Modulacja faza ciągła - Continuous phase modulation

Modulacja fazy ciągłej ( CPM ) jest metoda modulacji danych powszechnie wykorzystywanych w modemach bezprzewodowych . W przeciwieństwie do innych spójnych cyfrowej modulacji fazy techniki, gdzie nośnik fazy gwałtownie ustawiana na zero na początku każdego symbolu (na przykład M- PSK ), CPM faza nośna jest modulowana w sposób ciągły. Na przykład, w QPSK nośnik natychmiast skacze z sinusa do cosinus (to jest 90 ° z przesunięciem fazy ), gdy jeden z dwóch komunikatów bity bieżącego symbolu różni się od dwóch bitów komunikatów poprzedniego symbolu. Ta nieciągłość wymaga stosunkowo dużego procentu mocy występują poza zamierzonego zakresu (na przykład, wysoka frakcyjnej z pasmem mocy ), prowadząc do słabej wydajności widmowej . Ponadto CPM jest zwykle realizowany jako stałej obwiedni fali , czyli moc przekazywana nośnik jest stały. Dlatego CPM jest atrakcyjna, ponieważ wysokie wydajności ciągłości fazy efektywność widmowa i ciągłą obwiednię wydajności doskonałą wydajność energii. Podstawową wadą jest wysoka złożoność wdrożenia konieczne dla optymalnego odbiornika.

pamięć faza

Każdy symbol jest modulowana przez stopniowe zmiany fazy nośnika od wartości wyjściowej do wartości końcowej, na czas trwania symbolu. Modulacja i demodulacja CPM jest skomplikowana przez fakt, że w początkowej fazie każdego symbolu jest określany przez łączny całkowity fazie wszystkich uprzednio transmitowanych symboli, który jest znany jako pamięć fazy . Dlatego optymalnym odbiornik nie może podejmować decyzje dotyczące dowolnego symbolu pojedyncze bez podejmowania całą sekwencję transmitowanych symboli uwzględnione. To wymaga największej wiarogodności Sequence prognozy (MLSE), który skutecznie wdrożone za pomocą algorytmu Viterbiego .

faza trajektorii

Kluczowanie przesuwem minimum (MSK) jest inna nazwa CPM z nadmiaru przepustowości 1/2 i liniowej trajektorii fazy . Chociaż ta trajektoria liniowa faza jest ciągła, to nie jest gładka , gdyż pochodną fazy nie jest ciągła. Wydajność widmowa CPM mogą być ponadto ulepszona przez zastosowanie gładkiej trajektorii faz. Zwykle jest to realizowane przez filtrowanie trajektorii faz przed modulacją, zwykle przy użyciu podniesionego kosinusa lub filtr Gaussa . Cosinus Uniesiona filtr ma przejścia przez zero przesunięte dokładnie jednym czasie symbolu, i tak może uzyskania pełnej odpowiedzi CPM przebieg, który zapobiega międzysymbolowej (ISI) zakłóceń .

Częściowa odpowiedź CPM

Sygnalizacja częściowej reakcji, takich jak duo-binarne sygnałów , jest formą celowego ISI, gdzie pewna liczba sąsiadujących symboli zakłócać każdego symbolu w sposób kontrolowany. MLSE należy stosować optymalnie demodulacji żadnego sygnału w obecności ISI. W przypadku, gdy ilość ISI jest znana, na przykład za pomocą każdego systemu sygnalizacyjnego częściowej reakcji, MLSE mogą być stosowane w celu ustalenia dokładnej sekwencji symboli (przy braku szumu). Ponieważ optymalne demodulacji CPM pełnej odpowiedzi wymaga już MLSE wykrywanie, z wykorzystaniem sygnalizacji częściowej odpowiedzi wymaga niewiele dodatkowej złożoności, ale może stać się stosunkowo płynność tor fazowy, a tym samym jeszcze lepsze wydajności widmowej. Jeden bardzo popularną formą CPM częściowej odpowiedzi jest GMSK , który jest używany przez GSM w większości 2-giej generacji telefonów komórkowych na świecie. Jest również wykorzystywany w 802.11 FHSS, Bluetooth oraz wiele innych zastrzeżonych modemów bezprzewodowych.

Ciągła faza przesuwem częstotliwości

Ciągła faza przesuwem częstotliwości (CPFSK) jest powszechnie stosowany wariant przesuwem częstotliwości (FSK), który sam w sobie jest szczególnym przypadkiem analogowej modulacji częstotliwości . FSK jest sposób modulowania danych cyfrowych na kolumnę sinusoidalnej fali nośnej kodującego informacje zawarte w danych na zmiany przewoźnika chwilowej częstotliwości pomiędzy jednym z dwóch częstotliwości (określonych jako częstotliwości przestrzeni i znaku częstotliwości ). Na ogół, standardowy sygnał FSK, nie ma ciągłej fazy, jak wyłączniki modulowanej fali natychmiast dwóch sinusoid o różnych częstotliwościach.

Jak sama nazwa wskazuje, faza CPFSK jest faktycznie ciągłe; Ta właściwość jest pożądana dla sygnałów, które mają być transmitowane na ograniczony pasmowo kanału jako nieciągłości w sygnale wprowadzania szerokopasmowych składowych częstotliwościowych. Ponadto niektóre klasy wzmacniacze nieliniowe wykazują działanie, gdy są napędzane za pomocą sygnałów prawie nieciągłych; to może mieć niepożądane skutki dla kształtu nadawanego sygnału.

Teoria

Jeżeli skończenie o wartości sygnałów cyfrowych transmitowany (wiadomość) to m ( t ), to jest odpowiedni sygnał CPFSK

${\ Displaystyle s (t) = A_ {c} \ bo \ lewo (2 \ pi F_ {c} t + D_ {K} \ int _ {- \ infty} ^ {T} o (\ a) d \ alfa \dobrze)\,}$

gdzie _C reprezentuje amplitudę sygnału CPFSK, f _c jest podstawą częstotliwości nośnej i D _F jest parametrem, który reguluje odchylenie częstotliwości w modulowanym sygnale. Integralną znajdujący się w cosinus argumentu „s, co daje CPFSK sygnalizować swoją ciągłą fazę; integralną w dowolnym skończenie o wartości funkcji ( m ( t ) przyjmuje się) nie zawiera nieciągłości. Jeżeli sygnał przesłanie przyjmuje się przyczynowych , wtedy granice integralnego zmiany dolna granica zera i wyższą granicę T .

Należy zauważyć, że to nie oznacza, że m ( t ) musi być ciągłe; w rzeczywistości większość idealne przebiegi cyfrowe dane zawierają nieciągłości. Jednak nawet przerywany sygnał wiadomość wygeneruje odpowiedni sygnał CPFSK.

Zobacz też

• MSK

Referencje

Notacja dla przebiegu CPFSK została zaczerpnięta z:

• Leon W. Couch II , "cyfrowe i analogowe Communication Systems, 6 Edition" , Prentice Hall, Inc., 2001 . ISBN  0-13-081223-4
• [1] S. Cheng R. lyer Sehshadri MC Valenti i D. Torrieri, zdolność ciągłą niekoherentnej fazy kluczowania przesunięcia częstotliwości, w Proc. Konf. na Info. Sci. i Sys (CISS) , (Baltimore, MD), marzec 2007.
• CPM kalkulator minimalna odległość (MLSE / MLSD związany)