Динамо-машины  Сигналы и спектры 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 [ 66 ] 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270 271 272 273 274 275 276 277 278 279 280 281 282 283 284 285 286 287 288 289 290 291 292 293 294 295 296 297 298 299 300 301 302 303 304 305 306 307 308 309 310 311 312 313 314 315 316 317 318 319 320 321 322 323 324 325 326 327 328 329 330 331 332 333 334 335 336 337 338 339 340 341 342 343 344 345 346 347 348 349 350 351 352 353 354 355 356 357 358

НИИ DPSK следует ожидать вдвое (на 3 дБ) большей вероятности ошибки, чем в случае PSK; ухудшение качества передачи происходит довольно быстро с уменьшением отношения сигнал/шум (вопрос достоверности передачи при использовании модуляции DPSK рассмотрен в разделе 4.7.5). Преимуществом схемы DPSK можно назвать меньшую сложность системы.

V2(t)

ai,b,) Вектор предыдущего сигнала

(32, Ь2)

Вектор текущего принятого сигнала

Рис. 4.16. Сигнальное пространство для схемы DPSK

4.5.2. Пример бинарной модуляции DPSK

Суть дифференциального когерентного детектирования в схеме DPSK состоит в том, что информация о сигнале извлекается из изменения фазы от символа к символу. Следовательно, переданный сигнал требуется вначале закодировать. На рис. 4.17, а представлено дифференциальное кодирование двоичного потока сообщений т(к), где к - индекс дискретизации. Дифференциальное кодирование начинается (третья строка на рисунке) с произвольного выбора первого бита кодовой последовательности с(к-0) (в данном случае выбрана единица). Затем последовательность закодированных битов с{к) может, в общем случае, кодироваться одним из двух способов:

с{к) = с{к - 1) Ф т{к)

cik) = c(k-\) reg;m{k).

(4.43)

(4.44)

Здесь символ Ф представляет сложение по модулю 2 (определенное в разделе 2.9.3), а черта над выражением означает его дополнение. На рис. 4.17, а дифференциальное кодирование сообщения было выполнено с помощью уравнения (4.44). Другими словами, текущий бит кода с{к) равен единице, если бит сообщения т{к) совпадает с пре-дьщущим закодированным битом с{к-\), в противном случае - с(к) = 0. В четвертой строке рисунка кодированная последовательность битов с{к) преобразовывается в последовательность сдвигов фаз Щ), где единица представляется сдвигом фазы на 180 deg;, а нуль - нулевым сдвигом фазы.

На рис. 4.17, б в виде блочной диаграммы представлена схема детектирования бинарных DPS К-модулированных сигналов. Отметим, что основным элементом демодулятора на рис. 4.7 является интегратор произведений; как и при когерентном детектировании сигналов PSK, мы пытаемся определить корреляцию принятого сигнала с опорным. (Опорный сигнал - это просто запаздывающая версия принятого сигнала.) Другими словами, в течение каждого интервала передачи символа мы

согласовываем принятый символ с предыдущим на предмет корреляции или антикорреляции (отличия в фазе на 180 deg;).

Задержка Т

Схема

принятия

решений

-s, lt;f)

Когерентный детектор

Эталон

Детектируемое сообщение, т{к) 1 1

О 1

0 110 0 1

V27re gt;o

rit).

Задержка Т

Схема

принятия

решений

Рис. 4.17. Дифференциальная фазовая манипуляция (DPSK): а) дифференциальное кодирование; б) дифференциальное когерентное детектирование; в) оптимальное дифференциальное когерентное детектирование

Пусть при отсутствии щума принятый сигнал с последовательностью сдвигов фаз Q{k) поступает в коррелятор, изображенный на рис. 4.17, б. Фаза Q{k= 1) совпадает с Щ = 0)\ обе имеют одинаковое значение, п. Следовательно, первый бит детектируемого выхода - fh{k=\) = \. Далее Щ = 2) совпадает с Щ=1), и снова имеем то же значение и m(/t = 2)= 1. Затем 9(/t = 3) отличается отЩ = 2), так что m(/t = 3) = 0, и т.д.

Необходимо отметить, что детектор, изображенный на рис. 4.17, б, является близким к оптимальному [3] в смысле вероятности ощибки. Оптимальный дифференциальный детектор для схемы DPSK требует согласования опорной несущей с принятой несущей по частоте, но не обязательно по фазе. Отсюда - вид оптимального дифференциального детектора, приведенного на рис. 4.17, в [4]. Достоверность передачи при использовании такого детектора рассмотрена в разделе 4.7.5. Обратите внимание наго, что опорный сигнал (рис. 4.17, в) приведен в комплексной форме записи

); это показывает необходимость квадратурной реализации, использующеЛ

квадратурный и синфазный компоненты (см. раздел 4.6.1).

4.5.3. Некогерентное детектирование сигналов FSK

Детектор, выполняющий некогерентное детектирование FSK-модулированных сигналов, описываемых уравнением (4.8), можно реализовать с помощью корреляторов, подобных показанным на рис. 4.7. При этом оборудование приема следует настроить как детектор энергии без измерения фазы. По этой причине некогерентный детектор обьино требует вдвое большего числа ветвей-каналов, чем когерентный. На рис. 4.18 показаны синфазный (/) и квадратурный (0 каналы, используемые для некогерентного детектирования набора сигналов в бинарной модуляции FSK (BFSK). Отметим, что две верхние ветви настроены на детектирование сигнала с частотой ю,; для синфазной ветви опорный сигнал имеет вид

д/2/7 со5Ю,г, а для квадратурной - 21Т sinra,/. Подобным образом две нижние ветви

настроены на детектирование сигнала с частотой сог; для синфазной ветви опорный сигнал

имеет вид ./TcosMjI , а для квадратурной - ./TsinMj?. Предположим, что принятый

сигнал КО имеет вид точно cos ю,! + n{t), т.е. фаза точно равна нулю. Следовательно, сигнальный компонент принятого сигнала точно соответствует (по частоте и фазе) опорному сигналу верхней ветви. В такой ситуации максимальный выход должен дать интсфатор произведений верхней ветви. Вторая ветвь должна дать нулевой выход (проинтефированный шум с нулевым средним), поскольку ее опорный сигнал

.Jl/T sin (аортогонален сигнальному компоненту сигнала К)- При ортогональной передаче сигналов (см. раздел 4.5.4) третья и четвертая ветви также должны дать близкие к нулю выходы порядка нуля, поскольку их опорные сигналы также ортогональны сигнальному компоненту сигнала r(t).

Корреляция

Суммирование энергии Тестовая

синфазного и статистика и Возведение квадратурного принятие в квадрат компонентов решения

-\/2/7 cosrnif

V27Tsin lt;oif

V27t cos lt;02f

Квадратурный канал

Puc. 4.18. Квадратурный приемник 4.5. Некогерентное детектирование