Нарисуйте эпюры напряжений формирования комплексной огибающей квадратурной, офсетной ФМ- 4 и соответствующие созвездия

Рис.4.5. Сигнальное созвездие и фазовые переходы огибающейQPSK и O- QPSK.

19. Почему сигнал ЧММС можно формировать по квадратурной схеме офсетной ФМ- 4?

ЧММС можно рассматривать как частный случай когерентной ЧМНФ с индексом ЧМ т=0,5. Согласно (4.12) и (4.14) можно записать при b₁ =±1 и ± Df = ± 1/(4T_c):

, (4.18)

где приращение фазы несущего колебания (квадратур огибающей) на интервале T_c равно ±p/2 (как и при офсетной O-QPSK) и зависит от знаков символов b_i ≡ ±1 модулирующего сигнала u(t). Поэтому модулятор ЧММС может быть реализован по квадратурной схеме рис.4.13, которая обеспечивает т=0,5 с меньшей погрешностью, чем схема на основе ГУН. Схема реализации квадратурного модулятора (4.16) представлена на рис.4.13.

Рис.4.13. Схема реализации квадратурного модулятора ЧММС.

20. Почему сигнал КАМ чувствителен к линейности тракта канала связи и какие элементы тракта являются определяющими для реализации этой линейности?

Ширина спектра КАМ примерно одинакова со спектром М-ичного ФМ сигнала. Однако сигнал КАМ может обеспечить меньшую вероятность ошибки на бит, но имеет большой пик-фактор и повышенные требования к линейности тракта передатчика и канала связи.

21. Спектром какого сигнала (информационного или ПСП) определяется ширина спектра ШПС: а) в системе с прямым расширением спектра; б) в системе со скачками по частоте; в) в системе со скачками по времени?

а) Прямое расширение спектра осуществляется путем перемножения информационного сигнала u_инф.(t) на псевдослучайный сигнал r(t), формируемый из ЦКП в течение всего сеанса связи.

б) При расширении спектра радиосигнала скачками по частоте частота несущего колебания изменяется дискретно во времени, принимая конечное число разных значений. Последовательность её значений можно рассматривать как ПСП, которая формируется в соответствии с некоторым кодом.

в) Излучение сигнала при таком способе производится на коротких интервалах времени Т_пср, положение которых на оси времени определяется псевдослучайным кодом. Ось времени делится на кадры с М окнами. В одном кадре абонент передает информацию только в одном из М окон, номер которого определяется кодом, выделенным абоненту. Для передачи всей информации в окне полоса сигнала увеличивается в М раз, т.е. коэффициент расширения спектра (база сигнала) В=М.

22. Нарисовать сигнальное созвездие комплексной огибающей QPSK при значениях I и Q ±1.

Отметим, что меняя значения I и Q, можно получить амплитудную и фазовую модуляцию (при АМ I и Q изменяются пропорционально).

Если I и Q принимают значения +1 или -1, то амплитуда такого сигнала(4.8) –постоянна и равна √2, а фаза φ принимает значения, показанные на сигнальном созвездии рис.4.5б (в коде Грея).

Рис.4.5. Сигнальное созвездие и фазовые переходы огибающейQPSK и O - QPSK.

23. Как получают квадратуры комплексной огибающей при QPSK?

На рис.4.5а представлен квадратурный принцип

образования этой комплексной амплитуды из последовательности

входных прямоугольных модулирующих электрических импульсов длительностью 2Т_с со значениями +1 или -1.

b(t)

Бит

Тс

Рис.4.5.а. Формирование квадратур модулированной огибающей QPSK и O- QPSK.

24. Зачем сдвигают квадратуру Q при О-QPSK?

Введение такой задержки исключает одновременность переходов в синфазном I и квадратурном Q каналах (рис.4.5a), т.е. исключает скачки фазы на 180°

25. Зачем при ФМ-8 задерживают последовательности a_i после демультиплексора данных, а затем расширяют импульсы?

Для того, чтобы выравнять подпоследовательности, и по значениям параллельного кода трех выравненных подпоследовательностей длиной 3Т_с каждая вычисляются модулирующие квадратуры I и Q огибающей (их код), которые преобразуются ЦАП в аналоговые квадратуры.

26. Что определяют входные биты в модуляторе π/4-QPSK?

Каждая пара входных битов a_2i-1, a_2i определяет (в отличие от модулятора квадратурной ФМ-4) приращение фазы несущего

колебания на величину ∆φ_i, кратную π/4

Значения информационных битов	Приращение фазы несущего колебания (∆φ­i)
a2i-1	a2i
		π/4
		3π/4
		-3π/4
		-π/4

27. Чему равен индекс ЧМ при модулирующих импульсах ±1?

В результате при b₁ =±1: f_в = f₀+k_f| b₁|; f_н = f₀ - k_f. | b₁| и индекс ЧМ (4.13) для сигнала (4.12) равен

28. Чему равны индекс ЧМ при ЧММС и максимальное отклонение частоты Δf?

Если при ЧМНФ в модуляторе на основе ГУН девиация частоты равна

f_в –f_н=2 D f=1/(2T_c),

то индекс ЧМ равен т =2DfТ_с = 0,5, т.е. между f_в и f_н и Т_с обеспечивается соотношение когерентности (кратность) и девиация ЧММС равна ±Df = ±1/(4T_c).

ЧММС можно рассматривать как частный случай когерентной ЧМНФ с индексом ЧМ т=0,5.

29. Чем определяется знак приращения фазы на очередном Т_с в квадратурном модуляторе ЧММС?

Приращение фазы несущего колебания (квадратур огибающей) на интервале T_c равно ±p/2 (как и при офсетной O-QPSK) и зависит от знаков символов b_i ≡ ±1 модулирующего сигнала u(t).

30. Для чего применяют гауссовский ФНЧ в сигналах GMSK?

Сигнал с ЧММС имеет все-таки достаточно широкую полосу частот по причине разрывной первой производной фазовой траектории сигнала рис.4.12. Устранение этого влияния реализует дополнительное сглаживание импульсов b_i модулирующего сигнала на входе модулятора (ГУН) с помощью ФНЧ с гауссовским импульсным откликом и АЧХ вида:

, (4.20)

где F- ширина полосы ФНЧ на уровне -3 дБ.

31. Чем отличается сигнал КАМ от ФМ-М?

При КАМ, в отличие от ФМ, изменяются значения амплитуды и начальной фазы каждого канального символа сигнала.

32. Что отображает сигнальное созвездие КАМ при квадратурной форме записи модулированного сигнала?

При квадратурной схеме реализации КАМ и построении его сигнального созвездия с прямоугольной конфигурацией векторов (разд.3.2.6), удобно записать модулированный сигнал в квадратурной форме (2.49) через вещественную и мнимую части комплексной амплитуды:

S_m(t)=A_mcos(2πf₀t+Ф_т)=A_mcos(Ф_т)cos(2πf₀t)+A_msin(Ф_т) ×sin(2πf₀t)=a_mcos(2πf₀t)+b_msin(2πf₀t), (i-1)Т_с<t≤iT_c (4.22)

где a_m,b_m -координаты m – й точки сигнального созвездия векторов

модулированной комплексной огибающей сигнала КАМ; m =1,2,3..

­­­I

Рис.4.15. Сигнальное созвездие векторов

модулированной огибающей КАМ-16, m = 4.

33. При каких условиях в канале применяют модулированный сигнал OFDM?

При этом для исключения (уменьшения) взаимных межсимвольных искажений сигналов на модулированных поднесущих, спектры их не должны перекрываться по частоте либо должны быть ортогональными.