Модуляция непрерывной фазы - Continuous phase modulation

Модуляция непрерывной фазы (Цена за тысячу показов) - метод для модуляция данных, обычно используемых в беспроводные модемы. В отличие от других когерентных цифровых фазовая модуляция методы, где перевозчик фаза резко сбрасывается до нуля в начале каждого символа (например, M-PSK ), с CPM фаза несущей модулируется непрерывно. Например, с QPSK несущая мгновенно переходит от синуса к косинусу (т.е. 90 градусов сдвиг фазы ) всякий раз, когда одно из двух сообщений биты текущего символа отличается от двух битов сообщения предыдущего символа. Этот разрыв требует, чтобы относительно большой процент мощности происходил за пределами заданного диапазона (например, высокая дробная внеполосное питание ), что приводит к бедным спектральная эффективность. Кроме того, CPM обычно реализуется как постоянная огибающая. форма волны, т.е. мощность передаваемой несущей постоянна, поэтому CPM привлекателен тем, что непрерывность фазы дает высокую спектральную эффективность, а постоянный конверт дает отличную энергоэффективность. Основным недостатком является высокая сложность реализации, необходимая для оптимального приемника.

Фазовая память

Каждый символ модулируется путем постепенного изменения фазы несущей от начального значения до конечного значения в течение продолжительности символа. Модуляция и демодуляция CPM усложняется тем фактом, что начальная фаза каждого символа определяется совокупной общей фазой всех предыдущих переданных символов, которая известна как фазовая памятьСледовательно, оптимальный приемник не может принимать решения ни по одному изолированному символу без учета всей последовательности переданных символов. Это требует максимальная вероятность оценщик последовательности (MLSE), который эффективно реализуется с использованием Алгоритм Витерби.

Фазовая траектория

Манипуляция с минимальным сдвигом (MSK) - другое название CPM с избыточной полосой пропускания 1/2 и линейным фазовая траектория. Хотя эта линейная фазовая траектория непрерывна, она не является гладкий поскольку производная фазы не является непрерывной. Спектральная эффективность CPM может быть дополнительно улучшена за счет использования плавной фазовой траектории. Обычно это достигается путем фильтрации фазовой траектории перед модуляцией, обычно с использованием приподнятого косинуса или Гауссов фильтр. Фильтр приподнятого косинуса имеет смещение нулевых пересечений ровно на время одного символа, поэтому он может дать полный ответ Форма сигнала CPM, предотвращающая межсимвольная интерференция (ISI).

Цена за тысячу показов для частичного ответа

Сигнализация с частичным ответом, например дуобинарная сигнализация, является формой преднамеренного ISI, когда определенное количество соседних символов мешает каждому символу контролируемым образом. MLSE должен использоваться для оптимальной демодуляции любого сигнала в присутствии ISI. Если величина ISI известна, например, с любой схемой сигнализации с частичным ответом, MLSE может использоваться для определения точной последовательности символов (в отсутствие шума). Поскольку для оптимальной демодуляции CPM с полным откликом уже требуется обнаружение MLSE, использование сигнализации с частичным откликом требует небольшой дополнительной сложности, но может обеспечить сравнительно более плавную фазовую траекторию и, таким образом, еще большую спектральную эффективность. Одна из чрезвычайно популярных форм CPM с частичным ответом - ГМСК, который используется GSM в большинстве мобильных телефонов второго поколения в мире. Он также используется в 802.11 FHSS, Bluetooth и многие другие проприетарные беспроводные модемы.

Непрерывная фазовая частотная манипуляция

Непрерывная фазовая частотная манипуляция (CPFSK) - широко используемый вариант частотная манипуляция (FSK), который сам по себе является частным случаем аналогового модуляция частоты. FSK - это метод модуляции цифровые данные на синусоидальный несущая волна, кодируя информацию, содержащуюся в данных, с вариациями в несущей мгновенная частота между одной из двух частот (называемых космическая частота и частота отметок ). Как правило, стандартный сигнал FSK не имеет непрерывный фаза, поскольку модулированный сигнал мгновенно переключается между двумя синусоидами с разными частотами.

Как следует из названия, фаза CPFSK на самом деле непрерывна; этот атрибут желателен для сигналов, которые должны передаваться через ограниченный диапазон канал, поскольку разрывы в сигнале вводят широкополосный частотные составляющие. Кроме того, некоторые классы усилителей демонстрируют нелинейное поведение при работе с почти прерывистыми сигналами; это может оказать нежелательное влияние на форму передаваемого сигнала.

Теория

Если передаваемый конечнозначный цифровой сигнал (сообщение) м(т), то соответствующий сигнал CPFSK будет

{ displaystyle s (t) = A_ {c} cos left (2 pi f_ {c} t + D_ {f} int _ {- infty} ^ {t} m ( alpha) d alpha верно),}

куда А_c представляет собой амплитуду сигнала CPFSK, ж_c это база несущая частота, и D_ж это параметр, который управляет отклонение частоты модулированного сигнала. В интеграл расположен внутри косинус аргумент - это то, что дает сигналу CPFSK его непрерывную фазу; интеграл по любой конечнозначной функции (которая м(т) предполагается, что будет) не будет содержать разрывов. Если предполагается, что сигнал сообщения причинный, то пределы интеграла меняются на нижнюю границу нуля и верхнюю границу т.

Обратите внимание, что это не означает, что м(т) должен быть непрерывным; Фактически, наиболее идеальные формы сигналов цифровых данных содержат разрывы. Однако даже прерывистый сигнал сообщения будет генерировать правильный сигнал CPFSK.

Смотрите также

МСК