Двоичная фазовая манипуляция

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА

ДВОИЧНАЯ ФАЗОВАЯ МАНИПУЛЯЦИЯ И

КВАДРАТУРНАЯ ФАЗОВАЯ МАНИПУЛЯЦИЯ

Двоичная фазовая манипуляция

В экспериментах было показано, что АМ и FM модуляторы позволяют передавать цифровые сигналы с разделением каналов. Чтобы не путать модуляторы цифровых сигналов с модуляторами музыкальных и речевых сигналов, их принято называть соответственно ASK и FSK (амплитудные и частотные манипуляторы, соответственно).

При ASK каждому из двух уровней цифрового сигнала (“0” или “1”) соответствует одно из двух значений амплитуды несущей. При FSK уровень цифрового сигнала управляет частотой несущей. Наконец, существует еще один вид модуляции, называемый Binary Phase Shift Keying (BPSK) – двоичная фазовая манипуляция, где поток двоичных данных Data stream переключает фазу несущего колебания. На рисунке 1 показан BPSK сигнал, который согласован по времени с изменениями модулирующего цифрового сигнала.

Следует обратить внимание, что когда логический уровень цифрового сигнала меняется на противоположный, фаза модулированного сигнала изменяется на 180º. Если, например, логический уровень цифрового сигнала изменяется в тот момент, когда BPSK сигнал приближается к положительному пику, то он меняет свое направление и начинает приближаться к отрицательному пику (и наоборот).

Возможно, вы не сразу заметите, что чередующиеся полупериоды огибающей BPSK сигнала совпадают по форме с исходным сообщением. Следовательно, BPSK сигнал на самом деле является сигналом с двухполосной модуляцией с подавлением несущей – double-sideband suppressed carrier (DSBSC). Таким образом, для генерации BPSK сигнала и восстановления данных из него можно использовать традиционные DSBSC модуляторы и демодуляторы, принцип работы которых пояснялся ранее.

Не исключено, что у вас могут возникнуть сомнения, какой из видов модуляции наиболее предпочтительный: ASK, FSK или BPSK. При прочих одинаковых достоинствах метод BPSK обладает наилучшей помехозащищенностью, которое обеспечивает наименьшее количество ошибок при приеме данных. На втором месте оказывается FSK, а на последнем – ASK. В тоже время ASK и FSK модуляторы дешевле в изготовлении. Например, FSK применялась в самых доступных по цене модемах, предназначенных для передачи данных по телефонной линии.

Помехи

Как правило, системы радиосвязи, радиовещания и телевидения находятся под влиянием “вредных” электромагнитных излучений, называемых помехами (noise). Одни помехи создаются природными источниками, такими, как Солнце или разряд молнии во время грозы. Большинство других помех, умышленно или нет, возникают в результате человеческой деятельности. Например, электромагнитное излучение электрических машин или электронного оборудования. В то же время, в системах связи могут возникать помехи при непосредственном участии людей, например, из-за абонентов, которые в данный момент используют соседний канал связи.

Большинство помех накладываются на полезный сигнал, когда он передается через канал связи, и искажают его форму, что, в свою очередь, приводит к искажению звучания после демодуляции. При очень больших искажениях, когда уровень шума слишком большой по отношению к уровню полезного сигнала (малое отношение сигнал/шум), демодуляция становится невозможной.