Квадратурная амплитудная модуляция, страница 3

На втором этапе фазовый сдвиг подстраивается таким образом, чтобы те амплитудно-фазовые сочетания, которые наблюдаются в выходных сигналах этого блока (I₂ и Q₂), были расположены симметрично относительно осей X и Y.

Однако при этом сигналы I₂, Q₂ могут соответствовать как истинным A_C, A_S, так и любой из трех возможных ошибочных ситуаций (рис. 28,б - г). Поэтому в следующем блоке производится их идентификация с «правильными» (A_C, A_S). В последнем блоке на основании текущего сочетания уровней сигналов (A_C, A_S) производится декодирование, т.е. восстановление принятого полубайта.

Рис. 20.5. Варианты сигнального созвездия КАМ-16

Для частотно-фазовой подстройки здесь невозможно использовать обычные схемы ФАПЧ из-за присутствия амплитудно-фазовой манипуляции информационным сигналом. Чтобы использовать ФАПЧ должна иметься возможность в каждый момент времени измерять фазовый сдвиг между входным сигналом и сигналом перестраиваемого генератора, чтобы определить, в какую сторону необходимо изменять его частоту. Поскольку при разности частот значение фазового сдвига изменяется достаточно быстро (он непрерывно растет или падает со скоростью Δω), то его измерение также необходимо производить быстро (за малый интервал времени).

Рис. 20.6. Укрупненная структурная схема демодулятора КАМ

А в ситуации наложения на несущую частоту амплитудно-фазовой манипуляции от её влияния можно избавиться только усредняя результат измерения на большом интервале времени. При этом считается, что все М передаваемых состояний равновероятны и долговременное усреднение сведет их влияние к нулю.

Однако при таком долговременном усреднении измерение текущего постоянно меняющегося фазового сдвига между промежуточной частотой входного сигнала и частотой ГУН невозможно. В связи с этим, подстройка частоты и подстройка фазы в приёмном устройстве M-QAM производится раздельно и в этих целях используются различные принципы.

Структурная схема блока подстройки частоты приведена на рис. 20.7. Сигнал промежуточной частоты в одном из перемножителей умножается на сигнал ГУН непосредственно, а в другом – на сигнал ГУН, пропущенный через фазовращатель на 90⁰. Далее после прохождения через фильтры низкой частоты (Ф), формируются квадратурные сигналы I₁ и Q₁.

Рис. 20.7. Устройство подстройки частоты приёмника сигналов КАМ

Предварительно будем считать, что амплитудно-фазовая манипуляция из-за передачи информационных сообщений отсутствует. Тогда, если оба вектора расположены в правом верхнем квадранте плоскости, то Q₁(t₂) > Q₁(t₁). То же самое справедливо и для правого нижнего квадранта. Если бы оба вектора были бы расположены в левой полуплоскости, то такое же вращение вектора А против часовой стрелки соответствовало бы случаю Q₁(t₂) < Q₁(t₁).

Принцип подстройки поясняется на рис. 31. Информационный сигнал условно изображен вектором А. Сигналы I₁(t) и Q₁(t) – это его проекции на оси OX и OY. При несовпадении промежуточной частоты входного сигнала и частоты ГУН вектор А вращается в соответствующем разности частот направлении, оно определяется тем, какая из частот в данный момент выше.

Предположим, что в какой-то интервал времени соотношение частот таково, что вектор А вращается против часовой стрелки. На рис. 20.8. показано положение вектора А в два близких момента времени t₁ и t₂. Каждому из них соответствуют сигналы на входе блока I₁(t₁), Q₁(t₁) и I₁(t₂), Q₁(t₂).

Рис. 20.8. Изменение вектора информационного сигнала

Таким образом, совместный учет соотношения между сигналами Q₁(t), сдвинутых на небольшой интервал времени, и знака сигнала I₁(t) позволяет определить направление вращения вектора А. Это, в свою очередь, укажет на то, больше или меньше частота ГУН в данный интервал времени в сравнение с промежуточной частотой входного сигнала, т.е. укажет необходимое направление перестройки ГУН.