6. Частотная модуляция дискретным процессом.
7. Частотная манипуляция.
Частотная манипуляция (англ. Frequency-shift keying (FSK)) – это один из трех основных способов модуляции цифрового сигнала.
Частотная манипуляция сигналов
При частотной манипуляции в зависимости от передаваемого символа изменяется частота несущего сигнала. Например, для передачи "0" используется частота 5Гц, а "1" - 10Гц. Этот вид манипуляции также не сложен в реализации и является более помехоустойчивым, чем амплитудная манипуляция. Но, в эфире довольно часто наблюдаются частотно-селективные помехи, вызванные работой промышленного оборудования (генераторы, трансформаторы). Если передаваемый сигнал окажется в полосе действия таких помех, то возможен высокий процент потери информации или даже полное "перекрытие" канала связи.
Частотная манипуляция также как и амплитудная редко применяется на практике. ЧМ используется лишь в хорошо защищенных каналах связи при передаче на небольшие расстояния.
8.?
9. Модуляция с минимальным частотным сдвигом.
Одной из схем модуляции без разрыва фазы является манипуляция с минимальным частотным сдвигом (MSK). MSK можно рассматривать как частный случай частотной манипуляции без разрыва фазы. Сигнал MSK можно представить следующим образом.
Здесь f0 – несущая частота, dk=±1 представляет биполярные данные, которые передаются со скоростью R=1/T, а xk – это фазовая постоянная для k-го интервала передачи двоичных данных. Отметим, что при dk=1 передаваемая частота – это f0+1/4T, а при dk=-1 – это f0-1/4T. В течение каждого Т-секундного интервала передачи данных значение xk постоянно, т.е. xk=0 или π, что диктуется требованием непрерывности фазы сигнала в моменты t=kT. Это требование накладывает ограничение на фазу, которое можно представить следующим рекурсивным соотношением для xk.
Уравнение для s(t) можно переписать в квадратурном представлении.
Синфазный компонент обозначается как akcos(πt/2T)cos2πf0t, где cos2πf0t – несущая, cos(πt/2T) – синусоидальное взвешивание символов, ak – информационно-зависимый член. Подобным образом квадратурный компонент – это bksin(πt/2T)sin2πf0t, где sin2πf0t – квадратурное слагаемое несущей, sin(πt/2T) – такое же синусоидальное взвешивание символов, bk – информационно-зависимый член. Может показаться, что величины ak и bk могут изменять свое значение каждые T секунд. Однако из-за требования непрерывности фазы величина ak может измениться лишь при переходе функции cos(πt/2T) через нуль, а bk – только при переходе через нуль sin(πt/2T). Следовательно, взвешивание символов в синфазном или квадратурном канале – это синусоидальный импульс с периодом 2T и переменным знаком. Синфазный и квадратурный компоненты сдвинуты относительно друг друга на T секунд.
Выражение для s(t) можно переписать в иной форме.
Здесь dI(t) и dQ(t) имеют такой же смысл синфазного и квадратурного потоков данных. Схема MSK, записанная в таком виде, иногда называется MSK с предварительным кодированием. Графическое представление s(t) дано на рис. 3.4. На рис. 3.4. а) и в) показано синусоидальное взвешивание импульсов синфазного и квадратурного каналов, здесь умножение на синусоиду дает более плавные переходы фазы, чем в исходном представлении данных. На рис. 3.4. б) и г) показана модуляция ортогональных компонентов cos2πf0t и sin2πf0t синусоидальными потоками данных. На рис. 3.4. д) представлено суммирование ортогональных компонентов, изображенных на рис. 3.4. б) и г). Из выражения для s(t) и рис.3.4. можно заключить следующее: 1) сигнал s(t) имеет постоянную огибающую; 2) фаза радиочастотной несущей непрерывна при битовых переходах; 3) сигнал s(t) можно рассматривать как сигнал, модулированный FSK, с частотами передачи f0+1/4T и f0-1/4T. Таким образом, минимальное разнесение тонов, требуемое при модуляции MSK, можно записать следующим образом:
что равно половине скорости передачи битов. Отметим, что разнесение тонов, требуемое для MSK, – это половина (1/T) разнесения, необходимого при некогерентном обнаружении сигналов, модулированных FSK. Это объясняется тем, что фаза несущей известна и непрерывна, что позволяет осуществить когерентную демодуляцию сигнала. [2]
Рис. 3.4. Манипуляция с минимальным сдвигом: а) модифицированный синфазный поток битов; б) произведение синфазного потока битов и несущей; в) модифицированный квадратурный поток битов; г) произведение квадратурного потока битов и несущей; д) сигнал MSK.