Квадратурная амплитудная модуляция, страница 6

Если бы частота и фаза опорного генератора точно совпадала с частотой и фазой несущего сигнала, то при передаче информации каждый детектированный символ соответствовал бы точному сочетанию амплитуды и фазы одного из 16 возможных состояний (т.е. всегда «попадал» бы в одну из точек созвездия на рис. 20.13).

Если же частота опорного генератора не равна требуемой, то все созвездия в системе координат Q – I как бы «вращается» с частотой, равной разности частот несущей и опорного генератора.

Если же не совпадают начальные фазы, то даже при равенстве частот созвездие окажется пусть неподвижным, но повернутым относительно своего правильного положения на какой-то произвольный случайный угол.

Поскольку перед началом подстройки ни фаза, ни частота опорного генератора не совпадают с требуемыми, то в начале созвездие всегда вращается, причем направление вращения заранее неизвестно. В задачу входит, анализируя особенности этого вращения, замедлить его и остановить в таком положении, чтобы созвездие остановилось максимально близко от своего правильного положения.

Это производится следующим образом. Как следует из правила демодуляции, решение о том, что передавалось какое-то одно конкретное состояние из 16 возможных принимается, когда амплитудно-фазовое состояние входного сигнала (или, что то же самое, соотношение величин ортогональных сигналов Q и I) попадает в некоторую область вблизи одной из точек созвездия.

Рис. 20.13. Сигнальное созвездие при КАМ-16

Исходя из соображений максимальной помехоустойчивости, границу между соседними областями располагают на одинаковом расстоянии между соседними точками созвездия. В результате эти области приобретают вид, показанный на рис. 20.13.

При реакции описываемого алгоритма подстройки с помощью соответствующих АЦП плоскость Q и I разбивается на большее число зон. (Размеры более мелких зон будут анализироваться дальше). Конфигурация новых мелких зон приведена на рис. 20.14.

Все зоны разделим на 4 группы:

1.  Зоны, в которых находятся точки созвездия (зоны с) – заштрихованы двойной штриховкой.

2.  Зоны а в которые попадает какая-либо точка, ранее присутствующая в зоне с, при повороте созвездия по часовой стрелки (из любого место зоны с) при пересечении границы зоны с – обозначены косой штриховкой (/////).

3.  Зоны в, в которые переместится любая точка из зоны с, пересекая ее границу при повороте созвездия против часовой стрелки. Обозначены косой штриховкой (\\\\\).

4.  Зоны d, в которые из зоны с при любом повороте созвездия точка попасть не может. Они в операциях алгоритма подстройки не задействованы. Штриховка отсутствует.

Рис. 20.14. Зоны созвездия КАМ-16

Рассмотрим работу алгоритмов. Если в какой-то момент «рабочая» точка присутствовала в зоне, принадлежащей какой-либо из 4 групп, то при приходе следующего полубайта она перескочит в другое место плоскости Q - I, но попадает в зону, принадлежащую той же группе, т.е. имеет, по сути, всего 4 зоны – а, в, с, d. Поэтому мы все зоны, принадлежащие одной группе, будем считать одной зоной, тем более, что действия алгоритма определяется именно переходом из зоны в зону.

Пока подстройка не произведена, созвездие непрерывно вращается, и в каждый момент времени амплитудно-фазовые соотношения принимают одно из 16 состояний.

При непрерывном вращении в какой-то момент времени текущее положение («рабочая» точка) попадает в зону с. При этом включается режим ожидания.

Он длится до тех пор, пока в результате вращения, точка после пересечения границы зоны с не переместится или в зону а или в зону в. После этого включается режим шаговой перестройки.

Если «рабочая» точка переместилась в зону а, это означает, что частота опорного генератора меньше частоты несущей, и ее надо увеличивать. При этом вырабатывается управляющий сигнал, увеличивающий на определенный шаг частоту опорного генератора.

Если точка из зоны с переместилась в зону в, это означает, что частота опорного генератора больше несущей частоты и ее надо уменьшать. При этом вырабатывается управляющий частоту опорного генератора на определенный шаг.