2.9: Резюме

Last updated
Save as PDF

Page ID: 30749

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

Всі сучасні методи модуляції вражають інформацією на синусоїдальному носії, який знаходиться на досить високій частоті, щоб її можна було легко передати. Існує багато методів модуляції, з вибором яких можна використовувати на основі технології, доступної для реалізації схеми модуляції, допуску схеми модуляції до перешкод, наскільки ефективно схема модуляції використовує спектр ЕМ та кількість споживаної потужності постійного струму. У військовому зв'язку також важливо, щоб схема модуляції виробляла шумоподібний сигнал, який важко виявити та перехопити.

Перші широко прийняті схеми модуляції виробляли прості імпульси, які використовуються в бездротовій телеграфії. Толерантність до перешкод була досягнута за рахунок відносно повільної передачі бітів, а значить і надмірності. Більше інформації було передано, коли була введена амплітудна модуляція для накладення голосу на носій. При цій схемі перешкоди завжди були проблемою, і як тільки перешкоди з'являлися на сигналі, її не можна було зняти і придушити. Першим значним прогресом в методах модуляції був винахід частотної модуляції. У цій схемі вузькосмуговий аналоговий модулюючий сигнал (наприклад, голос) став відносно широкосмуговим частотно-модульованим радіочастотним сигналом. Коли модульований сигнал був прийнятий і демодульований, широка смуга пропускання модульованого сигналу була згорнута до вихідного відносно вузькосмугового модулюючого сигналу. Процес демодуляції поєднував корельовані компоненти модульованого сигналу та некорельовані компоненти, шум та перешкоди, були придушені.

Впровадження цифрової модуляції стало значним прогресом у придушенні перешкод. Зараз передавалася цифрова інформація, і помилки в даних, викликані перешкодами і шумами, були б абсолютно неприйнятними. Рішення полягало в тому, щоб вбудовувати коди, що виправляють помилки в даних, щоб, якщо керована кількість бітів було втрачено в переданому сигналі, вихідні дані все ще можуть бути повністю відновлені. Як результат, цифрове радіо (з використанням цифрової модуляції) може використовуватися в ситуаціях з ще більшими спотвореннями, ніж це було прийнятно в аналоговому радіо (з використанням аналогової модуляції). Якщо перешкоди низькі, то сучасні бездротові системи використовують перемикання модуляції високого порядку на нижчу (і менш спектрально ефективну) модуляцію, коли це необхідно, щоб впоратися з більш високими перешкодами.

Кілька важливих показників використовуються для забезпечення міри характеристик сигналу. Коефіцієнт гребеня, відношення піку до середнього та коефіцієнт потужності конверта від піку до середнього (PMEPR) - це всі показники того, наскільки ретельно слід приділяти нелінійній схемній конструкції, особливо до конструкції підсилювача та змішувача. Підсилювачі повинні працювати так, щоб піковий сигнал посилювався з мінімальними спотвореннями. Саме піковий сигнал визначає потужність постійного струму, яку отримує підсилювач. Однак середня вихідна потужність РФ переднього кінця визначається середнім показником оболонки. Таким чином, високий сигнал PMEPR призведе до зниження ефективності підсилювача.

Багато методів, описаних у цьому розділі для модуляції та демодуляції радіочастотних сигналів, були представлені як схеми техніки. Однак багато сучасних телефонів підтримують кілька стандартів, а апаратна реалізація вимагатиме декількох копій подібних версій аналогових схем. Сьогодні більш економічно ефективним є виконання більшості операцій в блоці DSP. Більшу частину часу реалізація DSP близька до апаратної реалізації. Прикладом може служити відновлення носія. Для вузькосмугових сигналів зв'язку в бездротових комунікаторах відновлення несучих може бути виконано за допомогою цифрової реалізації концепцій, описаних для апаратних схем відновлення несучих. Незважаючи на те, що для впровадження багатьох методів в апаратному забезпеченні є більш енергоефективним, необхідність підтримки декількох стандартів викликала необхідність реконфігурації програмного забезпечення, доступного за допомогою блоку DSP. Який підхід використовується - рішення конструктора радіочастотних систем - досвідченого інженера з багатим досвідом роботи в бездротових технологіях. Тому важливо, щоб початківець і практикуючий радіочастотний інженер мав широку перспективу радіочастотних схем та теорії зв'язку. Звідси акцент в цій книзі на системний підхід до РФ і СВЧ проектування.

Частотна модуляція та аналогічний метод модуляції ПМ були використані в аналоговому стільниковому радіо 1G. З додаванням АМ три схеми є основою всього аналогового радіо. Цифрове стільникове радіо почалося з 2G, і існувало два типи стільникових радіостанцій 2G з системою GSM, що використовує модуляцію GMSK, тип модуляції FSK та систему NADC, що використовує модуляцію\(π/4\) -DQPSK. Дві системи 2G були несумісними. Стільникове радіо 3G використовувало два типи модуляції QPSK, один для висхідної лінії зв'язку від трубки до базової станції, і один від базової станції до трубки. Системи 1G—3G реалізували більшість функцій модуляції та демодуляції в аналоговому обладнанні. За допомогою стільникового радіо 4G та 5G підтримується велика кількість схем модуляції, вибираючи настільки високий порядок модуляції, як це дозволено умовами каналу. Більшість модуляції та демодуляції в 4G та 5G реалізовані в DSP лише з перекладом на радіочастотний сигнал та з нього, реалізований в аналоговому обладнанні.