Курс лекций по дисциплине “Методы и устройства формирования радиосигналов” (Лекции 1-34. Назначение дисциплины. Радиосигнал и его характеристики. Основные этапы развития радиотехники. Паразитные излучения в формирователях. Электромагнитная совместимость в формирователях), страница 62

Рис. 22.5. Векторная диаграмма сигнала ОФМ-4.

В общем случае, когда комплексная амплитуда цифрового радиосигнала принимает М, состояний (уровней), которое может быть значительным,   М>4,   векторы   на   пространственной   диаграмме изображают в виде точек, как показано на рис.22.6. Совокупность этих комплексных чисел для всех возможных значений дискретного сигнала называется сигнальным созвездием, или сигнальной конструкцией, или пространственной диаграммой. На рис.22.6,а для сравнения приведена пространственная диаграмма ОФМ сигнала при М=2(ОФМ-2).

При М>16 вместо МРSК (ОФМ) используется многоуровневая квадратурная амплитудная манипуляция (КЛМ). Это связано с упрощением демодулятора в приемнике, но в первую очередь с большой помехоустойчивостью КЛМ. Но поскольку при КАМ меняется амплитуда сигнала РН, возникает проблема обеспечения высокой линейности тракта.

а)                                             б)

Рис. 22.6. Сигнальное созвездие сигналов модулятора ОФМ-4 (а),

модулятора ОФМ-2 (б).

В настоящее время КАМ-16 и КАМ-64 используются на действующих радиолиниях цифровой радиосвязи. Диаграмма сигнала КАМ-16 (концы векторов возможных состояний сигнала) имеет следующий вид:

Рис. 22.7. Диаграмма сигнала КАМ-16.

Каждому состоянию сигнала соответствует четырехразрядный двоич-ным код, а амплитуды ортогональных (сдвинутых на 90°) сигналов  и  последовательно принимают четыре различных уровня. При поступлении единицы ЦИС переход из одного состояния в другое происходит по закону изменения чисел в коде Грея. Структурная схема для формирования сигналов КАМ-16 имеет вид:

Рис. 22.8. Структурная схема для формирования сигналов КАМ-16.

В ПК ЦИС преобразуется в четыре параллельных двоичных сигнала. Сигналы, определяемые двумя старшими разрядами кода, формируют управляющее напряжение , два остальных - напряжение ,. Формирование напряжений происходит в ЦАП: и - четырехуровневые сигналы, которые моделируют по амплитуде два ортогональных напряжения РЧ (и ). Схема широко используется на практике, в том числе и для формирования сигналов КАМ-16 с диаграммами, отличными от приведенной ранее.

Сигналы КАМ-16 и КАМ-64 внедрены на цифровых линиях связи с В  Мбит/с. При  Мбит/с и S=3.5 бит/с/Гц для передачи сигнала КАМ-16 требуется радиоканал шириной около 40МГц. Такой радиоканал имеют РРЛ с ЧМ емкостью 1800-1930 каналов. Это позволяет заменить каналы действующих аналоговых РРЛ на цифровые без изменения частотного плана.

На цифровых радиолиниях малой емкости (В<10 Мбит/с ) наряду с фазовой применяется частотная манипуляция. Ограниченность ее применения на линиях малой емкости обусловлена расширением полосы радиосигнала с ростом В. Исключением является частотная манипуляция с минимальным сдвигом (ЧММС). При ЧММС, как и при обычной, используются две части, связанные с длительностью тактового интервала  . При этом фаза радиосигнала к концу тактового интервала изменяется лишь на , либо на . Эффективность использования полосы частот при ЧММС такая же, как и при ОФМ-4, а помехоустойчивость, как при ОФМ-2.

В теории электросвязи доказано, что при осуществлении модуляции с минимальным частотным сдвигом, или, как ее иногда называют, цифровой частотной модуляции с непрерывной фазой (ЦЧМНФ) ортогональность сигнала еще обеспечивается, когда частотный сдвиг равен:

                                                  (22.8)

Теоретические исследования показали, что оптимальные результаты при формировании ЦЧМ-сигнала достигаются при периоде следования модулирующих сигналов, равных . Индекс частотной модуляции в этой цифровой системе . Известно, что этот индекс определяется как ртнощег ние девиации частоты (максимальное отклонение от средней частоты)

к частоте модулирующего сигнала .

При амплитудный спектр ЧММС-сигнала весьма узок и сосредоточен вблизи частоты несущего колебания. Отсутствие скачков фазы в системах ЧММС благоприятно сказывается на форме амплитудного спектра сигнала. При малых значениях амплитудный спектр таких сигналов становится широким.