Сигналы с квадратурной амплитудной манипуляцией

Квадратурную амплитудную манипуляцию (КАМн) (рис.4.21) можно считать логическим продолжением сигналов с квадратурной бинарной манипуляцией (эти сигналы часто называют сигналами с амплитудно-фазовой манипуляцией - АФМн). Выходной сигнал модулятора при КАМн состоит из двух независимых амплитудно-модулированных несущих.

Квадратурная амплитудная манипуляция

Рис.4.21. Квадратурная амплитудная манипуляция: а - модулятор; 6 - эпюры напряжений в модуляторе; в - выходной сигнал модулятора на сигнальной плоскости. На рисунке приняты обозначения: КЛ - ключ, ЦАП - цифро-аналоговый преобразователь, ЛЗ - линия задержки, У - удвоитель длительности импульса.

Требуемое напряжение для модуляции этих несущих формируется следующим образом. Входной поток битов делиться на блоки, каждый из которых состоит из «К» бит. Четные блоки подаются на один цифро-аналоговый преобразователь (ЦАПІ), нечетные - на другой (ЦАП2) (рис.4.21, а). На выходе ЦАПІ формируется модулирующее напряжение X, уровень которого соответствует коду двоичного числа в нечетном входном блоке модулятора, а на выходе ЦАП2 вырабатывается модулирующее напряжение У, соответствующее коду двоичного числа четного входного блока. Напряжением X модулируется несущая со8(щ0*), а напряжением У - несущая 8т(щ0^). Промоделированные несущие складываются и сформированный сигнал б'(г) поступает на выход модулятора.

На рис.4.21, б в качестве примера приведены эпюры сигналов в различных элементах квадратурного амплитудного модулятора. В приведенном примере количество битов в каждом сформированном блоке равно двум. Такой блок на выходе цифро-аналогового устройства (ЦАП) преобразуется в четырехуровневый сигнал. Уровни сигналов выбраны таким образом, что коды чисел в каждом блоке соответствуют значениям, приведенным в табл.4.3.

Таблица 4.3. Коды чисел на входе модулятора и уровни сигнала на выходе ЦАП

Код числа

00

01

11

00

Уровень сигнала

-2

+ 1

+2

-2

Длительность сигнала на выходе ЦАП равна 2 Т, где Т - период следования входных битов. Длительность каждого из выходных сигналов ЦАП увеличивается в два раза, при этом сигналы верхнего плеча задерживаются на время равное 2 Т. Таким образом, сигналы X, У, поступающие на пере- множители в плечах модулятора, имееют вид, изображенный на рис.4.21,6.

На рис.4.21, в, изображена структура сформированных выходных сигналов 5Цг), ?2(0 на сигнальной плоскости. Сигнал З'Дг) представляет собой 16-размерный сигнал КАМн. Размерность сигнала определяется числом возможных сигналов ЗД/), которые могут быть размещены на сигнальной плоскости. Совокупность сигналов на этой плоскости представляется в виде решетки, узлы которой соответствуют тому или иному сигналу.

Исследователи изучили большое количество разнообразных множеств сигналов КАМн, пытаясь найти структуру, которая бы снизила вероятность ошибки приема информационного бита при заданном отношении сигнал/шум на входе приемника. На рис.4.22 приведены примеры множеств для четырех-, восьми- и шестнадцатиразмерных сигналов КАМн.

Оказалось, что наилучшей структурой, удовлетворяющей выше упомянутому критерию, в двумерном пространстве являются структуры с кольцевой границей, окружающей массив точек сигналов. Однако выигрыш в отношении сигнал/шум оказывается небольшим всего 0,2 дБ [21].

Примеры множества сигналов с КАМн

Рис.4.22. Примеры множества сигналов с КАМн

Многомерные сигналы с квадратурной амплитудной манипуляцией

Рассмотренные сигналы КАМн описывались посредством набора точек на двухмерной сигнальной плоскости. В многомерной плоскости сигналы отображаются в двух или большем количестве таких плоскостей. Рассмотрим пример сигнала КАМн в четырехмерной системе. Пусть сначала имеется М- размерное множество сигналов с КАМн, например, с М = 16, отображаемое на двумерной сигнальной плоскости. Каждый передаваемый сигнал в рассматриваемом случае представляется точкой на сигнальной плоскости и соответствует символу с количеством бит п = 4 (две квадратурные амплитуды (Х,У), по два бита на каждую амплитуду). Количество векторов в двумерном пространстве равно 16 (пример такого сигнала приведен на рис.4.21,в). В четырёхмерном пространстве передаваемый сигнал определяется в виде двух точек: одна точка принадлежит одной квадратурной плоскости, а вторая - другой. Первая точка соответствует 4 битам информационной последовательности, а вторая - другим 4 битам этой же последовательности. Для каждой квадратурной плоскости предусмотрена своя несущая частота.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >