Название дипломной работы


Глава 2. Разработка структурной схемы приемо-передатчика



страница6/14
Дата22.06.2019
Размер1.26 Mb.
ТипПояснительная записка
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   14

Глава 2. Разработка структурной схемы приемо-передатчика

2.1 Основные параметры радиотракта стандарта TETRA

2.1.1 Модуляция


В цифровых системах радиосвязи используются специальные виды модуляции, отличающиеся от аналоговых видов. Это вызвано как особенностями цифрового сигнала, позволяющего использовать более эффективные функциональные зависимости между модулируемым и модулирующим сигналами, так и необходимостью обеспечения электромагнитной совместимости с другими существующими системами связи. TETRA – одна из первых цифровых транкинговых систем связи, поэтому представляет интерес рассмотреть процессы модуляции и демодуляции сигнала в данной системе более подробно.

Для передачи сигнала по радиоканалу стандарт TETRA предлагает использовать дифференциальную квадратурную фазовую модуляцию со сдвигом символов π/4 (международное обозначение - π/4-DQPSK). Этот вид модуляции в настоящее время широко применяется во многих цифровых системах связи, например, в сотовой связи стандарта DAMPS, системе беспроводных телефонов DECT и др. Модуляция π/4-DQPSK позволяет формировать компактный спектр радиосигнала с малым уровнем внеполосных излучений при высокой скорости передачи информации и приемлемой помехоустойчивости. Кроме того, прием данного сигнала может осуществляться на разнообразные типы демодуляторов от простейшего частотного дискриминатора до когерентных демодуляторов, что немаловажно при построении радиоприемных устройств различного класса. Эти особенности с учетом высокой стоимости радиочастотного спектра в современных условиях создают веские предпосылки для широкого применения данного вида модуляции. Рассмотрим процессы модуляции и демодуляции сигнала в системе TETRA более подробно.

Функциональная схема модулятора приведена на рисунке 2.1. Вид сигналов в различных точках схемы показан на рисунке 2.2 Формирование сигнала происходит в несколько этапов.

На первом этапе поступающие на вход модулятора биты цифрового сигнала объединяются попарно в т. н. дибиты. На рисунке 2.2 границы дибитов отмечены пунктирными линиями. Каждому i-му дибиту в дешифраторе ставится в соответствие приращение фазового угла Δφi. Такая процедура снижает скорость цифрового потока в два раза, так как два информационных бита кодируются одним значением фазового угла. Зависимость между дибитом и приращением фазового угла приведена в таблице 4.

Затем в накапливающем сумматоре, состоящем из линии задержки на длительность дибита и сумматора, происходит суммирование изменений фазы, в результате чего формируется фаза сигнала φi. рисунке 2.3 показана комплексная плоскость с отображением возможных позиций фазы. Из рисунка видно, что возможны 8 положений вектора с фазовыми углами кратными, π/4.

описание: http://sagatelecom.ru/images/files/setings_radiotrakt_1.gif

Рисунок 2.1 - π/4-DQPSK модулятор.

На следующем этапе в соответствии со структурной схемой в функциональных преобразователях вычисляются квадратурные компоненты комплексной огибающей сигнала.

Isi=cos(φi) - синфазная компонента; 


Qsi=sin(φi) - квадратурная компонента.

Таблица 2.1



Дибит

Приращение фазового угла (Δφi)

00



01



10



11



Сформированный сигнал в точках а и b структурной схемы имеет вид последовательности дельтафункций с ограниченным набором нормированных значений амплитуды: описание: http://sagatelecom.ru/images/files/setings_radiotrakt_6.gif

Импульсный сигнал поступает на формирующие фильтры низкой частоты (ФНЧ). Эти фильтры предназначены для формирования спектра радиосигнала и определенной формы его комплексной огибающей. Данные фильтры являются важнейшими элементами модулятора и демодулятора. Их характеристики отвечают определенным требованиям, которые будут рассмотрены ниже, здесь отметим лишь, что на их выходе квадратурные компоненты приобретают сглаженный вид, соответствующий импульсным характеристикам фильтров. Сглаженные квадратурные компоненты представим в следующем виде.

Isi(t)=АС(t)cos(φi); Qsi(t)=AS(t)sin(φi), 
где АC(t), АS(t), - амплитуды компонент.

описание: http://sagatelecom.ru/images/files/setings_radiotrakt_7.gif

Рисунок 2.2 - Форма сигналов в отдельных точках модулятора.

На рисунке 2.2 с, d показана приблизительная форма квадратурных компонент без учета задержки сигнала в ФНЧ. Однако принципиальным является то, что квадратурные компоненты плавно меняются на интервале дибита. Генератор и фазовращатель формируют квадратурные колебания несущей или промежуточной частоты f0. После попарного перемножения квадратурных компонент и суммирования получим π/4-DQPSK сигнал. Математически эти операции можно представить следующим образом:

 описание: http://sagatelecom.ru/images/files/setings_radiotrakt_8.gif



описание: http://sagatelecom.ru/images/files/setings_radiotrakt_9.gif

Рисунок 2.3 - Отображение возможных положений фазы сигнала на комплексной плоскости при π/4-DQPSK модуляции.

Сформированный сигнал при необходимости переносится на несущую частоту, усиливается и излучается в эфир. Следует отметить еще одну важную особенность π/4-DQPSK модуляции. Из приведенных пояснений следует, что обработка каждого дибита связана с плавным изменением фазы сигнала. А, как известно, скорость изменения фазы можно рассматривать как частотную модуляцию. При π/4-DQPSK модуляции возможны две скорости изменения фазы: большая - при обработке дибитов, требующих изменения фазы на ±3π/4, и меньшая при изменении фазы на ±π/4. Значения девиации можно найти из выражения

 описание: http://sagatelecom.ru/images/files/setings_radiotrakt_10.gif

где Т - длительность дибита.

Подставив известные значения: Т=1/18 кГц, Δφ1=3 π/4, Δφ2= π/4, получим Δf1=6,75 кГц, Δf2=2,25 кГц. Отсюда следует, что при передаче рассмотренного ранее поля коррекции частоты последовательно излучается частота на 6,75 кГц ниже несущей, затем на 2,25 кГц выше и снова на 6,75 кГц ниже, что позволяет при необходимости проводить синхронизацию несущей частоты на приемной стороне.

Таким образом, π/4-DQPSK модуляцию можно рассматривать как разновидность четырехуровневой частотной модуляции.

Из приведенного описания основных этапов формирования сигнала видно, что реализация модулятора может быть выполнена при широком использовании цифровых элементов. Например, учитывая периодичность тригонометрических функций и ограниченный набор значений фазовых углов, приведенная схема от входа до точек а и b может быть реализована с помощью известных схем дешифраторов, т. е. без математических вычислений.

Как отмечалось выше, прием π/4-DQPSK сигнала может осуществляться на демодуляторы различных типов. Наличие в сигнале четырехуровневой частотной модуляции позволяет принимать сигнал на обычный частотный детектор, однако при этом простота реализации детектора обменивается на ухудшение помехоустойчивости приема. Прием на когерентные демодуляторы, обладающие высокими характеристиками по помехоустойчивости, резко усложняет приемник.




Поделитесь с Вашими друзьями:
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   14


База данных защищена авторским правом ©vossta.ru 2019
обратиться к администрации

    Главная страница