Материал: 637_Nosov_V.I._Seti_radiodostupa_CH.2_

Министерство информационных технологий и связи РФ Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики

В.И. Носов

СЕТИ РАДИОДОСТУПА часть 2

Учебное пособие

Новосибирск 2006 г.

1

621.396.43

Дтн, профессор Носов В.И. СЕТИ РАДИОДОСТУПА. Часть 2: Учебное пособие/СибГУТИ. – г. Новосибирск, 2006 г. – 256 стр.

Данное учебное пособие является вторым в цикле пособий по сетям радиодоступа.

Вучебном пособии излагаются:

–методы модуляции в сетях радиодоступа, параметры и обработка (фильтрация) модулирующего сигнала в модуляторе и демодуляторе; амплитудная модуляция, параметры модулированного сигнала;

–частотная модуляция, демодуляторы ЧМ сигналов, модуляция минимальным сдвигом, тактовая и цикловая синхронизация;

–многопозиционная фазовая модуляция, модуляторы и когерентные демодуляторы, восстановление фазы опорного сигнала;

–многопозиционная квадратурная амплитудная модуляция, модуляторы и демодуляторы, основные характеристики сигналов с М-КАМ;

–определение вероятности ошибки при многопозиционной фазовой и квадратурной амплитудной модуляции;

–кодированная модуляция – совместное использование кодирования и модуляции, решетчатое кодирование.

Кафедра систем радиосвязи

Рецензенты: профессор М.А. Быховский, профессор В.П. Кубанов.

Для специальностей: направление 210400 – телекоммуникации

Утверждено редакционно-издательским советом СибГУТИ в качестве учебного пособия

© Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики, 2006 г.

2

2.1Расстояние между тонами для ортогональной передачи частотномодулированных сигналов ………………………………………………. 22

2.2Частотная модуляция минимальным сдвигом ……………………… 30

2.3Синхронизация цифрового сигнала …………………………………. 37 2.3.1 Тактовая синхронизация …………………………………………… 37 2.3.2 Кадровая синхронизация …………………………………………... 44

Контрольные вопросы …………………………………………………… 50 3 ФАЗОВАЯ МОДУЛЯЦИЯ …………………………………………….. 51

3.2.1Четырехпозиционная фазовая модуляция ………………………... 64

3.2.2Четырехпозиционная относительная фазовая модуляция со сдвигом ……………………………………………………………………. 70

3.2.3Модуляция π4DQPSK ……………………………………………. 72

3.2.4 Демодуляция сигналов четырехпозиционной фазовой модуляции 81

3.2.4.1Демодулятор сигналов 4-ОФМ и 4-ОФМС …………………….. 81

3.2.4.2Демодулятор сигналов π4 DQPSK …………………………… 86

3.2.5Восьмипозиционная фазовая модуляция …………………………. 88 3.2.5.1 Модулятор восьмипозиционной фазовой модуляции …………. 88 3.2.5.2 Демодулятор 8-ОФМ …………………………………………….. 99

3.2.6Восстановление несущей частоты (опорного сигнала) при М-

4.2Шестнадцатипозиционная КАМ …………………………………….. 114

4.3Тридцатидвухпозиционная КАМ …………………………………… 123

4.4Шестидесятичетырехпозиционная КАМ ………………………….. 134

4.5Основные параметры сигналов М-КАМ ……………………………. 148

5.1Вероятность ошибки при М-ФМ ……………………………………. 158

5.2Вероятность ошибки при М-КАМ …………………………………... 162

5.2.1 Схемы BPSK и QPSK имеют одинаковые вероятности ошибки … 171

3

6 КОДИРОВАННАЯ МОДУЛЯЦИЯ …………………………………… 175

6.1Минимальная ширина полосы пропускания по Найквисту ……... 177

6.2Пропускная способность канала ……………………………………….. 178

6.3Определение параметров систем цифровой связи ………………….. 184 6.3.1 Системы с ограниченной полосой пропускания ………………….. 186 6.3.2 Система с ограниченной полосой пропускания без кодирования .. 187 6.3.3 Система с ограниченной мощностью и полосой пропускания с кодированием ……………………………………………………………… 191 6.3.4 Расчет эффективности кодирования ………………………………. 197 6.3.5 Выбор кода …………………………………………………………... 198

6.4Вероятность ошибки для модулированных и кодированных

сигналов 201

………………………………………………………………………….

6.5 Пример реализации совместного кодирования и модуляции ……... 207 Контрольные вопросы 219 7 РЕШЕТЧАТОЕ КОДИРОВАНИЕ …………………………………….. 220

7.1Истоки решетчатого кодирования …………………………………….. 221

7.2Кодирование ТСМ ……………………………………………………... 223 7.2.1 Разбиение Унгербоека ……………………………………………. 223

7.3.1Ошибочное событие и просвет ……………………………………. 227

7.3.2Эффективность кодирования ……………………………………… 229

7.3.3Эффективность кодирования для схемы 8-PSK при

……………………………………

7.4 Другие решетчатые коды …………………………………………… 232

7.4.1Параллельные пути ………………………………………………… 232

7.4.2Решетка с восемью состояниями …………………………………. 232

7.4.3Решетчатое кодирование для схемы QAM ………………………... 233 7.5 Пример решетчатого кодирования …………………………………. 234 7.6 Построение решетчатого (TCM) кодера ……………………………... 241

4

ВВЕДЕНИЕ

Учебное пособие «Сети радиодоступа. Часть 2.» предназначено для студентов вузов, обучающихся по специальностям 210405 «Радиосвязь, радиовещание и телевидение», 210404 «Многоканальные телекоммуникационные системы» и слушателей курсов переподготовки специалистов.

Данное учебное пособие является вторым в серии учебных пособий, посвященных изложению принципов построения и описанию работы отдельных узлов и элементов сетей радиодоступа. Во второй части учебного пособия излагаются методы модуляции, используемые в аппаратуре сетей радиодоступа.

Основное внимание в учебном пособии уделяется наиболее распространенным методам модуляции – частотной, фазовой, амплитуднофазовой (квадратурной амплитудной) и их разновидностей.

При описании частотной модуляции особое внимание уделено модуляции с непрерывной фазой, в частности модуляции с минимальным сдвигом. При этом рассматривается расстановка частот при использовании некогерентного и когерентного детектирования частотно-модулированных сигналов. Излагаются также вопросы обеспечения тактовой (символьной) и кадровой (цикловой) синхронизации при приеме цифровых сигналов.

Подробно рассматривается наиболее часто используемая в сетях радиодоступа многопозиционная фазовая модуляция. При изложении вопросов построения модуляторов и демодуляторов двухпозиционной фазовой модуляции подробно описаны их структурные схемы и особенности обработки в них сигналов. Уделено внимание устранению неопределенности фазы опорного сигнала в демодуляторе с использованием метода дифференциального (относительного) кодирования цифровых сигналов на входе модулятора и выходе демодулятора. Так же изложены вопросы построения модемов для четырехпозиционной фазовой модуляции и ее разновидностей – со сдвигом в одном из квадратурных каналов и с фазовым сдвигом 4 . Нашли отражение в этом разделе и вопросы построения схем

модуляторов и демодуляторов при восьмипозиционной фазовой модуляции. Особое внимание уделено изложению вопросов восстановления опорного сигнала в когерентном демодуляторе при многопозиционной фазовой модуляции.

В последние годы достаточно часто в аппаратуре сетей радиодоступа стала использоваться спектрально-эффективная многопозиционная квадратурная амплитудная модуляция. Вначале рассмотрены общие принципы построения модуляторов и демодуляторов для таких методов модуляции. Рассмотрены вопросы размещения потоков символов модулирующих сигналов на фазово-амплитудной плоскости модулятора. Уделено внимание формированию созвездий сигнальных точек при различной позиционности модуляции. Даны так же определения и расчетные формулы для определения

5