Цифровые виды модуляции

Различают три метода цифрового представления непрерывных сигналов (цифровой модуляции) - импульсно-кодовую модуляцию (ИКМ), разностную ИКМ, или ИКМ с предсказанием и дельта-модуляцию. Частный случай ИКМ с предсказанием - дифференциальная ИКМ (ДИКМ). Во всех случаях процедура цифровой модуляции состоит из трёх операций: дискретизации, квантования и кодирования. Дискретизация и квантование осуществляются на основе дискретизации с соблюдением условий теоремы Котельникова, а квантование - исходя из допустимого уровня шумов квантования. В то же время каждый метод модуляции обладает определёнными особенностями.

ИКМ - это наиболее распространённый метод цифровой модуляции. Непрерывный сигнал после дискретизации и квантования превращается в последовательность импульсов с квантованной амплитудой. Квантованный АИМ сигнал является дискретным, и хотя в принципе возможна его непосредственная передача по каналам связи, из-за относительно большой вероятности ошибки при регенерации многоуровневого сигнала в случае высокого уровня помех, такая передача нецелесообразна. Поэтому в системах ИКМ многоуровневый сигнал в процессе кодирования преобразуется в двоичный. Кодирование состоит в замене по определённому правилу каждого из импульсов с квантованной амплитудой кодовой группой двоичных символов. Поскольку выбор числа уровней квантования определяется допустимым шумом квантования, обычно приходится решать обратную задачу: определять минимально необходимое число разрядов кода, который может быть использован для кодирования при заданном числе квантованных уровней. В пункте приёма ИКМ сигнал подвергается обратному преобразованию в АИМ колебание (декодированию). Для этого непрерывный поток символов должен быть разделён на кодовые группы, каждая из которых соответствует одному отсчёту исходного сигнала. Декодированный сигнал аналогичен отсчётам исходного сигнала и выделяется с помощью ФНЧ. На рис 1.8 представлен амплитудный спектр АИМ при полосовом моделирующем сигнале с нижней и верхней частотами F1, F2 соответственно.

Из описанного принципа ИКМ следует, что при этом методе цифрового преобразования каждый отсчёт сигнала кодируется отдельно и соответственно каждая кодовая группа несёт информацию об одном отсчёте сигнала. Корреляционные связи, которые имеются в сигнале, никак не влияют на процесс кодирования и поэтому необходимое число уровней квантования при выбранном шаге квантования определяется только диапазоном изменения уровней входного сигнала. В то же время ясно, что при наличии корреляции между значениями сигнала в моменты дискретизации можно уменьшить требуемое число уровней квантования и снизить необходимую пропускную способность канала связи, не увеличивая при этом мощность шума квантования

либо, сохраняя неизменным (по сравнению с ИКМ) число уровней квантования, уменьшить шум квантования. В данном случае квантуются и кодируются не мгновенные значения кодируемого сигнала в моменты дискретизации, а разность между действительным и предсказанным значениями сигнала в тактовый момент. Предполагается, что при наличии корреляционных связей между отсчётами разность, которую необходимо квантовать и кодировать, оказывается меньшей, чем абсолютные значения сигнала в моменты дискретизации.

Если предсказанное значение сигнала в i - тактовый момент принимается равным значению сигнала в предыдущий тактовый момент, то такой метод цифровой модуляции называется дифференциальной ИКМ (ДИКМ). Ширина спектра разностного сигнала совпадает с шириной спектра исходного сигнала. Поэтому при ДИКМ частота дискретизации выбирается, как и при ИКМ, исходя из теоремы Котельникова, а отсчёты разностного сигнала кодируются комбинациями из нескольких символов.

Рис. 1.8. Амплитудный спектр АИМ при полосовом модулирующем сигнале ИКМ

В случае ДИКМ, как и при ИКМ, основным источником шумов является квантование. Но, в отличие от ИКМ, при этом методе отсутствуют шумы ограничения, поскольку результат процесса кодирования не зависит от абсолютного значения входного сигнала, но зато возможно появление другого вида искажений, так называемой перегрузки по крутизне, когда приращение сигнала за тактовый интервал чрезмерно велико.

Перейти на страницу: 1 2

Другое по теме:

Разработка функциональных узлов цифровой системы передачи
Постоянно растущие объёмы передаваемой информации, расширение номенклатуры услуг и ряд других факторов ставят задачи непрерывного увеличения пропускной способности и скорости передачи данных в цифровых системах передачи. Одна ...

Расчет волноводной фазированной антенной решетки с вращающейся поляризацией
Одной из наиболее быстро развивающихся областей радиоэлектроники является техника антенн и устройств СВЧ. Уровень ее развития во многом определяет состояние телекоммуникационных систем, радиолокации, навигации, ...

©  www.techvarious.ru - 2018