Файл: Данилов, Б. С. Однополосная передача цифровых сигналов.pdf

Г Л А В А 4-

Метод АФМ ОБП

4.1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕТОДА. СИГНАЛ АФМ ОБП

Метод АФМ ОБП (или АОФМ ОБП) — это метод передачи сигналов данных с повышенной удельной ско­ ростью, базирующийся на совместном использовании двоичной фазовой (ФМ) или относительной фазовой мо­ дуляции (ОФМ), /-лозициониой амплитудной модуляции (AM) и передачей AM—ФМ сигналов с частично подав­ ленной одной боковой полосой (ОБП).

Метод АФМ отличается от метода ФМ тем, что по­ сылка сигнала при использовании этого метода может принимать I значений амплитуды, в то время как при методе ФМ посылка имеет только одно значение ампли­ туды. В частности, при 1—4 сигнал при методе АФМ мо­ жет иметь вид, показанный на рис. 4.1.

Посылка сигнала при методе АФМ может принимать т — 21 дискретных состояний, следовательно, количество

Рис. 4.1. Сигнал при методе АФМ

81

бит информации, заключенное в одной посылке пере­ даваемого сигнала, равно

■При однополосной передаче сигналов АФМ макси­ мальная удельная скорость передачи информации равна 2(l + log2 0 бит/с «а каждый герц частотной полосы ка­ нала.

Так же, как и при ФМ ОБП, при методе АФМ ОБП модулированное колебание можно представить состоя­ щим из отдельных посылок вида

В формуле (4.2) &— индекс, указывающий на отно­ сительное значение амплитуды огибающей посылки, ко­ торая может принимать одно из I возможных градаций и иметь положительную или отрицательную полярность.

При / равностоящих -друг от друга градаций уровня

синфазного и квадратурного компонентов посылки uu(t).

При передаче сообщения, состоящего из последова­ тельности следующих друг за другом посылок модулиро­

Выражение (4.4) отличается от (1.25) лишь наличи­ ем индекса k, указывающего на то, что суммируемые по­ сылки при АФМ ОБП обладают разной амплитудой.

82

4.2. ПОМЕХОУСТОЙЧИВОСТЬ МЕТОДА АФМ ОБП

Увеличение удельной скорости, достигаемое в аппара­ туре с АФМ ОБП за счет -введения /-позиционной AM, приводит к -снижению помехоустойчивости передачи.

В |[6] -показано, что при -равновероятности всех дис­ кретных состояний -сигнала и флуктуационной помехе ве­

нала с максимальной амплитудой (Wmах) к спектраль­ ной плотности мощности помехи (N0),

е 2 dt,

О

erf (х) = — e~i2dt. Y л о

При равновероятности всех амплитудных градаций сигнала средняя энергия по-сылки Wcp связана с Wmax следующим соотношением:

Обозначим h2= W cv/N0— отношение средней энергии по­ сылки к спектральной плотности мощности помехи. Тог­ да, принимая во внимание (4.6), получим

83

Сопоставляя (4.9) и (2.4), можно сделать вывод о том, что при методе АФМ ОБП помехоустойчивость ниже, чем при методе ФМ ОБП на величину dj, дБ, определяе­ мую следующим выражением:

информации. С учетом этого при оптимальном кодиро­ вании вероятность ошибки при приеме информации бу­ дет несколько меньшей и определяется выражением

По аналогии с выражением (2.5) выражение (4.9) мо­ жет быть записано в следующей форме:

сы пропускания канала в герцах, соответствующая поло­ се частот, в которой измеряется помеха, v — линейная скорость передачи посылок сигнала в бодах.

На рис. 4.2 приводятся графики зависимостей вероят-

А

ности ошибки [Ро] от h, определенные по ф-ле (4.9).

84

Из приведенных графиков следует, что увеличениеудельной скорости передачи сигналов на 1 бит/Гц сопро­ вождается снижением помехоустойчивости на 6-У7 дБ,

Рис. 4.2. Зависимость вероятности ошибки от соотношения сигнал/шум при методе АФМ ОБП

На рис. 4.3 приводятся трафики зависимостей требуе­

мого отношения Рср/Яп при {Я0]/= 10 5 от удельной ско­ рости работы, зависящей в свою очередь, от отношения Д-F/v. Графики построены по ф-ле (4.13) для /=1, 1 = 2,. 1 = 4 и 1=8. Кривая АА' соответствует максимальной ско­ рости передачи импульсных сипналов АФМ ОБП, v, со­ ставляющей 2 бода на каждый герц имеющейся полосы.

85>

Рис. 4.3. Зависимость требуемого соотно­ шения сигнал/шум при Ро —10~5 от удель­ ной скорости передачи информации при методе АФМ ОБП

4.3. АФМ ОБП — ЭФФЕКТИВНЫЙ МЕТОД ВЫСОКОСКОРОСТНОЙ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ

'Повышение пропускной способности каналов связи ■является одной из наиболее важных проблем современ­ ной техники передачи данных. В свете этого представля­ ет интерес сопоставить метод АФМ с другими известны­ ми методами высокоскоростной передачи данных, а именно:

—методом многофазной ФМ, при котором передача сигналов производится с двумя симметричными боковы­ ми полосами (метод многофазной ФМ ДБП),

—методами, базирующимися на совместном исполь­ зовании /-уровневой амплитудной модуляции и п-фаз- ной фазовой модуляции. Сигналы при использовании этих методов передаются с двумя .симметричными боко­ выми полосами (методы многопозиционной АФМ ДБП).

Последование потенциальных возможностей различ­

ных методов многопозиционной ФМ и АФМ ДБП вы­ полнено в 1[4, 6, 32, 38, 44, 49].

На рис. 4.4 приводятся зависимости разности уров­ ней сигнала и флуктуационной помехи при вероятности ошибок 1-;10~5 от удельной скорости передачи информа-

86

годом /-уровневой АФМ ОБП с .максимальной скоро­

стью.

Сравнение приведенных на рис. 4.4 графиков показы­ вает, что при одинаковой скорости работы метод АФМ ОБП обладает наибольшей помехоустойчивостью и, в ча­ стности, превосходит .метод многопозиционной АФМ, в

реализуется на практике и хорошо 'совмещается с совре­ менными методами автоматической коррекции канала

•связи и поэтому в настоящее время привлекает большое внимание разработчиков высокоскоростной аппаратуры передачи данных [8, 30, 35, 37, 40, 50, 51].

Все это .позволяет считать метод АФМ ОБП одним из наиболее перспективных способов высокоскоростной передачи цифровой информации и рекомендовать его при .построении высокоскоростной аппаратуры передачи данных.

4.4. ОСОБЕННОСТИ РЕАЛИЗАЦИИ МЕТОДА АФМ ОБП

При передаче цифровых сигналов методом АФМ ОБП, в отличие от передачи методом ФМ ОБП, исполь­ зуется /-позиционная AM. Поэтому при формировании АФМ ОБП сигнала в передатчике, помимо осуществле­ ния фазовой модуляции, требуется управлять амплиту­ дой передаваемых посылок, а при обработке этого сиг­ нала в приемнике, помимо фазового детектирования, не­ обходимо различать позиции амплитуды принимаемых посылок. Для выполнения этих операций в модемах с АФМ ОБП имеются 'соответствующие устройства, кото­ рые отсутствуют в модемах с ФМ ОБП, а именно: уст­ ройства формирования /-позиционного АФМ ОБП сиг­ нала, устройства АРУ, амплитудный селектор и декоди­ ровщик.

Формирование АФМ ОБП сигнала

Под формированием АФМ ОБП сигнала будем под­ разумевать преобразование последовательности двоич­ ных импульсов, соответствующих информационным сим­ волам «1» и i«0», в модулировэнный по. фазе и .амплиту­ де сигнал с частично подавленной боковой .полосой.

88

Каждая посылка АФМ ОБП сигнала, в отличие от сигнала ФМ ОБП, соответствует более чем одному дво­ ичному символу. Соответствие между комбинациями двоичных символов, передаваемыми в одной посылке, и возможными позициями посылок АФМ ОБП сигнала определяется модуляционным кодом.

Примеры модуляционных кодов для сигналов, у ко­ торых / = 2, даны в табл. 4.2, 1=4 —.в табл. 4.3. По дан­ ным табл. 4.2 и 4.3 на рис. 4.5а и 4.56 в виде векторов