Многопозиционные модуляторы (QAM/PAM)

Такие модуляторы используются в тех случаях, когда канал связи для передачи цифровой информации обладает ограниченной полосой пропускания. С такой проблемой столкнулись, например, при организации модемной связи с использованием стандартных телефонных каналов связи, полоса пропускания которых составляет около 3 кГц. Если в первых модемах скорость передачи в таких каналах составляла 600— 1200 бит/с (с использованием ЧМн), то в современных модемах она достигает 56 Кбит/с. Это стало возможным во многом благодаря использованию многопозиционных сигналов, в частности амплитудно-манипулированных (АМн) или квадратурных АМн (КАМн) колебаний.

Квадратурная амплитудная модуляция (QAM)

Данный способ модуляции относится к комбинированным. В случае QAM промодулированный сигнал представляет собой сумму двух ортогональных несущих: косинусоидальной и синусоидальной, амплитуды которых принимают независимые дискретные значения:

где Uc амплитуда сигнала; юс/ — частота несущей; С1 (7) и С11 (7)) — модулирующие сигналы в квадратурных каналах. При приеме сигналов с QAM производится когерентное детектирование.

Если в выражении (1.3) модулирующие сигналы С' (7) и С" (?) принимают значения ±1, то получим QAM-4 (четырехпозиционную QAM). Если же для модуляции как в синфазном, так и в квадратурном каналах используются четырехуровневые сигналы с (t) = ±1; ±3, то при этом получается 16-по- зиционная QAM (QAM-16), которую можно описать выражением

и представить в фазово-амплитудном пространстве в виде специального рис. 1.13, где точками показаны положения концов вектора сигнала А; при различных значениях i. Оси координат на рис. 1.13 соответствуют синфазной J и квадратурной Q составляющим сигнала. Кроме модуляции типа QAM-16 в системах цифрового телевидения широко используется QAM-64. В данном случае числа в обозначениях типа модуляции означают количество вариантов суммарного сигнала.

Расположение сигнальных точек в фазово-амплитудном пространстве при различных типах QAM определяют сигнальные созвездия модулированных сигналов. Практически используются как обычные равномерные, так и неравномерные сигнальные созвездия с различными расстояниями между двумя ближайшими точками созвездия в смежных квадрантах, что количественно оценивается коэффициентом неравномерности сигнального созвездия х- Данный параметр равен отношению расстояния между соседними точками в двух разных квадрантах к расстоянию между точками в одном квадранте.

Векторная диаграмма возможных состояний сигнала при QAM -16 (X = 1 — слева и х  2 — справа)

Рис. 1.13. Векторная диаграмма возможных состояний сигнала при QAM -16 (X = 1 — слева и х = 2 — справа)

Применение неравномерной структуры сигнальных созвездий с коэффициентами х = 2, х = 4 обеспечивает улучшение декодирования потока данных, модулированных методами QAM-16 и QAM-64. Однако при этом требуется увеличение отношения сигнал/шум для потока данных, так как шумы и помехи трансформируют сигнальные точки созвездия в «облака». Центром «облака» остается сигнальная точка, а его «размытость» характеризует остаточный уровень несущей, нарушение баланса уровней сигналов J и Q, коэффициент модуляционных ошибок и другие параметры. При очень сильном шуме различить сигнальные точки внутри квадрантов становится практически невозможным. Однако благодаря введенной неравномерности в сигнальные созвездия сигнальные точки между квадрантами различаются достаточно хорошо, т. е. декодирование может осуществляться с приемлемой вероятностью ошибок.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >