Ilgari biz raqamli modulyatsiya turlarini ko'rib chiqdik, ular bitta belgini uzatishda bir bit ma'lumotni uzatadi. Endi biz yana bir parametrni kiritamiz, biz uni ramziy uzatish tezligi deb nomlaymiz. Agar ma'lumotlarning bir biti bitta belgi bilan kodlangan bo'lsa, axborot uzatish tezligi har doim uzatuvchining simvol tezligiga to'g'ri keladi. Ammo bitta belgi bilan bir vaqtning o'zida 2 bit ma'lumot uzatadigan bo'lsak, u holda uzatuvchining simvol tezligi ga teng bo'ladi. Bunday holda, ko'pincha savol tug'iladi: bir impuls bilan bir vaqtning o'zida ikkita impulsni qanday kodlash kerak? Quyida biz bu savolga javob beramiz va to'rtburchak fazani almashtirishni (QPSK) ko'rib chiqamiz. Ushbu maqolada QPSK printsipini tushunish uchun zarur bo'lgan katta hajmdagi illyustrativ materiallar mavjud.

Ikki bit uzatilgan ma'lumotni bitta belgi bilan kodlash

QPSK modulyatsiyasi uzatilgan axborotning ikki bitini bitta belgiga kodlashga asoslangan. Bunday holda, ramz tezligi axborot uzatish tezligidan ikki baravar past bo'ladi. Bitta belgi bir vaqtning o'zida ikkita bitni qanday kodlashini tushunish uchun 1-rasmni ko'rib chiqing.

1-rasm: BPSK va QPSK signallarining vektor diagrammasi

1-rasmda BPSK va QPSK signallarining vektor diagrammalari ko'rsatilgan. BPSK signali avvalroq muhokama qilingan edi va biz bitta BPSK belgisi bir bit ma'lumotni kodlashini aytdik, BPSK vektor diagrammasida esa faza ichidagi o'qda nolga va uzatilgan ma'lumotlardan biriga mos keladigan faqat ikkita nuqta mavjud. BPSK holatida kvadratura kanali har doim nolga teng. Vektor diagrammasidagi nuqtalar fazalarni almashtirishning to'plamini tashkil qiladi. Ikki bitli ma'lumotni bitta belgi bilan kodlash uchun 1-rasmdagi QPSK vektor diagrammasida ko'rsatilganidek, yulduz turkumi to'rt nuqtadan iborat bo'lishi kerak. Keyin biz buni olamiz va va noldan farq qiladi, yulduz turkumining barcha nuqtalari. birlik aylanasida joylashgan. Keyin kodlash quyidagicha amalga oshirilishi mumkin: bit oqimini juft va toq bitlarga bo'ling, keyin juft bitlar kodlanadi va toq bitlar kodlanadi. Axborotning ikkita ketma-ket biti bir vaqtning o'zida faza va kvadrat signallari bilan kodlanadi. Bu "1100101101100001" axborot oqimi uchun rasmda ko'rsatilgan oscillogrammalarda aniq ko'rsatilgan.

2-rasm: QPSK signalining fazali va kvadratik komponentlari

Yuqori grafikda kirish oqimi 1-rasmda ko'rsatilgan QPSK yulduz turkumidagi bir nuqtaga mos keladigan juft bitlarga bo'linadi. Ikkinchi grafik uzatilgan ma'lumotlarga mos keladigan to'lqin shaklini ko'rsatadi. Agar juft bit 1 bo'lsa (bitlar bitta emas, noldan raqamlanganligiga e'tibor bering, shuning uchun navbatdagi birinchi bit 0 deb nomlanadi, ya'ni u juft tartibda bo'ladi) va agar juft bit 0 bo'lsa (ya'ni ). To'rtburchak kanal xuddi shunday qurilgan, lekin faqat g'alati bitlar yordamida. Bitta belgining davomiyligi dastlabki ma'lumotlarning bir bitining davomiyligidan ikki baravar ko'p. QPSK yulduz turkumiga ko'ra bunday kodlashni amalga oshiradigan qurilma shartli ravishda 3-rasmda ko'rsatilgan.

3-rasm: QPSK yulduz turkumiga asoslangan fazali va kvadrat enkoder

Kirishdagi bitlar juftligiga qarab, biz chiqishda ushbu juft bitning davomiyligi va qiymatida uzatiladigan ma'lumotlarga bog'liq bo'lgan doimiy signallarni olamiz.

QPSK modulyatorining blok diagrammasi

QPSK asosidagi modulyatorning blok diagrammasi 4-rasmda ko'rsatilgan.

4-rasm: QPSK modulyatorining blok diagrammasi

Signal quyidagicha ko'rinadi:

(1)

In-faza va kvadratura komponentlari kvadratura modulatorining kirish signallari bo'lgan QPSK signalining haqiqiy va xayoliy qismlaridan boshqa narsa emas. Keyin uni murakkab konvert orqali ifodalashimiz mumkin:

Shuni ta'kidlash kerakki, arktangens chorak kompleks tekislikni hisobga olgan holda hisoblanishi kerak (arktangens 2 funktsiyasi). "1100101101100001" axborot oqimi uchun faza konvertining turi 5-rasmda ko'rsatilgan.

5-rasm: QPSK signalining faza konverti

Fazali konvert - bu QPSK belgisi o'zgarganda uzilishlarga duchor bo'lgan vaqtning bosqichli funksiyasi (bir QPSK belgisi ikki bit ma'lumotni olib yurishini eslaylik). Bundan tashqari, bitta belgi ichida QPSK vektor diagrammasi quyida ko'rsatilganidek, har doim yulduz turkumining bir nuqtasida bo'ladi va belgini o'zgartirganda, u keyingi belgiga mos keladigan nuqtaga o'tadi. QPSK yulduz turkumida faqat to'rtta nuqtaga ega bo'lganligi sababli, faza konverti faqat to'rtta qiymatni qabul qilishi mumkin: va .

QPSK signalining amplitudali konvertini murakkab konvertdan ham olish mumkin:

(4)

E'tibor bering, QPSK signalining amplitudali konverti hamma joyda birlikka teng, uzatiladigan belgilarni o'zgartirish momentlari bundan mustasno, ya'ni fazali sakrash va yulduz turkumining keyingi nuqtasiga o'tish momentlari bundan mustasno.

Axborot uzatish tezligida "1100101101100001" kirish bit oqimiga ega QPSK signalining oscillogrammasiga misol. va tashuvchi chastotasi 20 kHz 6-rasmda ko'rsatilgan.

6-rasm: QPSK signal to'lqin shakli

E'tibor bering, tashuvchining tebranish bosqichi to'rtta qiymatni olishi mumkin: va radyan. Bunday holda, keyingi belgining oldingisiga nisbatan fazasi o'zgarmasligi yoki radian yoki radian bilan o'zgarishi mumkin. Shuni ham ta'kidlaymizki, ma'lumot uzatish tezligida bizda oscillogrammada aniq ko'rinadigan belgilar tezligi va bitta belgining davomiyligi bor (faza sakrashi 0,2 ms dan keyin sodir bo'ladi).

7-rasmda BPSK spektri ko'rsatilgan va QPSK spektri 100 kHz tashuvchi chastotasidagi signallar. Shuni ta'kidlash mumkinki, asosiy lobning kengligi, shuningdek, QPSK signalining yon bo'laklari bir xil ma'lumot uzatish tezligida BPSK signalining yarmiga teng. Buning sababi shundaki, QPSK signalining simvol tezligi axborot tezligining yarmini tashkil qiladi, BPSK belgisi tezligi esa axborot tezligiga teng. QPSK va BPSK ning sidelobe darajalari teng.

Nyquist filtrlari yordamida QPSK signalining spektrini shakllantirish

Ilgari biz ko'tarilgan kosinus shaklining chastotali javobi bilan Nyquist shakllantirish filtrlaridan foydalanganda signal o'tkazuvchanligini toraytirish masalasini ko'rib chiqdik. Shakllash filtrlari BPSK signalining 1 Gts signal o'tkazuvchanligi uchun 1 bit/s tezlikda uzatilishini ta'minlash va qabul qiluvchi tomondagi belgilararo shovqinlarni bartaraf etish imkonini beradi. Biroq, bunday filtrlarni amalga oshirish mumkin emas, shuning uchun amalda 1 Gts signal o'tkazuvchanligi uchun 0,5 bit / s ni ta'minlaydigan shakllantiruvchi filtrlar qo'llaniladi. QPSK holatida ma'lumot uzatish tezligi belgilar tezligidan ikki baravar ko'p bo'lsa, unda shakllantiruvchi filtrlardan foydalanish bizga 1 Gts diapazoniga sekundiga 0,5 simvolni yoki 1 Gts diapazoniga 1 bit/s raqamli ma'lumotni uzatish imkoniyatini beradi. ko'tarilgan kosinus tipidagi chastotali javobli filtrdan foydalanish. Biz Nyquist shakllantirish filtrining impulsli javobi parametrga bog'liqligini va quyidagi shaklga ega ekanligini aytdik:

(5)

8-rasmda parametr bilan Nyquist shakllantirish filtrlaridan foydalanilganda spektrlar ko'rsatilgan.

8-rasmda QPSK signalining spektri shakllantiruvchi filtrdan foydalanmasdan qora rangda ko'rsatilgan. Ko'rinib turibdiki, Nyquist filtridan foydalanish BPSK spektrida ham, QPSK signal spektrida ham yon loblarni to'liq bostirish imkonini beradi. Shakllash filtri yordamida QPSK modulyatorining blok diagrammasi 9-rasmda ko'rsatilgan.

9-rasm: Shakllash filtri yordamida QPSK modulyatorining blok diagrammasi

QPSK modulyatorining ishlashini tushuntiruvchi grafiklar 10-rasmda keltirilgan.

10-rasm: tushuntirish grafiklari

Raqamli ma'lumotlar tezlikda keladi va belgilarga aylanadi va QPSK yulduz turkumiga muvofiq, bitta uzatilgan belgining davomiyligi . Soat generatori bir davr bilan delta impulslari ketma-ketligini ishlab chiqaradi, lekin to'rtinchi grafikda ko'rsatilganidek, impulsning markaziga bog'liq. Soat generatorining impulslari o'rnatiladi va kalitlar yordamida biz namunalarni olamiz va ikkita pastki grafikda ko'rsatilgan, ular impulsli javob bilan filtr shaklidagi interpolatorni qo'zg'atadi va chiqishda biz murakkab konvertning fazali va kvadratik komponentlariga egamiz. , ular universal kvadratik modulyatorga oziqlanadi. Modulyatorning chiqishida spektrning yon loblarini bostirish bilan QPSK signalini olamiz.

E'tibor bering, faza ichidagi va kvadratura komponentlari vaqtning uzluksiz funksiyalariga aylanadi, natijada QPSK kompleks konvert vektori endi yulduz turkumlari nuqtalarida joylashmaydi, belgilar o'zgarishi paytida sakrab turadi, lekin quyida ko'rsatilganidek, doimiy ravishda murakkab tekislikda harakat qiladi. Turli parametrlarga ega ko'tarilgan kosinus filtridan foydalanilganda 11-rasm.

, bu 12-rasmda ko'rsatilgan QPSK signal oscillogrammasi bilan aniq ko'rsatilgan. 12-rasm: Nyquist shakllantirish filtri yordamida QPSK signalining to'lqin shakli xulosalar Ushbu maqolada biz yangi kontseptsiyani - ramziy ma'lumot uzatish tezligini taqdim etdik va QPSK modulyatsiyasidan foydalanganda uzatilgan ma'lumotning ikki bitini bitta belgi bilan qanday kodlash mumkinligini ko'rib chiqdik. QPSK signalining turkumi va QPSK modulyatorining blok diagrammasi ko'rib chiqildi. Biz, shuningdek, QPSK signalining spektrini va Nyquist (ko'tarilgan kosinus) shakllantirish filtri yordamida qanday toraytirilganligini tahlil qildik. Aniqlanishicha, shakllantiruvchi filtrni yoqish QPSK signalining kompleks konvert vektorining kompleks tekislik bo'ylab uzluksiz harakatlanishiga olib keladi, buning natijasida signal amplitudali konvertga ega bo'ladi. Keyingi maqolada biz QPSK bilan tanishishni davom ettiramiz, xususan, uning navlarini ko'rib chiqamiz: ofset QPSK va pi/4 QPSK.

Kvadrat fazali modulyatsiya QPSK (Quadrate Phase Shift Anahtaring) to'rt darajali fazali modulyatsiya (M = 4), unda RF tebranish bosqichi to'rt xil qiymatni olishi mumkin bo'lgan bosqichga teng.

p/2. Har biri	faza qiymati	modulyatsiyalangan signal
ikki bit ma'lumotni o'z ichiga oladi. Chunki				mutlaq
faza qiymatlari	muhim emas, keling, tanlaymiz
± p 4, ± 3 p 4.	Xat yozish		qiymatlar
modulyatsiyalangan signal ± p 4, ± 3 p 4			va uzatiladi

00, 01, 10, 11 axborot ketma-ketligining dibitlari Grey kod (3.13-rasmga qarang) yoki boshqa algoritm bilan o'rnatiladi. Ko'rinib turibdiki, QPSK modulyatsiyasi bilan modulyatsiya qiluvchi signalning qiymatlari BPSK modulyatsiyasi bilan (bir xil ma'lumot uzatish tezligida) kabi tez-tez o'zgaradi.

QPSK modulyatsiyasi bilan g(t) murakkab konvert

psevdo-tasodifiy qutbli tayanch tarmoqli signal bo'lib, kvadratura komponentlari, shunga ko'ra

(3.41), ± 1 2 raqamli qiymatlarni oling. Qayerda

Murakkab konvertning har bir belgisining davomiyligi dastlabki raqamli modulyatsiya qiluvchi signaldagi belgilardan ikki baravar ko'p. Ma'lumki, ko'p darajali signalning quvvat spektral zichligi ikkilik signalning quvvat spektral zichligiga to'g'ri keladi.

M = 4 va shuning uchun T s = 2T b. Shunga ko'ra, QPSK signalining quvvat spektral zichligi (uchun

musbat chastotalar) (3.28) tenglamaga asosan quyidagi ifoda bilan aniqlanadi:

P(f) = K × (	gunoh 2
	p × (f - f		)×2×T

(3.51) tenglamadan kelib chiqadiki, QPSK signalining quvvat spektral zichligidagi birinchi nollar orasidagi masofa D f = 1 T b ga teng, bu esa dan ikki marta kichikdir.

BPSK modulyatsiyasi uchun. Boshqacha qilib aytganda, kvadratura QPSK modulyatsiyasining spektral samaradorligi BPSK ikkilik fazali modulyatsiyasidan ikki baravar yuqori.

						cos(ōc t )
	Shakllantiruvchi
w(t)	Shakllantiruvchi
	kvadrat			Qo'shuvchi
	komponent
		men (t)				gunoh(ōc t )
	Shakllantiruvchi

3.15-rasm. Kvadrat modulyatori QPSK signali

Kvadratli QPSK modulyatorining funksional diagrammasi 3.15-rasmda ko'rsatilgan. Kod konvertori R tezligida raqamli signal oladi. Kod konvertori kompleksning kvadratura komponentlarini hosil qiladi

PDF FinePrint pdfFactory Pro sinov versiyasi bilan yaratilgan http://www.fineprint.com

3.2-jadvalga muvofiq konvertni asl tezligidan ikki baravar past tezlikda. Shakllash filtrlari modulyatsiya qiluvchi (va shunga mos ravishda modulyatsiyalangan) signalning berilgan chastota diapazonini ta'minlaydi. Tashuvchi chastotasining kvadratura komponentlari chastota sintezatori pallasidan RF ko'paytirgichlariga beriladi. Topuvchining chiqishida natijada QPSK modulyatsiyalangan signal s (t) in mavjud

(3.40) ga muvofiq.

3.2-jadval

QPSK signal ishlab chiqarish

cos[thk]

gunoh[thk]

komponent

I-komponent

QPSK signali, BPSK signali kabi, o'z spektrida tashuvchi chastotasini o'z ichiga olmaydi va faqat modulyator sxemasining oyna tasviri bo'lgan kogerent detektor yordamida qabul qilinishi mumkin.

s(t)
		cos(ōc t )
					tiklanish
					raqamli
		gunoh(ōc t )

men (t)

3.16-rasm. Kvadrat demodulyator QPSK signali

PDF FinePrint pdfFactory Pro sinov versiyasi bilan yaratilgan http://www.fineprint.com

3.16-rasmda ko'rsatilgan.

3.3.4. Differensial ikkilik fazali modulyatsiya DBPSK

Modulyatsiyalangan signal spektrida tashuvchi chastotasining asosiy yo'qligi ba'zi hollarda qabul qiluvchidagi demodulyatorning asossiz murakkablashishiga olib keladi. QPSK va BPSK signallari faqat kogerent detektor tomonidan qabul qilinishi mumkin, uni amalga oshirish uchun signal bilan birga mos yozuvlar chastotasini uzatish yoki qabul qiluvchida maxsus tashuvchini tiklash sxemasini amalga oshirish kerak. Fazali modulyatsiya DBPSK (Differensial Binary Phase Shift Keying) differensial shaklida amalga oshirilganda detektor sxemasini sezilarli darajada soddalashtirishga erishiladi.

Differentsial kodlash g'oyasi axborot belgisining mutlaq qiymatini emas, balki uning oldingi qiymatga nisbatan o'zgarishini (yoki o'zgarmasligini) etkazishdir. Boshqacha qilib aytganda, har bir keyingi uzatilgan belgi oldingi belgi haqida ma'lumotni o'z ichiga oladi. Shunday qilib, demodulyatsiya paytida dastlabki ma'lumotni olish uchun mos yozuvlar signali sifatida tashuvchi chastotasining modulyatsiyalangan parametrining mutlaq emas, balki nisbiy qiymatidan foydalanish mumkin. Differensial ikkilik kodlash algoritmi quyidagi formula bilan tavsiflanadi:

dk =

m k Å d k -1

PDF FinePrint pdfFactory Pro sinov versiyasi bilan yaratilgan http://www.fineprint.com

bu yerda ( m k ) - asl ikkilik ketma-ketlik; (dk) -

olingan ikkilik ketma-ketlik; Å - qo'shimcha moduli 2 uchun belgi.

Differensial kodlash misoli 3.3-jadvalda keltirilgan.

								3.3-jadval
Binarni differentsial kodlash
		raqamli signal
(d k
(d k

Apparat differentsial kodlash ikkilik axborot ketma-ketligi va modul 2 qo'shilish sxemasidagi bitta belgining davomiyligiga teng vaqt oralig'ida signalni kechiktirish sxemasi shaklida amalga oshiriladi (3.17-rasm).

		Mantiqiy sxema
		dk =
			m k Å d k -1

Kechikish liniyasi

3.17-rasm. Differensial DBPSK signal enkoderi

PDF FinePrint pdfFactory Pro sinov versiyasi bilan yaratilgan http://www.fineprint.com

Oraliq chastotadagi DBPSK signalining differentsial inkogerent detektori 3.18-rasmda ko'rsatilgan.

Detektor qabul qilingan impulsni bir belgi oralig'iga kechiktiradi va keyin qabul qilingan va kechiktirilgan belgilarni ko'paytiradi:

s k × s k -1 = d k sin(w c t )d k -1 × sin(w c t ) = 1 2 d k × d k -1 × .

Past o'tkazuvchan filtr yordamida filtrlashdan keyin yoki mos keladi

Ko'rinib turibdiki, murakkab konvertning vaqtinchalik shakli ham, differentsial DBPSK signalining spektral tarkibi ham odatdagi BPSK signalidan farq qilmaydi.

PDF FinePrint pdfFactory Pro sinov versiyasi bilan yaratilgan http://www.fineprint.com

3.3.5. Differensial kvadratura fazali modulyatsiya p/4 DQPSK

p/4 DQPSK (Differensial Quadrate Phase Shift Anahtaring) modulyatsiyasi to'rt darajali QPSK signallari uchun maxsus mo'ljallangan differentsial fazali modulyatsiya shaklidir. Ushbu turdagi modulyatsiya signali DBPSK modulyatsiya signallari uchun odatiy bo'lganidek, kogerent bo'lmagan detektor tomonidan demodulyatsiya qilinishi mumkin.

p/4 DQPSK modulyatsiyasidagi differentsial kodlash va DBPSK modulyatsiyasidagi differentsial kodlash o'rtasidagi farq shundaki, nisbiy o'zgarish modulyatsiya qiluvchi raqamli belgida emas, balki modulyatsiyalangan parametrda, bu holda fazada uzatiladi. Modulyatsiyalangan signalni hosil qilish algoritmi 3.4-jadvalda tushuntirilgan.

3.4-jadval

Signal ishlab chiqarish algoritmi p/4 DQPSK

Ma `lumot
ny dibit
O'sish	s = p 4	s = 3 p 4	s = −3 p 4		s = − p 4
faza burchagi
Q-komponenti		Q = sin (thk ) = sin (thk - 1 +
I-komponent		I = cos(th k ) = cos(th k - 1 +

Dastlabki ma'lumotlar ketma-ketligining har bir dibiti tashuvchi chastotasining fazali o'sishi bilan bog'liq. Faza burchagi o'sishi p/4 ga karrali. Binobarin, mutlaq faza burchagi th k bosqichma-bosqich sakkiz xil qiymatni olishi mumkin

PDF FinePrint pdfFactory Pro sinov versiyasi bilan yaratilgan http://www.fineprint.com

p/4 va murakkab konvertning har bir kvadraturasi beshta mumkin bo'lgan qiymatlardan biridir:

0, ±1 2, ±1. Tashuvchi chastotasining bir fazasidan ikkinchisiga o'tish M = 8 uchun 3.13-rasmdagi holat diagrammasi yordamida tashuvchi chastota fazasining mutlaq qiymatini to'rt pozitsiyadan navbat bilan tanlash orqali tasvirlanishi mumkin.

p/4 DQPSK modulyatorining blok diagrammasi 3.19-rasmda ko'rsatilgan. Asl ikkilik raqamli modulyatsiya qiluvchi signal kod fazali konvertorga kiradi. Konverterda signalni bir belgi oralig'i bilan kechiktirgandan so'ng, joriy dibit qiymati va tashuvchi chastotasining mos keladigan faza o'sishi ph k aniqlanadi. Bu

faza ortishi murakkab konvertning kvadrati I Q komponentlarining kalkulyatorlariga beriladi (3.3-jadval). Chiqish

I Q kalkulyatori besh darajali hisoblanadi

	ikki marta zarba davomiyligi bilan raqamli signal
			Q = cos(thk –1 + Dph)			Shakllash filtri
									cos(ōc t )
			Dphk
hafta(t)
			Konverter
			Dphk
									gunoh(ōc t )
			I = gunoh (thk –1 + Dph)			Shakllash filtri
			3.19-rasm. p/4 DQPSK modulyatorining funksional diagrammasi

PDF FinePrint pdfFactory Pro sinov versiyasi bilan yaratilgan http://www.fineprint.com

asl ikkilik raqamli signalning impuls davomiyligidan oshib ketishi. Keyinchalik, kompleks konvertning kvadraturasi I (t), Q (t) komponentlari o'tadi

shakllantirish filtri va yuqori chastotali signalning kvadratura komponentlarini hosil qilish uchun yuqori chastotali multiplikatorlarga beriladi. Yuqori chastotali qo'shimchaning chiqishida to'liq shakllangan mavjud

p/4 DQPSK signali.

p/4 DQPSK signal demodulyatori (3.20-rasm) modulyatsiya qiluvchi signalning kvadratura komponentlarini aniqlash uchun mo'ljallangan va DBPSK signal demodulyatorining tuzilishiga o'xshash tuzilishga ega. Kirish chastotasi signali r (t) = cos(ō c t + th k) oraliq chastotada

rI(t)

r(t)

Kechikish t = T s

w(t) qaror qabul qilish qurilmasi

Faza almashinuvi Dph = p/2

rQ(t)

3.20-rasm. Demodulyator p/4 DQPSK signali oraliq chastotada

PDF FinePrint pdfFactory Pro sinov versiyasi bilan yaratilgan http://www.fineprint.com

kechikish davri va RF multiplikatorlarining kirishiga o'tadi. Har bir multiplikatorning chiqishidagi signal (yuqori chastotali komponentlarni olib tashlangandan keyin) quyidagi shaklga ega:

	r I (t) = cos(w c t + q k) × cos(w c t + q k -1) = cos(Df k);
	r Q (t) = cos(w c t + q k) × sin(w c t + q k -1) = sin(Df k).

Erituvchi har bir past chastotali filtrning chiqishidagi tayanch tarmoqli signallarni tahlil qiladi. Faza burchagi o'sishining belgisi va kattaligi va natijada olingan dibitning qiymati aniqlanadi. Demodulyatorni oraliq chastotada apparat yordamida amalga oshirish (3.20-rasmga qarang) yuqori chastotali kechikish davrining aniqligi va barqarorligi uchun yuqori talablar tufayli oson ish emas. 3.21-rasmda ko'rsatilganidek, modulyatsiyalangan signalni asosiy diapazonga to'g'ridan-to'g'ri uzatish bilan p/4 DQPSK signal demodulyatori sxemasining keng tarqalgan versiyasi.

r(t)						r11(t)				rQ(t)
					t = T s
	cos(ōc t + g)		r1(t)			r12(t)					rI(t)
						r21(t)

gunoh(ōc t + g)
	r2(t)
	r22(t)
	t = T s

3.21-rasm. Asosiy tarmoqli diapazonda demodulyator p/4 QPSK signali

PDF FinePrint pdfFactory Pro sinov versiyasi bilan yaratilgan http://www.fineprint.com

Modulyatsiyalangan signalni to'g'ridan-to'g'ri asosiy diapazonga o'tkazish to'liq amalga oshirish imkonini beradi

modulyatsiyalangan tebranish spektrini tayanch diapazonga o'tkazish. RF ko'paytirgichlarining kirishlariga ham etkazib beriladigan mos yozuvlar signallari modulyatsiyalangan tebranishning tashuvchisi chastotasi bilan fazaviy blokirovka qilinmaydi. Natijada, past chastotali filtrlarning chiqishidagi tayanch tarmoqli signallari ixtiyoriy faza siljishiga ega bo'lib, bu belgilar oralig'ida doimiy bo'ladi:

		(t) = cos(w c t + q k) × cos(w c t + g) = cos(q k - g);
	r 2 (t) = cos(w c t + q k) × sin(w c t + g) = sin(q k - g),

bu erda g - qabul qilingan va mos yozuvlar signallari orasidagi faza siljishi.

Demodulyatsiya qilingan tayanch tarmoqli signallari ikkita kechikish davriga va to'rtta asosiy tarmoqli ko'paytirgichga beriladi, ularning chiqishlarida quyidagi signallar paydo bo'ladi:

r 11 (t) = cos(q k - g) × cos(q k -1 - g);
r 22 (t) = sin(q k - g) × sin(q k -1 - g);
r 12 (t) = cos(q k - g) × sin(q k -1 - g);

r 21 (t) = sin(q k - g) × cos(q k -1 - g).

Ko'paytirgichlarning chiqish signallarini yig'ish natijasida o'zboshimchalik bilan g faza siljishi yo'q qilinadi, faqat Dph tashuvchisi chastotasining faza burchagi o'sishi haqida ma'lumot qoladi:

Dj k);

r I (t) = r 12 (t) + r 21 (t) =

R 12 (t) = cos(q k - g) × sin(q k -1 - g) + r 21 (t) =

Sin(q k - g ) × cos(q k −1 - g ) = sin(q k - q k −1 ) = sin(Dj k ).

Bazaviy diapazonda kechikish sxemasini amalga oshirish va

demodulyatsiya qilingan signalni keyingi raqamli qayta ishlash sxemaning barqarorligini va axborotni qabul qilishning ishonchliligini sezilarli darajada oshiradi.

3.3.6. Kvadrat fazali siljish modulyatsiyasi

OQPS (Offset Quadrate Phase Shift Anahtaring) QPSK ning maxsus holatidir. QPSK signalining tashuvchi chastotasi konverti nazariy jihatdan doimiydir. Biroq, modulyatsiya qiluvchi signalning chastota diapazoni cheklangan bo'lsa, fazali modulyatsiyalangan signal amplitudasining doimiylik xususiyati yo'qoladi. BPSK yoki QPSK modulyatsiyasi bilan signallarni uzatishda, belgilar oralig'ida faza o'zgarishi p yoki p 2 bo'lishi mumkin. Intuitiv ravishda

tashuvchi fazada lahzali sakrash qanchalik katta bo'lsa, signal spektri cheklangan bo'lsa, hamrohlik qiluvchi AM shunchalik katta ekanligi aniq. Aslida, faza o'zgarganda signalning amplitudasining bir lahzali o'zgarishining kattaligi qanchalik katta bo'lsa, spektrning bu vaqtga sakrashiga mos keladigan harmonikaning kattaligi shunchalik katta bo'ladi. Boshqacha qilib aytganda, signal spektri cheklangan bo'lsa

PDF FinePrint pdfFactory Pro sinov versiyasi bilan yaratilgan http://www.fineprint.com

hosil bo'lgan ichki AM ning kattaligi tashuvchining chastotasidagi lahzali faza sakrashining kattaligiga mutanosib bo'ladi.

QPSK signalida siz Q va I kanallari o'rtasida T b vaqt o'zgarishidan foydalansangiz, maksimal tashuvchining fazali sakrashini cheklashingiz mumkin, ya'ni. elementni kiriting

T b qiymatining Q yoki I kanaliga kechikishlari. Foydalanish

vaqt o'zgarishi to'liq zaruriy bosqich o'zgarishi ikki bosqichda sodir bo'lishiga olib keladi: birinchidan, bir kanalning holati o'zgaradi (yoki o'zgarmaydi), keyin ikkinchisi. 3.22-rasmda Q (t) va I (t) in modulyatsiya qiluvchi impulslar ketma-ketligi ko'rsatilgan

an'anaviy QPSK modulyatsiyasi uchun kvadratura kanallari.

Q(t)

men (t)

I(t– Tb)

2Ts

3.22-rasm. QPSK bilan I/Q kanallarida signallarni modulyatsiya qilish

va OQPSK modulyatsiyasi

Har bir impulsning davomiyligi T s = 2 T b. I yoki Q dagi har qanday belgini o'zgartirganda tashuvchining fazasi o'zgarishi

PDF FinePrint pdfFactory Pro sinov versiyasi bilan yaratilgan http://www.fineprint.com

U radiokanal orqali ma'lumot uzatishning jismoniy tomonini tavsiflovchi maqolalar yo'qligidan shikoyat qildi.
Biz ushbu kamchilikni tuzatishga va simsiz ma'lumotlarni uzatish haqida bir qator postlar yozishga qaror qildik.
Ularning birinchisida biz radiosignallar orqali axborot uzatishning asosiy jihati - modulyatsiya haqida gapiramiz.

Modulyatsiya (lot. modulatio - o'lchov) - past chastotali axborot signali qonuniga muvofiq yuqori chastotali tashuvchining tebranishlarining bir yoki bir nechta parametrlarini o'zgartirish jarayoni.
Uzatilgan axborot boshqaruv signalida joylashgan bo‘lib, axborot tashuvchisi rolini tashuvchi deb ataladigan yuqori chastotali tebranish bajaradi.
Modulyatsiyani yuqori chastotali tashuvchining amplitudasini, fazasini yoki chastotasini o'zgartirish orqali amalga oshirish mumkin.
Ushbu texnika bir qator muhim afzalliklarga ega:

1. Tashuvchi chastotasining xususiyatlariga mos keladigan xususiyatlarga ega bo'lgan radio signalini yaratishga imkon beradi. Masalan, turli chastota diapazonidagi to'lqinlarning xususiyatlari haqida o'qishingiz mumkin.
2. Kichik antennalardan foydalanishga ruxsat beradi, chunki antennaning o'lchami to'lqin uzunligiga mutanosib bo'lishi kerak.
3. Boshqa radio signallari bilan shovqinlardan qochish imkonini beradi.

WiMax tarmoqlarida uzatiladigan ma'lumotlar oqimi 11 kHz atrofida chastotaga to'g'ri keladi. Agar biz ushbu past chastotali signalni havo orqali uzatishga harakat qilsak, bizga quyidagi o'lchamdagi antenna kerak bo'ladi:

24 kilometr uzunlikdagi antennadan foydalanish unchalik qulay emasdek tuyuladi.
Agar biz ushbu signalni tashuvchining chastotasi 2,5 gigagertsli (Yota WiMax-da qo'llaniladigan chastota) ustiga o'tkazsak, unda bizga 12 sm uzunlikdagi antenna kerak bo'ladi.

Analog modulyatsiya.

To'g'ridan-to'g'ri raqamli modulyatsiyaga o'tishdan oldin, men ko'plab maktab bilimlarini yangilaydigan analog AM (amplituda) va FM (chastota) modulyatsiyasini tasvirlaydigan rasmni beraman:


original signal


AM (amplituda modulyatsiyasi)


FM (chastota modulyatsiyasi)

Raqamli modulyatsiya va uning turlari.

Raqamli modulyatsiyada analog tashuvchi signal raqamli bit oqimi bilan modulyatsiya qilinadi.
Raqamli modulyatsiyaning uchta asosiy turi (yoki siljishi) va bitta gibrid mavjud:

1. ASK - Amplitudani almashtirish tugmasi.
2. FSK - Chastotani almashtirish.
3. PSK - Fazani almashtirish.
4. ASK/PSK.

Shuni aytib o'tamanki, rus radioaloqa terminologiyasida raqamli signal bilan modulyatsiya uchun "manipulyatsiya" atamasini qo'llash an'anasi mavjud.

Amplitudani o'zgartirish holatida, mantiqiy nol uchun signal amplitudasi (masalan) mantiqiyning yarmiga teng bo'lishi mumkin.
Chastotani modulyatsiya qilish xuddi shunday mantiqiy chastotani noldan kattaroq interval bilan ifodalaydi.
Faza o'zgarishi "0" ni siljishsiz signal sifatida, "1" esa siljishli signal sifatida ifodalaydi.
Ha, bu erda biz faqat "faza almashinuvi" bilan shug'ullanmoqdamiz :)
Sxemalarning har biri o'zining kuchli va zaif tomonlariga ega.

• ASK tarmoqli kengligi samaradorligi nuqtai nazaridan yaxshi, lekin shovqin mavjudligida buzilishlarga moyil va quvvat sarfi jihatidan unchalik samarali emas.
• FSK buning aksi, energiya tejamkor, lekin tarmoqli kengligi emas.
• PSK ikkala jihatdan ham yaxshi.
• ASK/PSK ikkita sxemaning kombinatsiyasi. Bu chastota diapazonidan yanada yaxshiroq foydalanish imkonini beradi.

Eng oddiy PSK sxemasi (rasmda ko'rsatilgan) o'z nomiga ega - Ikkilik fazani almashtirish kaliti. Amaldagi yagona faza almashinuvi "0" va "1" oralig'ida - 180 daraja, yarim davr.
QPSK va 8-PSK ham mavjud:
QPSK 4 xil faza siljishidan (choraklik sikl) foydalanadi va har bir belgi uchun 2 bitni kodlashi mumkin (01, 11, 00, 10). 8-PSK 8 xil fazali siljishdan foydalanadi va har bir belgi uchun 3 bitni kodlashi mumkin.

ASK/PSK sxemasining xususiy amalga oshirilishidan biri QAM - Kvadrat Amplituda Modulyatsiyasi (QAM) deb ataladi. Bu ikkita AM signalini bir kanalda birlashtirish usulidir. U samarali o'tkazish qobiliyatini ikki baravar oshirish imkonini beradi. QAM ikkita tashuvchidan foydalanadi. bir xil chastotali, lekin chorak tsiklning fazalar farqi bilan (shuning uchun kvadratura so'zi).QAMning yuqori darajalari PSK bilan bir xil tamoyillarga amal qiladi.Agar siz tafsilotlarga qiziqsangiz, ularni Internetda osongina topishingiz mumkin.
Nazariy tarmoqli kengligi samaradorligi:

Format	Samaradorlik (bit/s/Hz)
BPSK	1
QPSK	2
8-PSK	3
16-QAM	4
32-QAM	5
64-QAM	6
256-QAM	8

Modulyatsiya sxemasi qanchalik murakkab bo'lsa, uzatishning buzilishi unga shunchalik zararli bo'ladi va signalni muvaffaqiyatli qabul qilish mumkin bo'lgan tayanch stantsiyadan masofa qanchalik qisqa bo'ladi.
Nazariy jihatdan, undan ham yuqori darajadagi PSK va QAM sxemalari mumkin, ammo amalda ulardan foydalanishda juda ko'p xatolar mavjud.
Endi biz asosiy fikrlarni ko'rib chiqdik, WiMax tarmoqlarida qanday modulyatsiya sxemalari qo'llanilishini yozishimiz mumkin.

WiMax tarmoqlarida signal modulyatsiyasi.

WiMax "dinamik adaptiv modulyatsiya" dan foydalanadi, bu esa tayanch stansiyaga o'tkazish qobiliyati va qabul qilgichgacha bo'lgan maksimal masofa o'rtasida o'zaro kelishuvni amalga oshirish imkonini beradi. Diapazonni oshirish uchun tayanch stansiya 64-QAM, 16-QAM va QPSK oʻrtasida almashinishi mumkin.

Xulosa.

Umid qilamanki, men taqdimotning mashhurligi va tarkibning texnikligi o'rtasidagi muvozanatni saqlab qoldim. Agar ushbu maqola talabga ega bo'lib chiqsa, men bu yo'nalishda ishlashni davom ettiraman. WiMax texnologiyasi muhokama qilinishi mumkin bo'lgan ko'plab nuanslarga ega.

Fazali kalitli signal quyidagi shaklga ega:

bu yerda va doimiy parametrlar va tashuvchi chastotasi.

Ma'lumot faza orqali uzatiladi. Kogerent demodulyatsiya paytida qabul qiluvchida tashuvchi mavjud bo'lganligi sababli, joriy faza siljishi signalni (3.21) tashuvchi bilan solishtirish orqali hisoblanadi. Faza o'zgarishi axborot signali bilan birma-bir bog'liq.

Ikkilik fazali siljish kaliti(BPSK - ikkilik fazani almashtirish)

Axborot signallari qiymatlari to'plami fazaviy o'zgarishlar to'plamiga o'ziga xos muvofiqlik bilan belgilanadi. Axborot signalining qiymati o'zgarganda, radio signalining fazasi 180º ga o'zgaradi. Shunday qilib, BPSK signali quyidagicha yozilishi mumkin

Demak, . Shunday qilib, BPSKni amalga oshirish uchun tashuvchi signalini ko'p qiymatlarga ega bo'lgan axborot signaliga ko'paytirish kifoya. Modulyatorning chiqish signallari

, .

Guruch. 3.38. BPSK signalining vaqt shakli va signal turkumi:

a - raqamli xabar; b – modulyatsiya qiluvchi signal; c – modulyatsiyalangan HF tebranishi; d - signal turkumi

Signalning vaqt shakli va uning yulduz turkumi 3.38-rasmda ko'rsatilgan.

BPSK oilasining kichik turi differensial (nisbiy) BPSK (DBPSK) dir. Nisbiy modulyatsiyaga bo'lgan ehtiyoj tashuvchining chastotasini tiklash sxemalarining ko'pchiligi tiklangan tashuvchining fazaviy noaniqligiga olib kelishi bilan bog'liq. Qayta tiklash natijasida 180º ga ko'payadigan doimiy faza almashinuvi shakllanishi mumkin. Qabul qilingan signalni qayta tiklangan tashuvchi bilan taqqoslash bu holda inversiyaga olib keladi (barcha bitlarning qiymatlarini teskarisiga o'zgartirish). Buni mutlaq faza siljishini emas, balki oldingi bit oralig'idagi qiymatga nisbatan o'zgarishini kodlash orqali oldini olish mumkin. Masalan, agar joriy bit oralig'ida bit qiymati oldingisiga nisbatan o'zgargan bo'lsa, modulyatsiyalangan signalning faza qiymati ham 180º ga o'zgaradi; agar u bir xil bo'lsa, faza ham o'zgarmaydi.

BPSK signalining quvvat spektral zichligi OOK signalining zichligiga to'g'ri keladi, spektrda tashuvchi chastotasi signalining yo'qligi bundan mustasno:

, (3,22)

Kvadrat fazali siljish kaliti(QPSK - Kvadrat fazali siljish kaliti)

Kvadrat fazali siljish tugmasi to'rt darajali fazali siljish tugmasi (=4) bo'lib, unda yuqori chastotali tebranish fazasi p/2 bosqichlarida 4 xil qiymatni olishi mumkin.

Modulyatsiyalangan tebranishning to'plamdan faza siljishi o'rtasidagi bog'liqlik va raqamli xabarning belgilar to'plami (dibits) har bir aniq holatda radiokanal uchun standart tomonidan belgilanadi va 3.39-rasmdagi signal turkumi bilan ko'rsatiladi. Oklar bir faza holatidan ikkinchisiga mumkin bo'lgan o'tishlarni ko'rsatadi.

Rasmdan ko'rinib turibdiki, belgilar qiymatlari va signal fazasi o'rtasidagi muvofiqlik signal turkumining qo'shni nuqtalarida mos keladigan belgilarning qiymatlari faqat birida farq qiladigan tarzda o'rnatiladi. bit. Shovqinli sharoitda uzatishda eng katta xato qo'shni yulduz turkumining fazasini aniqlash bo'ladi. Ushbu kodlash bilan, ramzning ma'nosini aniqlashda xatolik yuz bergan bo'lsa-da, bu bitta (ikki emas) ma'lumot bitidagi xatoga mos keladi. Shunday qilib, bit xatosi ehtimolini kamaytirishga erishiladi. Ushbu kodlash usuli kulrang kod deb ataladi.

Modulyatsiyalangan signalning har bir faza qiymati 2 bit ma'lumotga to'g'ri keladi va shuning uchun QPSK modulyatsiyasi bilan modulyatsiya qiluvchi signalning o'zgarishi bir xil ma'lumot uzatish tezligida BPSK modulyatsiyasiga qaraganda 2 marta kamroq sodir bo'ladi. Ma'lumki, ko'p darajali signalning quvvat spektral zichligi simvollar oralig'ini belgilar oralig'i bilan almashtirilganda ikkilik signalning quvvat spektral zichligiga to'g'ri keladi. . To'rt darajali modulyatsiya uchun =4 va shuning uchun.

(3.22) ga asoslangan to'rtburchak impulslar bilan modulyatsiya qiluvchi signalga ega QPSK signalining quvvat spektral zichligi quyidagi ifoda bilan aniqlanadi:

.

Bu formuladan ma'lum bo'ladiki, QPSK signalining quvvat spektral zichligining birinchi nollari orasidagi masofa ga teng, bu BPSK signaliga nisbatan 2 marta kam. Boshqacha qilib aytganda, QPSK kvadratura modulyatsiyasining spektral samaradorligi BPSK ikkilik modulyatsiyasidan 2 baravar yuqori.

QPSK signali quyidagicha yozilishi mumkin

Qayerda .

QPSK signali fazali va kvadratik komponentlar sifatida ifodalanishi mumkin

Qayerda --chi belgisining fazali komponenti,

Kvadrat fazali siljish kaliti (QPSK)

Raqamli fazani almashtirish odatda turli xil faza burchagi qiymatlari soni bilan belgilanadi: eng oddiyi BPSK ikkilik fazali o'tish tugmasi bo'lib, tashuvchi 0 yoki 180 ° faza qiymatlarini qabul qilganda. Bitta modulyatsiya qiluvchi signal impulsini tavsiflash uchun 4 fazali burchak qiymatlaridan biri ishlatilsa, masalan: 45°, 135°, -45°, - 135°, bu holda har bir faza burchagi qiymati o'z ichiga oladi. ikki bit ma'lumotga ega bo'ladi va bu turdagi tugmalar to'rtburchak fazani almashtirish (QPSK) deb ataladi.

To'rt pozitsiyali (kvadratli) fazani almashtirish (QPSK) 4-pozitsiya sifatida O-QPSK (Ofset kvadratura fazasini siljitish) yoki DQPSK (differentsial kvadratura fazali siljish tugmasi) sifatida amalga oshirilishi mumkin.

QPSK to'rtburchak fazali siljish kalitini tavsiflashda biz belgi tushunchasini kiritamiz. Belgi- bir yoki bir nechta ikkilik bitlarni ifodalovchi elektr signali.

O'tkazilgan raqamli oqim uchun

0, 1, 1, 0, 1, 1, 1, 0, 0,...

har ikki ikkilik 1 ni bitta belgi bilan almashtirish mumkin

Ikkilik birliklar guruhini bitta belgi bilan ifodalash axborot oqimi tezligini kamaytirish imkonini beradi. Shunday qilib, QPSK bilan signalning simvol tezligi BPSK bilan signal tezligining yarmiga teng. Bu QPSK signali egallagan tarmoqli kengligini bir xil bit tezligida taxminan yarmiga kamaytirish imkonini beradi.

To'rtburchak fazali siljish kaliti signalini yozish mumkin

Qayerda U- chastotadagi tashuvchining amplitudasi men- natural son, (pi(t)- modulyatsiya qiluvchi signalni qabul qilish qiymatlarining faza burchagi bilan aniqlangan tashuvchining tebranish fazasining oniy qiymati

Qayerda i = 0,1,2,3.

QPSKni shakllantirish uchun arxitekturada BPSK modulyator sxemasiga o'xshash sxema (10.31-rasm) qo'llaniladi.

Seriyali raqamli oqim (b«) demultipleksatorda (seriya-parallel konvertor) juft va toq komponentlarga aylantiriladi: fazada faqat toq mavjud (d" K) va kvadratura (df), shu jumladan, faqat hatto bitlar, past chastotali filtrdan (yoki signal protsessoridan) o'tgandan so'ng, ular er-xotin muvozanatli (kvadratatura) modulyatorlarning kirishlariga keladi. Kvadrat modulyatorlari tashuvchining tebranish fazasini (QPSK) o'zgartirish qonunini o'rnatadi va yig'uvchida ketma-ket ma'lumot oqimiga aylantirilgandan so'ng, signal kuchaytirgich orqali PF kirishiga beriladi. Tarmoqli o'tkazuvchan filtr radio signalining harmonikasini bostirish orqali uning tarmoqli kengligini cheklaydi.

Keling, asosiy jarayonlarni ta'kidlab, radio signalini yaratish tartibini soddalashtirilgan tarzda ko'rib chiqaylik. Kvadrat modulyatorining yuqori qo'lida (va shunga mos ravishda pastki qismida) juft son ko'paytiriladi. xi(t)(g'alati XQ(t)) tashuvchi to'lqin COS ning fazali (kvadrat) komponenti bilan ketma-ketliklar O) 0 t

Guruch. 10.31

Kvadrat modulyatorining chiqishidagi signal

Olingan munosabatni atamalar shaklda ifodalanishi mumkin bo'lgan shaklga aylantirish

Keyin munosabat (10.49) yoki shaklini oladi

(10.54) dan ko'rinib turibdiki, kvadratura modulyatori tashuvchini ham amplituda, ham fazada modulyatsiya qilish uchun ishlatilishi mumkin. Agar xi va xq qiymatlari ±1 bo'lsa, biz amplituda modulyatsiyasi va V2 ga teng barqaror holat qiymatiga ega bo'lgan signalni olamiz. Odatda tashuvchining amplitudasi birlikka, so'ngra xi va raqamli ketma-ketliklarning amplituda qiymatlari normallashtiriladi deb taxmin qilinadi. xq ±1/%/2 yoki ±0,707 bo'lishi kerak (10.32-rasm). Bir vaqtning o'zida tashuvchi tebranishning amplitudasi va fazasini modulyatsiya qilish zarur bo'lgan hollarda kvadratura modulyatoridan ham foydalanish mumkin. Masalan, kvadrat amplituda modulyatsiyasi (QAM) holatida har bir belgi oldingi belgidan boshqa fazaga va/yoki boshqa amplitudaga ega.

Guruch. 10.32

Bitta oqim almashish uchun rahmat (b k) fazaga va kvadratga, ularning har birining fazasi faqat 2 Tb ning har ikki bitida o'zgaradi. Ushbu oraliqdagi tashuvchining tebranish bosqichiga qarab, to'rtta qiymatdan faqat bittasini olishi mumkin hf!) Va xd(1 ) (10.32a-rasm).

Agar keyingi intervalda raqamli oqim impulslarining hech biri belgisini o'zgartirmasa, tashuvchi radio signalining fazasini o'zgarmagan holda ushlab turadi. Agar raqamli oqim impulslaridan biri belgini o'zgartirsa, faza siljiydi ±l/2. In impulslarning bir vaqtning o'zida o'zgarishi bo'lsa (bilan/") Va {1 ^), keyin bu tashuvchining fazaviy siljishiga olib keladi l. 180 ° fazali sakrash amplitudali konvertning nolga tushishiga olib keladi (10.26-rasmga o'xshash). Ko'rinib turibdiki, bunday fazali sakrashlar uzatiladigan signal spektrining sezilarli darajada kengayishiga olib keladi, bu statsionar tarmoqlarda va undan ham ko'proq mobil tarmoqlarda qabul qilinishi mumkin emas. Modulyatordan chiqadigan signal odatda filtrlanadi, kuchaytiriladi va keyin aloqa kanali orqali uzatiladi.