Лекции по Теоретическим основам цифровой связи   

4. Полосовая модуляция и демодуляция

4.5. Некогерентное обнаружение

4.5.1. Обнаружение сигналов в дифференциальной модуляции PSK

Название дифференциальная фазовая манипуляция (differential phase-shift keying — DPSK) иногда требует некоторого пояснения, поскольку со словом "дифференциальный" связано два различных аспекта процесса модуляции/демодуляции: процедура кодирования и про­цедура обнаружения. Термин "дифференциальное кодирование" употребляется тогда, ко­гда кодировка двоичных символов определяется не их значением (т.е. нуль или единица), а тем, совпадает ли символ с предыдущим или отличается от него. Термин "дифференциальное когерентное обнаружение" сигналов в дифференциальной модуляции PSK (именно в этом значении обычно используется название DPSK) связан со схемой обнаружения, ко­торая зачастую относится к некогерентным схемам, поскольку не требует согласования по фазе с принятой несущей. Стоит отметить, что дифференциально кодированные сиг­налы PSK иногда обнаруживаются когерентно. Эта возможность будет рассмотрена в разделе 4.7.2.

В некогерентных системах не предпринимаются попытки определить действитель­ное значение фазы поступающего сигнала. Следовательно, если переданный сигнал имеет вид

то принятый сигнал можно описать следующим образом.


(4.41)


Здесь α — произвольная константа, обычно предполагаемая случайной переменной, равномерно распределенной между нулем и 2π, a n(t) — процесс AWGN.

Для когерентного обнаружения используются согласованные фильтры (или их эквива­ленты); для некогерентного обнаружения подобное невозможно, поскольку в этом случае выход согласованного фильтра будет зависеть от неизвестного угла а. Но если предполо­жить, что а меняется медленно относительно интервала в два периода (2T), то разность фаз между двумя последовательными сигналами и не будет зависеть от α.

(4.42)

Основа дифференциального когерентного обнаружения сигналов в дифференциаль­ной модуляции PSK (DPSK) состоит в следующем. В процессе демодуляции в качест­ве опорной фазы может применяться фаза несущей предыдущего интервала передачи символа. Ее использование требует дифференциального кодирования последовательно­сти сообщений в передатчике, поскольку информация кодируется разностью фаз ме­жду двумя последовательными импульсами. Для передачи i-го сообщения (i= 1, 2,.... М) фаза текущего сигнала должна быть смещена на радиан относительно фазы предыдущего сигнала. Вообще, детектор вычисляет координаты поступающего сигнала путем определения его корреляции с локально генерируемыми сигналами и . Затем, как показано на рис. 4.16, детектор измеряет угол

между вектором текущего принятого сигнала и вектором предыдущего сигнала.

Вообще, схема DPSK менее эффективна, чем PSK, поскольку в первом случае, вследствие корреляции между сигналами, ошибки имеют тенденцию к распространению (на соседние времена передачи символов). Стоит помнить, что схемы PSK и DPSK отличаются тем, что в первом случае сравнивается принятый сигнал с идеаль­ным опорным, а во втором — два зашумленных сигнала. Отметим, что модуляция DPSK дает вдвое больший шум, чем модуляция PSK. Следовательно, при использова­нии DPSK следует ожидать вдвое (на 3 дБ) большей вероятности ошибки, чем в слу­чае PSK; ухудшение качества передачи происходит довольно быстро с уменьшением отношения сигнал/шум (вопрос достоверности передачи при использовании модуля­ции DPSK рассмотрен в разделе 4.7.5). Преимуществом схемы DPSK можно назвать меньшую сложность системы.

Рис. 4.16. Сигнальное пространство для схемы DPSK



*****
© Банк лекций Siblec.ru
Формальные, технические, естественные, общественные, гуманитарные, и другие науки.