Квадратурная амплитудная модуляция, страница 7

После того, как частота изменилась на некоторую величину, включается режим ожидания. Он длится до тех пор, пока «рабочая» точка вновь не попадет в зону с, после чего включается режим готовности и все повторяется вновь.

В зону d «рабочая» точка может попасть только случайно, за счет выбросов шума или других помех. Пребывание в этом режиме не несет информации, полезной для перестройки, поэтому попадания в эту зону включает режим ожидания.

Таким образом, при любом начальном направлении вращения, оно со временем постепенно замедляется до тех пор, пока частоты опорного генератора и несущей не оказываются близкими одна к другой. При этом «рабочая» точка оказывается локолированной в зоне с, т.е. одновременно произойдет и фазовая подстройка. С течением времени за счет нестабильностей частот «рабочая» точка может вновь выйти из зоны с. В этом случае опять включается режим подстройки, вновь возвращающий точку в эту зону. Небольшое отклонение от зоны с не вносит искажений в демодулированный сигнал, так как зоны с с прилегающими к ним зонами а и в все равно входят в квадрат, соответствующий данной точке из следующих соображений.

Увеличение ее размеров ускоряет процесс подстройки, однако ухудшает ее точность и при большом уровне тепловых шумов снижает общую помехоустойчивость.

Уменьшение зоны с улучшает помехоустойчивость и точность, однако замедляет процесс подстройки.

Влияние тепловых шумов можно оценить следующим образом. Наиболее общей моделью шумов является их представление в виде случайного процесса, имеющего гауссово распределение с нулевым средним и дисперсией, равной 6м². Кроме того, шум предполагается «белым», т.е. имеющим равномерную смектральную мощность, равную N_ш.

Величина разности уровней между соседними точками созвездия обычно одинакова для всех состояний по обеим координатам Q и I. Обозначим ее U₁.

Тогда в случае идеальной постройки частот и фазирования вероятность неправильного принятия решения будет равна для четырех точек, максимально приближенных к началу координат

, где величина x – имеет гауссово распределение, причем предполагается, что обе ортогональные компоненты шума (вдоль осей Q и I) взаимно независимы и одинаковы, т.е. имеют дисперсию, равную .  То есть вероятность, что модуль величины x лежит в пределах    равна

Для точек, созвездия наиболее удаленных от центра начала координат, соответствующие вероятности уже будут «односторонними», т.е.

Для остальных восьми точек созвездия одна из вероятностей определяется односторонним условием, другая – двухсторонним,

Если считать появление всех 16 состояний равновероятными, то средняя вероятность ошибки

.

При использовании данного метода помехоустойчивость несколько снижается из-за конечных размеров зоны с. Если ее ширина равна , то соответствующие вероятности ошибок будут равны

,

.

Однако смещение коснется лишь «хвостов» распределений не повлияв значительно на общую помехоустойчивость.

Алгоритм в целом может быть реализован схемой, изображенной на рис. 20.15. В качестве опорного генератора используется генератор, управляемый напряжением (ГУН). Его сигнал перемножается со входным сигналом в перемножителях (x) непосредственно, а также после сдвига на 90⁰ в фазовращателе (90⁰). Таким образом выделяются ортогональные компоненты I и Q.

Рис. 20.15. Алгоритм подстройки частоты

Для образования зон каждая из координат квантуется на 10 интервалов (границы между интервалами расположены неравномерно, формируя области, принадлежащие различным точкам созвездия, а также определяя размеры зоны с). Это производится с помощью аналогоцифровых преобразователей (АЦП).

Двоичный 4 разрядный код с обеих АЦП поступает на логическую схему (ЛС). Логическая схема обрабатывает сочетания этих двоичных кодов и определяет, в какой из зон присутствует «рабочая» точка.

Информацию об этом она выдает на блок памяти (БП) и блок принятия решения (БПР). БПР определяет факт пересечения границы между какими-либо зонами на основе сравнения текущего сигнала с ЛС и запомненного в БП.

Когда происходит переход «рабочей» точки из предыдущей зоны в новую, БПР подает управляющий сигнал на БП, чтобы блок памяти запомнил факт пребывания в новой зоне.