П |
|
(M 1) f |
|
2 |
f |
разн |
(1 ) f |
|
(M ) |
M |
. (2.24) |
|
M ЧМ |
разн |
|
|
разн |
|
|||||||
2 |
2T |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Из (2.24) следует, что при = 0 и когерентном детектировании
П |
|
M f |
|
|
M |
. |
(2.25) |
M ЧМ |
разн |
|
|||||
|
|
|
2T |
|
|||
|
|
|
|
|
|
||
Как следует из (2.10) и (2.25) передача сигналов M-FSK с когерентным детектированием более эффективно использует полосу. При когерентном детектировании тоны расположены более плотно, чем при некогерентном. Поскольку, если расположить два периодических сигнала так, чтобы их начальные фазы совпадали, ортогональность будет получена автоматически в силу симметрии (четности и нечетности) соответствующих сигналов в течение одного периода передачи символа. В случае когерентного детектирования регулировка фазы в разрядах коррелятора означает, что мы можем расположить тоны ближе (по частоте) друг к другу, при этом по-прежнему поддерживая ортогональность в наборе тонов M-FSK.
В подтверждение сказанного рассмотрим пример для случая когерентной демодуляции ортогонального двухпозиционного ЧМ сигнала, для которого структурная схема демодулятора приведена на рис. 2.5.
Корреляция

2
T cos 1t
Первый
канал T
0
r(t)


2
T cos 2t
Второй
канал T
0
|
Возведение Суммирование Тестовая статистика |
|||||
|
в квадрат |
|
и принятие решения |
|||
z1 |
(T ) |
|
2 |
z2 |
|
|
|
|
1 |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Цифровой |
|
|
|
|
|
сигнал |
|
|
|
|
|
z(T ) |
Схема |
|
|
|
|
|
принятия |
||
|
|
|
|
|
|
решения |
z2 |
(T ) |
|
2 |
z2 |
|
|
|
|
2 |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 2.5 Когерентный демодулятор сигнала BFSK
В отличие от некогерентного демодулятора ортогонального двухпозиционного ЧМ сигнала рис. 2.3, в когерентном демодуляторе отсутствуют две ветви для квадратурных каналов тонов с частотами f1 и f2 ,
26
|
|
|
|
|
|
поскольку опорные |
сигналы |
2 T cos 1t и |
2 T cos 2t |
фазированы под |
|
принимаемый сигнал. |
|
|
|
|
|
Для пояснения ортогональности BFSK сигналов с разносом соседних |
|||||
тонов с частотами |
f1 и f2 на |
1 2T , рассмотрим пример |
со следующими |
||
исходными данными: |
|
|
|
|
|
скорость передачи цифрового сигнала R 50 бит/с;
период передачи символа T 0,02 с;
частота первого тона f2 100 Гц;
частота второго тона f1 f2 1 2T 125 Гц.
Для приведенных исходных данных расстановка частот для их разноса равного 1
T и 1 2T приведена на рисунке 2.6 а) и б).
Для приведенных исходных данных временные диаграммы для сигналов входного r(t) = f1(t) = cos2 f1t , опорного f2(t) = cos2 f1t и на выходе
перемножителя f1(t) f2(t) для первого канала представлены на рис. 2.7.
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
h1(f) |
0.5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
h2(f) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
h3(f) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.5 |
3 |
2 |
1 |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
|
|
|
|
|
f |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
а) |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
h1(f) 0.5 h2(f)
h3(f)
0
|
|
0.5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
2 |
1 |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
||||
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
f |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
б) |
|
|
|
|
|
Рис. 2.6 Расстановка |
частот |
при детектировании |
|
некогерентном а) и |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
27 |
|
|
|
|
|
когерентном б) для T 1с. |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Из рис. 2.7 следует, что на выходе интегратора первого канала получится |
||||||||||
значение сигнала равное половине амплитуды гармонического сигнала. |
|
|||||||||
Для приведенных исходных данных временные диаграммы для сигналов |
||||||||||
входного r(t) = |
f1(t) |
= cos2 f1t |
, опорного |
f2(t) = |
cos2 f2t |
и на выходе |
||||
перемножителя f1(t) f2(t) для второго канала представлены на рис. 2.8. |
|
|||||||||
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
f1(t) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
f2(t) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
0.002 |
0.004 |
0.006 |
0.008 |
0.01 |
0.012 |
0.014 |
0.016 |
0.018 |
0.02 |
f1(t) f2(t) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t |
|
|
|
|
|
Рис. 2.7 Временные диаграммы сигналов на входах f1(t), f2(t) и на выходе |
||||||||||
f1(t) f2(t) перемножителя первого канала. |
|
|
|
|
|
|
||||
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
f1(t) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
f2(t) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
0.002 |
0.004 |
0.006 |
0.008 |
0.01 |
0.012 |
0.014 |
0.016 |
0.018 |
0.02 |
f1(t) f2(t) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t |
|
|
|
|
|
Рис. 2.8 Временные диаграммы сигналов на входах f1(t), f2(t) и на выходе |
||||||||||
f1(t) f2(t) перемножителя второго канала. |
|
|
|
|
|
|
||||
Из рис. 2.8 следует, что на выходе интегратора второго канала получится значение сигнала равное нулю.
28
Таким образом, из рис. 2.7 и 2.8 следует, что при когерентной демодуляции сигналов BFSK их ортогональность обеспечивается при разносе частот f разн f1 f2 1 2T .
2.2 Частотная модуляция минимальным сдвигом
В системах радиодоступа также используется частотная модуляция с минимальным сдвигом ЧММС (Minimum Shift Keying – MSK) рис. 2.9 и 2.10.
|
|
|
|
dI |
I |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ФНЧ |
|
|
|
Цифровой |
dI |
|
|
|
|
Сигнал |
||
|
|
|
|
|
|
|||
сигнал |
ПрК |
|
|
|
|
Σ |
|
ММС |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
p/2 |
|
p/2 |
|
|
|
dQ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т |
|
ФНЧ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Q |
ФМ |
|
|
|
|
|
|
t |
|
cos 0t |
|
|
|
|
|
|
cos |
|
|
|
|
|
|
|
|
2T |
|
|
|
|
|
|
|
|
а) |
|
|
|
|
|
|
|
|
I |
|
Т |
|
|
|
|
|
|
ФНЧI |
РУI |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
ФДI |
|
|
|
dI |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Сигнал |
|
|
|
|
|
|
|
Цифровой |
ММС |
|
|
|
ВТЧ |
FT |
|
ПрК |
сигнал |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
p/2 |
|
|
|
|
|
dQ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ФНЧQ |
РУQ |
|
|
|
|
|
|
ФДQ |
Q |
|
|
|
|
|
cos |
|
t cos t |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
2T |
б) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 2.9 Структурная схема модулятора а) и демодулятора б) при модуляции с минимальным сдвигом
29
Данные |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
u(t) |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
Цифровой |
|
|
|
|
|
|
|
t |
сигнал |
|
|
|
|
|
Тb |
|
|
u(t) |
|
1 |
|
3 |
|
5 |
|
7 |
dI |
|
|
|
|
|
|
|
t |
|
|
|
|
|
|
|
|
u(t) |
|
|
1 |
3 |
5 |
7 |
|
|
||
|
||||||||||
|
|
|
Тb |
|
|
|
|
|
||
dI |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
u(t) |
2 |
4 |
6 |
8 |
dQ |
|
|
|
t |
Tc |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
u(t) |
|
|
|
|
|
t |
|
||
cos |
|
t |
||
|
2T |
|||
|
||||
|
u(t) |
|
|
|
|
t |
|
t |
|
sin |
|
|
|
|
|
2T |
|
|
|
|
u(t) |
|
|
|
|
t |
t |
||
dI cos |
|
|
||
|
2T |
|
||
|
u(t) |
|
|
|
|
t |
t |
||
dQ sin |
|
|
||
|
2T |
|
||
|
u(t) |
|
|
|
|
t |
|
|
|
dI cos |
|
|
||
|
2T |
|
|
|
cos t |
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
u(t) |
|
|
|
|
t |
|
|
|
dQ sin |
|
t |
||
|
2T |
|
|
|
sin 0t |
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 2.10 Временные диаграммы для модулятора ММС |
|
30