9.7.2. Системы ограниченной полосы пропускания

Лекции по Теоретическим основам цифровой связи   

9. Компромиссы при использовании модуляции и кодирования

9.7.2. Системы ограниченной полосы пропускания

Из уравнения (9.17) видно, что в любой системе цифровой связи эффективность ис­пользования полосы частот возрастает при увеличении произведения WTb. Следова­тельно, в системах ограниченной полосы пропускания часто применяются сигналы с малыми значениями произведения WTb. Например, в системе GSM (Global System for Mobile — глобальная система мобильной связи) используется гауссова манипуляция с минимальным сдвигом (Gaussian minimum shift keying — OMSK), в которой произве­дение WTb равно 0,3 Гц/бит/с [7], где W— ширина полосы частот по уровню 3 дБ.

При использовании системы ограниченной полосы пропускания без кодирования задачей является получение максимально возможного объема переданной информа­ции в заданной полосе пропускания за счет Eb|N0 (сохраняя при этом определенное значение Pb). На графике эффективности использования полосы частот (рис. 9.6) по­казаны рабочие точки когерентной M-арной схемы PSK (MPSK) при Pb=10-5. Пред­полагается, что немодулированный сигнал подвергается фильтрации по Найквисту (идеальной прямоугольной) [2], так что для модуляции MPSK минимальная двойная полоса пропускания, центрированная на промежуточной частоте (intermediate fre­quency — IF), связана со скоростью передачи символов.

                                             (9.18).

Здесь TS — время передачи символа, a RS — скорость передачи символов. Фильтрация по Найквисту дает минимальную полосу пропускания, при которой существует нулевая межсимвольная интерференция; такая идеальная фильтрация определяет минимальную ширину полосы по Найквисту. Следует отметить, что при неортогональной передаче сигналов (например, MPSK или MQAM) полоса пропускания зависит не от плотности точек сигналов в группе, а только от скорости передачи сигналов. При передаче век­тора сигнала система не различает, пришел ли этот сигнал из разреженного или уп­лотненного алфавита. Это и является свойством неортогональных сигналов, которое позволяет уплотнить пространство сигналов и, таким образом, повысить эффектив­ность использования полосы частот за счет мощности передатчика. Из уравне­ний (9.17) и (9.18) запишем, насколько сигнал в модуляции MPSK эффективно ис­пользует полосу при фильтрации по Найквисту.

                                           (9.19)

Точки MPSK, показанные на рис. 9.6, подтверждают соотношение (9.19). Отметим, что модуляция MPSK является схемой эффективного использования полосы. С уве­личением М также растет RIW. Из рис. 9.6 можно убедиться, что модуляция MPSK действительно может дать повышение эффективности использования полосы частот за счет увеличения Eb|N0. Было найдено множество схем модуляции, позволяющих весьма эффективно использовать полосу частот [8], но их рассмотрение выходит за рамки данной книги.

На графике эффективности использования полосы частот (рис. 9.6) показаны две области — область ограниченной полосы пропускания и область ограниченной мощ­ности. Отметим, что желаемые компромиссы, связанные с каждой из этих областей, не являются беспристрастными. В области ограниченной полосы желательным явля­ется большое значение R/W; в тоже время с ростом Eb|N0 выравнивается кривая пре­дельной пропускной способности и для повышения R/W требуется дополнительное увеличение EblN0. Аналогичная связь имеется в области ограниченной мощности. Здесь желательно малое отношение Eb|N0, но кривая предельной пропускной способ­ности становится более крутой и для незначительного снижения требуемого Eb|N0  нужно уменьшить R/W.









© Банк лекций Siblec.ru
Формальные, технические, естественные, общественные, гуманитарные, и другие науки.
E-mail: formyneeds@yandex.ru