Конспект лекций по курсу: «Основы построения Земных станций и бортовых ретрансляторов». Часть 2: "Модуляция, кодирование и декодирование", страница 14

Слово из к битов может быть передано без фазового когерентного декодирования с помощью сложной частотной манипуляции (MFSK). Слово из к битов можно передать в виде пакета на несущей на одной из М=2^к различных частот. Частоты должны быть разнесены на величину 1/T_w  Гц, чтобы избежать просачивания энергии с одной частоты на другую. Сигнал со сложной частотной манипуляцией может быть декодирован некогерентно с помощью банка полосовых фильтров, которые включены после устройства сравнения энергии (см. рис. 2.20б). При этом вероятность ошибки определяют как

,                                                                                 (2.7.4)

где E_b - энергия несущей в расчете на один бит.

Следует отметить, что в отличие от сложной фазовой манипуляции сложная частотная манипуляция обеспечивает улучшение показателей при увеличении размера слова, однако требуемое количество частот увеличивается по закону М=2^к. Поскольку разнос между частотами фиксирован, требуемая величина полосы частот также увеличивается с ростом размера слова. Кроме того, так как для каждой частоты требуется полосовой фильтр и устройство определения энергии, сложность системы резко возрастает при увеличении размера блока.

Сложнаяамплитуднаяманипуляция (multiple amplitude shift keying - MASK)

Блочное кодирование сигнала может быть также выполнено с помощью. несущей фиксированной частоты с различными уровнями амплитуды посредством сложной амплитудной манипуляции. В этом формате каждое к-битное слово передают в виде пакета длительности T_w секунд на несущей на одном из М=2^к амплитудных уровней. Следовательно, сложная амплитудная манипуляция – это вид амплитудной модуляции с кодированным словом данных при фиксированном значении амплитуды, поддерживаемом каждые T_w секунд. Имеется в виду, что мощность несущей меняется в соответствии с кодирующим словом и средняя мощность несущей может быть определена усреднением всех уровней амплитуды. Декодирование осуществляют  с использованием умножения на фазовый когерентный опорный сигнал с последующим интегрированием в течение T_w секунд, также как и в случае двухпозиционной фазовой манипуляции, представленном на рис. 2.16, однако сравнение выходов интегратора проводят на все М возможных уровнях. Декодирование при сложной амплитудной манипуляции улучшают с помощью соответствующего разделения уровней амплитуды, что в свою очередь, приводит к увеличению средней мощности несущего колебания.

Поскольку сложная амплитудная манипуляция включает амплитудную модуляцию, то она автоматически подвержена влиянию амплитудных искажений в канале связи. По этой причине кодирование с помощью сложной амплитудной манипуляции редко используют в системах спутниковой связи, за исключением ситуации, когда гарантированы малые амплитудные нелинейности. С другой стороны, сложная амплитудная манипуляция имеет существенное преимущество в том, что позволяет передавать любое количество уровней амплитуды М при использовании полосы несущей приблизительно 2/T_w Гц.

Вероятность ошибки в слове и в двоичном разряде для сложной амплитудной манипуляции можно определить с помощью расчета вероятности, которую создает шум декодера в виде неправильных значений амплитуды. Результаты приведены в таблице 2.4 в единицах М и средней энергии слова E_w (произведение средней мощности несущей на T_w). Мы видим, что при увеличении М (используют большее количество уровней при фиксированном значении уровня квантования) средняя энергия слова возрастает как М² для поддержания требуемой величины вероятности ошибки в слове. Это аналогично сложной фазовой манипуляции, при которой используют пакеты данных, но с более сложной обработкой при декодировании.

Кодирование с помощью сложной амплитудной манипуляции можно одновременно применить для квадратурных компонент общей несущей. Каждая компонента отдельно кодируется по амплитуде различными словами и две компоненты размещают на общей несущей. Данный способ носит название квадратурная амплитудная манипуляция (quadratureamplitudeshiftkeying - QASK). Квадратурная амплитудная манипуляция эквивалентна кодированию 2к-битного слова (или двух к-битных слов) в одну из 2^2к совместных амплитудных значений квадратурных компонент. Поскольку каждая квадратурная амплитудная пара определяет комбинированную несущую со специфической амплитудой и фазой, данный способ эквивалентен одновременному амплитудному и фазовому кодированию несущей. Несущие при квадратурной амплитудной манипуляции могут быть декодированы с помощью фазового когерентного квадратурного коррелятора, представленного на рис. 2. 16б.