfFactory Pro sinov versiyasi bilan yaratilgan http://www.fineprint.com

3.3.5. Differensial kvadratura fazali modulyatsiya p/4 DQPSK

p/4 DQPSK (Differensial Quadrate Phase Shift Anahtaring) modulyatsiyasi to'rt darajali QPSK signallari uchun maxsus mo'ljallangan differentsial fazali modulyatsiya shaklidir. Ushbu turdagi modulyatsiya signali DBPSK modulyatsiya signallari uchun odatiy bo'lganidek, kogerent bo'lmagan detektor tomonidan demodulyatsiya qilinishi mumkin.

p/4 DQPSK modulyatsiyasidagi differentsial kodlash va DBPSK modulyatsiyasidagi differentsial kodlash o'rtasidagi farq shundaki, nisbiy o'zgarish modulyatsiya qiluvchi raqamli belgida emas, balki modulyatsiyalangan parametrda, bu holda fazada uzatiladi. Modulyatsiyalangan signalni hosil qilish algoritmi 3.4-jadvalda tushuntirilgan.

3.4-jadval

Signal ishlab chiqarish algoritmi p/4 DQPSK

Ma `lumot
ny dibit
O'sish	s = p 4	s = 3 p 4	s = −3 p 4		s = − p 4
faza burchagi
Q-komponenti		Q = sin (thk ) = sin (thk - 1 +
I-komponent		I = cos(th k ) = cos(th k - 1 +

Dastlabki ma'lumotlar ketma-ketligining har bir dibiti tashuvchi chastotasining fazali o'sishi bilan bog'liq. Faza burchagi o'sishi p/4 ga karrali. Binobarin, mutlaq faza burchagi th k bosqichma-bosqich sakkiz xil qiymatni olishi mumkin

PDF FinePrint pdfFactory Pro sinov versiyasi bilan yaratilgan http://www.fineprint.com

p/4 va murakkab konvertning har bir kvadraturasi beshta mumkin bo'lgan qiymatlardan biridir:

0, ±1 2, ±1. Tashuvchi chastotasining bir fazasidan ikkinchisiga o'tish M = 8 uchun 3.13-rasmdagi holat diagrammasi yordamida tashuvchi chastota fazasining mutlaq qiymatini to'rt pozitsiyadan navbat bilan tanlash orqali tasvirlanishi mumkin.

p/4 DQPSK modulyatorining blok diagrammasi 3.19-rasmda ko'rsatilgan. Asl ikkilik raqamli modulyatsiya qiluvchi signal kod fazali konvertorga kiradi. Konverterda signalni bir belgi oralig'i bilan kechiktirgandan so'ng, joriy dibit qiymati va tashuvchi chastotasining mos keladigan faza o'sishi ph k aniqlanadi. Bu

faza ortishi murakkab konvertning kvadrati I Q komponentlarining kalkulyatorlariga beriladi (3.3-jadval). Chiqish

I Q kalkulyatori besh darajali hisoblanadi

	ikki marta zarba davomiyligi bilan raqamli signal
			Q = cos(thk –1 + Dph)			Shakllash filtri
									cos(ōc t )
			Dphk
hafta(t)
			Konverter
			Dphk
									gunoh(ōc t )
			I = gunoh (thk –1 + Dph)			Shakllash filtri
			3.19-rasm. p/4 DQPSK modulyatorining funksional diagrammasi

PDF FinePrint pdfFactory Pro sinov versiyasi bilan yaratilgan http://www.fineprint.com

asl ikkilik raqamli signalning impuls davomiyligidan oshib ketishi. Keyinchalik, kompleks konvertning kvadraturasi I (t), Q (t) komponentlari o'tadi

shakllantirish filtri va yuqori chastotali signalning kvadratura komponentlarini hosil qilish uchun yuqori chastotali multiplikatorlarga beriladi. Yuqori chastotali qo'shimchaning chiqishida to'liq shakllangan mavjud

p/4 DQPSK signali.

p/4 DQPSK signal demodulyatori (3.20-rasm) modulyatsiya qiluvchi signalning kvadratura komponentlarini aniqlash uchun mo'ljallangan va DBPSK signal demodulyatorining tuzilishiga o'xshash tuzilishga ega. Kirish chastotasi signali r (t) = cos(ō c t + th k) oraliq chastotada

rI(t)

r(t)

Kechikish t = T s

w(t) qaror qabul qilish qurilmasi

Faza almashinuvi Dph = p/2

rQ(t)

3.20-rasm. Demodulyator p/4 DQPSK signali oraliq chastotada

PDF FinePrint pdfFactory Pro sinov versiyasi bilan yaratilgan http://www.fineprint.com

kechikish davri va RF multiplikatorlarining kirishiga o'tadi. Har bir multiplikatorning chiqishidagi signal (yuqori chastotali komponentlarni olib tashlangandan keyin) quyidagi shaklga ega:

	r I (t) = cos(w c t + q k) × cos(w c t + q k -1) = cos(Df k);
	r Q (t) = cos(w c t + q k) × sin(w c t + q k -1) = sin(Df k).

Erituvchi har bir past chastotali filtrning chiqishidagi tayanch tarmoqli signallarni tahlil qiladi. Faza burchagi o'sishining belgisi va kattaligi va natijada olingan dibitning qiymati aniqlanadi. Demodulyatorni oraliq chastotada apparat yordamida amalga oshirish (3.20-rasmga qarang) yuqori chastotali kechikish davrining aniqligi va barqarorligi uchun yuqori talablar tufayli oson ish emas. 3.21-rasmda ko'rsatilganidek, modulyatsiyalangan signalni asosiy diapazonga to'g'ridan-to'g'ri uzatish bilan p/4 DQPSK signal demodulyatori sxemasining keng tarqalgan versiyasi.

r(t)						r11(t)				rQ(t)
					t = T s
	cos(ōc t + g)		r1(t)			r12(t)					rI(t)
						r21(t)

sin(ōc t + g)
	r2(t)
	r22(t)
	t = T s

3.21-rasm. Asosiy tarmoqli diapazonda demodulyator p/4 QPSK signali

PDF FinePrint pdfFactory Pro sinov versiyasi bilan yaratilgan http://www.fineprint.com

Modulyatsiyalangan signalni to'g'ridan-to'g'ri asosiy diapazonga o'tkazish to'liq amalga oshirish imkonini beradi

modulyatsiyalangan tebranish spektrini tayanch diapazonga o'tkazish. RF ko'paytirgichlarining kirishlariga ham etkazib beriladigan mos yozuvlar signallari modulyatsiyalangan tebranishning tashuvchisi chastotasi bilan fazaviy blokirovka qilinmaydi. Natijada, past chastotali filtrlarning chiqishidagi tayanch tarmoqli signallari ixtiyoriy faza siljishiga ega bo'lib, bu belgilar oralig'ida doimiy bo'ladi:

		(t) = cos(w c t + q k) × cos(w c t + g) = cos(q k - g);
	r 2 (t) = cos(w c t + q k) × sin(w c t + g) = sin(q k - g),

bu erda g - qabul qilingan va mos yozuvlar signallari orasidagi faza siljishi.

Demodulyatsiya qilingan tayanch tarmoqli signallari ikkita kechikish davriga va to'rtta asosiy tarmoqli ko'paytirgichga beriladi, ularning chiqishlarida quyidagi signallar paydo bo'ladi:

r 11 (t) = cos(q k - g) × cos(q k -1 - g);
r 22 (t) = sin(q k - g) × sin(q k -1 - g);
r 12 (t) = cos(q k - g) × sin(q k -1 - g);

r 21 (t) = sin(q k - g) × cos(q k -1 - g).

Ko'paytirgichlarning chiqish signallarini yig'ish natijasida o'zboshimchalik bilan g faza siljishi yo'q qilinadi, faqat Dph tashuvchisi chastotasining faza burchagi o'sishi haqida ma'lumot qoladi:

Dj k);

r I (t) = r 12 (t) + r 21 (t) =

R 12 (t) = cos(q k - g) × sin(q k -1 - g) + r 21 (t) =

Sin(q k - g ) × cos(q k −1 - g ) = sin(q k - q k −1 ) = sin(Dj k ).

Bazaviy diapazonda kechikish sxemasini amalga oshirish va

demodulyatsiya qilingan signalni keyingi raqamli qayta ishlash sxemaning barqarorligini va axborotni qabul qilishning ishonchliligini sezilarli darajada oshiradi.

3.3.6. Kvadrat fazali siljish modulyatsiyasi

OQPS (Offset Quadrate Phase Shift Anahtaring) QPSK ning maxsus holatidir. QPSK signalining tashuvchi chastotasi konverti nazariy jihatdan doimiydir. Biroq, modulyatsiya qiluvchi signalning chastota diapazoni cheklangan bo'lsa, fazali modulyatsiyalangan signal amplitudasining doimiylik xususiyati yo'qoladi. BPSK yoki QPSK modulyatsiyasi bilan signallarni uzatishda, belgilar oralig'ida faza o'zgarishi p yoki p 2 bo'lishi mumkin. Intuitiv ravishda

tashuvchi fazada lahzali sakrash qanchalik katta bo'lsa, signal spektri cheklangan bo'lsa, hamrohlik qiluvchi AM shunchalik katta ekanligi aniq. Aslida, faza o'zgarganda signalning amplitudasining bir lahzali o'zgarishining kattaligi qanchalik katta bo'lsa, spektrning bu vaqtga sakrashiga mos keladigan harmonikaning kattaligi shunchalik katta bo'ladi. Boshqacha qilib aytganda, signal spektri cheklangan bo'lsa

PDF FinePrint pdfFactory Pro sinov versiyasi bilan yaratilgan http://www.fineprint.com

hosil bo'lgan ichki AM ning kattaligi tashuvchining chastotasidagi lahzali faza sakrashining kattaligiga mutanosib bo'ladi.

QPSK signalida siz Q va I kanallari o'rtasida T b vaqt o'zgarishidan foydalansangiz, maksimal tashuvchining fazali sakrashini cheklashingiz mumkin, ya'ni. elementni kiriting

T b qiymatining Q yoki I kanaliga kechikishlari. Foydalanish

vaqt o'zgarishi to'liq zaruriy bosqich o'zgarishi ikki bosqichda sodir bo'lishiga olib keladi: birinchidan, bir kanalning holati o'zgaradi (yoki o'zgarmaydi), keyin ikkinchisi. 3.22-rasmda Q (t) va I (t) in modulyatsiya qiluvchi impulslar ketma-ketligi ko'rsatilgan

an'anaviy QPSK modulyatsiyasi uchun kvadratura kanallari.

Q(t)

men (t)

I(t– Tb)

2Ts

3.22-rasm. QPSK bilan I/Q kanallarida signallarni modulyatsiya qilish

va OQPSK modulyatsiyasi

Har bir impulsning davomiyligi T s = 2 T b. I yoki Q dagi har qanday belgini o'zgartirganda tashuvchining fazasi o'zgarishi

PDF FinePrint pdfFactory Pro sinov versiyasi bilan yaratilgan http://www.fineprint.com

5. MODULYASYON TURLARINI KO'RSATISH

Tashuvchi garmonik tebranishning (uning bir yoki bir nechta parametrlarining) uzatiladigan axborot ketma-ketligining o'zgarish qonuniga muvofiq o'zgarishi modulyatsiya deb ataladi. Raqamli signallarni analog shaklda uzatishda ular manipulyatsiya tushunchasi bilan ishlaydi.

Modulyatsiya usuli ma'lum bir xato qabul qilish ehtimoli uchun maksimal mumkin bo'lgan ma'lumot uzatish tezligiga erishishda katta rol o'ynaydi. Etkazish tizimining maksimal imkoniyatlarini taniqli Shannon formulasi yordamida baholash mumkin, bu oq Gauss shovqinli uzluksiz kanalning sig'imi C ning foydalanilgan chastota diapazoni F ga bog'liqligini va signal va shovqin quvvatlarining nisbati Pc / Psh.

bu erda kompyuter o'rtacha signal kuchi;

PSh - chastota diapazonidagi o'rtacha shovqin kuchi.

Tarmoq kengligi haqiqiy axborot uzatish tezligining yuqori chegarasi sifatida aniqlanadi V. Yuqoridagi ifoda berilgan qiymatlar bilan Gauss kanalida erishish mumkin bo'lgan uzatish tezligining maksimal qiymatini topishga imkon beradi: chastota diapazonining kengligi uzatish amalga oshiriladi (DF) va signal-shovqin nisbati (PC/RSh).

Muayyan uzatish tizimida bitni noto'g'ri qabul qilish ehtimoli PC / RSh nisbati bilan belgilanadi. Shennon formulasidan kelib chiqadiki, V/DF o'ziga xos uzatish tezligining oshishi har bir bit uchun energiya xarajatlarini (PC) oshirishni talab qiladi. O'ziga xos uzatish tezligining signal-shovqin nisbatiga bog'liqligi rasmda ko'rsatilgan. 5.1.

Shakl 5.1 - O'ziga xos uzatish tezligining signal-shovqin nisbatiga bog'liqligi

Har qanday uzatish tizimini rasmda ko'rsatilgan egri chiziq ostida joylashgan nuqta bilan tasvirlash mumkin (B hududi). Ushbu egri chiziq ko'pincha chegara yoki Shennon chegarasi deb ataladi. B maydonining istalgan nuqtasi uchun noto'g'ri qabul qilish ehtimoli talab qilinadigan darajada kichik bo'lishi mumkin bo'lgan aloqa tizimini yaratish mumkin.

Zamonaviy tizimlar ma'lumotlarni uzatishda aniqlanmagan xatolik ehtimoli 10-4...10-7 dan yuqori bo'lmasligi kerak.

Zamonaviy raqamli aloqa texnologiyalarida eng keng tarqalgan chastotali modulyatsiya (FSK), nisbiy fazali modulyatsiya (DPSK), kvadrat fazali modulyatsiya (QPSK), ofset fazali modulyatsiya (ofset), O-QPSK yoki SQPSK deb ataladi, kvadrat amplituda modulyatsiyasi ( QAM).

Chastotani modulyatsiya qilishda ma'lumotlar ketma-ketligining "0" va "1" qiymatlari doimiy amplitudali analog signalning ma'lum chastotalariga mos keladi. Chastotani modulyatsiya qilish juda shovqinga chidamli, ammo chastotali modulyatsiya aloqa kanalining tarmoqli kengligini behuda sarflaydi. Shuning uchun, bu turdagi modulyatsiya past tezlikli protokollarda qo'llaniladi, ular past signal-shovqin nisbati bo'lgan kanallar orqali aloqa o'rnatishga imkon beradi.

Nisbatan fazali modulyatsiya bilan, axborot elementining qiymatiga qarab, faqat signalning fazasi o'zgaradi, amplituda va chastota o'zgarishsiz qoladi. Bundan tashqari, har bir axborot biti fazaning mutlaq qiymati bilan emas, balki uning oldingi qiymatga nisbatan o'zgarishi bilan bog'liq.

Ko'pincha, to'rtta signalni uzatishga asoslangan to'rt fazali DPSK yoki ikkita DPSK ishlatiladi, ularning har biri asl ikkilik ketma-ketlikning ikki biti (dibiti) haqida ma'lumot oladi. Odatda ikkita fazalar to'plami ishlatiladi: dibit qiymatiga (00, 01, 10 yoki 11) qarab, signalning fazasi 0 °, 90 °, 180 °, 270 ° yoki 45 °, 135 °, 225 ga o'zgarishi mumkin. °, mos ravishda 315 °. Bunday holda, agar kodlangan bitlar soni uchtadan ko'p bo'lsa (8 fazali aylanish pozitsiyasi), DPSK ning shovqin immuniteti keskin kamayadi. Shu sababli, DPSK ma'lumotlarni yuqori tezlikda uzatish uchun ishlatilmaydi.

4-pozitsiyali yoki kvadrat fazali modulyatsiya modemlari BPSK uzatish moslamalarining nazariy spektral samaradorligi (1 bit/(s·Hz)) mavjud tarmoqli kengligi uchun etarli bo'lmagan tizimlarda qo'llaniladi. BPSK tizimlarida qo'llaniladigan turli demodulyatsiya usullari QPSK tizimlarida ham qo'llaniladi. Ikkilik modulyatsiya usullarini QPSK holatiga to'g'ridan-to'g'ri kengaytirishdan tashqari, siljish (ofset) bilan 4 pozitsiyali modulyatsiya ham qo'llaniladi. QPSK va BPSK ning ba'zi navlari jadvalda keltirilgan. 5.1.

Kvadrat amplitudali modulyatsiya bilan signalning fazasi ham, amplitudasi ham o'zgaradi, bu sizga kodlangan bitlar sonini ko'paytirish va shu bilan birga shovqin immunitetini sezilarli darajada yaxshilash imkonini beradi. Hozirgi vaqtda modulyatsiya usullari qo'llaniladi, bunda bitta uzatish oralig'ida kodlangan axborot bitlari soni 8...9 ga, signal fazosidagi signal pozitsiyalari soni esa 256...512 ga yetishi mumkin.

5.1-jadval – QPSK va BPSK turlari

Ikkilik PSK	To'rt pozitsiyali PSK	Qisqa Tasvir
BPSK	QPSK	An'anaviy kogerent BPSK va QPSK
DEBPSK	DEQPSK	Nisbiy kodlash va SVN bilan an'anaviy kogerent BPSK va QPSK
DBSK	DQPSK	Avtokorrelyatsiya demodulyatsiyasi bilan QPSK (EHV yo'q)
FBPSK		BPSK yoki QPSK Non-chiziqli kuchaytirish tizimlari uchun mos patentlangan Feer protsessoriga ega Shift bilan QPSK (ofset) Shift va nisbiy kodlash bilan QPSK Shift va Feer patentlangan protsessorlari bilan QPSK QPSK nisbiy kodlash va p/4 ga faza siljishi

Signallarning kvadratik tasviri ularni tavsiflashning qulay va etarlicha universal vositasidir. To'rtburchak tasviri tebranishni ikkita ortogonal komponent - sinus va kosinusning chiziqli birikmasi sifatida ifodalashdan iborat:

S(t)=x(t)sin(wt+(j))+y(t)cos(wt+(j)), (5.2)

bu yerda x(t) va y(t) ikki qutbli diskret miqdorlardir.

Bunday diskret modulyatsiya (manipulyatsiya) bir-biriga nisbatan 90 ° ga siljigan tashuvchilarda ikkita kanal orqali amalga oshiriladi, ya'ni. kvadraturada joylashgan (shuning uchun vakillik va signal ishlab chiqarish usulining nomi).

QPSK signallarini hosil qilish misolida kvadratura sxemasining ishlashini (5.2-rasm) tushuntirib beramiz.

5.2-rasm – Kvadrat modulyator sxemasi

T davomiyligining ikkilik belgilarining dastlabki ketma-ketligi siljish registridan foydalanib, to'rtburchak kanalga (coswt) etkazib beriladigan toq Y impulslariga va faza ichidagi kanalga (sinwt) etkazib beriladigan hatto X impulslariga bo'linadi. Har ikkala impulslar ketma-ketligi mos keladigan manipulyatsiya qiluvchi impuls shakllantiruvchilarning kirishlariga keladi, ularning chiqishlarida x(t) va y(t) bipolyar impulslar ketma-ketligi hosil bo'ladi.

Manipulyatsiya qiluvchi impulslarning amplitudasi va davomiyligi 2T. X (t) va y (t) impulslari kanal ko'paytirgichlarining kirishlariga keladi, ularning chiqishlarida ikki fazali fazali modulyatsiyalangan tebranishlar hosil bo'ladi. Yig'ib bo'lgach, ular QPSK signalini hosil qiladi.

Signalni tavsiflash uchun yuqoridagi ifoda kanallarda x(t), y(t) ko'p darajali manipulyatsiya pulslarining o'zaro mustaqilligi bilan tavsiflanadi, ya'ni. Bir kanaldagi bitta daraja boshqa kanaldagi bir yoki nol darajasiga mos kelishi mumkin. Natijada, kvadratura sxemasining chiqish signali nafaqat fazada, balki amplitudada ham o'zgaradi. Har bir kanalda amplituda manipulyatsiyasi amalga oshirilganligi sababli, modulyatsiyaning bu turi amplitudali kvadratura modulyatsiyasi deb ataladi.

Geometrik talqin yordamida har bir QAM signali signal fazosida vektor sifatida ifodalanishi mumkin.

Vektorlarning faqat uchlarini belgilash orqali QAM signallari uchun koordinatalari x(t) va y(t) qiymatlari bilan belgilanadigan signal nuqtasi ko'rinishidagi tasvirni olamiz. Signal nuqtalari to'plami signal turkumini tashkil qiladi.

Shaklda. 5.3 modulyatorning blok diagrammasini ko'rsatadi va rasm. 5.4 - x(t) va y(t) ±1, ±3 (QAM-4) qiymatlarini qabul qilgan holatlar uchun signal turkumi.

5.4-rasm – QAM-4 signal diagrammasi

±1, ±3 qiymatlari modulyatsiya darajasini aniqlaydi va nisbiy xususiyatga ega. Yulduz turkumi 16 ta signal nuqtasini o'z ichiga oladi, ularning har biri to'rtta uzatilgan axborot bitiga to'g'ri keladi.

±1, ±3, ±5 darajalarining kombinatsiyasi 36 signal nuqtasidan iborat yulduz turkumini hosil qilishi mumkin. Biroq, ulardan ITU-T protokollari signal maydonida teng taqsimlangan faqat 16 nuqtadan foydalanadi.

QAM-4 ni amalda tadbiq etishning bir qancha usullari mavjud, ulardan eng keng tarqalgani superpozitsiya modulyatsiyasi (SPM) deb ataladigan usuldir. Ushbu usulni amalga oshiradigan sxema ikkita bir xil QPSK dan foydalanadi (5.5-rasm).

QAM ni olish uchun xuddi shu texnikadan foydalanib, siz QAM-32 ni amaliy amalga oshirish uchun diagramma olishingiz mumkin (5.6-rasm).

5.5-rasm – QAM-16 modulyator sxemasi

5.6-rasm – QAM-32 modulyator sxemasi

QAM-64, QAM-128 va QAM-256 ni olish ham xuddi shunday sodir bo'ladi. Ushbu modulyatsiyalarni olish sxemalari ularning noqulay tabiati tufayli berilmagan.

Aloqa nazariyasidan ma'lumki, signal turkumidagi nuqtalar soni teng bo'lsa, QAM va QPSK tizimlarining shovqinga qarshiligi har xil. Ko'p sonli signal nuqtalari bilan QAM spektri QPSK signallari spektri bilan bir xil. Biroq, QAM signallari mavjud eng yaxshi xususiyatlar QPSK tizimlariga qaraganda. Buning asosiy sababi QPSK tizimidagi signal nuqtalari orasidagi masofa QAM tizimidagi signal nuqtalari orasidagi masofadan kichikroqdir.

Shaklda. 5.7-rasmda bir xil signal kuchiga ega QAM-16 va QPSK-16 tizimlarining signal turkumlari ko'rsatilgan. L modulyatsiya darajalariga ega QAM tizimidagi signal turkumining qo'shni nuqtalari orasidagi masofa d quyidagi ifoda bilan aniqlanadi:

(5.3)

QPSK uchun ham xuddi shunday:

(5.4)

bu erda M - fazalar soni.

Yuqoridagi iboralardan kelib chiqadiki, M qiymatining oshishi va bir xil quvvat darajasi bilan QPSK tizimlaridan QAM tizimlari afzalroqdir. Masalan, M=16 (L = 4) bilan dQAM = 0,47 va dQPSK = 0,396, M=32 (L = 6) bilan dQAM = 0,28, dQPSK = 0,174.

Shunday qilib, biz QAM QPSK bilan solishtirganda ancha samarali ekanligini aytishimiz mumkin, bu bir xil signal-shovqin nisbati bilan ko'proq ko'p darajali modulyatsiyadan foydalanish imkonini beradi. Shuning uchun QAM xarakteristikalari Shennon chegarasiga eng yaqin bo'ladi degan xulosaga kelishimiz mumkin (5.8-rasm) bu erda: 1 - Shennon chegarasi, 2 - QAM, 3 - M-pozitsiya ARC, 4 - M-pozitsiya PSK.

5.8-rasm - Turli modulyatsiyalarning spektral samaradorligining C/N ga bog'liqligi

Umuman olganda, 16-QAM, 64-QAM, 256-QAM kabi chiziqli daromadli M-pozitsiyali QAM tizimlari 2 bit/(s∙Hz) nazariy samaradorlik chegarasiga ega bo'lgan chiziqli QPSK-dan yuqori spektral samaradorlikka ega.

QAM ning xarakterli xususiyatlaridan biri tarmoqdan tashqari quvvatning past qiymatlari (5.9-rasm).

5.9-rasm – QAM-64 ning energiya spektri

Ko'p pozitsiyali QAMni sof shaklda qo'llash shovqinga qarshi immunitetning etarli emasligi muammosi bilan bog'liq. Shuning uchun barcha zamonaviy yuqori tezlikdagi protokollarda QAM panjara kodlash (TCM) bilan birgalikda qo'llaniladi. TCM signal turkumi panjara kodlashsiz modulyatsiya uchun talab qilinganidan ko'ra ko'proq signal nuqtalarini (signal pozitsiyalarini) o'z ichiga oladi. Masalan, 16-bitli QAM panjara kodli 32-QAM yulduz turkumiga aylanadi. Qo'shimcha yulduz turkumlari nuqtalari signalning ortiqchaligini ta'minlaydi va xatolarni aniqlash va tuzatish uchun ishlatilishi mumkin. TCM bilan birgalikda konvolyutsion kodlash ketma-ket signal nuqtalari o'rtasidagi bog'liqlikni keltirib chiqaradi. Natijada Trellis modulyatsiyasi deb nomlangan yangi modulyatsiya usuli paydo bo'ldi. Muayyan tarzda tanlangan QAM shovqiniga chidamli kodning kombinatsiyasi signal-kod strukturasi (SCC) deb ataladi. SCMlar kanaldagi signal-shovqin nisbati uchun talablarni 3 - 6 dB ga kamaytirish bilan birga axborot uzatishning shovqin immunitetini oshirishga imkon beradi. Demodulyatsiya jarayonida qabul qilingan signal Viterbi algoritmi yordamida dekodlanadi. Aynan shu algoritm, joriy qilingan ortiqcha va qabul qilish jarayoni tarixini bilish orqali, maksimal ehtimollik mezonidan foydalanib, signal maydonidan eng ishonchli mos yozuvlar nuqtasini tanlash imkonini beradi.

QAM-256 dan foydalanish 1 uzatishda 8 ta signal holatini, ya'ni 8 bitni uzatish imkonini beradi. Bu sizga ma'lumotlarni uzatish tezligini sezilarli darajada oshirish imkonini beradi. Shunday qilib, Df = 45 kHz uzatish diapazoni kengligi bilan (bizning holatimizda bo'lgani kabi) 1 bod, ya'ni 8 bit 1/Df vaqt oralig'ida uzatilishi mumkin. Keyin ushbu chastota diapazonida maksimal uzatish tezligi bo'ladi

Ushbu tizimda uzatish bir xil kenglikdagi ikkita chastota diapazonida amalga oshirilganligi sababli, ushbu tizimning maksimal uzatish tezligi 720 kbit / s ni tashkil qiladi.

O'tkazilayotgan bit oqimi nafaqat axborot bitlarini, balki xizmat bitlarini ham o'z ichiga olganligi sababli, axborot tezligi uzatiladigan freymlarning tuzilishiga bog'liq bo'ladi. Ushbu ma'lumotlarni uzatish tizimida foydalaniladigan kadrlar Ethernet va V.42 protokollari asosida tuzilgan va maksimal uzunligi K=1518 bit, shundan KS=64 xizmat bitlari hisoblanadi. Keyin axborotni uzatish tezligi axborot bitlari va xizmat bitlarining nisbatiga bog'liq bo'ladi

Bu tezlik texnik spetsifikatsiyalarda ko'rsatilgan tezlikdan oshib ketadi. Shunday qilib, biz tanlangan modulyatsiya usuli texnik shartlarda belgilangan talablarga javob beradi degan xulosaga kelishimiz mumkin.

Ushbu tizimda uzatish bir vaqtning o'zida ikkita chastota diapazonida amalga oshirilganligi sababli, u parallel ishlaydigan ikkita modulyatorni tashkil qilishni talab qiladi. Ammo shuni hisobga olish kerakki, tizim asosiy chastota diapazonlaridan zaxiraga o'tishi mumkin. Shuning uchun barcha to'rtta tashuvchi chastotani yaratish va nazorat qilish talab etiladi. Tashuvchi chastotalarni yaratish uchun mo'ljallangan chastota sintezatori mos yozuvlar signali generatori, ajratgichlar va yuqori sifatli filtrlardan iborat. Kvars kvadrat impuls generatori mos yozuvlar signal generatori sifatida ishlaydi (5.10-rasm).

Shakl 5.10 - Kvars stabilizatsiyasi bilan generator

Axborot xavfsizligi holatini baholash maqsadida; - yig'ilish ishtirokchilarining binolarga kirishini boshqarish; - yig'ilish davomida ajratilgan xonaga kirish va uning atrofidagi muhit monitoringini tashkil etish. 2. Uchrashuv davomida akustik axborotni himoya qilishni ta'minlashning asosiy vositalari quyidagilardir: - turli xil shovqin generatorlarini o'rnatish, xonani kuzatish...

Kompyuter bosib chiqarish texnologiyalaridan foydalanishmi? 10. Rossiya Federatsiyasi Jinoyat kodeksining "Kompyuter axboroti sohasidagi jinoyatlar" 28-bobida nazarda tutilgan jinoiy harakatlarni tavsiflang. 2-BO'lim. KOMPYUTER AXBOROTLARI SAHASIDAGI JINOYOTLARGA QARShI QARShI 5-BOB. YUKORI TEXNOLOGIYALAR SAHASIDAGI JINOYATLAR UCHUN NAZORAT 5.1 Rossiyada kompyuter jinoyati ustidan nazorat.

LickSec > Radio aloqa

To'rt pozitsiyali fazali o'zgartirish tugmasi (QPSK)

Aloqa nazariyasidan ma'lumki, BPSK ikkilik fazali modulyatsiyasi eng yuqori shovqin immunitetiga ega. Biroq, ba'zi hollarda, aloqa kanalining shovqin immunitetini kamaytirish orqali uning o'tkazuvchanligini oshirish mumkin. Bundan tashqari, shovqinga chidamli kodlashni qo'llash orqali mobil aloqa tizimi qamrab olgan hududni yanada aniqroq rejalashtirish mumkin.

To'rt pozitsiyali fazali modulyatsiya to'rtta tashuvchining faza qiymatidan foydalanadi. Bunda (25) ifoda bilan tasvirlangan signalning y(t) fazasi to'rtta qiymatni qabul qilishi kerak: 0°, 90°, 180° va 270°. Biroq, boshqa faza qiymatlari ko'proq qo'llaniladi: 45 °, 135 °, 225 ° va 315 °. To'rtburchak fazali modulyatsiyaning bunday ko'rinishi 1-rasmda ko'rsatilgan.

Xuddi shu rasmda har bir tashuvchi faza holati tomonidan uzatiladigan bit qiymatlari ko'rsatilgan. Har bir holat bir vaqtning o'zida ikkita bit foydali ma'lumotni uzatadi. Bunday holda, bitlarning tarkibi shunday tanlanadiki, qabul qilish xatosi tufayli tashuvchi fazaning qo'shni holatiga o'tish bitta bit xatosidan ko'p bo'lmaydi.

Odatda, kvadratura modulyatori QPSK modulyatsiya signalini yaratish uchun ishlatiladi. Kvadrat modulyatorini amalga oshirish uchun sizga ikkita multiplikator va to'ldiruvchi kerak bo'ladi. Ko'paytiruvchi kirishlar to'g'ridan-to'g'ri NRZ kodida kirish bit oqimlari bilan ta'minlanishi mumkin. Bunday modulyatorning blok sxemasi 2-rasmda ko'rsatilgan.

Ushbu turdagi modulyatsiya bilan kirish bit oqimining ikkita biti bir vaqtning o'zida bitta simvol oralig'ida uzatilganligi sababli, ushbu turdagi modulyatsiyaning simvol tezligi har bir belgi uchun 2 bitni tashkil qiladi. Bu shuni anglatadiki, modulyatorni amalga oshirishda kirish oqimi ikki komponentga bo'linishi kerak - faza ichidagi komponent I va kvadratura komponenti Q. Keyingi bloklar simvol tezligida sinxronlashtirilishi kerak.

Ushbu amalga oshirish bilan modulyatorning chiqishidagi signalning spektri cheksizdir va uning taxminiy shakli 3-rasmda ko'rsatilgan.

Shakl 3. NRZ signali bilan modulyatsiyalangan QPSK signalining spektri.

Tabiiyki, bu signal modulyatorning chiqishiga kiritilgan tarmoqli o'tkazuvchan filtr yordamida spektrda cheklanishi mumkin, ammo bu hech qachon amalga oshirilmaydi. Nyquist filtri ancha samarali. Nyquist filtri yordamida qurilgan QPSK signal kvadraturasi modulatorining blok diagrammasi 4-rasmda ko'rsatilgan.

Shakl 4. Nyquist filtri yordamida QPSK modulyatorining blok diagrammasi

Nyquist filtri faqat raqamli texnologiya yordamida amalga oshirilishi mumkin, shuning uchun 17-rasmda ko'rsatilgan sxemada kvadratcha modulyatori oldida raqamli-analog konvertor (DAC) taqdim etiladi. Nyquist filtrining ishlashining o'ziga xos xususiyati shundaki, mos yozuvlar nuqtalari orasidagi intervallarda uning kirishida signal bo'lmasligi kerak, shuning uchun uning kirishida faqat mos yozuvlar nuqtalari vaqtida uning chiqishiga signal chiqaradigan impuls shakllantiruvchi mavjud. Qolgan vaqtda uning chiqishida nol signal mavjud.

Nyquist filtrining chiqishida uzatiladigan raqamli signalning shakliga misol 5-rasmda ko'rsatilgan.

Shakl 5. To'rt pozitsiyali QPSK fazali modulyatsiya uchun Q signalining vaqt diagrammasi misoli

Radio signalining spektrini toraytirish uchun uzatuvchi qurilmada Nyquist filtri ishlatilganligi sababli, signalda faqat signal nuqtalarida hech qanday belgilararo buzilish mavjud emas. Buni 6-rasmda ko'rsatilgan Q signalining ko'z diagrammasidan aniq ko'rish mumkin.

Signal spektrini toraytirishdan tashqari, Nyquist filtridan foydalanish ishlab chiqarilgan signal amplitudasining o'zgarishiga olib keladi. Signalning mos yozuvlar nuqtalari orasidagi intervallarda amplituda nominal qiymatga nisbatan ortishi yoki deyarli nolga kamayishi mumkin.

QPSK signalining amplitudasi va uning fazasidagi o'zgarishlarni kuzatish uchun vektor diagrammasidan foydalanish yaxshiroqdir. 5 va 6-rasmlarda ko'rsatilgan bir xil signalning fazor diagrammasi 7-rasmda ko'rsatilgan.

a = 0,6 bilan QPSK signalining 7-rasm vektor diagrammasi

QPSK signali amplitudasining o'zgarishi modulyator chiqishidagi QPSK signalining oscillogrammasida ham ko'rinadi. 6 va 7-rasmlarda ko'rsatilgan signal vaqt diagrammasining eng xarakterli bo'limi 8-rasmda ko'rsatilgan. Bu rasmda modulyatsiyalangan signal tashuvchisi amplitudasining ikkala tushishi va nominal darajaga nisbatan uning qiymatining oshishi aniq ko'rinadi.

Shakl 8. a = 0,6 bo'lgan QPSK signalining vaqt diagrammasi

5 ... 8-rasmlardagi signallar yaxlitlash koeffitsienti a = 0,6 bo'lgan Nyquist filtridan foydalanish holati uchun ko'rsatilgan. Ushbu koeffitsientning past qiymatiga ega bo'lgan Nyquist filtridan foydalanilganda, Nyquist filtrining impuls javobining yon bo'laklarining ta'siri kuchliroq ta'sirga ega bo'ladi va 6 va 7-rasmlarda aniq ko'rinadigan to'rtta signal yo'llari bitta uzluksiz zonaga birlashadi. . Bundan tashqari, signal amplitudasidagi o'sishlar nominal qiymatga nisbatan ortadi.

9-rasm - a = 0,6 bo'lgan QPSK signalining spektrogrammasi

Signalning amplitudali modulyatsiyasining mavjudligi ushbu turdagi modulyatsiyadan foydalanadigan aloqa tizimlarida yuqori chiziqli quvvat kuchaytirgichidan foydalanish zarurligiga olib keladi. Afsuski, bunday quvvat kuchaytirgichlari past samaradorlikka ega.

MSK minimal chastota oralig'i bilan chastota modulyatsiyasi efirdagi raqamli radio signali egallagan tarmoqli kengligini kamaytirishga imkon beradi. Biroq, hatto ushbu turdagi modulyatsiya ham zamonaviy mobil radio tizimlari uchun barcha talablarni qondirmaydi. Odatda, radio uzatgichdagi MSK signali an'anaviy filtr bilan filtrlanadi. Shuning uchun radiochastotalarning yanada torroq spektri bilan modulyatsiyaning yana bir turi paydo bo'ldi.

Keng polosali ma'lumotlarni uzatish tizimlarida istiqbolli modulyatsiya usullari

Bugungi kunda aloqa mutaxassislarini Spread Spectrum sirli iborasi endi ajablantirmaydi. Keng polosali (va bu so'zlar orqasida yashiringan narsa) ma'lumotlarni uzatish tizimlari bir-biridan ma'lumotlarni uzatish usuli va tezligi, modulyatsiya turi, uzatish diapazoni, xizmat ko'rsatish imkoniyatlari va boshqalar bilan farqlanadi. Ushbu maqolada keng polosali tizimlarni tasniflashga harakat qilinadi. ularda ishlatiladigan modulyatsiya.

Asosiy qoidalar

Keng polosali ma'lumotlarni uzatish tizimlari (BDSTS) protokollar bo'yicha yagona IEEE 802.11 standartiga, radiochastota qismida esa FCC (AQSh Federal aloqa komissiyasi) yagona qoidalariga bo'ysunadi. Biroq ular bir-biridan ma'lumotlarni uzatish usuli va tezligi, modulyatsiya turi, uzatish diapazoni, xizmat ko'rsatish imkoniyatlari va boshqalar bilan farqlanadi.

Bu xususiyatlarning barchasi keng polosali aksessuarni (potentsial xaridor tomonidan) va element bazasini (ishlab chiquvchi, aloqa tizimlarini ishlab chiqaruvchisi tomonidan) tanlashda muhimdir. Ushbu sharhda keng polosali tarmoqlarni texnik adabiyotlarda eng kam yoritilgan xarakteristikalar, ya'ni ularning modulyatsiyasi asosida tasniflashga harakat qilinadi.

2,4 gigagertsli diapazonda keng polosali signallarni uzatishda axborot tezligini oshirish uchun faza (BPSK) va to'rtburchak fazali modulyatsiya (QPSK) bilan birgalikda qo'llaniladigan turli xil qo'shimcha modulyatsiyalar yordamida 11 Mbit / s gacha ma'lumot uzatish tezligiga erishish mumkin, FCC tomonidan ushbu diapazonda ishlash uchun qo'yilgan cheklovlarni hisobga olgan holda. Keng polosali signallar spektr litsenziyasisiz uzatilishi kutilayotganligi sababli signallarning xarakteristikalari o'zaro shovqinlarni kamaytirish uchun cheklangan.

Ushbu modulyatsiya turlari M-ary ortogonal modulyatsiya (MOK), impuls fazasi modulyatsiyasi (PPM), kvadrat amplituda modulyatsiyasi (QAM) ning turli shakllaridir. Keng polosali ulanish chastota (FDMA) va/yoki vaqt (TDMA) bilan ajratilgan bir nechta parallel kanallarning bir vaqtning o'zida ishlashi natijasida olingan signallarni ham o'z ichiga oladi. Muayyan shartlarga qarab, modulyatsiyaning u yoki bu turi tanlanadi.

Modulyatsiya turini tanlash

Har qanday aloqa tizimining asosiy vazifasi ma'lumotni xabar manbasidan iste'molchiga eng tejamli tarzda uzatishdir. Shuning uchun, shovqin va buzilish ta'sirini minimallashtiradigan modulyatsiya turi tanlanadi va shu bilan maksimal axborot tezligi va minimal xatolik darajasiga erishiladi. Ko'rib chiqilayotgan modulyatsiya turlari bir nechta mezonlarga muvofiq tanlangan: ko'p yo'nalishli tarqalishga qarshilik; aralashuv; mavjud kanallar soni; quvvat kuchaytirgichining lineerligi talablari; erishish mumkin bo'lgan uzatish diapazoni va amalga oshirishning murakkabligi.

DSSS modulyatsiyasi

Ushbu sharhda keltirilgan modulyatsiya turlarining aksariyati to'g'ridan-to'g'ri ketma-ketlikdagi keng polosali signallarga (DSSS), klassik keng polosali signallarga asoslangan. DSSS-ga ega tizimlarda signal spektrini bir necha marta kengaytirish signalning spektral quvvat zichligini bir xil miqdorda kamaytirishga imkon beradi. Spektrni yoyish odatda nisbatan tor polosali ma'lumotlar signalini keng polosali tarqaladigan signal bilan ko'paytirish orqali amalga oshiriladi. Tarqatish signali yoki tarqalish kodi ko'pincha shovqinga o'xshash kod yoki PN (pseudonoise) kod deb ataladi. Ta'riflangan spektrni kengaytirish printsipi rasmda ko'rsatilgan. 1.

Bit davri - axborot bitining davri
Chip davri - chiplarni kuzatish davri
Ma'lumot uzatish - ma'lumotlar
PN-kod - shovqinga o'xshash kod
Kodlangan signal - keng polosali signal
DSSS/MOK modulyatsiyasi

M-ary ortogonal modulyatsiyasi (yoki qisqacha MOK modulyatsiyasi) bilan keng polosali to'g'ridan-to'g'ri ketma-ketlik signallari uzoq vaqtdan beri ma'lum, ammo analog komponentlarda amalga oshirish juda qiyin. Raqamli mikrosxemalar yordamida bugungi kunda ushbu modulyatsiyaning o'ziga xos xususiyatlaridan foydalanish mumkin.

MOK ning o'zgarishi M-ary bioortogonal modulyatsiya (MBOK) hisoblanadi. Axborot tezligini oshirishga bir vaqtning o'zida bir nechta ortogonal PN kodlarini qo'llash orqali erishiladi, shu bilan birga bir xil chip takrorlash tezligi va spektr shakli saqlanadi. MBOK modulyatsiyasi spektr energiyasidan samarali foydalanadi, ya'ni uzatish tezligining signal energiyasiga nisbatan yuqori nisbatiga ega. Interferentsiyaga va ko'p yo'nalishli tarqalishga chidamli.

Shaklda ko'rsatilganidan. QPSK bilan birgalikda MBOK modulyatsiya sxemasining 2-sonidan ko'rinib turibdiki, PN kodi M-ortogonal vektorlardan nazorat ma'lumotlari baytiga muvofiq tanlangan. I va Q kanallari ortogonal bo'lgani uchun ularni bir vaqtning o'zida MBOK qilish mumkin. Biotortogonal modulyatsiyada teskari vektorlardan ham foydalaniladi, bu esa axborot tezligini oshirish imkonini beradi. Vektor o'lchami 2 ga bo'linadigan haqiqiy ortogonal Uolsh vektorlarining eng ko'p qo'llaniladigan to'plami. Shunday qilib, vektor o'lchami 8 va QPSK bo'lgan Uolsh vektorlari tizimidan PN kodlari sifatida, sekundiga 11 megachips takrorlash tezligi to'liq mos keladi. IEEE 802.11 standarti bilan har bir kanal belgisiga 8 bitni uzatish mumkin, buning natijasida sekundiga 1,375 megasimbolli kanal tezligi va 11 Mbit/s axborot tezligiga erishiladi.

Modulyatsiya standart chip tezligida ishlaydigan va faqat QPSK dan foydalanadigan keng polosali tizimlar bilan birgalikda ishlashni tashkil qilishni juda oson qiladi. Bunday holda, ramka sarlavhasi 8 marta past tezlikda uzatiladi (har bir alohida holatda), bu sekinroq tizimga ushbu sarlavhani to'g'ri qabul qilish imkonini beradi. Keyin ma'lumotlarni uzatish tezligi oshadi.
1. Ma'lumotlarni kiritish
2. Scrambler
3. Multiplekser 1:8
4. 8 ta Walsh funksiyasidan birini tanlang
5. 8 ta Walsh funksiyasidan birini tanlang
6. I-kanal chiqishi
7. Q-kanal chiqishi

Nazariy jihatdan, MBOK bir xil Eb/N0 nisbati (kodlash xususiyatlari tufayli) uchun BPSK bilan solishtirganda bir oz pastroq xatolik darajasiga (BER) ega va bu uni eng energiya tejamkor modulyatsiyaga aylantiradi. BPSK da har bir bit boshqasidan mustaqil ravishda qayta ishlanadi, MBOK da belgi tan olinadi. Agar u noto'g'ri tan olinsa, bu ushbu belgining barcha bitlari noto'g'ri qabul qilingan degani emas. Shunday qilib, noto'g'ri belgini olish ehtimoli noto'g'ri bitni olish ehtimoliga teng emas.

Modulyatsiyalangan signallarning MBOK spektri IEEE 802.11 standartida belgilanganiga mos keladi. Hozirda Aironet Wireless Communications, Inc. DSSS/MBOK texnologiyasidan foydalangan holda Ethernet va Token Ring tarmoqlari uchun simsiz ko‘priklarni taklif etadi va axborotni havo orqali 4 Mbit/s gacha tezlikda uzatadi.

Ko'p yo'l immuniteti Eb / N0 nisbati va signal fazasining buzilishiga bog'liq. Harris Semiconductor muhandislari tomonidan binolar ichida amalga oshirilgan keng polosali MBOK signallarini uzatishning raqamli simulyatsiyalari bunday signallarning ushbu aralashuvchi omillarga nisbatan ancha ishonchli ekanligini tasdiqladi1. Qarang: Andren C. 11 MBps Modulyatsiya usullari // Harris Semiconductor Newsletter. 05/05/98.

Shaklda. 3-rasmda raqamli uzatish natijasida olingan 15 dB/MVt (5,5 Mbit/s uchun - 20 dB/MVt) radiatsiyaviy signal quvvatida masofa funksiyasi sifatida noto'g'ri ma'lumotlar ramkasini (PER) olish ehtimoli grafiklari ko'rsatilgan. simulyatsiya, turli xil ma'lumotlar uzatish tezligi uchun.

Simulyatsiya shuni ko'rsatadiki, ishonchli belgilarni aniqlash uchun zarur bo'lgan Es/N0 ning oshishi bilan PER kuchli signalni aks ettirish sharoitida sezilarli darajada oshadi. Buni bartaraf qilish uchun bir nechta antennalar tomonidan muvofiqlashtirilgan qabul qilishdan foydalanish mumkin. Shaklda. 4-rasmda ushbu holat bo'yicha natijalar ko'rsatilgan. Optimal mos keladigan qabul qilish uchun PER muvofiqlashtirilmagan qabul qilishning PER kvadratiga teng bo'ladi. Rasmni ko'rib chiqayotganda. 3 va 4-bandlarda shuni yodda tutish kerakki, PER=15% bo'lganda, muvaffaqiyatsiz paketlarni qayta uzatish zarurati tufayli ma'lumot tezligining haqiqiy yo'qolishi 30% bo'ladi.

QPSK dan MBOK bilan birgalikda foydalanishning zaruriy sharti signalni izchil qayta ishlashdir. Amalda, bu fazali tsiklni sozlash uchun BPSK yordamida ramka preambulasini va sarlavhasini olish orqali erishiladi. fikr-mulohaza. Biroq, bularning barchasi, shuningdek, kogerent signalni qayta ishlash uchun ketma-ket korrelyatorlardan foydalanish demodulyatorning murakkabligini oshiradi.

CCSK modulyatsiyasi

Keng polosali M-ary ortogonal siklik kod ketma-ketligi (CCSK) signallarini demodulyatsiya qilish MBOK ga qaraganda osonroq, chunki faqat bitta PN kodi ishlatiladi. Ushbu turdagi modulyatsiya simvol ichidagi korrelyatsiya cho'qqisining vaqtinchalik siljishi tufayli yuzaga keladi. Barkerning 11 uzunlikdagi kodidan va soniyasiga 1 megasimbol tezligidan foydalanib, cho'qqini sakkizta pozitsiyadan biriga o'tkazish mumkin. Qolgan 3 ta pozitsiya ularni axborot tezligini oshirish uchun ishlatishga imkon bermaydi. Shu tarzda, har bir belgi uchun uchta axborot bitini uzatish mumkin. BPSK ni qo'shish orqali har bir belgiga yana bitta ma'lumot bitini, ya'ni jami 4 ta ma'lumotni uzatishingiz mumkin.Natijada QPSK yordamida har bir kanal belgisiga 8 ta axborot bitini olamiz.

PPM va CCSK bilan bog'liq asosiy muammo - signallarni aks ettirish orasidagi kechikish PN kodining davomiyligidan oshib ketganda, ko'p yo'nalishli tarqalishga sezgirlik. Shuning uchun, bu turdagi modulyatsiyalarni bunday aks ettirish bilan bino ichida ishlatish qiyin. CCSKni demodulyatsiya qilish juda oson va an'anaviy modulyator/demodulator sxemasidan murakkablikni biroz oshirishni talab qiladi. CCSK sxemasi QPSK bilan birgalikda MBOK modulyatsiya sxemasiga o'xshaydi (2-rasmga qarang), faqat 8 ta Uolsh funksiyasidan birini tanlash uchun blok o'rniga so'zni almashtirish bloki mavjud.

DSSS/PPM modulyatsiyasi

Keng polosali to'g'ridan-to'g'ri ketma-ket impulsli fazali modulyatsiyalangan (DSSS/PPM) signallar to'g'ridan-to'g'ri ketma-ket tarqaladigan spektr signallarining keyingi rivojlanishi bo'lgan signal turidir.

An'anaviy keng polosali signallar uchun impuls fazasini modulyatsiya qilish g'oyasi shundan iboratki, axborot tezligini oshirish ketma-ket belgilarning korrelyatsiya cho'qqilari orasidagi vaqt oralig'ini o'zgartirish orqali olinadi. Modulyatsiyani Gollandiyadagi Bell laboratoriyasida Rajeev Krishnamurti va Isroil Bar-David ixtiro qilgan.

Joriy modulyatsiyani amalga oshirish belgilar oralig'ida (PN ketma-ketligi oralig'ida) korrelyatsiya pulslarining sakkizta vaqt pozitsiyasini aniqlash imkonini beradi. Agar ushbu texnologiya DQPSKda I- va Q-kanallarida mustaqil ravishda qo'llanilsa, u holda 64 (8x8) turli xil axborot holati olinadi. Fazali modulyatsiyani DQPSK modulyatsiyasi bilan birlashtirib, I kanalda ikki xil holatni va Q kanalida ikki xil holatni ta'minlab, 256 ta (64x2x2) holat olinadi, bu har bir belgi uchun 8 ta axborot bitiga teng.

DSSS/QAM modulyatsiyasi

To'g'ridan-to'g'ri ketma-ketlik kvadraturasi amplitudali modulyatsiyasi (DSSS/QAM) keng polosali signallarni klassik keng polosali DQPSK modulyatsiyalangan signallari deb hisoblash mumkin, bunda ma'lumotlar amplituda o'zgarishi orqali ham uzatiladi. Ikki darajali amplitudali modulyatsiya va DQPSKni qo'llash orqali I kanalda 4 xil holat va Q kanalida 4 xil holat olinadi. Modulyatsiyalangan signal impuls fazasi modulyatsiyasiga ham duch kelishi mumkin, bu esa axborot tezligini oshiradi.

DSSS/QAM ning cheklovlaridan biri shundaki, bunday modulyatsiyaga ega signallar ko'p yo'nalishli tarqalishga juda sezgir. Shuningdek, ikkala faza va amplituda modulyatsiyasidan foydalanish tufayli Eb/N0 nisbati MBOK bilan bir xil BER qiymatini olish uchun oshiriladi.

Buzilishlarga nisbatan sezgirlikni kamaytirish uchun siz ekvalayzerdan foydalanishingiz mumkin. Ammo uni ishlatish ikki sababga ko'ra istalmagan.

Birinchidan, ekvalayzerni sozlaydigan belgilar ketma-ketligini oshirish kerak, bu esa o'z navbatida preambula uzunligini oshiradi. Ikkinchidan, ekvalayzerni qo'shish butun tizimning narxini oshiradi.

Qo'shimcha kvadratura modulyatsiyasi Chastota sakrashli tizimlarda ham qo'llanilishi mumkin. Shunday qilib, WaveAccess 16QAM bilan birgalikda Frequency Hopping texnologiyasidan, QPSK modulyatsiyasidan foydalanadigan Jaguar brendi bilan modemni chiqardi. Bu holda umumiy qabul qilingan FSK chastotasi modulyatsiyasidan farqli o'laroq, bu 2,2 Mbit / s real ma'lumotlarni uzatish imkonini beradi. WaveAccess muhandislari DSSS texnologiyasidan yuqori tezlikda (10 Mbit/s gacha) foydalanish qisqa uzatish diapazoni (100 m dan oshmasligi) tufayli amaliy emas deb hisoblaydilar.

OCDM modulyatsiyasi

Bir nechta Ortogonal Kod Division Multiplex (OCDM) signallarini multiplekslash orqali ishlab chiqarilgan keng polosali signallar bir vaqtning o'zida bir xil chastotada bir nechta keng polosali kanallardan foydalanadi.

Kanallar ortogonal PN kodlari yordamida ajratiladi. Sharp ushbu texnologiya yordamida qurilgan 10 megabitli modemni e'lon qildi. Aslida, bir vaqtning o'zida 16 chipli ortogonal kodli 16 ta kanal uzatiladi. BPSK har bir kanalda qo'llaniladi, keyin kanallar analog usul yordamida yig'iladi.

Data Mux - ma'lumotlarni kiritish multipleksor

BPSK - blok fazali modulyatsiya

Spread - to'g'ridan-to'g'ri ketma-ket tarqaladigan spektr bloki

Sum - chiqish qo'shgich

OFDM modulyatsiyasi

Bir nechta keng polosali signallarni ortogonal chastota bo'linish multipleksi (OFDM) bilan multiplekslash natijasida olingan keng polosali signallar turli tashuvchi chastotalarda fazali modulyatsiyalangan signallarning bir vaqtning o'zida uzatilishini ifodalaydi. Modulyatsiya MIL-STD 188C da tasvirlangan. Uning afzalliklaridan biri ko'p yo'nalishli susaytirishdan kelib chiqadigan spektrdagi bo'shliqlarga nisbatan yuqori qarshilikdir. Tor polosali zaiflashuv bir yoki bir nechta tashuvchilarni istisno qilishi mumkin. Ishonchli ulanish ramz energiyasini bir nechta chastotalar bo'yicha taqsimlash orqali ta'minlanadi.

Bu xuddi shunday QPSK tizimining spektral samaradorligidan 2,5 baravar oshadi. OFDM modulyatsiyasini amalga oshiradigan tayyor mikrosxemalar mavjud. Xususan, Motorola MC92308 OFDM demodulyatorini va MC92309 "front-end" OFDM chipini ishlab chiqaradi. Oddiy OFDM modulyatorining diagrammasi rasmda ko'rsatilgan. 6.

Data mux - ma'lumotlarni kiritish multipleksor

Kanal - chastota kanali

BPSK - blok fazali modulyatsiya

Sum - chastotali kanal qo'shgich

Xulosa

Taqqoslash jadvali har xil mezonlar va yakuniy reyting bo'yicha har bir modulyatsiya turining reytinglarini ko'rsatadi. Pastroq ball yaxshiroq ballga mos keladi. Kvadrat amplituda modulyatsiyasi faqat taqqoslash uchun olinadi.

Tekshiruv davomida turli ko'rsatkichlar uchun qabul qilinishi mumkin bo'lmagan baholash qiymatlariga ega bo'lgan har xil turdagi modulyatsiyalar bekor qilindi. Masalan, 16-pozitsiyali fazali modulyatsiyaga ega bo'lgan keng polosali signallar (PSK) - shovqinlarga zaif qarshilik tufayli, juda keng polosali signallar - chastota diapazonining uzunligidagi cheklovlar va birgalikda ishlashi uchun kamida uchta kanalga ega bo'lish zarurati tufayli. yaqin radio tarmoqlari.

Keng polosali modulyatsiyaning ko'rib chiqilayotgan turlaridan eng qiziqarlisi M-ary biotortogonal modulyatsiya - MBOK.

Xulosa qilib aytganda, modulyatsiyani ta'kidlashni istardim, bu Xarris Semiconductor muhandislari tomonidan o'tkazilgan bir qator tajribalarga kiritilmagan. Gap filtrlangan QPSK modulyatsiyasi (Filtered Quadrature Phase Shift Keyg - FQPSK) haqida bormoqda. Ushbu modulyatsiya Kaliforniya universiteti professori Kamilo Feher tomonidan ishlab chiqilgan va Didcom, Inc bilan birgalikda patentlangan.

FQPSK ni olish uchun uzatgichda signal spektrining chiziqli bo'lmagan filtrlashi qo'llaniladi, keyin uni qabul qiluvchida qayta tiklash. Natijada, FQPSK spektri QPSK spektriga nisbatan maydonning taxminan yarmini egallaydi, qolgan barcha parametrlar teng. Bundan tashqari, FQPSK ning PER (paket xatosi darajasi) GMSK ga qaraganda 10-2-10-4 ga yaxshiroq. GSMK - bu Gauss chastotali modulyatsiyasi, ayniqsa GSM raqamli uyali aloqa standartida qo'llaniladi. Yangi modulyatsiya EIP Microwave, Lockheed Martin, L-3 Communications, shuningdek, NASA kabi kompaniyalar tomonidan etarlicha baholandi va o'z mahsulotlarida qo'llanildi.

21-asrda keng polosali ulanishda qanday modulyatsiya qo'llanilishini aniq aytish mumkin emas. Har yili dunyoda axborot hajmi o'sib bormoqda, shuning uchun aloqa kanallari orqali ko'proq ma'lumotlar uzatiladi. Chastota spektri noyob tabiiy resurs bo'lganligi sababli, uzatish tizimi tomonidan ishlatiladigan spektrga talablar doimiy ravishda oshib boradi. Shuning uchun tanlov eng ko'p samarali usul Keng polosali ulanishni rivojlantirishda modulyatsiya eng muhim masalalardan biri bo'lib qolmoqda.