Лекция 19. Фазовая и относительная фазовая манипуляция
Цифровая фазовая модуляция основана на том, что информационные уровни сигнала передаются посылками с различной фазой. Для систем передачи бинарной информации единичной и нулевой посылкам соответствуют противоположные фазовые состояния несущей частоты, как показано на рис. 19.1.
 |
В 1946 году выдающийся советский ученый В.А. Котельников оценил качество передачи цифровой информации с помощью вероятностных методов и ввел понятие вероятности правильного приема. Максимум этой вероятности он назвал потенциальной помехоустойчивостью, а демодулятор (приемник, работающий по какому-либо правилу принятия наиболее вероятного решения) он назвал оптимальным приемником. В развитой им теории потенциальной помехоустойчивости было доказано, что для каналов без шумов и помех фазовая манипуляция обеспечивает потенциальную помехоустойчивость.
На рис. 19.2 для наглядности приведена зависимость вероятности ошибки на выходе радиоканала от соотношения сигнал/помеха в канале для различных методов импульсной модуляции.
Система ФМ, как и другие системы с противоположными сигналами для каналов без помех, обеспечивает потенциальную помехоустойчивость для двоичной системы. Цифровая фазовая модуляция (ФМ или PSK - Phase Shift Keying) как один из помехоустойчивых видов модуляции стала привлекательной для широкого практического применения в телекоммуникационных системах.
Однако в чистом виде в цифровых системах её используют редко [13-15] из-за возможности массовых ошибок по причине так называемой “обратной работы”, когда при приёме ошибочного бита последующие за ним будут приниматься решающим устройством приемника инверсно. То есть когда посылки 0 принимаются за 1 и наоборот.
Для нормальной работы фазового детектора нужен опорный сигнал. Для этого требуется организовывать высококачественный канал синхронизации с пилот-сигналом, относительно которого считывается фаза принимаемых посылок. При АМ легко организовать синхронизацию путем ФАПЧ на частоту принимаемой несущей.
 |
Но при ФМ, если количество единиц равно количеству нулей в сообщении, в спектре вообще нет частоты несущей и для ее получения приходится использовать достаточно сложные нелинейные устройства снятия манипуляции. Например, схемы, предложенные Пистолькорсом, Сифоровым, Костасом [6] для нужд радиотелеграфии. Однако эффективно эти схемы проявили себя только в каналах без помех и с минимумом шума.
Наличие в схемах Пистолькорса, Сифорова и Костаса нелинейных преобразований – умножителей или делителей частоты, а также возможные случайные задержки на 1800 опорного сигнала при его формировании не сняли проблему “обратной работы”, что и стало причиной слабого использования цифровой фазовой модуляции в радиоканалах.
Очень эффективный способ устранения недостатков обратной работы предложен Н.Т. Петровичем в 1957 году [14], развившим идею практического использования относительной фазовой модуляции (ОФМ или DPSK - Differential Phase Shift Keying). При ОФМ, называемой также относительной фазовой телеграфией (ОФТ), частота и амплитуда сигнала остаются неизменными, а от изменения значения информационного элемента меняется только фаза сигнала относительно фазы сигнала предыдущей посылки.
На приёмной стороне линии связи фазовый детектор считывает информацию не относительно начальной фазы всего сигнала, а сравнивает фазы двух поступающих по очереди посылок Ki и Ki+1, где i =1, 2, 3, 4, … , и на основании этих измерений принимает решение о переданной информации.
Фактически ОФМ это ФМ со специальной перекодировкой сигналов. При ОФМ информация содержится не в абсолютном значении фазы сигнала, а в разности фаз двух соседних элементов сообщения. Для осуществления ОФМ необходимо передачу начинать с холостых посылок, не несущих информацию, но необходимых для сравнения фазы последующих элементов.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
