Модуляция-демодуляция и помехоустойчивое кодирование

Большая протяженность каналов связи через ГСР приводит к значительным потерям мощности полезных сигналов в свободном пространстве и требует использования оптимальных структур передаваемых сигналов. Вариантом оптимального по критерию минимума вероятности ошибки устройства различения двух априорно полностью известных, равновероятных и статистически независимых сигналов на фоне аддитивного нормального белого шума является двухканальный взаимокорреляционный приемник. Как известно, при прочих равных условиях наибольшая помехоустойчивость достигается при использовании сигналов с минимальным коэффициентом корреляции [4].

В цифровых радиоканалах обычно используют отрезки гармонических колебаний с прямоугольной огибающей. При этом возможны три основных способа манипуляции:

Ø AM - амплитудная манипуляция

Ø ЧМ - частотная манипуляция

Ø ФМ - фазовая манипуляция.

Если фиксирована средняя энергия символов, помехоустойчивость AM и ЧМ одинакова. Однако при AM энергия импульса должна быть в два раза больше чем при ЧМ. Поэтому, если ограничена пиковая мощность передатчика, помехоустойчивость AM оказывается существенно ниже ЧМ. С другой стороны, при ЧМ сигналы передаются по отдельным частотным каналам, поэтому полоса частот, занимаемая ЧМ сигналами, при одинаковой длительности сигналов оказывается примерно в 2 раза больше, чем при AM.

При использовании ФМ, при фазовом сдвиге между сигналами равном π коэффициент корреляции принимает минимально возможное значение, равное -1, а вероятность ошибки будет минимальной. Возможность реализовать потенциальную помехоустойчивость предопределяет использование в цифровых каналах связи через ГСР ФМ сигналов.

Сокращение полосы частот канала связи при сохранении пропускной способности возможно следующим образом: двоичные информационные символы длительностью Т на входе канала объединяются в блоки по k последовательных символов. Каждому блоку ставится в соответствие своя посылка длительностью kT. При этом энергия посылки равна kE, а полоса частот при использовании в качестве посылки узкополосного сигнала может быть сужена в k раз. Очевидно, что для однозначного соответствия передаваемых по каналу посылок исходным комбинациям информационных символов необходимо, чтобы количество отличительных признаков посылок (градаций) равнялось 2к. Градации можно вводить по амплитуде, фазе или по двум параметрам одновременно.

При использовании многократной фазовой манипуляции (МФМ) сокращение полосы частот достигается ценой весьма заметного энергетического проигрыша, поэтому практическое применение нашли ФМ-4 и ФМ-8. МФМ используется в тех случаях, когда не требуется обеспечения высокой достоверности передачи информации в каналах, связные ресурсы которых позволяют эту высокую достоверность обеспечить. Например, при совместной передаче через ствол ретранслятора потоков данных и цифровой телефонии. При передаче данных допустимая вероятность ошибки составляет 10-8 и менее, а при передаче речевого сигнала, благодаря его большой избыточности, вполне допустима вероятность ошибки порядка 10-3-10-4. Использование при передаче рёчи ФМ-8 или ФМ-16 позволяет при прочих равных условиях увеличить число телефонных каналов, уплотняемых в стволе. Использование МФМ возможно также в ситуациях, когда необходим канал с пропускной способностью, превышающей полосу пропускания доступных стволов.

Использование КАМ возможно при наличии в каналах значительного избытка в энергетике, из-за неэффективного использования пиковой мощности передатчика при AM. Из-за этого КАМ в ССС используется редко.

Сузить полосу частот можно, используя сигналы непрямоугольной формы, имеющие более узкий спектр. Однако и в этом случае, учитывая оптимальность прямоугольных сигналов с точки зрения энергетики, неизбежен энергетический проигрыш.

Избежать этого проигрыша позволяет манипуляция с минимальным сдвигом - ММС {MSK - Minimum Shift Keying}. В синфазном и квадратурном каналах используются сигналы с синусоидальной огибающей, а фазы огибающих сдвинуты относительно друг друга на π/2. Суммарная мощность сигналов обоих каналов в любой момент времени постоянна. Спектр ММС более компактен в том смысле, что основные составляющие спектра наиболее плотно примыкают к несущей частоте сигнала. Если ширину спектра сигнала Δf определить по уровню наличия в этой полосе 95% полной мощности сигнала, ММС обеспечивает экономию полосы частот по сравнению с ФМ и ФМ-4 соответственно в 3,4 и 1,7 раза. Это обстоятельство обуславливает использование ММС сигналов в космических каналах связи.

Перейти на страницу: 1 2 3

Прочтите также:

Система сбора и обработки информации
Бурное развитие науки и промышленности, неудержимый рост объемов поступающей информации привели к тому, что человек оказался не в состоянии воспринять и перерабатывать все, ему предназн ...

Разработка схемы электронного коммутатора
Широкое внедрение цифровой техники в отрасли связи связано с появлением интегральных микросхем. Цифровые устройства, собранные на дискретных транзисторах и диодах, имели значительные габ ...

Моделирование передающей антенны базовой станции систем подвижной радиосвязи
В курсовой работе производится моделирование передающей антенны базовой станции систем подвижной радиосвязи. По заданным требованиям необходимо рассчитать геометрические размеры полотна ...

Основные разделы

2020 © Все права защищены! >> www.techeducator.ru