Tastimi i ndërrimit të fazës

Kombinimi i teknikave të kyçjes së ndërrimit të fazës në shumë nivele

Pavarësisht shpejtësisë më të lartë të transmetimit të informacionit të arritur për shkak të rritjes së kapacitetit të informacionit të simbolit, transmetimi me shumë shtresa formë e pastër nuk aplikohet. U vu re tashmë më lart se ndërhyrja dhe zhurma në kanal, si dhe kufizimet në nivelin e sinjalit në amplifikatorë, ndikojnë, para së gjithash, në amplitudë. Për këtë arsye, metoda e konsideruar nuk është zbatuar. Për më tepër, në kombinim me metoda të tjera (në veçanti, me kyçja e zhvendosjes së frekuencës) jep një efekt të lartë dhe imunitet të mirë ndaj zhurmës. Më i përhapuri është kombinimi i transmetimit me shumë shtresa me modulimin fazor. (Modulimi është procesi i ndryshimit të parametrave të frekuencës së bartësit (amplitudë, frekuencë, fazë); manipulimi është procesi i ndikimit në parametrat e frekuencës së bartësit me një sinjal dixhital.) Kjo bëri të mundur zgjerimin dramatik të gjerësisë së brezit në seksioni i pajtimtarëve. Një nga metodat e tilla konsiderohet më poshtë - kyçja e zhvendosjes së fazës.

Phase Shift Keying konverton informacionin duke ndikuar në fazën e një sinjali të frekuencës. Për shembull, në rastin më të thjeshtë të transmetimit të biteve individuale (Fig. 29), kur kaloni nga 0 në 1, faza ndryshon me 180 °. Në situatën e treguar në Fig. 29, a, një periudhë pozitive në fillim të ciklit korrespondon me një, dhe një periudhë negative me zero.

Oriz. 29. Shembuj kyçja e ndërrimit të fazës për rastet: a) 2-FM b) 4-FM

Me metodën e kyçjes së ndërrimit të fazës 4-PM (Fig. 29, 6), zhvendosja e fazës është 45 °, ndërsa është e koduar si më poshtë:

për 11 - zhvendosje + 45 ° (π / 4);

për 10 - zhvendosje + 135 ° (З π / 4);

në 00 - zhvendosje + 225 ° (-З π / 4);

në 01 - zhvendosje 315 ° (-π / 4).

Faza përcaktohet duke matur vlerën e sinjalit të kosinusit në fillim të periudhës.

Në të majtë, figurat tregojnë grafikët me byrek sinjal sinusoidal (në Fig. 29, b sinjali tregon vlerat e kosinusit, dhe për këtë arsye zhvendoset me 90 °). Ndryshimi në vlerën e sinjalit sinusoidal krahasohet me vlerën e shfaqur në rreth. Në këtë rast, me ndryshimin e kohës, vektori imagjinar (rrezja e vendosur në qendër të rrethit) rrotullohet në drejtim të kundërt të akrepave të orës. Pika në rreth tregon vlerën e sinjalit sinusoidal në ky moment koha. Pika më e ulët në rreth korrespondon me minimumin vlerë negative amplituda dhe krahasohet me një njësi diskrete, dhe pika më e lartë korrespondon me vlerën maksimale dhe identifikohet me një zero diskrete. Për një diagram që tregon një zhvendosje të katërfishtë të fazës, përshkruhen 4 pika.

Në ndryshim nga modulimi i amplitudës, kyçja e zhvendosjes së fazës ndikohet më pak nga niveli (amplituda) dhe frekuenca e transmetimit. Ai është më i përshtatur për transmetimin e sinjaleve me shumë nivele, të cilat, siç vijon nga seksioni i mëparshëm, lejojnë rritjen e shkallës së transferimit të informacionit pa rritur shpejtësinë e linjës në kanal. Në të njëjtën kohë, ai ndikohet fuqishëm nga parametrat induktiv dhe kapacitiv të kabllit. Për shembull, mbështjelljet e përmendura tashmë të Pupin, duke përmirësuar parametrat e një sinjali konvencional, futin induktivitetin artificial, i cili, nga ana tjetër, ndikon në sinjalet e ngjeshur duke përdorur çelësin e zhvendosjes së fazës.

Forma e sinjalit të moduluar gjatë kyçjes së ndërrimit të fazës përcaktohet nga formula:

ku = 2π / p është sasia me të cilën ndryshojnë fazat e sinjaleve fqinje; tn - sinjal simetrik i nivelit n në formën e pulseve rrymë e vazhdueshme pa u kthyer në zero, dhe vlerat e nivelit janë ± 1, ± 3, etj.

Shprehja e fundit reduktohet lehtësisht në formën:

Formula ju lejon të reduktoni procesin e kyçjes së zhvendosjes së fazës në një kombinim të modulimit të amplitudës të dy sekuencave të sinjalit.

Paraqitja e një lëkundjeje sinusoidale si një kombinim linear i lëkundjeve sinusoidale dhe kosinusi me një fazë fillestare zero zakonisht quhet paraqitje kuadratike.

Funksionet e sofietf për çdo cikël të transmetimit të sinjalit janë konstante, ᴛ.ᴇ. luajnë rolin e koeficientëve që marrin vlera në përputhje me nivelin e sinjalit. Funksionon dhe luan rolin e frekuencave bartëse të zhvendosura me 90 °. Kur dy sinjale të moduluara me amplitudë shtohen së bashku, fitohet një funksion i moduluar fazor. Sinjalet e kosinusit zakonisht quhen "sinjale në fazë" ose "sinjale B", ndërsa sinjalet sinusoidale janë "në kuadraturë" ose "sinjale K".

Diagrami bllok i një modulatori fazor (PM) i ndërtuar sipas këtij parimi është paraqitur në Fig. tridhjetë.

Oriz. 30 Qarku i modulatorit të përgjithësuar të fazës: MB (t) - B-sinjal; Mk (t) - K-sinjal

Manipulimi fazor - koncepti dhe llojet. Klasifikimi dhe veçoritë e kategorisë "Faze Shift Keying" 2017, 2018.

Modulimi i Fazës Dixhitale është një teknikë e gjithanshme dhe e përdorur gjerësisht transmetimi me valë të dhëna dixhitale.

Në artikullin e mëparshëm, pamë se mund të përdorim ndryshime diskrete në amplituda ose frekuencën e bartësit si një mënyrë për të paraqitur njësitë dhe zerot. Çuditërisht, ne gjithashtu mund të përfaqësojmë të dhënat dixhitale duke përdorur fazën; kjo teknikë quhet tastimi i zhvendosjes së fazës (PSK).

Binare Faza Shift Keying

Lloji më i thjeshtë i PSK-së quhet çelësi i zhvendosjes binare të fazës (BPSK), ku "binar" i referohet përdorimit të dy zhvendosjeve fazore (një për një logjike dhe një për një zero logjike).

Ne mund të kuptojmë intuitivisht se sistemi do të jetë më i besueshëm nëse ndarja midis dy fazave është e madhe - natyrisht, do të jetë e vështirë për marrësin të dallojë një simbol të zhvendosjes së fazës 90 ° nga një simbol i kompensimit të fazës 91 °. Ne kemi një gamë fazore 360 ​​° për të punuar, kështu diferenca maksimale ndërmjet fazave të një logjike dhe një zero logjike është 180 °. Por ne e dimë se ndërrimi i një vale sinus 180 ° është e njëjtë me përmbysjen e saj; Kështu, ne mund të mendojmë për BPSK si thjesht duke përmbysur sinjalin bartës në përgjigje të një gjendje logjike dhe duke e lënë atë në gjendje origjinale në përgjigje të një gjendjeje tjetër logjike.

Për të bërë hapi tjeter, kujtojmë se të shumëzosh një sinusoid me një negativ është njësoj si ta përmbysësh atë. Kjo bën të mundur zbatimin e BPSK duke përdorur konfigurimin bazë të harduerit të mëposhtëm:

Skema bazë për marrjen e një sinjali BPSK

Megjithatë, kjo skemë mund të çojë lehtësisht në tranzicion me pjerrësi të lartë në formën e valës bartëse: nëse një kalim ndërmjet gjendjeve logjike ndodh kur forma valore bartëse është në vlera maksimale, voltazhi i sinjalit të bartësit duhet të shkojë shpejt në vlerën minimale.

Pjerrësi e lartë në formën valore BPSK kur ndryshon gjendja logjike e formës valore moduluese

Këto ngjarje me pjerrësi të lartë janë të padëshirueshme sepse krijojnë energji në komponentët me frekuencë të lartë që mund të ndërhyjnë me sinjale të tjera RF. Për më tepër, amplifikatorët kanë një aftësi të kufizuar për të prodhuar ndryshime të papritura në tensionin e daljes.

Nëse e përsosim zbatimin e mësipërm me dy funksione shtesë, atëherë ne mund të ofrojmë tranzicione të qetë mes personazheve. Së pari, duhet të sigurohemi që periudha e bitit dixhital të jetë e barabartë me një ose më shumë periudha të plota të sinjalit bartës. Së dyti, ne duhet të sinkronizojmë tranzicionet dixhitale në sinjalin bartës. Me këto përmirësime, ne mund ta dizajnojmë sistemin në mënyrë që një ndryshim fazor 180 ° të ndodhë kur sinjali bartës është në (ose afër) kalimit zero.

QPSK

BPSK transmeton një bit për karakter, gjë me të cilën jemi mësuar. Gjithçka që kemi diskutuar në lidhje me modulimin dixhital ka supozuar se sinjali bartës ndryshon në varësi të faktit nëse tension dixhital në të ulët ose të lartë niveli logjik, dhe marrësi rikrijon të dhënat dixhitale, duke interpretuar çdo karakter si 0 ose 1.

Përpara se të diskutojmë çelësin e zhvendosjes së fazës kuadratike (QPSK), duhet të prezantojmë konceptin e rëndësishëm të mëposhtëm: nuk ka asnjë arsye pse një simbol mund të transmetojë vetëm një bit. Është e vërtetë që bota e elektronikës dixhitale është ndërtuar rreth qarqeve në të cilat voltazhi është në një ekstrem ose në tjetrin, në mënyrë që voltazhi të jetë gjithmonë një bit dixhital. Por sinjali i radios nuk është dixhital; më tepër ne përdorim sinjale analoge për transmetimin e të dhënave dixhitale, dhe është krejtësisht e pranueshme të dizajnohet një sistem në të cilin sinjalet analoge kodohen dhe interpretohen në atë mënyrë që një karakter të përfaqësojë dy (ose më shumë) bit.

Avantazhi i QPSK-së është më shumë shpejtësi e lartë Transferimi i të dhënave: Nëse mbajmë të njëjtën kohëzgjatje karakteresh, mund të dyfishojmë shpejtësinë e transferimit të të dhënave nga transmetuesi në marrës. Disavantazhi është kompleksiteti i sistemit. (Ju mund të mendoni se QPSK është më e ndjeshme ndaj gabimeve të bitit sesa BPSK, pasi ndarja midis vlerat e mundshme ka më pak. Ky është një supozim i arsyeshëm, por nëse shikoni matematikën e tyre, rezulton se normat e gabimit janë në të vërtetë shumë të ngjashme.)

Variantet

Modulimi QPSK është sigurisht metodë efektive modulimi. Por mund të përmirësohet.

Kërcimet e fazës

Modulimi standard QPSK siguron që kalimet ndërmjet simboleve të jenë me pjerrësi të madhe; meqenëse kërcimet fazore mund të jenë ± 90 °, ne nuk mund të përdorim qasjen e përshkruar për kërcimet fazore 180 ° të prodhuara nga modulimi BPSK.

Ky problem mund të zbutet duke përdorur një nga dy opsionet e QPSK. Offset QPSK (Quadrature Phase Shift Keying), i cili përfshin shtimin e një vonese në një nga dy rrjedhat e të dhënave dixhitale të përdorura në procesin e modulimit, redukton kërcimin maksimal të fazës në 90 °. Një tjetër opsion është π / 4-QPSK, i cili zvogëlon kërcimin maksimal të fazës në 135 °. Kështu, OQPSK ka avantazhin e reduktimit të ndërprerjeve të fazës, por π / 4-QPSK fiton sepse është i pajtueshëm me kodimin diferencial (diskutuar më poshtë).

Një mënyrë tjetër për t'u marrë me boshllëqet midis personazheve është zbatimi përpunim shtesë sinjale, e cila krijon tranzicion më të butë midis karaktereve. Kjo qasje është inkorporuar në një skemë modulimi të quajtur modulim i frekuencës së kyçjes minimale të zhvendosjes (MSK), si dhe një përmirësim MSK i njohur si MSK Gaussian (GMSK).

Kodimi diferencial

Një sfidë tjetër është se demodulimi i PSK-së është më i vështirë se Sinjalet FSK... Frekuenca është "absolute" në kuptimin që ndryshimet në frekuencë mund të interpretohen gjithmonë duke analizuar ndryshimet në sinjal me kalimin e kohës. Faza, megjithatë, është relative në kuptimin që nuk ka pikë referimi universale - transmetuesi gjeneron ndryshime fazore në lidhje me një pikë në kohë, dhe marrësi mund të interpretojë ndryshimet e fazës në lidhje me një pikë tjetër në kohë.

Një manifestim praktik i kësaj është se nëse ka dallime midis fazave (ose frekuencave) të oshilatorëve të përdorur për modulim dhe demodulim, PSK bëhet jo e besueshme. Dhe ne duhet të supozojmë se do të ketë dallime fazore (përveç nëse marrësi përfshin qarkun e rikuperimit të bartësit).

QPSK diferenciale (DQPSK, QPSK diferenciale) është një opsion që është i pajtueshëm me marrës jo-koherent (dmth. marrës që nuk sinkronizojnë gjeneratorin e demodulimit me gjeneratorin e modulimit). QPSK diferenciale kodon të dhënat duke krijuar një zhvendosje specifike të fazës nga simboli i mëparshëm në mënyrë që skema e demodulimit të analizojë fazën e simbolit duke përdorur një pikë referimi që është e përbashkët si për marrësin ashtu edhe për transmetuesin.

Përmbledhje

• Binary Phase Shift Keying (BPSK) është një teknikë e thjeshtë modulimi që mund të transmetojë një bit për simbol.
• Kuadrati Faza Shift Keying (QPSK) është më kompleks, por ai dyfishon shpejtësinë e të dhënave (ose arrin të njëjtën shpejtësi të të dhënave me gjysmën e gjerësisë së brezit).
• Çelësimi i zhvendosjes kuadratike të fazës së kompensuar (OQPSK), π / 4-QPSK, Çelësi i zhvendosjes minimale të fazës (MSK) janë skema modulimi që zbusin efektet e ndryshimeve të tensionit të bartësit me pjerrësi të lartë gjatë tranzicionit të simboleve.
• QPSK diferenciale (DQPSK) përdor diferencën e fazës midis simboleve ngjitur për të shmangur problemet që lidhen me mungesën e sinkronizimit fazor midis transmetuesit dhe marrësit.

Thamë që këto sinjale merren si rast i veçantë modulimi i frekuencës me një sinjal modulues dixhital në formën e një sekuence impulsesh që korrespondojnë me zero dhe njësh të një rryme binar. Meqenëse pulset e sinjalit modulues ndryshojnë shenjë kur biti i informacionit ndryshohet, ne morëm çelësin e zhvendosjes së frekuencës.
Për analogji, ne mund të konsiderojmë sinjalet e kyçit të zhvendosjes së fazës PSK nëse aplikojmë një sinjal dixhital si sinjal modulues në modulatorin e fazës. Në këtë artikull do të jetë rreth çelësit të zhvendosjes së fazës binar (BPSK). Ky lloj modulimi ka gjetur aplikim shumë të gjerë për shkak të imunitetit të lartë ndaj zhurmës dhe thjeshtësisë së modulatorit dhe demodulatorit. Në literaturën vendase, modulimi BPSK quhet FMn-2.

Sinjalet e kyçjes së ndërrimit të fazës binare

Konsideroni një sinjal në formën e një sekuence pulsesh informacion dixhital siç tregohet në figurën 1.

Figura 1: Sinjali dixhital unipolar dhe bipolar

Grafiku i sipërm tregon një sinjal dixhital unipolar, në të cilin korrespondon zeroja logjike e informacionit, dhe grafiku i poshtëm tregon një sinjal dixhital bipolar, në të cilin korrespondon zeroja logjike e informacionit.
Le të aplikojmë një sinjal dixhital si një sinjal modulues në një modulator fazor, siç tregohet në Fig. 2 me një devijim fazor të barabartë me rad.

Figura 2: Formimi i sinjalit BPSK i bazuar në modulatorin fazor

Meqenëse merr vetëm vlera të barabarta me 0 dhe 1, përbërësit në fazë dhe kuadratikë të mbështjelljes komplekse të sinjalit BPSK janë:
dhe bllok diagrami i modulatorit mund të thjeshtohet, siç tregohet në figurën 3.

Figura 3: E thjeshtuar skema strukturore Modulator BPSK

Lexuesi i vëmendshëm do të vërejë se kjo skemë është saktësisht e njëjtë me skemën e diskutuar më parë AM me shtypjen e transportuesit (DSB), me një sinjal modulues. Grafikët shpjegues të formësuesit BPSK janë paraqitur në Figurën 4.

Figura 4: Grafikët shpjegues të modulatorit BPSK

Informacioni transmetohet me një shpejtësi bit / s, kohëzgjatja e një pulsi të informacionit dixhital është e barabartë me. Sinjali origjinal modulues shumëzohet me formën e valës bartëse (në figurë) dhe marrim një sinjal të kyçur të zhvendosjes së fazës me një kërcim fazor për rad. Ne vëzhguam të njëjtin kërcim fazor gjatë formimit të sinjalit DSB. Kështu, modulimi BPSK është një lloj i degjeneruar i kyçjes së zhvendosjes së fazës, i cili përkon me të balancuar modulimi i amplitudës me sinjal modulues dixhital bipolar.

Spektri dhe diagrami vektorial i sinjalit BPSK

Meqenëse sinjali BPSK mund të konsiderohet si një sinjal DSB, spektri i tij është spektri i një sinjali dixhital bipolar të brezit bazë të transferuar në frekuencën e bartësit. Figura 5 tregon spektrin e një sinjali BPSK me një shpejtësi baud dhe frekuencën e transportuesit ... Figura 5 tregon qartë se spektri i sinjalit BPSK ka një lob kryesor dhe lobe anësore që zvogëlohen ngadalë. Figura 6 tregon marrëdhëniet bazë midis spektrit BPSK dhe parametrave të sinjalit origjinal të brezit bazë.

Pra, lobi kryesor i spektrit BPSK ka një gjerësi të barabartë me dyfishin e shpejtësisë së transferimit të informacionit, është simetrik në lidhje me frekuencën e bartësit. Niveli i lobit anësor maksimal (të parë) të spektrit është -13 dB. Mund të thuash gjithashtu se gjerësia e lobeve anësore është e barabartë.
Le të shqyrtojmë një diagram vektorial të një sinjali BPSK. Sipas shprehjes (1), komponenti në fazë i mbështjellësit kompleks të sinjalit BPSK është i barabartë me, dhe komponenti kuadraturë është. Kur kjo merr vlera, atëherë diagrami vektorial i sinjalit BPSK është paraqitur në figurën 7.

Figura 7: Diagrami vektorial i sinjalit BPSK

Vektori kompleks i zarfit mund të marrë një nga dy vlerat (kur transmeton një informacion zero) dhe kur transmeton një njësi informacioni.

Tastja binar e zhvendosjes së fazës relative (diferenciale) (DBPSK)

Kur transmetoni informacion duke përdorur BPSK, sistemet e gjurmimit kërkohen për të demoduluar sinjalin. Në këtë rast, shpesh përdoren pajisje marrëse jokoherente, të cilat nuk përputhen faza me oshilatorin kryesor në anën transmetuese dhe, në përputhje me rrethanat, nuk mund të gjurmojnë kthesë e rastësishme fazat si rezultat i përhapjes, duke shkuar përtej intervalit. Për shembull, merrni parasysh figurën 8.

Figura 8: Shpjegime për marrjen jokoherente të BPSK-së

Diagrami origjinal i fazorit BPSK (në rastin e sinjaleve PSK, diagrami i fazorit shpesh referohet si një konstelacion) është paraqitur në figurat 8a dhe 8d. E kuqja tregon vlerën që korrespondon me informacionin zero, dhe bluja. Si rezultat i përhapjes, sinjali do të fitojë një rastësi faza fillestare dhe konstelacioni do të rrotullohet në një kënd të caktuar. Figura 8b tregon rastin kur rrotullimi i konstelacionit shtrihet në intervalin nga në rad. Në këtë rast, me pritje jokoherente, e gjithë konstelacioni do të rrotullohet siç tregohet nga shigjetat në Figurën 8b. Pastaj, pasi të kthehet, plejada do të marrë pozicioni fillestar dhe informacioni do të demodulohet saktë. Figura 8e tregon rastin kur rrotullimi i konstelacionit shtrihet në intervalin nga në rad. Në këtë rast, pas marrjes, konstelacioni do të rrotullohet gjithashtu për një pozicion horizontal, por siç vijon nga Figura 8f, informacioni zero dhe njësh do të ngatërrohen.
Për të eliminuar konfuzionin e simboleve të informacionit, përdoret çelësi relativ, ose siç quhet edhe BPSK diferencial (DBPSK). Thelbi i manipulimit relativ është se nuk është vetë pjesa e informacionit që kodohet, por ndryshimi i tij. Struktura e një sistemi të transmetimit të të dhënave duke përdorur DBPSK është paraqitur në Figurën 9.

Figura 9: Struktura e një sistemi të transmetimit të të dhënave duke përdorur DBPSK

Bitstream-i origjinal i nënshtrohet kodimit diferencial, pas së cilës modulohet me BPSK dhe anën marrëse demoduluar nga një demodulues jokoherent BPSK. Rrjedha e demoduluar kalon përmes dekoderit diferencial dhe merr rrjedhën e marrë.
Merrni parasysh koduesin diferencial të paraqitur në figurën 10.

Figura 10: Enkoder diferencial

Përmbledhja kryhet moduli dy, i cili korrespondon me një XOR logjik (OR ekskluzive). Emërtimi nënkupton një vonesë prej një bit informacioni. Një shembull i kodimit diferencial është paraqitur në Figurën 11.

Figura 11: Shembull i Kodimit Diferencial Bitstream

Bitstream-i origjinal është 011100101, në daljen e koduesit diferencial kemi marrë 010111001. Biti i parë (në shembullin e dhënë, 0-ja e parë nuk është e koduar), më pas i pari shtohet moduli dy i bitit të mëparshëm në daljen e koduesi dhe biti aktual në hyrje. Për dekodimin diferencial, është e nevojshme të bëhet procedura e kundërt sipas skemës së paraqitur në figurën 12 (struktura e një dekoderi diferencial është paraqitur në figurën 9).

Figura 12: Shembull i Dekodimit Diferencial Bitstream

Siç mund ta shihni nga bitstream-i i koduar 010111001, ne morëm origjinalin 011100101. Tani le të shqyrtojmë një dekoder diferencial nëse i përmbysim të gjitha pjesët e rrymës së koduar në anën marrëse, d.m.th. në vend të 010111001 do të marrim 101000110. Kjo tregohet qartë në Figurën 13.

Figura 13: Shembull i dekodimit diferencial me përmbysjen e rrjedhës së marrë

Nga Figura 13 del qartë se kur të gjitha pjesët e informacionit përzihen në daljen e dekoderit diferencial, informacioni nuk shtrembërohet (përveç bitit të parë të treguar me të kuqe), dhe ky është avantazhi i padyshimtë i DBPSK, i cili bën të mundur thjeshtimin e ndjeshëm të pajisjeve transmetuese dhe marrëse. Por duhet thënë edhe për disavantazhet e kodimit diferencial. Disavantazhi kryesor i DBPSK në krahasim me BPSK është imuniteti më i ulët i zhurmës, pasi gabimet e marrjes shumëfishohen gjatë fazës së dekodimit.
Le të shohim një shembull. Supozoni se rryma origjinale është 011100101, rryma e koduar është 010111001. Supozoni se biti i katërt i rrymës së koduar është marrë me një gabim gjatë marrjes, atëherë në hyrje të dekoderit do të ketë 010101001. Dhe si rezultat i dekodimit, dy bit me numra të plotë do të dekodohen me një gabim (shih Figurën 14).

Figura 14: Shumëzimi i Gabimeve të Marrjes me Dekodimin DBPSK

Kështu, ne shikuam sinjalet e kyçjes së ndërrimit të fazës binare (BPSK) dhe treguam se BPSK është një rast i veçantë i PSK me një sinjal hyrës në formën e një rryme pulsesh bipolare, i cili është i degjeneruar dhe reduktohet në një sinjal DSB. Ne ekzaminuam spektrin e BPSK dhe të tij karakteristikat spektrale: gjerësia e lobit kryesor, niveli i lobit anësor. U prezantua gjithashtu koncepti i çelësit të ndërrimit të fazës binar relativ ose diferencial (DBPSK), i cili eliminon përmbysjen e simboleve gjatë marrjes jokoherente në fazën e dekodimit, por përkeqëson imunitetin e zhurmës së DBPSK në krahasim me BPSK për shkak të shumëzimit të gabimeve në faza e dekodimit.

Modulimi- procesi i ndryshimit të një ose më shumë parametrave të një lëkundjeje të bartësit me frekuencë të lartë sipas ligjit të frekuencës së ulët sinjal informacioni(mesazhe).
Informacioni i transmetuar është i ngulitur në sinjalin e kontrollit dhe roli i bartësit të informacionit kryhet nga një dridhje me frekuencë të lartë, e quajtur bartës. Modulimi, pra, është procesi i "uljes" së formës së valës së informacionit në një bartës të njohur.
Si rezultat modulimi spektri i sinjalit të kontrollit me frekuencë të ulët transferohet në rajon frekuencave të larta... Kjo lejon, kur organizoni transmetimin, të konfiguroni funksionimin e të gjitha pajisjeve marrëse-transmetuese frekuenca të ndryshme në mënyrë që të mos “ndërhyjnë” me njëra-tjetrën.
Dridhjet e formave të ndryshme (drejtkëndëshe, trekëndore, etj.) mund të përdoren si bartës, por më shpesh ato përdoren dridhjet harmonike... Në varësi të cilit prej parametrave të lëkundjes së bartësit ndryshon, dallohet lloji i modulimit (amplitudë, frekuencë, fazë, etj.). Modulimi sinjal diskret quhet modulim dixhital ose kyçje.
Ekzistojnë llojet e mëposhtme të manipulimeve:
Tastja e zhvendosjes së frekuencës
Tastimi i ndërrimit të fazës
Amplituda Shift Keying
Çelësimi i zhvendosjes së amplitudës kuadratike
Tasti i zhvendosjes së frekuencës (FSK) përdoret për të transmetuar sinjale telegrafike mbi një kanal radioje, të cilat janë një sekuencë e mesazheve të rrymës elementare drejtkëndore (pozitive) dhe pa rrymë (negative). Ndryshe nga sinjalet e radios kyçja e zhvendosjes së amplitudës kur transmetuesi emeton dridhjet elektromagnetike vetëm me transmetimet e rrymës në RT, sinjali i radios emetohet vazhdimisht si me transmetime rryme ashtu edhe pa rrymë. Prandaj, kjo metodë e manipulimit nganjëherë quhet punë me një pauzë aktive.

Fig. 1 Modulimi dixhital(manipulim)
Kur kaloni nga një mesazh aktual në një mesazh pa rrymë dhe anasjelltas, amplitudat e lëkundjes me frekuencë të lartë mbeten konstante dhe vetëm frekuenca e tij ndryshon me një vlerë konstante fc, e cila quhet zhvendosje e frekuencës.
Aktualisht, sistemet telegrafike të frekuencës më të përdorura me ndërrime frekuence prej 125 (ChT-125), 250 (ChT-250) 500 (ChT-500), 1000 (ChT-1000), 1500 (ChT-1500) Hz. Në këtë rast, devijimi i frekuencës fm të ngacmuesit në lidhje me frekuencën nominale (mesatare) të lëkundjes së transmetuesit është, përkatësisht, + 62.5 Hz; + 125 Hz; + 500 Hz; +750 Hz.
Frekuenca mesatare fo quhet bartës (nominalisht frekuenca. Duhet të theksohet se termi "frekuencë bartëse" në telegrafinë e frekuencës është futur më tepër me kusht, pasi gjatë transmetimit FH nuk funksionon kurrë në frekuencën fo. Përshtatshmëria e futjes së kësaj termi është për shkak të faktit se frekuenca e bartësit është numerikisht e barabartë me frekuencën mesatare të spektrit të frekuencës në daljen e transmetuesit dhe, për rrjedhojë, është nominale frekuenca e funksionimit transmetues.
Spektri i sinjaleve FT varet jo vetëm nga shpejtësia e telegrafisë (nga frekuenca themelore e telegrafisë), por edhe nga madhësia e zhvendosjes së frekuencës dhe mënyra e gjenerimit të sinjaleve FT. Ekzistojnë dy mënyra kryesore të formimit të sinjaleve QT: me një hendek fazor të lëkundjeve me frekuencë të lartë dhe pa e thyer atë.
Në rastin e parë, sinjali FT formohet duke lidhur në mënyrë alternative dy burime të pavarura të lëkundjeve me frekuencë të lartë në rrugën e amplifikatorit të transmetuesit. Një nga burimet gjeneron lëkundje të një frekuence të caktuar dhe lidhet kur nuk ka parcela aktuale (negative) të sinjalit primar. E dyta gjeneron lëkundje me një frekuencë që ndryshon nga frekuenca e parë (e zhvendosur në lidhje me frekuencën) me vlerën fc. Ky burim është i lidhur me transmetimet aktuale (pozitive) të sinjalit primar.
Duke qenë se të dy burimet e lëkundjeve me frekuencë të lartë janë të pavarura, gjatë ndërrimit faza e lëkundjeve merr një vlerë arbitrare, d.m.th. ndodh ndërprerja e fazës.
Në metodën e dytë të gjenerimit të sinjaleve, përdoret një burim i lëkundjeve me frekuencë të lartë, i cili, me transmetime pa rrymë (negative) të sinjalit primar, gjeneron lëkundje me një frekuencë fа, dhe me rrymë (pozitive) - lëkundje me një frekuenca fв. Meqenëse përdoret një burim, ndryshimi i frekuencës së lëkundjeve ndodh vazhdimisht, pa prishur fazën e lëkundjes me frekuencë të lartë. Një sinjal FT i këtij lloji mund të konsiderohet si një rast i veçantë i modulimit të frekuencës së një lëkundjeje me frekuencë të lartë nga një sinjal diskret
Duke përdorur metodat e telegrafisë së frekuencës, është e mundur të transmetohen dy mesazhe të ndryshme telegrafike përmes kanalit të radios. Kjo metodë e transmetimit quhet Telegrafi me Frekuencë të Dyfishtë (DFT) dhe korrespondon me klasën e emetimit F.
Amplitude Shift Keying është një ndryshim i sinjalit në të cilin amplituda e lëkundjes së bartësit ndryshon papritur. AMn mund të konsiderohet një rast i veçantë i manipulimit të kuadraturës
Sinjalet e telegrafit - kodi Morse - më së shpeshti transmetohen duke përdorur çelësat amplitudë. Në transmetues, kjo metodë zbatohet më thjeshtë në krahasim me llojet e tjera të manipulimit. Një marrës për marrjen e sinjaleve telegrafike nga veshi, përkundrazi, bëhet disi më i ndërlikuar: duhet të ketë një oshilator lokal që funksionon në një frekuencë afër frekuencës së sinjalit të marrë, në mënyrë që diferenca të dallohet në daljen e marrësit. . frekuenca e zërit... Marrësit e përshtatshëm janë konvertimi i drejtpërdrejtë, rigjenerues në modalitetin e gjenerimit dhe superheterodin me një oshilator lokal shtesë "telegraf".
Amplituda e sinjalit me frekuencë të lartë në daljen e transmetuesit të radios merr vetëm dy vlera: ndezur dhe fikur. Prandaj, ndezja ose fikja ("kyçja") kryhet nga një operator duke përdorur një çelës telegrafi ose duke përdorur një gjenerator automatik të mesazheve telegrafike (sensori i kodit Morse, kompjuter). Zarfi i një pulsi radio (mesazhi elementar - pika dhe viza) në praktikë, natyrisht, nuk është drejtkëndëshe (siç tregohet skematikisht në figurë), por ka skaje të lëmuara drejtuese dhe pasuese. Përndryshe, spektri i frekuencës së sinjalit mund të bëhet i gjerë në mënyrë të papranueshme dhe klikimet e pakëndshme ndjehen kur sinjali merret nga veshi.

Faza e manipuluar sinjali duket si ky:

ku g(t) përcakton mbështjelljen e sinjalit; është një sinjal modulues. mund të marrë M vlera diskrete.

Nëse M= 2, atëherë thirret çelësi i zhvendosjes së fazës kyçja binar e zhvendosjes së fazës(1 bit për 1 ndryshim fazor), nëse M = 4 - kyçja e zhvendosjes së fazës kuadratike(2 bit për 1 ndryshim fazor), M= 8 (3 bit për 1 ndryshim faze), etj.

Pra numri i biteve n e transmetuar nga një kërcim fazor është fuqia në të cilën dy janë ngritur për të përcaktuar numrin e fazave të nevojshme për të transmetuar n- numri rendor binar.

Sinjali i kyçjes së ndërrimit të fazës s i(t) mund të shihet si kombinim linear dy sinjale ortonormale y 1 dhe y 2.

Tastimi i ndërrimit të fazës

Tastimi i zhvendosjes së fazës (telegrafia fazore) përdor një lëkundje të një frekuence, por kufijtë e mesazheve telegrafike shënohen duke ndryshuar fazën e tij me 180º (Figura 3.8, a).

Figura 3.8 Diagramet e tensionit (a) dhe një diagramë e gjeneratorit të sinjalit PSK (b).

Është më e lehtë për të marrë lëkundjet me çelës të zhvendosjes së fazës duke përdorur një numër të përshtatshëm të qarqeve të zhvendosjes së fazës dhe një çelës kontrolli. Në fig. 3.8, b) tregon një diagram të manipuluesit më të thjeshtë të fazës. Roli i ndërruesit të fazës këtu është qark oscilues push-pull GVG, dhe çelësi përdor diodat V1 dhe V2, që funksionojnë në modalitetin e çelësit. Paketa që korrespondon me shtytjen ka një polaritet pozitiv dhe kapërcen tensionin bllokues ECM të diodës V1. Lëkundjet nga krahu i sipërm i GWV kalojnë në dalje. Në momentin e pauzës, vjen një mesazh me polaritet të kundërt, duke hapur diodën V2 dhe në daljen e manipuluesit merren lëkundje nga krahu i poshtëm, faza e të cilit zhvendoset me 180º.

Çështje të përgjithshme formimi i sinjaleve radio në transmetues komunikimi dixhital

Karakteristika më e rëndësishme sinjal dixhitalështë shpejtësia e transmetimit B, e përcaktuar në bit për sekondë (bit / s) nga numri i mesazheve (zero ose një) për sekondë.

Në shpejtësi të ulëta transmetimi: telemetria, komandat e kodit dhe komandat e tjera në një shkallë B<2…3 тыс. бит/с цифровой сигнал (ЦС) может быть передан по телефонному радиоканалу путём манипуляции цифровым сигналом набора тональных несущих. При этом на входе передатчика ВЧ или ОВЧ радиосвязи устанавливается специальная приставка для уплотнения телефонного канала цифровым потоком.

Fuqia e transmetuesve të linjave të komunikimit radiorele dixhitale varet nga gjatësia e rrugës, diapazoni i frekuencës së funksionimit, numri i kanaleve të transmetuara dhe lloji i modulimit. Ai shtrihet në rangun nga 0,1 W në njësi vat, në disa raste duke arritur në 10 W. Fuqia e RPDU-ve me bazë tokësore për komunikimin me radio hapësinore është njësi dhe dhjetëra kilovat, fuqia e stacioneve rele në satelitët dhe stacionet hapësinore është dhjetëra e qindra vat dhe madje njësi kilovat. Për të marrë fuqi në nivelin e fraksioneve të një vat dhe njësive të vateve, gjeneratorët në diodat Gunn, LPD, amplifikatorët e transistorit me mikrovalë përdoren në gamën e mikrovalëve. Për të përforcuar sinjalet e mikrovalës në një nivel fuqie prej dhjetëra e qindra vat, përdoren TWT, më shumë se 1 kW - TWT dhe flyby klystron.

Gjerësia e brezit të sinjalit të radios varet nga shpejtësia e transmetimit të të dhënave dhe lloji i manipulimit. Gjatë transmetimit dixhital të një sinjali analog S (t), ai i nënshtrohet marrjes së mostrave, duke e zëvendësuar atë me një mori mostrash që ndjekin në intervale të caktuara T:

V (t) = S (t) σ (t-kT) për t≥0, (3.5)

ku k është një sekuencë e numrave të plotë: k = 0,1,2,3, ...;

σ (t-kT) është një funksion delta i barabartë me një në momentet t = KT dhe zero në pjesën tjetër të kohës.

Frekuenca e kampionimit fТ = 1 / Т zgjidhet në përputhje me teoremën e Kotelnikov: fТ≥2 Fmax, ku Fmax është frekuenca maksimale e spektrit të sinjalit të vazhdueshëm S (t).

Më pas, kodohet sinjali diskret V (t) (3.5), për të cilin përdoren metoda të ndryshme të modulimit të kodit të pulsit (PCM). Çdo mostër V (kT) i caktohet një numër binar n-bit. Numri i biteve n përcaktohet nga kërkesat për besnikërinë e mesazhit origjinal në marrës, varet nga kodi i zgjedhur dhe veçoritë e ndërtimit të pajisjeve koduese dhe dekoduese (kodekët). Kur transmetohet një kanal standard TF (telefonik) me një brez prej 300-3400 Hz, frekuenca e kampionimit është fТ = 8 kHz, dhe sinjali PCM përfaqësohet nga një kod binar tetë-bit (n = 8). Shpejtësia e transmetimit të një kanali TF dixhital B = nfT = 64000 bit / s, ose 64 kbit / s.

Sistemet e komunikimit dixhital përdoren gjerësisht për transmetimin e mesazheve TF me shumë kanale. Ekziston një hierarki e pranuar përgjithësisht e sistemeve shumëkanale.

Grupi primar formohet nga 32 (30) kanale TLF. Në kllapa: zakonisht dy kanale TLF janë të zëna nga transmetimi i informacionit të shërbimit. Shpejtësia e baudit B = 3264 = 2048 kbps = 2,048 Mbps. Gjashtë kanale të transmetimit dixhital me cilësi të lartë mund të transmetohen në brezin e zënë nga 32 kanale TLF.

Grupet e nivelit të lartë janë:

128 (120) kanale TLF, V = 8,448 Mbit / s,

512 (480) kanale TLF, V = 34,368 Mbit/s,

2048 (1920) kanale TLF, B = 139,264 Mbit / s.

Arriti shpejtësi transmetimi prej 400 Mbit/s, që është e barabartë me transmetimin e 5760 kanaleve TLF.

Shpejtësia e transmetimit përcakton gjerësinë e brezit të sinjalit PCM të brezit bazë, dhe rrjedhimisht gjerësinë e brezit të kanalit të radios. Sinjali i Informacionit Dixhital (DDS) përfaqëson një proces të rastësishëm. Spektri i tij i energjisë përbëhet nga një pjesë e vazhdueshme, e shfaqur përafërsisht nga funksioni i densitetit spektral G (F) = G (O) sin² (πF / B) ², brenda së cilës ka përbërës të veçantë diskrete për shkak të transmetimit të sinkronizimit, sinjaleve të kontrollit, etj. Frekuenca minimale që mund të kufizojë spektrin e sinjalit të brezit bazë lidhet me shpejtësinë e bitit të DSC si më poshtë:

Fm (MHz) ≥B / 2 (Mbps). (3.6)

VCIS që mbërrin në transmetues është një sekuencë logjike (pulse të shkurtra) dhe zero logjike, që vijojnë me një frekuencë të orës fТ = 1 / T. Për manipulim, një sinjal kontrolli (modulues) Vу gjenerohet në transmetues sipas ligjit të mëposhtëm: ardhja e "1" të sistemit të kontrollit dixhital korrespondon me një puls kontrolli me një amplitudë +1, kohëzgjatja T, e cila do të jetë e përcaktuar në mënyrë konvencionale si "1" më poshtë; amplituda -1 me kohëzgjatje T, e cila më tej do të shënohet si "0". Sinjali Vу i përket klasës së sinjaleve që nuk zhduken (BVN - pa u kthyer në zero).

Metoda më e thjeshtë e manipulimit është, siç thamë, kyçja e zhvendosjes së amplitudës(AMn), në të cilën "1" e tensionit Vу korrespondon me emetimin e lëkundjeve me frekuencë të lartë, dhe "0" Vу - një pauzë. Sinjali i radios AMn përshkruhet me ligj:

uАМн = U (1+ Vу (t)) sin ω0t. (3.7)

Spektri i sinjalit AMn përbëhet nga një frekuencë bartëse Usin ω0t dhe dy breza anësore, secila me një gjerësi prej Fm. Në shpejtësinë e transmetimit B, gjerësia minimale e brezit të sinjalit AMn është PAMn≥B. Pra, në B = 34 Mbit / s

PAMn≥34 MHz, në V = 140 Mbit/s PAMn≥140 MHz, etj.

Në formën e tij të pastër, AMn përdoret rrallë në komunikimin radio dixhital për shkak të imunitetit të ulët të zhurmës.

Lloji kryesor i manipulimit në sistemet dixhitale janë kyçja e ndërrimit të fazës(FMn) dhe kyçja e zhvendosjes së amplitudës kuadraturë(KAM). Me një PSK të thjeshtë "1" dhe "0" të sinjalit Vу korrespondojnë vlera të përcaktuara rreptësisht të fazës së lëkundjes HF φ, për shembull, φ = π në Vу = "0" dhe φ = 0 në Vу = "1. (shih Fig. 3.8, a) ...

Disavantazhi i FM është se në marrës është e nevojshme të bëhet dallimi midis vlerave absolute të fazës së sinjaleve të marra. Marrësi, si të thuash, duhet të "dijë" paraprakisht se cila vlerë e φ korrespondon me një vlerë të caktuar të VCIS. Për ta bërë këtë, kërkohet të futni futje speciale në DSC për transmetimin e sinjalit të referencës dhe të ndërlikoni përpunimin e sinjalit në marrës.