Dörtlü faz modülasyonu (QPSK). Dijital faz modülasyonu: BPSK, QPSK, DQPSK Her bir qpsk sinyalinin kaç bilgi sembolü içerdiğini

5. MODÜLASYON TÜRLERİNE GENEL BAKIŞ

Taşıyıcı harmonik salınımının (bir veya daha fazla parametresinin) iletilen bilgi dizisindeki değişim yasasına göre dönüştürülmesine modülasyon denir. Dijital sinyalleri analog formda iletirken, manipülasyon kavramı ile çalışırlar.

Modülasyon yöntemi, belirli bir hatalı alım olasılığı için mümkün olan en yüksek bilgi aktarım hızına ulaşmada önemli bir rol oynar. İletim sisteminin sınırlayıcı yetenekleri, beyaz Gauss gürültüsüne sahip sürekli bir kanalın veriminin (C) kullanılan frekans bandına (F) ve sinyal-gürültü oranına (Pc/) bağımlılığını belirleyen iyi bilinen Shannon formülü kullanılarak tahmin edilebilir. Pşt.

PC, ortalama sinyal gücüdür;

PN, frekans bandındaki ortalama gürültü gücüdür.

Bant genişliği, gerçek bilgi aktarım hızı V'nin üst sınırı olarak tanımlanır. Yukarıdaki ifade, belirli değerlerle bir Gauss kanalında elde edilebilecek aktarım hızının maksimum değerini bulmanızı sağlar: frekans aralığının genişliği iletim gerçekleştirilir (DF) ve sinyal-gürültü oranı ( PC/RSh).

Belirli bir iletim sisteminde hatalı bir bit alma olasılığı, PC / RH oranıyla belirlenir. Shannon'ın formülünden, belirli iletim hızı V/DF'deki bir artışın, bit başına enerji maliyetlerinde (PC) bir artış gerektirdiği sonucu çıkar. Spesifik iletim hızının sinyal-gürültü oranına bağımlılığı, şekil 2'de gösterilmiştir. 5.1.

Şekil 5.1 - Spesifik iletim hızının sinyal-gürültü oranına bağımlılığı

Herhangi bir iletim sistemi, şekilde gösterilen eğrinin altındaki bir nokta ile tanımlanabilir (bölge B). Bu eğri genellikle Shannon limiti veya limiti olarak anılır. B alanındaki herhangi bir nokta için, hatalı alım olasılığı gerektiği kadar küçük olabilen böyle bir iletişim sistemi oluşturmak mümkündür.

Modern veri iletim sistemleri, tespit edilemeyen bir hata olasılığının 10-4…10-7'den yüksek olmamasını gerektirir.

Modern dijital iletişim teknolojisinde, en yaygın olanları frekans modülasyonu (FSK), bağıl faz modülasyonu (DPSK), dördün faz modülasyonu (QPSK), O-QPSK veya SQPSK olarak adlandırılan kaydırmalı (ofset) faz modülasyonu, dördün genliği modülasyon (QAM) .

Frekans modülasyonu ile bilgi dizisinin "0" ve "1" değerleri, analog sinyalin sabit bir genliğe sahip belirli frekanslarına karşılık gelir. Frekans modülasyonu gürültüye çok dayanıklıdır, ancak frekans modülasyonu ile iletişim kanalının bant genişliği kaynağı ekonomik değildir. Bu nedenle, bu tür bir modülasyon, düşük sinyal-gürültü oranına sahip kanallar üzerinden iletişime izin veren düşük hızlı protokollerde kullanılır.

Bağıl faz modülasyonu ile, bilgi öğesinin değerine bağlı olarak, sinyalin yalnızca fazı sabit bir genlik ve frekansta değişir. Ayrıca, her bilgi bitine fazın mutlak değeri değil, önceki değere göre değişimi atanır.

Daha yaygın olarak, her biri orijinal ikili dizinin iki biti (dibit) hakkında bilgi taşıyan dört sinyalin iletilmesine dayanan dört fazlı DPSK veya iki zamanlı DPSK kullanılır. Genellikle iki set faz kullanılır: dibit değerine (00, 01, 10 veya 11) bağlı olarak sinyal fazı 0°, 90°, 180°, 270° veya 45°, 135°, 225°, 315 değişebilir. ° sırasıyla. Bu durumda, kodlanmış bitlerin sayısı üçten fazlaysa (8 faz dönüşü konumu), DPSK'nın gürültü bağışıklığı keskin bir şekilde azalır. Bu nedenle yüksek hızlı veri iletimi için DPSK kullanılmaz.

BPSK iletim cihazlarının teorik spektral veriminin (1 bit/(s·Hz)) mevcut bant genişliği için yeterli olmadığı sistemlerde 4 konumlu veya dördün fazlı modülasyonlu modemler kullanılır. BPSK sistemlerinde kullanılan çeşitli demodülasyon teknikleri QPSK sistemlerinde de kullanılmaktadır. Binary modülasyon yöntemlerinin QPSK durumuna doğrudan dağıtımına ek olarak, kaydırmalı (offset) 4 konumlu modülasyon da kullanılır. Bazı QPSK ve BPSK çeşitleri Tablo'da gösterilmiştir. 5.1.

Dördün genlik modülasyonu ile, sinyalin hem fazı hem de genliği değişir, bu da kodlanmış bit sayısını artırmayı mümkün kılar ve aynı zamanda gürültü bağışıklığını önemli ölçüde artırır. Şu anda, bir baud aralığında kodlanan bilgi bitlerinin sayısının 8 ... 9'a ulaşabileceği ve sinyal alanındaki sinyal konumlarının sayısının 256 ... 512 olduğu modülasyon yöntemleri kullanılmaktadır.

Tablo 5.1 - QPSK ve BPSK Çeşitleri

Sinyallerin karesel temsili, onları tanımlamanın uygun ve oldukça evrensel bir yoludur. Dörtlü temsil, salınımı iki ortogonal bileşenin - sinüzoidal ve kosinüs - doğrusal bir kombinasyonu olarak ifade etmekten oluşur:

S(t)=x(t)sin(ağırlık+(j))+y(t)cos(ağırlık+(j))), (5.2)

burada x(t) ve y(t) iki kutuplu ayrı niceliklerdir.

Bu tür ayrık modülasyon (anahtarlama), birbirine göre 90° kaydırılmış taşıyıcılar üzerindeki iki kanal üzerinden gerçekleştirilir; karelemede olan (dolayısıyla temsilin adı ve sinyal üretme yöntemi).

QPSK sinyallerinin üretilmesi örneğini kullanarak kareleme devresinin (Şekil 5.2) çalışmasını açıklayalım.

Şekil 5.2 - Kareleme modülatörünün şeması

T süresinin ikili sembollerinin ilk dizisi, kaydırma yazmacı tarafından kareleme kanalına (coswt) beslenen tek darbeler Y'ye ve hatta faz içi kanala (sinwt) gelen - X'e bölünür. Her iki atım dizisi, çıkışlarında x(t) ve y(t) çift kutuplu atım dizilerinin oluşturulduğu karşılık gelen manipüle edici darbe şekillendiricilerin girişlerine beslenir.

Manipüle edici darbelerin genliği ve süresi 2T'dir. x(t) ve y(t) darbeleri, çıkışlarında iki fazlı faz modülasyonlu salınımların oluştuğu kanal çarpanlarının girişlerine gelir. Topladıktan sonra, bir QPSK sinyali oluştururlar.

Sinyali tarif etmek için yukarıdaki ifade, kanallardaki x(t), y(t) çok seviyeli manipülasyon darbelerinin karşılıklı bağımsızlığı ile karakterize edilir; bir kanaldaki bir birim düzeyi, başka bir kanaldaki bir birime veya sıfır düzeyine karşılık gelebilir. Sonuç olarak, kareleme devresinin çıkış sinyali sadece fazda değil, aynı zamanda genlikte de değişir. Her kanal genlik kayması anahtarlı olduğundan, bu tip modülasyona amplitüd dördün modülasyonu denir.

Geometrik bir yorum kullanarak, her bir QAM sinyali, sinyal uzayında bir vektör olarak temsil edilebilir.

Vektörlerin sadece uçlarını işaretleyerek, QAM sinyalleri için koordinatları x(t) ve y(t) değerleri ile belirlenen sinyal noktası şeklinde bir görüntü elde ederiz. Sinyal noktaları kümesi sözde sinyal takımyıldızını oluşturur.

Şek. 5.3, modülatörün bir blok şemasını gösterir ve Şek. 5.4 - x(t) ve y(t)'nin ±1, ±3 (QAM-4) değerlerini aldığı durum için sinyal takımyıldızı.

Şekil 5.4 - Sinyal diyagramı QAM-4

±1, ±3 değerleri modülasyon seviyelerini belirler ve görecelidir. Takımyıldızı, her biri iletilen dört bilgi bitine karşılık gelen 16 sinyal noktası içerir.

±1, ±3, ±5 seviyelerinin kombinasyonu, 36 sinyal noktasından oluşan bir küme oluşturabilir. Ancak bunlardan sadece 16 tanesi sinyal uzayında eşit dağılmış noktalar ITU-T protokollerinde kullanılmaktadır.

QAM-4'ü pratikte uygulamanın birkaç yolu vardır ve bunların en yaygın olanı süperpozisyon modülasyonu (SPM) yöntemidir. Bu yöntemi uygulayan şema, iki özdeş QPSK kullanır (Şekil 5.5).

QAM elde etmek için aynı tekniği kullanarak, QAM-32'nin pratik uygulaması için bir şema elde edilebilir (Şekil 5.6).

Şekil 5.5 - QAM-16 modülatörünün şeması

Şekil 5.6 - QAM-32 modülatörünün şeması

QAM-64, QAM-128 ve QAM-256'nın alınması aynı şekilde gerçekleşir. Bu modülasyonları elde etmeye yönelik şemalar, hantallıkları nedeniyle verilmemiştir.

İletişim teorisinden, sinyal kümesindeki eşit sayıda nokta ile, QAM ve QPSK sistemlerinin gürültü bağışıklığı spektrumunun farklı olduğu bilinmektedir. Çok sayıda sinyal noktası ile QAM spektrumu, QPSK sinyallerinin spektrumuyla aynıdır. Ancak, QAM sistem sinyalleri, QPSK sistemlerinden daha iyi performansa sahiptir. Bunun temel nedeni, QPSK sisteminde sinyal noktaları arasındaki mesafenin, QAM sisteminde sinyal noktaları arasındaki mesafeden daha az olmasıdır.

Şek. 5.7 aynı sinyal gücünde QAM-16 ve QPSK-16 sistemlerinin sinyal kümelerini göstermektedir. L modülasyon seviyelerine sahip bir QAM sisteminde sinyal kümesinin bitişik noktaları arasındaki d mesafesi şu şekilde verilir:

(5.3)

Benzer şekilde QPSK için:

(5.4)

burada M faz sayısıdır.

Yukarıdaki ifadelerden, M değerinin artması ve aynı güç seviyesi ile QAM sistemlerinin QPSK sistemlerine tercih edildiği sonucu çıkmaktadır. Örneğin, M=16'da (L = 4) dQAM = 0,47 ve dQPSK = 0,396 ve M=32'de (L = 6) dQAM = 0,28, dQPSK = 0,174.

Böylece QAM'in, aynı sinyal-gürültü oranında daha çok seviyeli modülasyon kullanımına izin veren QPSK'den çok daha verimli olduğu söylenebilir. Bu nedenle, QAM özelliklerinin Shannon sınırına en yakın olacağı sonucuna varabiliriz (Şekil 5.8): 1 - Shannon sınırı, 2 - QAM, 3 - M-konumlu ARC, 4 - M-konumlu PSK.

Şekil 5.8 - Çeşitli modülasyonların spektral verimliliğinin C / N'ye bağımlılığı

Genel olarak, 16-QAM, 64-QAM, 256-QAM gibi doğrusal olarak güçlendirilmiş M-konumlu QAM sistemleri, 2 bit/(s∙Hz) teorik verimlilik marjına sahip doğrusal olarak güçlendirilmiş QPSK'ninkinden daha yüksek bir spektral etkinliğe sahiptir. .

QAM'in karakteristik özelliklerinden biri, düşük bant dışı güçtür (Şekil 5.9).

Şekil 5.9 - QAM-64'ün enerji spektrumu

Çok konumlu QAM'nin saf haliyle kullanılması, yetersiz gürültü bağışıklığı sorunuyla ilişkilidir. Bu nedenle, tüm modern yüksek hızlı protokollerde QAM, kafes kodlama (TCM) ile birlikte kullanılır. TCM sinyal grubu, kafes kodlaması olmadan modülasyon için gerekli olandan daha fazla sinyal noktası (sinyal konumu) içerir. Örneğin, 16 yollu QAM, kafes kodlamalı 32-QAM takımyıldızlarını oluşturur. Ek takımyıldız noktaları, sinyal fazlalığı sağlar ve hata algılama ve düzeltme için kullanılabilir. TCM ile birlikte evrişimli kodlama, ardışık sinyal noktaları arasında bir bağımlılık ortaya çıkarır. Sonuç, kafes modülasyonu adı verilen yeni bir modülasyon yöntemidir. Belirli bir şekilde seçilen belirli bir QAM hata düzeltme kodunun birleşimine sinyal kodu tasarımı (CCM) adı verilir. SCC'ler, kanaldaki sinyal-gürültü oranı gereksinimlerini 3-6 dB azaltmanın yanı sıra bilgi iletiminin gürültü bağışıklığının artırılmasına izin verir. Demodülasyon sırasında, alınan sinyalin kodu Viterbi algoritması kullanılarak çözülür. Maksimum olasılık kriterine göre sinyal uzayından en güvenilir referans noktasının seçilmesine izin veren, tanıtılan artıklığın ve alım sürecinin geçmişinin bilgisinin kullanılması nedeniyle bu algoritmadır.

QAM-256'nın kullanımı, 1 baud'un 8 sinyal durumu, yani 8 bit iletmesine izin verir. Bu, veri aktarım hızını önemli ölçüde artırmanıza olanak tanır. Böylece, Df=45 kHz iletim aralığı genişliği ile (bizim durumumuzda olduğu gibi), 1/Df zaman aralığında 1 baud yani 8 bit iletilebilir. Ardından, bu frekans aralığı için maksimum iletim hızı

Bu sistem aynı genişliğe sahip iki frekans bandı üzerinden iletim yaptığı için bu sistemin maksimum iletim hızı 720 kbps olacaktır.

İletilen bit akışı yalnızca bilgi bitlerini değil aynı zamanda hizmet bitlerini de içerdiğinden, bilgi hızı iletilen çerçevelerin yapısına bağlı olacaktır. Bu veri iletim sisteminde kullanılan çerçeveler, Ethernet ve V.42 protokolleri temelinde oluşturulmuştur ve maksimum uzunluğu K=1518 bit olup, bunun KS=64'ü hizmettir. Daha sonra bilgi iletim hızı, bilgi bitlerinin ve hizmet bitlerinin oranına bağlı olacaktır.

Bu hız, referans şartlarında belirtilen hızı aşıyor. Bu nedenle, seçilen modülasyon yönteminin referans şartlarında belirtilen gereksinimleri karşıladığı sonucuna varabiliriz.

Bu sistemde iletim aynı anda iki frekans bandı üzerinden yapıldığından paralel çalışan iki modülatörün düzenlenmesi gerekmektedir. Ancak sistemin çalışmasını ana frekans aralıklarından yedek frekans aralıklarına aktarmanın mümkün olduğu unutulmamalıdır. Bu nedenle, dört taşıyıcı frekansının hepsinin üretimi ve kontrolü gereklidir. Taşıyıcı frekansları üretmek için tasarlanmış bir frekans sentezleyici, bir referans sinyal üreteci, bölücüler ve yüksek kaliteli filtrelerden oluşur. Bir kuvars kare dalga üreteci (Şekil 5.10), referans sinyal oluşturucu görevi görür.

Şekil 5.10 - Kuvars stabilizasyonlu osilatör

Bilgi güvenliğini sağlama durumunu değerlendirmek için; - toplantı katılımcılarının tesislere kabulünün yönetilmesi; - toplantı sırasında tahsis edilen binalara ve çevreye girişin izlenmesinin organizasyonu. 2. Toplantı sırasında akustik bilgilerin korunmasını sağlamanın ana yolları şunlardır: - çeşitli gürültü üreteçlerinin kurulumu, oda izleme ...

Baskı bilgisayar teknolojilerinin kullanımı ile mi? 10. Rusya Federasyonu Ceza Kanunu'nun 28. Bölümünde öngörülen "Bilgisayar bilgisi alanındaki suçlar" kapsamındaki suçları açıklayın. BÖLÜM 2. BİLGİSAYAR BİLGİSİ ALANINDA SUÇLA MÜCADELE BÖLÜM 5. YÜKSEK TEKNOLOJİLER ALANINDA SUÇ KONTROLÜ 5.1 Rusya'da bilgisayar suçları üzerinde kontrol Kontrol önlemleri ...

Günümüzde iletişim uzmanları, Spread Spectrum adlı gizemli ifadeye artık şaşırmıyor. Geniş bant (yani, bu kelimelerin arkasına gizlenirler) veri aktarım sistemleri, veri aktarım yöntemi ve hızı, modülasyon türü, iletim aralığı, hizmet yetenekleri vb. kullanılan modülasyona dayalı sistemlerdir.

Anahtar noktaları

Geniş bant veri iletim sistemleri (WBDS), protokoller açısından tek IEEE 802.11 standardına, radyo frekansı kısmında ise FCC'nin (ABD Federal İletişim Komisyonu) tek kurallarına tabidir. Ancak aynı zamanda veri aktarım hızı, modülasyon türü, iletim mesafesi, servis yetenekleri vb.

Tüm bu özellikler, geniş bant erişimini (potansiyel bir alıcı tarafından) ve öğe tabanını (bir geliştirici, iletişim sistemleri üreticisi tarafından) seçerken önemlidir. Bu incelemede, geniş bant erişimini teknik literatürde en az kapsanan özelliğe, yani modülasyonuna göre sınıflandırmak için bir girişimde bulunulmuştur.

2,4 GHz bandında geniş bant sinyalleri iletirken bilgi hızını artırmak için faz (BPSK) ve dördün faz modülasyonu (QPSK) ile birlikte uygulanan çeşitli ek modülasyon türleri kullanılarak, 11 Mbps'ye kadar bilgi hızları elde edilebilir. FCC tarafından bu aralıkta çalışmaya getirilen sınırlamaları dikkate alın. Geniş bant sinyallerinin bir frekans bandı için lisans alınmadan iletilmesi beklendiğinden, karşılıklı girişimi azaltmak için sinyallerin özellikleri sınırlandırılmıştır.

Bu modülasyon türleri, M-ary ortogonal modülasyonun (MOK), darbe faz modülasyonunun (PPM), dördün genlik modülasyonunun (QAM) çeşitli biçimleridir. Geniş bant sinyalleri ayrıca, frekans (FDMA) ve/veya zamanla (TDMA) ayrılmış birkaç paralel kanalda eş zamanlı çalışma sırasında alınan sinyaller olarak da sınıflandırılabilir. Belirli koşullara bağlı olarak, bir veya daha fazla modülasyon türü seçilir.

Modülasyon tipinin seçilmesi

Herhangi bir iletişim sisteminin temel görevi, mesajın kaynağından tüketiciye en ekonomik şekilde bilgi aktarmaktır. Bu nedenle, girişim ve bozulmanın etkisini en aza indiren, böylece maksimum bilgi hızına ve minimum hata oranına ulaşan bir modülasyon türü seçilir. İncelenmekte olan modülasyon türleri birkaç kritere göre seçilmiştir: çok yollu yayılmaya karşı direnç; parazit yapmak; mevcut kanal sayısı; güç amplifikatörlerinin doğrusallığı için gereklilikler; erişilebilir iletim aralığı ve uygulama karmaşıklığı.

DSSS modülasyonu

İncelemede sunulan modülasyon türlerinin çoğu, klasik geniş bant sinyalleri olan geniş bant doğrudan sıralı sinyallere (DSSS) dayanmaktadır. DSSS'li sistemlerde, sinyal spektrumunun birkaç kat genişletilmesi, sinyalin spektral güç yoğunluğunun aynı miktarda azaltılmasını sağlar. Yayma tipik olarak nispeten dar bantlı bir veri sinyalinin geniş bantlı bir yayma sinyali ile çarpılmasıyla gerçekleştirilir. Yayılan bir sinyal veya yayılan kod, genellikle gürültü benzeri bir kod veya PN (sahte gürültü) kodu olarak adlandırılır. Spektrumun açıklanan genişlemesinin ilkesi, Şek. 1.

Bit periyodu - bilgi bitinin periyodu
Çip periyodu - çipin periyodu
veri sinyali
PN kodu - gürültü benzeri kod
Kodlanmış sinyal - geniş bant sinyali
DSSS/MOK modülasyonu

M-ary ortogonal modülasyonlu (veya kısaca MOK modülasyonlu) geniş bantlı doğrudan sıralı sinyaller uzun zamandır bilinmektedir, ancak bunların analog bileşenler üzerinde uygulanması oldukça zordur. Dijital mikro devreleri kullanarak, bugün bu modülasyonun benzersiz özelliklerini kullanmak mümkündür.

MOK'un bir çeşidi, M-ary Bi-Ortogonal Modülasyondur (MBOK). Aynı çip tekrarlama oranı ve spektrum şekli korunurken aynı anda birkaç ortogonal PN kodu kullanılarak bilgi hızında bir artış elde edilir. MBOK modülasyonu, spektrumun enerjisini verimli bir şekilde kullanır, yani oldukça yüksek bir iletim hızı / sinyal enerjisi oranına sahiptir. Parazite ve çoklu yola karşı bağışıktır.

Şekil l'de gösterilenden MBOK modülasyon şemasının QPSK ile bağlantılı olarak Şekil 2'sinde, PN kodunun veri kontrol baytına göre M-ortogonal vektörlerinden seçildiği görülebilir. I- ve Q-kanalları ortogonal olduğundan, aynı anda MBOK'tan geçebilirler. Biortogonal modülasyonda ters vektörler de kullanılır, bu da bilgi hızını artırmayı mümkün kılar. 2'nin katları vektör boyutuna sahip gerçek ortogonal Walsh vektörleri seti, en geniş dağıtımı elde etti, kanal sembolü başına 8 bit iletti, bu da saniyede 1.375 mega sembollük bir kanal hızı ve 11 Mbps'lik bir veri hızıyla sonuçlandı.

Modülasyon, standart chip hızında çalışan ve sadece QPSK kullanan genişbant sistemler ile ortak çalışma organize etmeyi oldukça kolaylaştırır. Bu durumda, çerçeve başlığı 8 kat daha düşük bir hızda iletilir (her durumda), bu da daha yavaş bir sistemin bu başlığı doğru algılamasını sağlar. Ardından veri hızında bir artış olur.
1. Giriş
2. Karıştırıcı
3. Çoklayıcı 1:8
4. 8 Walsh işlevinden birinin seçimi
5. 8 Walsh işlevinden birinin seçimi
6. I-kanal çıkışı
7. Q-kanalı çıkışı

Teorik olarak MBOK, aynı Eb/N0 oranı için (kodlama özelliklerinden dolayı) BPSK'dan biraz daha düşük bir hata oranına (BER) sahiptir ve bu modülasyonu enerji açısından en verimli modülasyon haline getirir. BPSK'de her bit bağımsız olarak işlenir; MBOK'ta bir karakter tanınır. Yanlış tanınırsa, bu, bu karakterin tüm bitlerinin hatalı olarak alındığı anlamına gelmez. Bu nedenle, hatalı bir sembol alma olasılığı, hatalı bir bit alma olasılığına eşit değildir.

Modüle edilmiş sinyallerin MBOK spektrumu, IEEE 802.11 standardına uygundur. Şu anda, Aironet Kablosuz İletişim A.Ş. Ethernet ve Token Ring ağları için DSSS/MBOK teknolojisini kullanan ve havadan 4 Mbps'ye kadar hızlarda bilgi ileten kablosuz köprüler sunar.

Çok yollu bağışıklık, Eb/N0 oranına ve sinyal fazı bozulmasına bağlıdır. Binaların içinde Harris Semiconductor mühendisleri tarafından geniş bant MBOK sinyallerinin iletiminin sayısal simülasyonları, bu tür sinyallerin bu girişim faktörlerine karşı oldukça dayanıklı olduğunu doğrulamıştır1. Bakınız: Andren C. 11 MBps Modülasyon Teknikleri // Harris Semiconductor Newsletter. 05/05/98.

Şek. Şekil 3, sayısal simülasyon sonucunda elde edilen, 15 dB/MW (5,5 Mbit/s - 20 dB/MW için) yayılan sinyal gücünde hatalı bir veri çerçevesi (PER) alma olasılığının mesafeye karşı grafiklerini göstermektedir. çeşitli bilgi veri hızları.

Simülasyon, güvenilir sembol tanıma için gerekli olan Es/N0'daki artışla birlikte, güçlü sinyal yeniden yansıması koşulları altında PER'nin önemli ölçüde arttığını göstermektedir. Bunun üstesinden gelmek için çok antenli eşleştirilmiş alım kullanılabilir. Şek. 4 bu durum için sonuçları göstermektedir. Optimum uyumlu alım ile PER, eşleşmeyen alımın PER'sinin karesine eşit olacaktır. Şekil dikkate alındığında 3 ve 4'te, PER=%15 ile başarısız paketlerin yeniden iletilmesi ihtiyacı nedeniyle bilgi oranındaki gerçek kaybın %30 olacağı unutulmamalıdır.

QPSK'nin MBOK ile birlikte kullanılması için bir ön koşul tutarlı sinyal işlemedir. Pratikte bu, faz geri besleme döngüsünü ayarlamak için BPSK kullanılarak giriş ve çerçeve başlığının alınmasıyla elde edilir. Bununla birlikte, tutarlı sinyal işleme için seri bağıntılayıcıların kullanılmasının yanı sıra tüm bunlar, demodülatörün karmaşıklığını artırır.

CCSK modülasyonu

Geniş bant doğrudan sıralı M-ary dikey modülasyonu ve döngüsel kod modülasyonu (CCSK) sinyallerinin demodüle edilmesi, yalnızca bir PN kodu kullanıldığından MBOK'tan daha kolaydır. Bu tür bir modülasyon, bir sembol içindeki korelasyon zirvesinin zamansal kayması nedeniyle oluşur. 11 uzunluğunda bir Barker kodu ve saniyede 1 megasembol oranı uygulanarak tepe noktası sekiz konumdan birine kaydırılabilir. Kalan 3 pozisyon, bilgi hızını artırmak için kullanılmalarına izin vermiyor. Bu şekilde, sembol başına üç bilgi biti iletilebilir. BPSK ekleyerek, sembol başına bir bilgi biti daha iletilebilir, yani toplam 4 bit olabilir. Sonuç olarak, QPSK kullanarak, kanal sembolü başına 8 bilgi biti elde ederiz.

PPM ve CCSK için temel sorun, sinyal çoklu yolları arasındaki gecikme PN kod süresini aştığında çoklu yola duyarlılıktır. Bu nedenle, bu tür yansımaların olduğu iç mekanlarda, bu tür modülasyonların kullanılması zordur. CCSK'nin demodüle edilmesi oldukça kolaydır ve geleneksel modülatör/demodülatör devresinden yalnızca biraz karmaşıklık gerektirir. CCSK şeması, QPSK ile birlikte MBOK modülasyon şemasına benzer (bkz. Şekil 2), ancak 8 Walsh fonksiyonundan birini seçmek için bir blok yerine, bir kelime kaydırma bloğu vardır.

DSSS/PPM modülasyonu

Doğrudan Dizi Darbe Faz Modülasyonu (DSSS/PPM) geniş bant sinyalleri, doğrudan dizi yayılı spektrum sinyallerinin geliştirilmiş halidir.

Geleneksel geniş bant sinyalleri için darbe fazı modülasyonu fikri, bilgi hızındaki artışın, ardışık sembollerin korelasyon tepe noktaları arasındaki zaman aralığını değiştirerek elde edilmesidir. Modülasyon, Hollanda'daki Bell Laboratuarlarında Rajeev Krishnamoorthy ve Israel Bar-David tarafından icat edildi.

Mevcut modülasyon uygulamaları, korelasyon darbelerinin sekiz zamanlama pozisyonunun bir sembol aralığında (bir PN dizi aralığı içinde) belirlenmesine izin verir. Bu teknoloji DQPSK'de I- ve Q-kanallarında bağımsız olarak uygulanırsa 64 (8x8) farklı bilgi durumu elde edilir. I-kanalında iki farklı durum ve Q-kanalında iki farklı durum sağlayan DQPSK modülasyonu ile darbe faz modülasyonunu birleştirerek, sembol başına 8 bilgi bitine eşdeğer 256 (64x2x2) durum elde edilir.

DSSS/QAM modülasyonu

Dördün genlik modülasyonuna (DSSS/QAM) sahip doğrudan sıralı geniş bant sinyalleri, bilginin bir genlik değişikliği yoluyla da iletildiği klasik geniş bant DQPSK modülasyon sinyalleri olarak düşünülebilir. İki seviyeli genlik modülasyonu ve DQPSK uygulanarak I-kanalında 4 farklı durum, Q-kanalında 4 farklı durum elde edilir. Modüle edilmiş sinyal, bilgi oranını artıracak olan darbe-faz modülasyonuna da tabi tutulabilir.

DSSS/QAM'in sınırlamalarından biri, bu modülasyona sahip sinyallerin çok yollu yayılıma oldukça duyarlı olmasıdır. Ayrıca, hem faz hem de genlik modülasyonunun eşzamanlı uygulanması nedeniyle, MBOK ile aynı BER değerini elde etmek için Eb/N0 oranı artırılır.

Bozulmaya duyarlılığı azaltmak için bir ekolayzır kullanılabilir. Ancak kullanımı iki nedenden dolayı istenmeyen bir durumdur.

İlk olarak, ekolayzırı ayarlayan sembol dizisini artırmak gerekir, bu da girişin uzunluğunu artırır. İkincisi, bir ekolayzır eklenmesiyle sistemin bir bütün olarak maliyeti artacaktır.

Frekans Atlamalı sistemlerde ek karesel modülasyon da kullanılabilir. Örneğin WaveAccess, 16QAM ile bağlantılı olarak Frekans Atlama teknolojisi, QPSK modülasyonu kullanan Jaguar markalı bir modem piyasaya sürdü. Bu durumda genel olarak kabul edilen frekans FSK modülasyonunun aksine, bu, 2,2 Mbps'lik gerçek bir veri aktarım hızı sağlamayı mümkün kılar. WaveAccess mühendisleri, düşük iletim mesafesi (en fazla 100 m) nedeniyle DSSS teknolojisinin daha yüksek hızlarda (10 Mbps'ye kadar) kullanılmasının uygun olmadığına inanıyor.

OKDM modülasyonu

Birkaç geniş bant sinyalinin ortogonal kod bölmeli multipleks (Orthogonal Code Division Multiplex - OCDM) ile çoğullanmasıyla elde edilen geniş bant sinyallerde, aynı frekansta birkaç geniş bant kanalı aynı anda kullanılır.

Kanallar ortogonal PN kodları kullanılarak ayrılır. Sharp, bu teknolojiye dayalı 10 megabitlik bir modem duyurdu. Aslında, 16 çipli ortogonal kodlara sahip 16 kanal aynı anda iletilir. Her kanala BPSK uygulanır, ardından kanallar analog şekilde toplanır.

Data Mux - giriş verisi çoklayıcı

BPSK - faz modülasyon bloğu

Yayılma - Doğrudan Sıralı Yayılma Bloğu

Toplam - çıktı toplayıcı

OFDM modülasyonu

Birkaç geniş bant sinyalinin ortogonal frekans bölmeli çoğullama (Orthogonal Frequency Division Multiplex - OFDM) ile çoğullanmasıyla elde edilen geniş bant sinyalleri, farklı taşıyıcı frekanslarda faz modülasyonlu sinyallerin eş zamanlı iletimini temsil eder. Modülasyon, MIL-STD 188C'de açıklanmıştır. Avantajlarından biri, çok yollu sönümleme nedeniyle spektrum düşüşlerine karşı yüksek direncidir. Dar bant sönümleme, bir veya daha fazla taşıyıcıyı hariç tutabilir. Sembol enerjisinin birkaç frekansa dağıtılmasıyla güvenilir bir bağlantı sağlanır.

Bu, benzer bir QPSK sisteminin spektral verimliliğini 2,5 kat aşar. OFDM modülasyonunu uygulayan hazır mikro devreler var. Özellikle Motorola, MC92308 OFDM demodülatörünü ve MC92309 OFDM "ön uç" çipini piyasaya sürüyor. Tipik bir OFDM modülatörünün şeması şekil 2'de gösterilmektedir. 6.

Veri çoklayıcı - giriş verisi çoklayıcı

Kanal - frekans kanalı

BPSK - faz modülasyon bloğu

Toplam - frekans kanalı toplayıcı

Çözüm

Karşılaştırma tablosu, çeşitli kriterlere göre her modülasyon türü için puanları ve nihai puanı gösterir. Daha düşük bir puan, daha iyi bir puana karşılık gelir. Dördün genlik modülasyonu yalnızca karşılaştırma amacıyla alınır.

Dikkate alındığında, çeşitli göstergelerin tahminleri için kabul edilemez değerlere sahip olan çeşitli modülasyon türleri atılmıştır. Örneğin, 16 konumlu faz modülasyonuna (PSK) sahip geniş bant sinyaller - parazite karşı zayıf direnç nedeniyle, çok geniş bant sinyaller - frekans aralığının uzunluğundaki kısıtlamalar ve bitişik radyonun bir arada bulunması için en az üç kanala sahip olma ihtiyacı nedeniyle ağlar.

Dikkate alınan geniş bant modülasyon türleri arasında en ilginç olanı M-ary bi-ortogonal modülasyon - MBOK'tur.

Sonuç olarak, Harris Semiconductor mühendisleri tarafından yürütülen bir dizi deneyde yer almayan modülasyonu belirtmek isterim. Filtrelenmiş QPSK modülasyonundan bahsediyoruz (Filtered Quadrature Phase Shift Keying - FQPSK). Bu modülasyon, California Üniversitesi'nden Profesör Kamilo Feher tarafından geliştirildi ve Didcom, Inc. ile ortaklaşa patentlendi.

FQPSK'yi elde etmek için, vericideki sinyal spektrumunun doğrusal olmayan filtrelemesi ve ardından alıcıdaki restorasyonu kullanılır. Sonuç olarak, FQPSK spektrumu, QPSK spektrumuna kıyasla alanın yaklaşık yarısını kaplar, diğer tüm parametreler eşittir. Ayrıca, FQPSK'nin PER (Paket Hata Oranı), 10-2-10-4 ile GMSK'den daha iyidir. GSMK, özellikle GSM dijital hücresel standardında kullanılan bir Gauss frekans modülasyonudur. Yeni modülasyon EIP Microwave, Lockheed Martin, L-3 Communications ve NASA gibi şirketler tarafından yeterince takdir edildi ve ürünlerinde kullanıldı.

21. yüzyıl genişbantında hangi modülasyonun kullanılacağını kesin olarak söylemek mümkün değil. Her yıl dünyadaki bilgi miktarı artıyor, bu nedenle iletişim kanalları aracılığıyla giderek daha fazla bilgi iletilecek. Frekans spektrumu eşsiz bir doğal kaynak olduğundan, iletim sistemi tarafından kullanılan spektruma olan gereksinimler sürekli olarak artacaktır. Bu nedenle genişbant erişimin geliştirilmesinde en verimli modülasyon yönteminin seçimi en önemli konulardan biri olmaya devam etmektedir.

BPSK'nin en yüksek gürültü bağışıklığına sahip olduğu iletişim teorisinden bilinmektedir. Bununla birlikte, bazı durumlarda, iletişim kanalının gürültü bağışıklığını azaltarak verimini artırmak mümkündür. Ayrıca hata düzeltme kodlaması uygulanarak mobil iletişim sisteminin kapsadığı alanı daha doğru planlamak mümkündür.

Dört konumlu faz modülasyonu, taşıyıcı dalganın fazının dört değerini kullanır. Bu durumda ifade (25) ile açıklanan sinyalin fazı y(t) dört değer almalıdır: 0°, 90°, 180° ve 270°. Ancak diğer faz değerleri daha yaygın olarak kullanılır: 45°, 135°, 225° ve 315°. Karesel faz modülasyonunun bu tür gösterimi Şekil 1'de gösterilmiştir.

Aynı şekil, taşıyıcı dalganın fazının her bir durumu tarafından iletilen bitlerin değerlerini gösterir. Her durum aynı anda iki bit yararlı bilgi iletir. Bu durumda, bitlerin içeriği, bir alım hatası nedeniyle taşıyıcı dalganın fazının komşu durumuna geçiş, tek bir bitten fazla hataya yol açmayacak şekilde seçilir.

Tipik olarak, bir QPSK modülasyon sinyali oluşturmak için bir kareleme modülatörü kullanılır. Bir kareleme modülatörünü uygulamak için iki çarpana ve . Çarpanların girişleri, doğrudan NRZ kodunda giriş bit akışlarıyla beslenebilir. böyle bir modülatör Şekil 2'de gösterilmiştir.

Bu durumda girdi bit akımının iki biti bir sembol aralığı boyunca iletildiği için, bu tip modülasyonun sembol oranı sembol başına 2 bittir. Bu, modülatörü uygularken, giriş akışının iki bileşene bölünmesi gerektiği anlamına gelir - faz içi bileşen I ve dördün bileşeni Q. Sonraki blokların senkronizasyonu sembol hızında gerçekleştirilmelidir.

Bu uygulama ile modülatörün çıkışındaki sinyal spektrumunun sınırsız olduğu ortaya çıkmış ve yaklaşık şekli Şekil 3'te gösterilmiştir.

Doğal olarak, bu sinyal, modülatörün çıkışında bulunan bir bant geçiren filtre kullanılarak spektrumda sınırlandırılabilir, ancak bu asla yapılmaz. Nyquist filtresi çok daha verimli çalışır. Nyquist filtresi kullanılarak oluşturulan QPSK sinyalinin kareleme modülatörünün blok diyagramı Şekil 4'te gösterilmiştir.

Nyquist filtresi yalnızca dijital teknoloji kullanılarak uygulanabilir, bu nedenle Şekil 4'te gösterilen devrede, kareleme modülatörünün önünde bir dijitalden analoğa dönüştürücü (DAC) sağlanır. Nyquist filtresinin bir özelliği, referans noktaları arasındaki aralıklarda girişindeki sinyalin bulunmaması gerektiğidir, bu nedenle girişinde, yalnızca referans noktaları anında çıkışına bir sinyal veren bir darbe şekillendirici vardır. . Geri kalan zamanda çıkışında sıfır sinyali vardır.

Nyquist filtresinin çıkışında iletilen dijital sinyalin biçimine bir örnek Şekil 5'te gösterilmektedir. Grafikteki sinyal, oldukça yüksek örnekleme hızından dolayı sürekli görünmektedir.

Radyo sinyalinin spektrumunu daraltmak için vericide bir Nyquist filtresi kullanıldığından, sinyalde sadece sinyal noktalarında semboller arası bozulmalar olmaz. Bu, Şekil 6'da gösterilen Q sinyalinin göz diyagramında açıkça görülmektedir.

Nyquist filtresinin kullanılması, sinyal spektrumunun daraltılmasına ek olarak, üretilen sinyalin genliğinde bir değişikliğe yol açar. Sinyalin referans noktaları arasındaki aralıklarda, genlik nominal değere göre artabilir veya neredeyse sıfıra düşebilir.

Hem QPSK sinyalinin genliği hem de fazındaki değişiklikleri izlemek için bir vektör diyagramı kullanmak daha iyidir. Şekil 5 ve 6'da gösterilen aynı sinyalin vektör diyagramı Şekil 7'de gösterilmiştir.

QPSK sinyalinin genliğindeki değişiklik, modülatörün çıkışındaki QPSK sinyalinin osilogramında da görülebilir. Şekil 6 ve 7'de gösterilen sinyalin zaman diyagramının en karakteristik kesiti Şekil 8'de gösterilmektedir. Bu şekilde hem modüle edilmiş sinyal taşıyıcının genliğindeki düşüşler hem de nominal seviyeye göre değerindeki artış açıkça görülmektedir. görünür.

Şekil 5 ... 8'deki sinyaller, yuvarlama faktörü a = 0,6 olan bir Nyquist filtresinin kullanıldığı durum için gösterilmiştir. Bu katsayının daha düşük bir değerine sahip bir Nyquist filtresi kullanıldığında, Nyquist filtresinin dürtü yanıtının yan loblarının etkisi daha güçlü olacak ve Şekil 6 ve 7'de açıkça görülebilen dört sinyal yolu tek bir sürekli bölgede birleşecektir. Ek olarak, nominal değere göre sinyal genliği artışları artacaktır.

Sinyalin genlik modülasyonunun varlığı, bu tür modülasyonu kullanan iletişim sistemlerinde, yüksek oranda lineer bir güç amplifikatörü kullanmanın gerekli olduğu gerçeğine yol açar. Ne yazık ki, bu tür güç amplifikatörleri düşük verime sahiptir.

Minimum frekans aralığına sahip frekans modülasyonu, havadaki bir dijital radyo sinyalinin kapladığı bant genişliğini azaltmanıza olanak tanır. Bununla birlikte, bu tür bir modülasyon bile modern mobil telsiz sistemlerinin tüm gereksinimlerini karşılamamaktadır. Genellikle, radyo vericisindeki MSK sinyali ayrıca geleneksel bir filtre ile filtrelenir. Bu nedenle, havadaki daha da dar bir radyo frekansı spektrumu ile başka bir modülasyon türü ortaya çıktı.

Edebiyat:

1. "Radyo alıcılarının tasarımı" ed. AP Sievers - M .: "Yüksek Okul" 1976 s.6
2. Palshkov V.V. "Radyo alıcıları" - M .: "Radyo ve iletişim" 1984 s.32

"Dört konumlu faz modülasyonu (QPSK)" makalesiyle birlikte şunları okuyun:

http://site/UGFSvSPS/modul/DQPSK/

http://web sitesi/UGFSvSPS/modul/BPSK/

http://site/UGFSvSPS/modul/GMSK/

http://site/UGFSvSPS/modul/FFSK/

• QPSK kaydırmalı dördün modülasyonlu (Ofset QPSK) sinyal noktasının tek seferlik (tek seferlik) faz hareketleri 90 derece ile sınırlıdır. I ve Q kanalları boyunca eşzamanlı hareketleri, yani. 180 derecelik geçişler mümkün değildir, bu da sinyal noktasının sıfırdan hareket etmesini engeller

Kanonik kareleme faz modülasyonunun dezavantajlarından biri, QPSK sinyalindeki modülatörün her iki kareleme kanalındaki sembollerin aynı anda değişmesinin 180°'lik bir taşıyıcı faz sıçramasına neden olmasıdır. Geleneksel bir QPSK sinyali oluştururken, bu anda sinyal noktası sıfıra doğru hareket eder, yani 180 derecelik sinyal noktası hareketleri vardır. Bu hareket sırasında, üretilen RF sinyalinin genliğini azaltmak sıfıra kadar.

Bu tür önemli sinyal değişiklikleri, sinyal bant genişliğinde bir artışa yol açtıkları için istenmez. Önemli dinamiklere sahip olan böyle bir sinyali yükseltmek için, oldukça doğrusal iletim yolları ve özellikle güç amplifikatörleri gerekir. Sinyal noktası sıfırdan geçtiği anda RF sinyalinin kaybolması, radyo ekipmanının senkronizasyon sistemlerinin işleyişinin kalitesini de kötüleştirir.

Aşağıdaki şekil, dizinin ilk iki sembolü için vektör diyagramı üzerindeki sinyal noktasının hareketini karşılaştırır - geleneksel QPSK ve kaydırılmış QPSK için durum 11'den 01'e.

İki sembol için QPSK (sol) ve OQPSK (sağ) ile sinyal noktası hareketlerinin karşılaştırılması 11 01

OQPSK'yi belirtmek için bir dizi terim kullanılır: kaydırılmış QPSK, ofset QPSK, kaydırmalı QPSK modülasyonu, kaydırmalı dört fazlı PM. Bu modülasyon, örneğin CDMA sistemlerinde, ZigBee standart cihazlarında yukarı akışta bir iletişim kanalı düzenlemek için kullanılır.

• OQPSK'nin oluşumu
  

OQPSK modülasyonu, QPSK ile aynı sinyal kodlamasını kullanır. Aradaki fark, bir modülasyon durumundan diğerine (takımyıldızdaki bir noktadan diğerine) geçişin iki adımda gerçekleştirilmesidir. İlk olarak, sembolün başındaki saat anında I bileşeni değişir ve sembolün yarısından sonra Q bileşeni değişir (veya tersi).
Bunu yapmak için, bilgi dizisi I(t) ve Q(t)'nin dördünleştirme bileşenleri, bir bilgi öğesinin T=Ts/2 süresi kadar zamanda kaydırılır, yani; şekilde gösterildiği gibi karakterin süresinin yarısı kadardır.

110100101110010011 dizisi için QPSK ve OQPSK sinyallerinin oluşturulması

Bileşen sinyallerinin böyle bir kaymasıyla, sırayla kareleme sinyalleri tarafından üretilen üretilen sinyalin fazındaki her değişiklik, olduğu gibi aynı anda iki (dibit) tarafından değil, orijinal bilgi dizisinin yalnızca bir elemanı tarafından belirlenir. QPSK. Sonuç olarak, 180°'lik faz geçişleri yoktur, çünkü orijinal bilgi dizisinin faz içi veya dördün kanal modülatörünün girişine giren her elemanı yalnızca 0, +90° veya -90°'lik bir faz değişikliğine neden olabilir. .

OQPSK sinyalinin oluşumu sırasında sinyal noktasının keskin faz hareketleri, bileşen sinyalleri aynı anda değişmediği, ancak keskin olmadığı için QPSK'ye kıyasla iki kat daha sık meydana gelir. Başka bir deyişle, faz geçişlerinin büyüklüğü OQPSK'de QPSK'ye göre daha küçüktür, ancak frekansları iki kat daha yüksektir.

Tekrar eden bir bit dizisi 1101 için QPSK ve OQPSK sinyallerinin faz geçişlerinin frekansı

Geleneksel bir kareleme modülatör devresinde, QPSK sinyal biçimlendirmesi, kontrol kareleme kanallarından birinde bir bit süresi T kadar dijital sinyal bileşenlerine bir gecikme uygulanarak elde edilebilir.

OQPSK üretiminde uygun bir filtre kullanılırsa, sinyal kümesinin farklı noktaları arasındaki hareket neredeyse tamamen bir daire içinde gerçekleştirilebilir (şekil). Sonuç olarak, üretilen sinyalin genliği neredeyse sabit kalır.

burada A ve φ 0 sabittir, ω taşıyıcı frekansıdır.

Bilgi faz φ(t) tarafından kodlanır. Tutarlı demodülasyon ile, alıcı kurtarılmış bir taşıyıcıya sahip olduğundan s C(t) = Acos(ωt + φ 0) , ardından sinyal (2) taşıyıcı ile karşılaştırılarak mevcut faz kayması φ(t) hesaplanır. Faz değişimi φ(t), c(t) bilgi sinyali ile birebir ilişkilidir.

İkili faz modülasyonu (BPSK - BinaryPhaseShiftKeying)

Bilgi sinyalinin (0,1) değer kümesine, faz değişiklikleri kümesiyle (0, π) bire bir yazışma atanır. Bilgi sinyalinin değeri değiştiğinde, radyo sinyalinin fazı 180º değişir. Böylece, BPSK sinyali şu şekilde yazılabilir:

Buradan, S(T)=A⋅2(C(T)-1/2)cos(ωt + φ 0).Bu nedenle, BPSK modülasyonunu uygulamak için, taşıyıcı sinyali bir dizi değere (-1,1) sahip olan bilgi sinyali ile çarpmak yeterlidir. Temel bant modülatörünün çıkışında, sinyaller

ben(t)= A⋅2(C(T)-1/2), Q(t)=0

Zaman dalga formu ve takımyıldızı Şekil 3'te gösterilmiştir.

Pirinç. 12. BPSK sinyalinin zaman formu ve sinyal takımyıldızı: a – dijital mesaj; b – modüle edici sinyal; (c) modüle edilmiş HF salınımı; G- sinyal takımyıldızı

Dördün faz modülasyonu (QPSK - QuadraturePhaseShiftKeying)

Dördün faz modülasyonu, yüksek frekanslı salınım fazının π / 2'nin katları olan adımlarda 4 farklı değer alabildiği dört seviyeli bir faz modülasyonudur (M=4).

Setten (±π / 4, ±3π / 4) modüle edilmiş salınımın faz kayması ile dijital mesaj sembolleri seti (00, 01, 10, 11) arasındaki oran, her özel durumda radyo kanalı tarafından belirlenir. standarttır ve Şekil 4'e benzer bir sinyal kümesiyle gösterilir. Oklar, bir faz durumundan diğerine olası geçişleri gösterir.

Pirinç. 13. QPSK modülasyon sinyali takımyıldızı

Şekilden, sembollerin değerleri ile sinyalin fazı arasındaki yazışmanın, sinyal takımyıldızının komşu noktalarında karşılık gelen sembollerin değerlerinin yalnızca bir tanesinde farklılık gösterecek şekilde kurulduğu görülebilir. biraz. Gürültülü koşullarda iletirken, en olası hata, bitişik bir takımyıldız noktasının fazını belirlemek olacaktır. Belirtilen kodlama ile, sembolün değerinin belirlenmesinde bir hata oluşmasına rağmen, bu, bir (iki değil) bilgi bitindeki bir hataya karşılık gelecektir. Böylece bit hata oranında azalma sağlanır. Bu kodlama yöntemine Gray kodu denir.

Çok konumlu faz modülasyonu (M-PSK)

M-PSK, diğer çok konumlu modülasyonlar gibi, k = log 2 M bitlerinin semboller halinde gruplandırılması ve sembol değer seti ile modüle edilmiş dalga formu faz kayması değeri seti arasında bire bir karşılık getirilmesiyle oluşturulur. Setten faz kayması değerleri aynı miktarda farklılık gösterir. Örnek olarak, Şekil 4, Gray kodlamalı 8-PSK için sinyal takımyıldızını göstermektedir.

Pirinç. 14. 8-PSK modülasyon sinyali takımyıldızı

Genlik-faz modülasyonu (QAM)

Açıkçası, iletilen bilgileri kodlamak için, taşıyıcı dalganın bir parametresini değil, aynı anda iki parametreyi kullanabilirsiniz.

Sinyal takımyıldızındaki bitişik noktalar arasındaki mesafe aynı ise, yani takımyıldızdaki noktaların dağılımı düzlemde tek tip olacaktır. Bu nedenle, sinyal takımyıldızının bir kafes düzenine sahip olması gerekir. Bu tür bir sinyal kümesiyle modülasyona Dördün Genlik Modülasyonu (QAM) denir.

QAM, çok konumlu modülasyondur. M=4 için QPSK'ye karşılık gelir, bu nedenle resmi olarak QAM M ≥ 8 olarak kabul edilir (çünkü k = log 2 M ,k∈N sembolü başına bit sayısı, o zaman M yalnızca 2: 2 derece değerlerini alabilir) , 4, 8, 16 vb.). Örneğin, Şekil 5, Gray kodlamalı bir 16-QAM sinyal takımyıldızını göstermektedir.

Pirinç. 15. 16-QAM modülasyon sinyali takımyıldızı

Frekans modülasyon tipleri (FSK, MSK, M-FSK, GFSK, GMSK).

Frekans modülasyonu durumunda, bilgi taşıyıcısı olan taşıyıcı dalganın parametresi, taşıyıcı frekansı ω(t)'dir. Modüle edilmiş radyo sinyali şu şekildedir:

burada ω c, sinyalin sabit merkez frekansıdır, ω d frekans sapmasıdır (değişimdir), c(t) bilgi sinyalidir, φ 0 başlangıç ​​aşamasıdır.

Bilgi sinyalinin 2 olası değeri varsa, ikili frekans modülasyonu (FSK - FrequencyShiftKeying) gerçekleşir. (4)'teki bilgi sinyali kutupsaldır, yani (-1,1) değerlerini alır, burada -1, orijinal (polar olmayan) bilgi sinyali 0'ın değerine ve 1'e bire karşılık gelir. Böylece, ikili frekans modülasyonu ile, orijinal bilgi sinyalinin (0,1) değer kümesi, modüle edilmiş radyo sinyalinin (ω c −ω d ,ω c + ω d ) . FSK sinyalinin biçimi, Şekil 1.11'de gösterilmiştir.

Pirinç. 16. FSK sinyali: a – bilgi mesajı; b - modüle edici sinyal; c - modülasyon RF salınımı

(4)'ten, FSK modülatörünün doğrudan uygulaması izlenir: I(t) ve Q(t) sinyalleri şu biçime sahiptir: I (t) = Acos(ω d c(t)t) , Q(t) = Asin( ω d c(t )t). Sin ve cos fonksiyonları [-1..1] aralığında değerler aldığından, FSK sinyalinin sinyal takımyıldızı yarıçapı A olan bir dairedir.