2.4 Дискретный канал с относительной фазовой модуляцией

При относительной фазовой модуляции (ОФМ) явление «обратной работы» отсутствует, но достигается это ценой некоторого снижения помехоустойчивости.

Метод ОФМ заключается в том, что отсчет фазы передаваемого сигнала осуществляется не относительно фазы несущей, а относительно фазы предыдущего сигнала.

Пусть при передаче элемента 0 передаваемый сигнал должен иметь сдвиг относительно предыдущего на 180^о, а при передаче элемента 1 – на 0^о. Очевидно, что в передатчике необходимо перед началом каждого сеанса связи обеспечить передачу вспомогательного сигнала, от фазы которого начинается отсчет фазы первого элемента.

При ОФМ сдвиг фазы необходимо осуществлять как при переходе от элемента 1 к элементу 0, так и при переходе от элемента 0 к элементу 0. На практике более удобен такой режим работы передатчика, как при ФМ, когда сдвиг фазы происходит только при смене одного элемента на другой (1 на 0 или 0 на 1). Для этого достаточно преобразовать модулирующий сигнал в перекодирующем устройстве передачи ( ). Если ( -1)-й и -й элемент на выходе совпадают, то это означает передачу -го модулирующего сигнала 0. Если ( -1)-й и -й элементы на выходе разные, то это означает передачу -го модулирующего сигнала 1. Далее перекодированный сигнал подается на ФМ модулятор.

Сигналы ОФМ могут приниматься различными методами. Ниже рассмотрим когерентный метод приема.

Если при приеме использовать фазовый демодулятор, на который подается когерентное опорное напряжение, то после фазового демодулятора будем иметь сигнал, совпадающий (при отсутствии ошибок) с перекодированным на передаче. Такой сигнал нуждается в обратном преобразовании в перекодирующем устройстве приема ( ) в соответствии с изложенным выше правилом. В результате на выходе образуется исходный модулирующий сигнал.

При таком методе приема скачок фазы может вызвать двойную ошибку, а не поток ошибок, как при абсолютной фазовой модуляции. Поэтому при когерентном приеме вероятность ошибки для ОФМ в два раза больше, чем для ФМ.

Систему с ОФМ можно рассматривать, как обычную систему с ФМ, но со специальным перекодированием модулирующего сигнала.

Отсюда следует, что структурная схема дискретного канала с ОФМ отличается от структурной схемы дискретного канала с ФМ лишь наличием дополнительных перекодирующих устройств передачи и приема.

2.5 Дискретный канал с многопозиционной модуляцией

Рассматриваемые до сих пор методы модуляции являлись двоичными, так как модулируемые параметры (амплитуда, частота, фаза) принимали два возможных значения. Наряду с двоичными видами модуляции существуют методы, при которых модулируемый параметр может принимать m > 2 значений. Такие виды модуляции получили название многопозиционных (m > 2).

Скорость передачи информации для систем с многопозиционной модуляцией определяется следующим выражением:

				(2.1)
где	R	–	скорость передачи информации;
	m	–	основание кода;
	B	–	скорости модуляции.

При m = 2, R = B (бит/с), скорость передачи информации R численно равна скорости модуляции. При m > 2 возможно, что скорость передачи информации R > B. Однако нередко в системах ПДС скорость передачи информации R < B. Это бывает, когда не все единичные элементы используются для передачи информации, например часть из них служит для обнаружения и исправления ошибок (корректирующие коды).

Системы сигналов с m > 2 можно построить путем модуляции какого-либо одного параметра. Число возможных значений модулируемого параметра должно быть равно m. При изменении частоты получают многочастотные сигналы, а при изменении фазы - многофазные.

Можно одновременно изменять несколько модулированных параметров, например амплитуду и фазу, частоту и фазу и т.п. В последнее время большой интерес проявляется к сигналам с амплитудно-фазовой модуляцией (АФМ). В системах с АФМ амплитуда и фаза принимают значения, выбранные из ряда возможных дискретных значений амплитуд и фаз. Каждая комбинация значений амплитуд и фаз отображает один из многопозиционных сигналов.

Большинство ансамблей АФМ сигналов найдены опытным путем. Можно показать, что системы с АФМ при m > 8 обладают более высокой помехоустойчивостью, чем многопозиционные системы с ФМ, а многие из известных ансамблей АФМ сигналов практически обеспечивают одинаковую помехоустойчивость. По крайней мере, могут быть построены различные ансамбли АФМ сигналов, помехоустойчивость которых незначительно уступает помехоустойчивости оптимальных систем сигналов. Это позволяет выбирать сигналы из соображений простоты построения УПС.

Проигрыш в скорости передачи информации для систем с двоичной модуляцией по сравнению с системами с АФМ объясняется ограничениями на число модулированных параметров и число возможных значений этих параметров. Однако и системы с АФМ не позволяют приблизиться к пропускной способности канала. Здесь вступают в силу ограничения на рассматриваемый класс синусоидальных сигналов. В настоящее время найдены значительно более эффективные в этом смысле системы сигналов. Однако при создании УПС с многопозиционной модуляцией учитывают не только теоретические возможности систем сигналов, но и сложности их практической реализации.

Следует отметить, что достижение высокой скорости передачи информации возможно только в том случае, если УПС адаптивные. Это связано с непостоянством параметров канала связи во времени, а также нестационарным характером действующих в нем помех. Для адаптации в состав УПС включаются блоки идентификации параметров канала и помех, оценки которых используются для изменения параметров и структуры блоков формирования и обработки сигналов.

Выводы

Таким образом, в ходе рассмотрения первого вопроса удалось:

1. Разобрать структурные схемы дискретных каналов с амплитудной, частотной, фазовой, относительной фазовой и многопозиционной модуляцией.

2. Определить, что достижение высокой скорости передачи информации возможно только в том случае, если УПС адаптивные. Это связано с непостоянством параметров канала связи во времени, а также нестационарным характером действующих в нем помех.

Выводы:

В результате изучения Лекции № 5 удалось:

1. Рассмотреть назначение и классификация устройств преобразования сигналов, а также определить, что задача проектирования УПС, как и любого другого узла аппаратуры ПДС, является оптимизационной.

2. Разобрать структурные схемы дискретных каналов с амплитудной, частотной, фазовой, относительной фазовой и многопозиционной модуляцией.

3. Определить, что достижение высокой скорости передачи информации возможно только в том случае, если УПС адаптивные. Это связано с непостоянством параметров канала связи во времени, а также нестационарным характером действующих в нем помех.