Fazali kalitli signal quyidagi shaklga ega:

bu yerda va doimiy parametrlar va tashuvchi chastotasi.

Ma'lumot faza orqali uzatiladi. Kogerent demodulyatsiya paytida qabul qiluvchida tashuvchi mavjud bo'lganligi sababli, joriy faza siljishi signalni (3.21) tashuvchi bilan solishtirish orqali hisoblanadi. Faza o'zgarishi axborot signali bilan birma-bir bog'liq.

Ikkilik fazali siljish kaliti(BPSK - Binary Phase Shift Keying)

Axborot signallari qiymatlari to'plami fazaviy o'zgarishlar to'plamiga o'ziga xos muvofiqlik bilan belgilanadi. Axborot signalining qiymati o'zgarganda, radio signalining fazasi 180º ga o'zgaradi. Shunday qilib, BPSK signali quyidagicha yozilishi mumkin

Demak, . Shunday qilib, BPSKni amalga oshirish uchun tashuvchi signalni ko'p qiymatlarga ega bo'lgan axborot signaliga ko'paytirish kifoya. Modulyatorning chiqish signallari

, .

Guruch. 3.38. BPSK signalining vaqt shakli va signal turkumi:

a - raqamli xabar; b – modulyatsiya qiluvchi signal; c – modulyatsiyalangan HF tebranishi; d – signal turkumi

Signalning vaqt shakli va uning yulduz turkumi 3.38-rasmda ko'rsatilgan.

BPSK oilasining kichik turi differensial (nisbiy) BPSK (DBPSK) dir. Nisbiy modulyatsiyaga bo'lgan ehtiyoj tashuvchining chastotasini tiklash sxemalarining ko'pchiligi tiklangan tashuvchining fazaviy noaniqligiga olib kelishi bilan bog'liq. Qayta tiklash natijasida 180º ga ko'payadigan doimiy faza almashinuvi shakllanishi mumkin. Qabul qilingan signalni qayta tiklangan tashuvchi bilan taqqoslash bu holda inversiyaga olib keladi (barcha bitlarning qiymatlarini teskarisiga o'zgartirish). Mutlaq faza siljishini emas, balki oldingi bit oralig'idagi qiymatga nisbatan o'zgarishini kodlash orqali buni oldini olish mumkin. Masalan, agar joriy bit oralig'ida bit qiymati oldingisiga nisbatan o'zgargan bo'lsa, modulyatsiyalangan signalning faza qiymati ham 180º ga o'zgaradi, agar u bir xil bo'lsa, faza ham o'zgarmaydi;

BPSK signalining quvvat spektral zichligi OOK signalining zichligiga to'g'ri keladi, spektrda tashuvchi chastotasi signalining yo'qligi bundan mustasno:

, (3,22)

Kvadrat fazali siljish kaliti(QPSK - Kvadrat fazali siljish kaliti)

Kvadrat fazali siljish tugmasi to'rt darajali fazali siljish tugmasi (=4) bo'lib, unda yuqori chastotali tebranish fazasi p/2 bosqichlarida 4 xil qiymatni olishi mumkin.

Modulyatsiyalangan tebranishning to'plamdan faza siljishi o'rtasidagi bog'liqlik va raqamli xabarning ko'plab belgilari (dibitlari). har bir aniq holatda radiokanal uchun standart tomonidan o'rnatiladi va 3.39-rasmdagi signal turkumi tomonidan ko'rsatiladi. Oklar bir faza holatidan boshqasiga mumkin bo'lgan o'tishlarni ko'rsatadi.

Rasmda belgilarning qiymatlari va signal fazasi o'rtasidagi muvofiqlik signal turkumining qo'shni nuqtalarida mos keladigan belgilarning qiymatlari faqat bir bitda farq qiladigan tarzda o'rnatilganligini ko'rsatadi. Shovqinli sharoitda uzatishda eng katta xato qo'shni yulduz turkumining fazasini aniqlash bo'ladi. Ushbu kodlash bilan, ramzning ma'nosini aniqlashda xatolik yuz bergan 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.

Modulyatsiyalangan signalning har bir faza qiymati 2 bit ma'lumotga to'g'ri keladi va shuning uchun QPSK modulyatsiyasi bilan modulyatsiya qiluvchi signalning o'zgarishi bir xil ma'lumot uzatish tezligida BPSK modulyatsiyasiga qaraganda 2 marta kamroq sodir bo'ladi. Ma'lumki, ko'p darajali signalning quvvat spektral zichligi simvollar oralig'ini belgilar oralig'i bilan almashtirilganda ikkilik signalning quvvat spektral zichligiga to'g'ri keladi. . To'rt darajali modulyatsiya uchun =4 va shuning uchun .

(3.22) ga asoslangan to'rtburchak impulslar bilan modulyatsiya qiluvchi signalga ega QPSK signalining quvvat spektral zichligi quyidagi ifoda bilan aniqlanadi:

.

Bu formuladan ma'lum bo'ladiki, QPSK signalining quvvat spektral zichligining birinchi nollari orasidagi masofa ga teng, bu BPSK signaliga nisbatan 2 marta kam. Boshqacha qilib aytganda, QPSK kvadratura modulyatsiyasining spektral samaradorligi BPSK ikkilik modulyatsiyasidan 2 baravar yuqori.

QPSK signali quyidagicha yozilishi mumkin

Qayerda .

QPSK signali fazali va kvadratik komponentlar sifatida ifodalanishi mumkin

Qayerda --chi belgisining fazadagi komponenti,

Kvadrat modulyatsiyasi va uning xarakteristikalari (QPSK, QAM)

To'rtburchak fazani almashtirishni (QPSK) ko'rib chiqing. Dastlabki ma’lumotlar oqimi dk(t)=d0, d1, d2,… bipolyar impulslardan iborat, ya’ni. dk ikkilik va ikkilik nolni ifodalovchi +1 yoki -1 (3.5.a-rasm) qiymatlarini oling. Bu impuls oqimi shaklda ko'rsatilganidek, faza ichidagi oqim dI(t) va kvadrat oqim - dQ(t) ga bo'linadi. 3.5.b).

dI(t)=d0, d2, d4,… (juft bitlar)

dQ(t)=d1, d3, d5,… (toq bitlar)

QPSK signalining qulay ortogonal amalga oshirilishini tashuvchining sinus va kosinus funktsiyalari bo'yicha fazali va kvadratura oqimlarining amplitudali modulyatsiyasi yordamida olish mumkin.

Trigonometrik identifikatsiyalar yordamida s(t) ni quyidagi ko rinishda ifodalash mumkin: s(t)=cos(2rf0t+u(t)). QPSK modulyatori rasmda ko'rsatilgan. 3.5.c), sinus va kosinus atamalarining yig'indisidan foydalanadi. Impuls oqimi dI(t) kosinus to'lqinini amplituda modulyatsiya qilish (amplituda +1 yoki -1 bilan) uchun ishlatiladi.

Bu kosinus to'lqinining fazasini 0 yoki p ga almashtirishga teng; shuning uchun natija BPSK signalidir. Xuddi shunday, impuls oqimi dQ(t) sinus to'lqinini modulyatsiya qiladi, bu BPSK signalini oldingisiga ortogonal hosil qiladi. Ushbu ikkita ortogonal tashuvchi komponentni yig'ish orqali QPSK signali olinadi. u(t) qiymati s(t) ifodasidagi dI(t) va dQ(t) ning to‘rtta mumkin bo‘lgan kombinatsiyasidan biriga mos keladi: u(t)=00, ±900 yoki 1800; olingan signal vektorlari shakldagi signal maydonida ko'rsatilgan. 3.6. cos(2pf0t) va sin(2pf0t) ortogonal bo'lgani uchun ikkita BPSK signalini alohida aniqlash mumkin. QPSK BPSKga nisbatan bir qator afzalliklarga ega: chunki QPSK modulyatsiyasi bilan bitta impuls ikki bitni uzatadi, keyin ma'lumotlarni uzatish tezligi ikki baravar ko'payadi yoki BPSK sxemasida bo'lgani kabi bir xil ma'lumotlarni uzatish tezligida chastota diapazonining yarmi ishlatiladi; va shuningdek, shovqin immunitetini oshiradi, chunki Pulslar BPSK impulslariga qaraganda ikki baravar uzun va shuning uchun kuchliroqdir.

Guruch. 3.5.

Guruch. 3.6.

Kvadrat amplituda modulyatsiyasini (KAM, QAM) QPSK ning mantiqiy davomi deb hisoblash mumkin, chunki QAM signali ham ikkita mustaqil amplituda modulyatsiyalangan tashuvchidan iborat.

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. Signallarning kvadratik tasviri ularni tavsiflashning qulay va etarlicha universal vositasidir. Kvadratura tasviri tebranishni ikkita ortogonal komponentning - sinus va kosinusning (faza va kvadratura) chiziqli birikmasi sifatida ifodalashdan iborat:

s(t)=A(t)cos(sht + ts(t))=x(t)sinot + y(t)cosot, bu yerda

x(t)=A(t)(-sins(t)),y(t)=A(t)coss(t)

Bunday diskret modulyatsiya (manipulyatsiya) ikkita kanalda, bir-biriga nisbatan 900 ga siljigan tashuvchilarda amalga oshiriladi, ya'ni. to'rtburchakda joylashgan (shuning uchun nomi).

To'rt fazali PM (PM-4) signallarini hosil qilish misolida kvadratura sxemasining ishlashini tushuntiramiz (3.7-rasm).

Guruch. 3.7.

Guruch. 3.8. 16

Davomiyligi T ning ikkilik belgilarining asl ketma-ketligi siljish registridan foydalanib, toq impulslarga bo'linadi y, ular to'rtburchak kanalga (cossht) beriladi va hatto fazali kanalga (sinxt) beriladigan - x impulslari. Impulslarning ikkala ketma-ketligi mos keladigan manipulyatsiya qilingan impuls shakllantiruvchilarning kirishlariga beriladi, ularning chiqishlarida ±Um amplitudali va 2T davomiylikdagi bipolyar impulslar x(t) va y(t) ketma-ketliklari hosil bo'ladi. X(t) va y(t) impulslari kanal ko'paytirgichlarining kirishlariga keladi, ularning chiqishlarida ikki fazali (0, p) PM tebranishlari hosil bo'ladi. Yig'ishdan so'ng ular FM-4 signalini hosil qiladi.

Shaklda. 3.8. ikki o'lchovli signal maydonini va olti burchakli QAM tomonidan modulyatsiyalangan va to'rtburchaklar massivda joylashgan nuqtalar bilan ifodalangan signal vektorlari to'plamini ko'rsatadi.

Rasmdan. 3.8. ko'rinib turibdiki, QAM bilan signal maydonidagi signal vektorlari orasidagi masofa QPSKga qaraganda kattaroqdir, shuning uchun QAM QPSK bilan solishtirganda shovqinga ko'proq chidamli,

5. MODULYASYON TURLARINING UMUMIY KO'RSATI

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 ko'rinib turibdiki, 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 Shannon 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 ma'lumotlarni uzatish tizimlari aniqlanmagan xatolik ehtimoli 10-4...10-7 dan yuqori bo'lmasligini talab qiladi.

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 ortiq 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 Lineer bo'lmagan kuchaytirish tizimlari uchun mos bo'lgan patentlangan Feer protsessoriga ega QPSK ofset bilan (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) tushuntiramiz.

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 impulslar 2T amplituda va davomiyligiga ega. 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 necha 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'lganda, 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 QPSK tizimlariga qaraganda yaxshiroq ishlashga ega. 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 qiymati va bir xil quvvat darajasi ortishi 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 bu 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 trellis 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 shovqinga 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 belgilangan tezlikdan oshib ketadi. Shunday qilib, 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, parallel ravishda 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.

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.

Shakl 1. QPSK to'rt pozitsiyali fazali modulyatsiya signalining qutb diagrammasi.

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 kerak bo'ladi va . Ko'paytiruvchi kirishlar to'g'ridan-to'g'ri NRZ kodida kirish bit oqimlari bilan ta'minlanishi mumkin. bunday modulyator 2-rasmda ko'rsatilgan.

Shakl 2. QPSK – NRZ modulyatorining blok diagrammasi

Bu holda kirish bit oqimining ikkita biti bir vaqtning o'zida bitta simvol oralig'ida uzatilganligi sababli, modulyatsiyaning ushbu turining 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 4-rasmda ko'rsatilgan sxemada kvadratcha modulyatori oldida raqamli-analogli 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 signal shakliga misol 5-rasmda ko'rsatilgan. Grafikdagi signal juda yuqori namuna olish chastotasi tufayli uzluksiz ko'rinadi.

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.

Shakl 6. Q modulyatorining kirishidagi signalning ko'z diagrammasi

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.

7-rasm a = 0,6 bo'lgan QPSK signalining 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-rasmdagi 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.

Minimal chastota oralig'i bilan chastota modulyatsiyasi havodagi raqamli radio signali egallagan chastota o'tkazuvchanligini 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.

Adabiyot:

1. "Radioqabul qiluvchi qurilmalarni loyihalash" nashri. A.P. Sivers - M.: "Oliy maktab" 1976 6-bet
2. Palshkov V.V. "Radioqabul qiluvchi qurilmalar" - M.: "Radio va aloqa" 1984 32-bet

"To'rt pozitsiyali fazali modulyatsiya (QPSK)" maqolasi bilan birga o'qing:

http://site/UGFSvSPS/modul/DQPSK/

http://site/UGFSvSPS/modul/BPSK/

http://site/UGFSvSPS/modul/GMSK/

http://site/UGFSvSPS/modul/FFSK/

Kvadrat fazali siljish kaliti (QPSK)

Raqamli fazani almashtirish odatda turli xil faza burchagi qiymatlari soni bilan belgilanadi: eng oddiyi BPSK ikkilik fazali o'tish tugmasi bo'lib, tashuvchi 0 yoki 180 ° faza qiymatlarini qabul qilganda. Bitta modulyatsiya qiluvchi signal impulsini tavsiflash uchun 4 fazali burchak qiymatlaridan biri ishlatilsa, masalan: 45°, 135°, -45°, - 135°, bu holda har bir faza burchagi qiymati o'z ichiga oladi. ikki bit ma'lumotga ega bo'ladi va bu turdagi tugmalar to'rtburchak fazani almashtirish (QPSK) deb ataladi.

To'rt pozitsiyali (kvadratli) fazani almashtirish (QPSK) 4-pozitsiya sifatida O-QPSK (Ofset kvadratura fazasini siljitish) yoki DQPSK (differentsial kvadratura fazali siljish tugmasi) sifatida amalga oshirilishi mumkin.

QPSK to'rtburchak fazali siljish kalitini tavsiflashda biz belgi tushunchasini kiritamiz. Belgi- bir yoki bir nechta ikkilik bitlarni ifodalovchi elektr signali.

O'tkazilgan raqamli oqim uchun

0, 1, 1, 0, 1, 1, 1, 0, 0,...

har ikki ikkilik 1 ni bitta belgi bilan almashtirish mumkin

Ikkilik birliklar guruhini bitta belgi bilan ifodalash axborot oqimi tezligini kamaytirish imkonini beradi. Shunday qilib, QPSK bilan signalning simvol tezligi BPSK bilan signal tezligining yarmiga teng. Bu QPSK signali egallagan tarmoqli kengligini bir xil bit tezligida taxminan yarmiga kamaytirish imkonini beradi.

To'rtburchak fazali siljish kaliti signalini yozish mumkin

Qayerda U- chastotadagi tashuvchining amplitudasi men- natural son, (pi(t)- modulyatsiya qiluvchi signalni qabul qilish qiymatlarining faza burchagi bilan belgilanadigan tashuvchining tebranish fazasining oniy qiymati

Qayerda i = 0,1,2,3.

QPSKni shakllantirish uchun arxitekturada BPSK modulyator sxemasiga o'xshash sxema (10.31-rasm) qo'llaniladi.

Seriyali raqamli oqim (b«) demultipleksatorda (seriya-parallel konvertor) juft va toq komponentlarga aylantiriladi: fazada faqat toq mavjud (d" K) va kvadratura (df), shu jumladan, faqat hatto bitlar, past chastotali filtrdan (yoki signal protsessoridan) o'tgandan so'ng, ular er-xotin muvozanatli (kvadratatura) modulyatorlarning kirishlariga keladi. Kvadrat modulyatorlari tashuvchining tebranish fazasini (QPSK) o'zgartirish qonunini o'rnatadi va yig'uvchida ketma-ket ma'lumot oqimiga aylantirilgandan so'ng, signal kuchaytirgich orqali PF kirishiga beriladi. Tarmoqli o'tkazuvchan filtr radio signalining harmonikasini bostirish orqali uning tarmoqli kengligini cheklaydi.

Keling, asosiy jarayonlarni ta'kidlab, radio signalini yaratish tartibini soddalashtirilgan tarzda ko'rib chiqaylik. Kvadrat modulyatorining yuqori qo'lida (va shunga mos ravishda pastki qismida) juft son ko'paytiriladi. xi(t)(g'alati XQ(t)) tashuvchi to'lqin COS ning fazali (kvadrat) komponenti bilan ketma-ketliklar O) 0 t

Guruch. 10.31

Kvadrat modulyatorining chiqishidagi signal

Olingan munosabatni atamalar shaklda ifodalanishi mumkin bo'lgan shaklga aylantirish

Keyin munosabat (10.49) yoki shaklini oladi

(10.54) dan ko'rinib turibdiki, kvadratura modulyatori tashuvchini ham amplituda, ham fazada modulyatsiya qilish uchun ishlatilishi mumkin. Agar xi va xq qiymatlari ±1 bo'lsa, biz amplituda modulyatsiyasi va V2 ga teng barqaror holat qiymatiga ega bo'lgan signalni olamiz. Odatda tashuvchining amplitudasi birlikka, so'ngra xi va raqamli ketma-ketliklarning amplituda qiymatlari normallashtiriladi deb taxmin qilinadi. xq ±1/%/2 yoki ±0,707 bo'lishi kerak (10.32-rasm). Bir vaqtning o'zida tashuvchi tebranishning amplitudasi va fazasini modulyatsiya qilish zarur bo'lgan hollarda kvadratura modulyatoridan ham foydalanish mumkin. Masalan, kvadrat amplituda modulyatsiyasi (QAM) holatida har bir belgi oldingi belgidan boshqa fazaga va/yoki boshqa amplitudaga ega.

Guruch. 10.32

Bitta oqim almashish uchun rahmat (b k) fazaga va kvadratga, ularning har birining fazasi faqat 2 Tb ning har ikki bitida o'zgaradi. Ushbu oraliqdagi tashuvchining tebranish bosqichiga qarab, to'rtta qiymatdan faqat bittasini olishi mumkin hf!) Va xd(1 ) (10.32a-rasm).

Agar keyingi intervalda raqamli oqim impulslarining hech biri belgisini o'zgartirmasa, tashuvchi radio signalining fazasini o'zgarmagan holda ushlab turadi. Agar raqamli oqim impulslaridan biri belgini o'zgartirsa, faza siljiydi ±l/2. Bir vaqtning o'zida impulslarning o'zgarishi sodir bo'lganda (bilan/") Va {1 ^), keyin bu tashuvchining fazaviy siljishiga olib keladi l. 180 ° fazali sakrash amplitudali konvertning nolga tushishiga olib keladi (10.26-rasmga o'xshash). Ko'rinib turibdiki, bunday fazali sakrashlar uzatiladigan signal spektrining sezilarli darajada kengayishiga olib keladi, bu statsionar tarmoqlarda va undan ham ko'proq mobil tarmoqlarda qabul qilinishi mumkin emas. Modulyatordan chiqadigan signal odatda filtrlanadi, kuchaytiriladi va keyin aloqa kanali orqali uzatiladi.