Фазомонипулированые сигналы и способы его формирования

-

В цифровой системе передачи данных задание сигнала-переносчика и способа его модуляции полностью определяет модем как устройство преобразования дискретных символов в сигналы, передаваемые по каналу связи. В качестве сигналов-переносчиков могут использоваться простые гармонические колебания, сложные сигналы в виде суммы гармонических колебаний, составные сигналы, радио- и видеоимпульсы различной формы, последовательности импульсов и т. д. Способы модуляции определяются тем, какой параметр сигнала-переносчика изменяется под воздействием информационного (модулирующего) сигнала. Обычно название модуляции соответствует названию модулируемого параметра сигнала-переносчика: амплитудная, частотная, широтно-импульсная, фазо-импульсная, структурная (модуляция формы широкополосного сигнала) и т. д. Наиболее часто в радио- и проводных каналах связи в качестве снгналов-переносчиков используются одиночные гармонические колебания или суммы гармонических колебаний с различными частотами. Такие сигналы- переносчики называют несущими колебаниями, а их параметры — параметрами несущих колебаний. Поскольку гармоническое колебание полностью определяется тремя параметрами — амплитудой, частотой и начальной фазой, то различают три основных способа модуляции гармонических несущих колебаний — амплитудная (AM), частотная (ЧМ) и фазовая (ФМ) модуляция.
Важным параметром модема и способа модуляции является число вариантов сигнала на выходе модема или, что то же самое, число вариантов модулируемого параметра выходного сигнала. Это число называется позиционностью сигнала и способа модуляции. Если говорят: m-позиционная фазовая модуляция, это означает, что каждый элемент сигнала на выходе модулятора имеет одну из m допустимых начальных фаз. Если все m вариантов сигнала равновероятны, то производительность модулятора как источника информации на входе непрерывного канала связи, т. е. количество информации, вырабатываемое им в единицу времени, прямо пропорционально двоичному логарифму числа m:
N_кlog_2m (1)
Эту величину называют кратностью модуляции, ибо она показывает, сколько двоичных единиц информации содержится в каждом элементе сигнала при данном способе модуляции или, что то же самое, во сколько раз увеличивается информационная емкость данной системы по сравнению с двухпозиционной (однократной) системой при той же длительности элементарного сигнала. Наиболее часто позиционность выбирают так, чтобы она равнялась целой степени числа два, тогда кратность N_к — целое число. Например, N_к-кратная фазовая модуляция означает, что в каждом элементарном сигнале на выходе модулятора содержится N_к бит информации, а фаза сигнала на входе непрерывного канала имеет m2(N_к ) допустимых значений.
Для двухпозиционной фазовой модуляции на интервале одной посылки 0tT передаваемые сигналы имеют вид:
s_1 (t)a"sin"(ωtφ_0) (2)
s_2 (t)a"sin" (ωtφ_0π)-a"sin"(ωtφ_0)
Интерес к цифровой передаче сообщений с помощью фазовой модуляции вызван в первую очередь тем, что, согласно фундаментальным результатам теории потенциальной помехоустойчивости, среди всех двухпозиционных сигналов противоположные сигналы, т.е. сигналы с однократной ФМ, потенциально обладают наибольшей помехоустойчивостью. Количественные соотношения здесь таковы: для достижения заданной вероятности ошибки при ФМ достаточна мощность сигнала, вдвое меньшая, чем при ЧМ, и вчетверо меньшая, чем при АМ [1].

В данной работе приведены основные сведения о фазоманипулированных сигналах, подробнее рассмотрены наиболее популярные классы ФМ сигналов, такие как сигналы Баркера и М-последовательности. Представлены общие принципы формирования данных сигналов.
Отметим, что кроме кодов Баркера и М-последовательностей существуют такие разновидности ФМ сигналов как последовательности Лежандра и Якоби, нелинейные последовательности, дополнительные последовательности, последовательности максимальной вероятности, здесь не описанные.