Материал: 637_Nosov_V.I._Seti_radiodostupa_CH.2_
результатов прореживания рис. 4.8 следует, что, например, двенадцатой точке созвездия рис. 4.7 соответствует комбинация четырех потоков символов
d4d3d2d1 0110 . |
(4.21) |
В то же время этой же двенадцатой точке созвездия, согласно алгоритма работы ЦАП таблица 4.4, соответствует комбинация двух потоков i1i2 в
синфазном канале и двух потоков q1q2 в квадратурном канале |
|
i1i2q1q2 1011. |
(4.22) |
В соответствии с рассуждениями, использованными при получении выражений (4.21) и (4.22), можно составить кодовую таблицу соответствия сигнальным точкам на созвездии комбинаций четырех потоков символов d1d2d3d4 и комбинаций двоичных потоков в синфазном и квадратурном каналах
i1i2q1q2 таблица 4.5.
С выхода приемника сигнал с 16-КАМ поступает на один из входов фазовых детекторов синфазного и квадратурного каналов. На вторые входы этих фазовых детекторов поступают опорные сигналы cos 0t для синфазного
канала и sin 0t для квадратурного канала. Опорный сигнал (восстановленную
несущую) вырабатывает генератор, который с помощью системы синхронизации (петли ФАПЧ) фазируется под фазу входного сигнала 16-КАМ.
После фильтрации побочных продуктов перемножения входных и опорных сигналов в фильтрах нижних частот ФНЧ на выходах фазовых детекторов синфазного и квадратурного каналов получаются сигналы основной полосы (base band), в данном случае четырехуровневые сигналы Is (t) и Qs (t) .
Переходы между уровнями в четырехуровневых сигналах несут информацию о тактовой частоте символов, поэтому они используются в выделителе тактовой частоты символов FTs . Тактовая частота символов
подается на решающие устройства, аналогово-цифровые преобразователи и устройство деразмещения.
Врешающих устройствах принимается решение о принятом на интервале текущего символа уровне и это решение в виде одного из четырех принятых уровней подается на аналогово-цифровые преобразователи. В АЦП каждому из принятых уровней в соответствии с алгоритмом работы АЦП ставятся в соответствие по два цифровых потока в синфазном i1,i2 и квадратурном q1,q2 .
Вустройстве деразмещения каждой из комбинаций двух цифровых потоков в синфазном i1,i2 и квадратурном q1,q2 каналах ставится в
соответствии с алгоритмом деразмещения одна из 2k 24 комбинаций четырех цифровых потоков символов d1,d2 ,d3,d4 . В параллельно-последовательном
преобразователе четыре цифровых потока символов d1,d2 ,d3,d4 преобразуются в цифровой поток с битовой скоростью Rb k Rs .
116
|
|
|
|
0 |
|
|
1 |
|
d 1 |
|
|
|
|
|
0 |
|
1 |
|
|
|
|
0 |
|
1 |
d 2 |
|
|
0 |
1 |
|
0 |
|
1 |
|
0 |
1 |
|
|
0 |
1 |
d 3 |
0 1 |
0 1 |
0 |
1 |
|
0 1 |
0 1 |
0 1 |
0 |
1 |
0 |
1d 4 |
||
13 |
15 |
10 |
|
12 |
|
11 |
|
9 |
|
16 |
|
14 |
|
0000 |
0100 |
0010 |
|
0110 |
0001 |
|
0101 |
|
0011 |
|
0111 |
|
|
7 |
5 |
|
4 |
|
2 |
|
1 |
|
3 |
6 |
|
8 |
|
1000 |
1100 |
|
1010 |
|
1110 |
|
1001 |
|
1101 |
1011 |
|
1111 |
|
|
|
Рис.4.8 Прореживание созвездия при 16-КАМ |
|
|
|
|
|||||||
Таблица 4.5 Кодовая таблица размещения при 16-КАМ |
|
|
|
||||||||||
|
|
Состояния потоков |
|
Состояния |
Значения |
|
|||||||
Номер |
|
|
|
|
|
потоков |
|
уровней |
|
|
|||
сигнальной |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
точки |
d4 |
d3 |
d2 |
d1 |
i1 |
i2 |
q1 |
q2 |
I |
|
|
Q |
|
1 |
|
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
+3 |
+3 |
||
2 |
|
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
+3 |
+1 |
||
3 |
|
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
+3 |
|
-1 |
|
4 |
|
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
+3 |
|
-3 |
|
5 |
|
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
+1 |
+3 |
||
6 |
|
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
+1 |
+1 |
||
7 |
|
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
+1 |
|
-1 |
|
8 |
|
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
+1 |
|
-3 |
|
9 |
|
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
-1 |
|
+3 |
|
10 |
|
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
-1 |
|
+1 |
|
11 |
|
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
-1 |
|
|
-1 |
12 |
|
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
-1 |
|
|
-3 |
13 |
|
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
-3 |
|
+3 |
|
14 |
|
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
-3 |
|
+1 |
|
15 |
|
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
-3 |
|
|
-1 |
16 |
|
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
-3 |
|
|
-3 |
|
|
|
|
|
|
117 |
|
|
|
|
|
|
|
Структурная схема демодулятора 16-КАМ приведена на рис. 4.9.
ФД синфазный 
ФНЧ 
Is (t) РУ
|
|
cos0t |
|
М-КАМ |
|
|
FT |
|
Uоп |
s |
|
|
|
||
|
Ген. |
ВТЧ |
|
|
|
||
|
|
2 |
|
|
ФАПЧ |
sin 0t |
|
|
|
|
|
|
|
ФНЧ |
Qs (t) РУ |
|
|
ФД квадратурный |
|
1 |
|
|
i1 |
2 |
|
АЦП |
|
|
|
||
3 |
|
i2 |
|
|
|
||
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
q1 |
2 |
|
|
|
|
|
3 |
АЦП |
q2 |
|
||
|
|
4
Деразмещение
FTS d1
d2 FTb
d3 |
|
P S |
|
|
|
|
|||||
|
|
Tb |
|||
d4 |
|
|
|
||
|
|
|
|
||
TS |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Рис. 4.9 Когерентный демодулятор 16-КАМ
Восстановление несущей частоты (опорного сигнала) при 16-КАМ производится также как и при М-ОФМ (см. раздел 3.2.5.2.1).
Процесс восстановления опорного колебания должен быть настолько точным, чтобы фазовая ошибка имела малую величину, как постоянной составляющей, так и флюктуации (фазового дрожания).
Один из методов восстановления несущей частоты состоит в том, что сигнал промежуточной частоты проходит через нелинейность, выбранную таким образом, чтобы образовать спектральную линию на несущей частоте или нескольких кратных частотах, и затем эта спектральная составляющая выделяется на устройстве с ФАПЧ (PLL).
Другой метод состоит в том, что составляющая несущей частоты может быть получена с помощью детектирования информационного потока, осуществленного так, чтобы удалить модуляцию в сигнале промежуточной частоты.
Третьим методом является метод прямого решения, особенно подходящий для многоуровневой КАМ. Выходами аналого-цифровых преобразователей АЦПI и АЦПQ являются цифровые потоки, представляющие из себя последовательности переданных данных. Из-за аддитивного шума, межсимвольной интерференции и других искажений значения выходных цифровых сигналов не будут совпадать с М дискретными сигнальными точками на фазово-амплитудной плоскости.
Другими словами они будут лежать внутри небольших круговых областей вокруг каждой из этих точек. Для случая 16-КАМ эти небольшие
118
круговые площади показаны затемненными на рисунке 4.10. Они наложены на шаблон, состоящий из 64 квадратных областей, координаты которых хранятся в цифровой памяти устройства выделения несущей частоты.
Выходные выборки, попадающие в черные (серые) области, показывают, что есть необходимость во вращении по часовой стрелке (против часовой стрелки) совокупности выходных сигналов, что приводит к положительным (отрицательным) управляющим приращениям. Временная последовательность управляющих приращений проходит фильтр нижних частот и поступает в виде сигнала ФАПЧ на генератор опорного сигнала, чтобы управлять несущей частотой и фазой опорного сигнала (синхронизация несущей) рисунок 4.10.
4.3 Тридцатидвухпозиционная КАМ
Структурная схема модулятора 32-КАМ приведена на рис. 4.11, а на рис. 4.12 временные диаграммы его работы.
На вход модулятора поступает цифровой поток бит со скоростью R бит/с и параметрами
Q
P |
Рисунок 4.10 Восстановление опорного сигнала при 16-КАМ.
119
FTs
Цифровой d1 сигнал d2 
FTb S
P d3
Tb d4 d5
Ts
Размещение
i1 |
|
Is |
(t) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
i2 |
ЦАП |
ФНЧ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
i3 |
|
|
|
|
|
|
|
2-ФМI |
|
|
АМI |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
cos0t |
s(t) |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
Ген. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
sin |
0t |
|
|
|
|||||||
|
q1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Qs (t) |
|
|
|
|
|
|
2-ФМQ |
|
|
|
АМQ |
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
q2 |
ЦАП |
ФН |
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
q3 |
|
|
|
Ч |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 4.11 Модулятор 32-КАМ
|
FT 1 Tb , |
|
|
|
(4.23) |
|
|
b |
|
|
|
|
|
где FT |
– тактовая частота следования бит, Tb |
– длительность бита. |
||||
b |
|
|
|
|
|
|
Этот |
цифровой поток разделяется |
на |
k 5 |
потоков d1,d2 ,d3,d4 ,d5 |
||
символов |
|
|
|
|
|
|
|
k log2 M log2 32 5, |
FT FT |
k, |
Ts k Tb ,, |
(4.24) |
|
|
|
s |
b |
|
|
|
где M 32 – позиционность модуляции, |
|
FT ,Ts |
– тактовая |
частота и |
||
|
|
|
|
s |
|
|
длительность символа, соответственно.
Далее необходимо произвести распределение пяти двоичных потоков символов в сигнальных точках на фазово-амплитудной плоскости (созвездии) 32-позиционного модулятора. Для этого пять двоичных цифровых потоков символов в устройстве размещения модулятора преобразуются путем операции размещения в три потока символов i1,i2 ,i3 , которые используются для
амплитудной и фазовой модуляции синфазной составляющей несущего колебания модулятора, и в три потока символов q1,q2 ,q3 , которые
используются для амплитудной и фазовой модуляции квадратурной составляющей несущего колебания модулятора рис. 4.11. Количество потоков символов в синфазном и квадратурном каналах n на выходе устройства размещения при нечетном k определяется из уравнения
120