Матчи динамо киев видео как динамо обыгрывало карпаты видео обзор матча.
МОДУЛЯЦИЯ PDF Print E-mail
Written by Administrator   
Tuesday, 08 May 2012 18:09

Модулятор является последним элементом передающего тракта (рис. 6) и, строго говоря, не выполняет никаких операций собственно цифровой обработки сигналов. Его задача состоит в переносе информации цифрового сигнала с выхода кодера канала на несущую частоту, т.е. в модуляции сверхвысокочастотной (СВЧ) несущей низкочастотным (НЧ) цифровым видеосигналом. Модулированный СВЧ сигнал с выхода модулятора через антенный коммутатор поступает на антенну и излучается в эфир, чтобы быть затем принятым антенной станции-получателя информации. Соответственно демодулятор - первый элемент приемного тракта, и его задача заключается в выделении из принятого модулированного радиосигнала информационного видеосигнала, который подвергается цифровой обработке в последующей части приемного тракта.

В стандарте GSM используется гауссовская манипуляция с минимальным сдвигом (Gaussan Minimum Shift Keying - GMSK). Этот метод представляет собой частотную манипуляцию, при которой несущая частота дискретно - через интервалы времени, кратные периоду T битовой модулирующей последовательности, - принимает значения:

где f0 - центральная частота используемого частотного канала, а F = 1/T - частота битовой последовательности.

Разнос частот F/2 - минимально возможный, при котором обеспечивается ортогональность колебаний частот fН и fВ на интервале Т длительности одного бита; при этом за время Т между колебаниями частот fН и fВ набегает разность фаз, равная p. Таким образом, термин "минимальный сдвиг" в названии метода модуляции относится, в указанном выше смысле, к сдвигу частоты. Поскольку модулирующая частота в этом случае равна F/2, а девиация частоты F/4, индекс частотной модуляции составляет m = (F/4)/(F/2) = 0,5.

Термин "гауссовская" в названии метода модуляции соответствует дополнительной фильтрации модулирующей битовой последовательности относительно узкополосным гауссовским фильтром; именно эта дополнительная фильтрация отличает метод GMSK от метода MSK (Minimum Shift Keying - манипуляция с минимальным сдвигом).

Метод MSK иногда рассматривают как метод квадратурной фазовой манипуляции со смещением (OQPSK), но с заменой прямоугольных модулирующих импульсов длительности 2Т полуволновыми отрезками синусоид или косинусоид. Ниже мы поясним, в чем заключаются основания для такой интерпретации. Рассмотрим сначала метод MSK, а потом отметим, к каким отличиям приводит дополнительная гауссовская фильтрация.

В методе MSK входная последовательность битовых импульсов модулятора разбивается на две последовательности, состоящие соответственно из нечетных и четных импульсов, и модулированный сигнал (выходной сигнал модулятора) на протяжении очередного n-го бита определяется выражением, зависящим от состояния текущего n-го и предшествующего (n - 1)-го бита:

Здесь w0 = 2pf0 - центральная частота канала, а выбор знаков "плюс" или "минус" перед соответствующими членами выражения определяется алгоритмом, приведенным в таблице 4.



Подчеркнем, что два бита, используемые в качестве аргументов закона модуляции (два первых столбца в табл.4), выбираются с учетом того, какой бит является текущим: если текущий бит четный, то вторым битом пары является предшествующий ему нечетный; если же текущий бит нечетный, то второй бит пары - предшествующий ему четный.

Из выражения следует, что текущая фаза модулированного сигнала:

т.е. набег фазы на интервале Т одного бита а мгновенная частота, как производная от фазы:

т.е. мгновенная частота принимает одно из двух значений - fВ или fН, постоянное на протяжении бита, что и указано в последнем столбце табл.4.

Таким образом, изменение знака начальной фазы во второй части выражения означает переход от fН к fВ или обратно. Изменение же общего знака выражения, эквивалентное изменению начальной фазы на p, позволяет сохранить непрерывность фазы при изменении частоты.

Приведем еще одно пояснение метода MSK, которое, возможно, будет более наглядным, для чего обратимся к рис.30. На первом графике рис.30 представлен пример входной битовой последовательности а модулятора.


Второй и третий графики дают соответственно последовательности нечетных аI и четных аQ бит входной последовательности, причем длительность каждого бита увеличена вдвое в сторону запаздывания, т.е. каждый бит "растянут" во времени до 2-битового символа, и для удобства последующих рассуждений принято, что последовательности аI и аQ принимают значения +1 и -1 (значение -1 соответствует значению 0 исходной последовательности а).

В результате для каждого битового интервала длительностью Т расположенные одно над другим значения аI и аQ дают как раз ту пару четного и нечетного бит, которые являются аргументами закона модуляции (табл.4).

Четвертый и пятый графики рис.30 показывают форму модулирующих сигналов двух квадратурных каналов bI и bQ, получаемых как произведения функций аI и аQ соответственно на квадратурные низкочастотные сигналы sin(pt/2T) и cos(pt/2T). Обратим внимание на скачкообразные изменения фазы этих сигналов на p в моменты изменений знаков аI, аQ.

Окончательный модулированный сигнал согласно первой части выражения получается как результат перемножения модулирующих сигналов квадратурных каналов с соответствующими несущими sin(w0t) и cos(w0t) и суммирования полученных произведений. Описанный принцип построения модулятора MSK поясняется блок-схемой рис. 31 (пока без учета первого блока - гауссовского фильтра G). Подчеркнем, что эта схема также служит лишь для иллюстрации принципа работы модулятора.

Из приведенных выше аналитических выражений непосредственно следует, что начальная фаза jН модулированного сигнала в методе MSK описывается линейно-ломаной кривой (график 6 на рис.30), т.е. зависимость jН(t) является непрерывной, но не гладкой. Добавление гауссовского фильтра, т.е. фильтра низких частот с амплитудно-частотной характеристикой в форме гауссовской кривой (блок G на рис.31), приводит к сглаживанию кривой jН(t) в точках излома. Ширина полосы В фильтра по уровню 3 дБ выбирается равной B=0,3F,т.е. произведение ВТ = 0,3, где Т и F, как и ранее, - соответственно период и частота битовой модулирующей последовательности.



Поскольку в стандарте GSM F = 270,833 кГц, полоса гауссовского фильтра равна В = 81,3 кГц.

Введение гауссовского фильтра приводит к сужению главного лепестка и снижению боковых лепестков спектра на выходе модулятора, чем обеспечивается допустимый уровень помех по смежным частотным каналам.