Manipulace kvadraturní fáze (QPSK)

Manipulace s digitální fází je obvykle určena počtem různých hodnot fázových úhlů: nejjednodušší - binární fází PPSK manipulace, když nosič přijímá fázové hodnoty 0 nebo 180 °. Když se jedna ze 4 hodnot fázového úhlu slouží k popisu jednoho pulsu modulačního signálu, například: 45 °, 135 °, -45 °, - 135 °, potom v tomto případě každá hodnota fázového úhlu obsahuje dva bity Informace a tento typ manipulace se nazývá kvadraturní fázové fázové směny klíčování.

Čtyř-polohová (kvadratura) fázová manipulace (QPSK může být implementována jako 4-poloha s O-QPSK (Offset Quadrature fázový posun klávesou) nebo jako diferenční kvadraturní fázové směny klíčování.

Při popisu kvadraturní fázové manipulaci QPSK představujeme charakter symbolu. Symbol - elektrický signál představující jeden nebo více binární bity.

Pro úmyslné digitální proud

0, 1, 1, 0, 1, 1, 1, 0, 0,...

každé dva binární jednotky mohou být nahrazeny jedním symbolem.

Prezentace skupiny binárních jednotek s jedním symbolem umožňuje nižší než rychlost informačního toku. Takže symbolická rychlost signálu s QPSK je dvakrát nižší než rychlost signálu s BPSK. To vám umožní snížit kapelu obsazenou QPSK signálem, asi dvakrát, když stejná bitová rychlost.

Signál pro manipulaci s kvadraturou lze zaznamenat

kde U. - nosič amplitudy na frekvenci coo, i- přirozené číslo, (Pi (t) - okamžitá hodnota fáze nosného kmitání, stanovená fázovým úhlem modulačního signálu

kde i. I. = 0,1,2,3.

Chcete-li vytvořit QPSK, schéma se používá v blízkosti architektury (obr. 10.31) do režimu modulátoru BPSK

Sériový digitální proud (B ") Je převeden na demultiplexor (sekvenční-paralelní převodník) k dokonce a lichým komponentům: syfanit obsahující pouze liché (D "k ) A quadratus. (df.), který zahrnuje i bity, po průchodu přes FGH (nebo signální procesor) zadejte vstupy dvojitých (kvadraturních) modulátorů. Činnostní modulátory nastavují zákon změny blokující oscilační fáze (QPSK) a po konverzi v adderu znovu na proud sériového informací, signál prochází vstupním zesilovačem PF. Pásový filtr omezuje rádiový signál, ohromující jeho harmonické.

Zvažte zjednodušující postup pro tvorbu rádiového signálu, zvýraznění hlavních procesů. V horním rameni kvadraturního modulátoru (a podle níže v dolní části) násobí xI (t) (zvláštní Xq (t)) Sekvence s syfase (kvadraturní) nosičem oscilace cos O) 0 t

Obr. 10.31.

Signál na výstupu modulátoru kvadratury

Konverze výsledného poměru, kde mohou být komponenty reprezentovány jako

Potom bude poměr (10.49) mít formu nebo

Jak je vidět z (10.54), modulátor kvadratury může být použit k modulaci nosiče nosiče jak amplitudou a fází. Pokud XI a Xq užívají ± 1, získáme signál s amplitudovou modulací a stálou hodnotou rovnou V2. Obvykle se předpokládá, že amplituda nosiče je normalizována na jeden a poté, amplitudové hodnoty XI digitálních sekvencí a xQ by měl být ± 1 /% / 2, ± 0,707 (obr. 10.32). Kvadraturní modulátor může být také použit v případě, kdy je nutné současně modulovat amplitudu a fázi nosiče oscilace. Například v případě implementace kvadraturní amplitudové modulace (kvadraturní amplitudová modulace, QAM) má každá postava jiná fáze než fáze předchozího symbolu a / nebo vynikající amplitudu.

Obr. 10.32.

Díky rozdělení digitálního proudu (B) Na syfanu a kvadraturě se fáze každého z nich změní pouze každé dvě bity 2. Fáze kolísání ložiskových ložisek v tomto intervalu může trvat pouze jeden ze čtyř hodnot závislých na hf!) a hD (1 ) (Obr. 10.32a).

Pokud během dalšího intervalu mění žádné pulsy digitálního proudu znak, pak nosič zachovává fázi rádiového signálu beze změny. Pokud jeden z digitálních pulzů proudů změní znaménko, pak fáze obdrží posun na ± l / 2. Když se pulsy změní současně (z/ ") a {1 ^), to vede k posunu dopravce l. Změna fáze skákání v 180 ° vede k rozpadu obálky amplitudy na nulu (podobný obr. 10.26). Samozřejmě, takové fáze skoky vedou k významnému rozšíření vysílaného signálu spektra, které je v sítích pevné a ještě více v sítích nepřijatelné mobilní komunikace. Signál na výstupu modulátoru je obvykle filtrován, amplifikován a poté přenášen přes komunikační kanál.

Jak název napovídá, kvadraturní fázový posun klávesy (QPSK) - Manipulace s kvadraturní fází Manipulace je modifikace manipulace s binární fází - klíčování binárního fázového posunu (BPSK). Připomeňme si, že metoda BPSK je vlastně modulací DSBSC C s digitální zprávou jako modulační signál. Je důležité poznamenat, že když jsou informace modulace BPSK přenášeny postupně bity na bit. QPSK je také typ modulace DSBSC, ale dva bity jsou zde přenášeny pro každý časový interval bez použití jiné nosné frekvence.

Vzhledem k tomu, že když jsou QPSK bity přenášeny ve dvojicích, může dojít k iluzi, že přenosová rychlost je dvakrát vyšší než u BPSK. Ve skutečnosti, konverze jedné bitové sekvence do sekvence duálních bitů nutně snižuje přenosovou rychlost zdvojnásobením, že vám nedovoluje získat výhru.

Tak proč je tato modulace potřebná? Snížení dvounásobek přenosové rychlosti signálu metodou QPSK umožňuje zabírat menší část rádiového frekvenčního spektra než signál BPSK. To umožňuje zvýšit počet předplatitelů v komunikačním kanálu.

Obrázek 1 ukazuje blokové schéma implementace matematický model QPSK modulátor.

Na vstupu modulátoru, i bity (s čísly 0, 2, 4 atd) jsou přiděleny pomocí "bitového bitu" z datového proudu a jsou násobeny nosičem, tvořící signál BPSK označený jako PSKI. Současně liché bity (s čísly 1, 3, 5 atd.) Jsou také přiděleny z datového toku a varnimize se stejným nosičem posunutým o 90 °, tvořící druhý signál BPSK označený PSK Q. Jedná se o princip operace QPSK modulátor.

Před přenosem signálu QPSK se dva signál BPSK jednoduše skládá a protože mají stejnou nosnou frekvenci, tyto signály zabírají stejnou část spektra. Za účelem rozdělení signálů, které jsou medy, které jsou posunuty o 90 °, je nutný přijímač s diskriminátorem fáze.

Obrázek 2 ukazuje blokové schéma implementace matematického modelu demodulátoru QPSK.

V diagramu, demodulace dvou signálů BPSK samostatně a současně provádět dva detektory založené na multiplikátorech. Na výstupech detektorů jsou páry bitů zdrojových dat, které s pomocí komparátoru jsou vyčištěny od zkreslení, a jsou shromažďovány v původní sekvenci pomocí 2-bitového paralelního sekvenčního konvertoru.

Abychom pochopili, jak každý detektor alokuje pouze jeden signál BPSK, a ne oba společně, nezapomeňte, že detekce signálů DSBSC má "citlivost" na fázový posun. Recepce zprávy bude tedy optimální pouze v případě, že kolísání nosiče vysílače a přijímače bude přesně shodovat fáze. Je důležité poznamenat, že s fázovým nesouladem 90 ° přijímání se zpráva stane nemožná, protože Amplituda získaného signálu se stává nulou. Jinými slovy, zpráva je plně potlačena.

QPSK demodulátor Tato okolnost se změní ve výhodu. Upozorňujeme, že detektory práce na obrázku 2 používají jeden nosič, ale pro jeden z detektorů se nosič posune o 90 °. V tomto případě jeden detektor obnoví data z jednoho signálu BPSK, zároveň potlačit jiný signál BPSK a druhý detektor obnovuje druhý signál BPSK, ohromující první signál BPSK.

Prospektivní modulační metody v širokopásmovém přenosu dat

Dnes odborníci v oblasti komunikace již nebudou překvapit tajemnou frázi spektra spektra. Širokopásmové připojení (konkrétně se schovávají za těchto slov) Systémy přenosu dat se od sebe liší metodou a rychlostí přenosu dat, typu modulace, rozsah přenosu, servisních možností atd. Navrhovaný článek se pokusil klasifikovat systémy širokopásmového připojení na základě modulace použitého v oblasti modulace jim.

Základní ustanovení

Systémy přenosu širokopásmových dat (WSPD) podléhají části protokolů s jediným standardem IEEE 802.11 a v radiofrekvenční části - jednotná pravidla FCC (americká federální komise). Nicméně, oni se liší od sebe metodou a rychlostí přenosu dat, typu modulace, rozsah přenosu, možností servisu a tak dále.

Všechny tyto vlastnosti jsou důležité při výběru SLS (potenciální kupující) a základny prvků (vývojář, výrobce komunikačních systémů). V této recenzi byl proveden pokus o klasifikaci SLS na základě nejméně osvětlených v charakteristikách technické literatury, a to jejich modulace.

Použití různých typů dalších modulací používaných ve spojení s modulací fáze (BPSK) a kvadraturní fází (QPSK) pro zvýšení rychlosti informací při přenosu širokopásmových signálů v rozsahu 2,4 GHz, můžete dosáhnout rychlosti přenosu informací na 11 Mbit / s s přihlédnutím k omezením předloženým FCC pracovat v tomto rozsahu. Vzhledem k tomu, že širokopásmové signály se předpokládá, že mají být přenášeny bez získání licence na frekvenční rozsah, charakteristiky signálů jsou omezeny tak, aby se snížilo vzájemné rušení.

Tyto typy modulace jsou různé formy m-ichny ortogonální modulace (MOK), fázové pulzní modulace (ppm), modulace amplitudy kvadratury (QAM). Širokopásmové připojení může také zahrnovat signály získané současně pomocí několika paralelních kanálů oddělených frekvencí (FDMA) a / nebo časem (TDMA). V závislosti na konkrétních podmínkách je vybrán jeden nebo jiný typ modulace.

Vyberte typ modulace

Hlavním úkolem jakéhokoli komunikačního systému je převod informací ze zdroje zprávy spotřebiteli v nejekonomičtějším způsobem. Tento typ modulace je proto vybrán, který minimalizuje působení rušení a zkreslení, čímž se dosáhne maximální rychlosti informační rychlosti a minimálního koeficientu chyb. Typy typů modulace byly vybrány v několika kritériích: odolnost proti distribuci multipath; rušení; počet dostupných kanálů; Požadavky na linearitu výkonových zesilovačů; Spáchání rozsahu přenosu a složitosti provádění.

DSSS modulace

Většina typů modulace uvedených v recenzi je založena na širokopásmových signálech získaných přímým posloupností (DSSS), klasickými širokopásmovými signály. V systémech s DSSS, expanze signálového spektra několikrát umožňuje současně snížit spektrální hustotu signálního napájení. Rozšíření spektra se obvykle provádí vynásobením poměrně úzkopásmového signálu širokopásmovému rozsáhlému signálu. Rozsáhlý signál nebo rozsáhlý kód je často nazýván kódem šumu, nebo pn (pseudonoise) -code. Princip popsané expanze spektra je znázorněno na OBR. jeden.

Bitové období - období informačního bitu
Období lodi - období čipu
Datový signál - data
PN-Code - šum-jako kód
Kódovaný signál - širokopásmový signál
DSSS / MOK modulace

Širokopásmové signály získané přímou sekvencí, s M-IR-ortogonální modulací (nebo krátce modulací MOK) známé po dlouhou dobu, ale jsou velmi obtížné je implementovat na analogových komponentách. Použití digitálních čipů, dnes můžete použít jedinečné vlastnosti této modulace.

Odrůda Mok je M-iChic Dva setrogonální modulace (MBOK). Zvýšení rychlosti informování je dosaženo pomocí několika ortogonálních kódů PN současně při zachování stejné frekvence čipu a formy spektra. Mbok-modulace účinně používá energii spektra, tj. Má dostatečně vysoký poměr přenosové rychlosti do energetiky signálu. Je odolný vůči interferenci a multipath distribuci.

Z obrázku na Obr. 2 MBOK modulační schémata ve spojení s QPSK lze vidět, že kód PN je vybrán z m-ortogonálních vektorů v souladu s datovým bajtem. Protože I- a Q kanály jsou ortogonální, mohou současně vystavit Mbok. Invertované vektory se používají s modulací dvou-rone, což umožňuje zvýšit rychlost informací. Nejoblíbenější ortogonální Walsh vektory s rozměrem vektoru více 2. Tak, pomocí WALSH vektorů s rozměrem 8 a QPSK jako kódy PN, s rychlostí 11 megáčpů za sekundu v plném souladu s normou IEEE 802.11, může Buďte v každém symbolu kanálu vysílat 8 bitů, získávání rychlosti v kanálu 1,375 megasImvolů za sekundu a informační rychlost 11 Mbps.

Modulace umožňuje jednoduše jednoduše uspořádat spolupráci s širokopásmovými systémy pracujícími se standardní rychlostí čipů a pouze pomocí QPSK. V tomto případě se přenos záhlaví rámu koná rychlost 8krát méně (v každém případě), což umožňuje méně než rychlostní systém správně vnímat tento titul. Poté dochází ke zvýšení rychlosti přenosu dat.
1. Vstupní data
2. Scrambler.
3. Multiplexor 1: 8
4. Výběr jedné z 8 funkcí WALSH
5. Výběr jednoho z 8 funkcí WALSH
6. Výstup i-kanál
7. Výstup Q-kanál

Teoreticky MBOK má mírně menší chybový faktor (BER) ve srovnání s BPSK se stejným poměrem EB / N0 (v důsledku vlastností kódování), což činí tuto modulaci nejúčinnější energie signálu. V BPSK, každý bit zpracovává nezávisle na druhém, symbol je rozpoznán v MBOK. Pokud to není rozpoznáno, neznamená to, že všechny kousky tohoto symbolu jsou omylem přijaty. Pravděpodobnost provést chybného symbolu se tedy rovná pravděpodobnosti učinit chybného bitu.

Spektrum modulovaných signálů MBOK odpovídá IEEE 802.11 instalované ve standardu. V současné době, Aironet Wireless Communications, Inc. Nabídka bezdrátové mosty Pro sítě Ethernet a tokenové kroužky pomocí technologie DSSS / MBOK a vysílání informací do etheru rychlostí až 4 Mbps.

Odolnost proti multipath šíření závisí na vztahu EB / N0 a fázové deformace signálu. Numerická simulace širokopásmové signalizace s modulací MBOK provedenou polovodičem Harris uvnitř budov potvrdila, že tyto signály jsou dostatečně odolné vůči těmto rušivým faktorům1. Viz: Andren C. 11 Mbps modulační techniky // Harris Semiconductor Newsletter. 05/05/98.

Na Obr. 3 prezentované grafy závislosti pravděpodobnosti přijímání chybného datového rámu (per) ze vzdálenosti u vyzařovaného napájení signálu 15 dB / mw (po dobu 5,5 mb / s - 20 dB / mw) získané jako výsledek numerické modelování, Pro různé rychlosti přenosu informací.

Modelování ukazuje, že se zvýšením ES / N0 vyžaduje pro spolehlivé rozpoznávání znaků, významně se výrazně zvyšuje v podmínkách silného resetu signálu. Chcete-li to odstranit, můžete použít konzistentní příjem několika anténami. Na Obr. 4 Představuje výsledky pro tento případ. S optimálním dohodnutým recepcí bude roven náměstím na nekonzistentní recepci. Při zvažování Obr. 3 a 4 musí být zapamatovány, že s per \u003d 15% bude skutečná ztráta v rychlosti informacity 30% z důvodu potřeby re-vysílat neúspěšné balíčky.

Předpoklad pro používání QPSK ve spojení s MBOK je koherentní zpracování signálu. V praxi je dosaženo přijímáním preambule a záhlaví rámu pomocí BPSK pro nastavení fázové smyčky zpětná vazba. To vše, stejně jako použití sériových korelátorů pro soudržné zpracování signálu, však zvyšuje složitost demodulátoru.

CCSK modulace

Širokopásmové signály získané přímou sekvencí s M-IR-ortogonální modulací a modulací cyklickými kódy, (CCSK) snadnější demodulovat ve srovnání s MBOK, protože se používá pouze jeden kód PN. Tento typ modulace dochází v důsledku časového posunu korelačního vrcholu uvnitř symbolu. Použití CHARCKER CODE 11 A SPEED 1 MEGASIMVIVA za sekundu, můžete posunout vrchol do jedné z osmi pozic. Zbývající 3 pozice neumožňují, aby byly použity pro zvýšení rychlosti informacity. Tímto způsobem můžete přenášet tři informační bity do symbolu. Přidáním BPSK můžete přenášet další informační bit na znak, který je pouze 4. Nakonec pomocí QPSK získáme 8 informačních bitů na symbolu kanálu.

Hlavním problémem pro PPM a CCSK je citlivost na distribuci multipath, když zpoždění mezi reprodukcí signálu překročí dobu trvání kódu PN. Proto je v interiéru s takovými reprezentacemi obtížně používat tyto typy modulace. CCSK je poměrně snadné demodulovat a potřebujete jen mírně komplikovat tradiční schéma modulátoru / demodulátoru. Schéma CCSK je podobná systému modulace MBOK s QPSK (viz obr. 2), pouze namísto bloku výběru jednoho z 8 funkcí WALSH je zde jednotka SHIFT.

DSSS / ppm modulace

Širokopásmové signály získané přímou sekvencí s fázovým pulzním modulacím (DSSS / ppm) je typ signálů, což je další vývoj signálů s expanzí spektra přímou sekvencí.

Myšlenka modulace plamimpulsu pro běžné širokopásmové signály je to, že zisk v oblasti informační rychlosti se získá změnou časového intervalu mezi korelačními vrcholy sériových znaků. Modulace byla vynalezena Rajeev Krishnamaorty a Izrael Bar-David v laboratoři Bella v Nizozemsku.

Aktuální implementace modulace umožňují určit osm temporálních poloh korelačních pulzů v následovníka symbolů (uvnitř intervalu sekvence PN). Pokud je taková technologie aplikována nezávisle na I- a Q-kanálech v DQSK, to ukazuje 64 (8x8) různých informačních stavů. Kombinace modulace pulzní pulzní s DQSK-modulací, která poskytuje dva různé stavy v I-kanálu a dvou různých stavech v Q-kanálu, přijímají stavy 256 (64x2x2), což odpovídá 8 informací o 8 informačních bitů na znak.

DSSS / QAM-modulace

Širokopásmové signály získané přímou sekvencí, s kvadraturou amplitudovou modulací (DSSS / QAM), mohou být reprezentovány jako klasické širokopásmové signály s modulací DQSK, ve kterém jsou informace přenášeny také změnou amplitudy. Použití dvouúrovňové amplitudové modulace a DQSK se získají 4 různé stavy v I-kanálu a 4 různých stavech v Q-kanálu. Modulovaný signál může být také podroben modulaci fázového pulsu, což zvýší rychlost informacity.

Jednou z omezení DSSS / QAM je, že signály s takovou modulací jsou poměrně citlivé na distribuci multipath. V důsledku použití současně a fázové a amplitudové modulace se poměr EB / N0 zvyšuje, aby získal stejnou hodnotu BER pro MBOK.

Chcete-li snížit citlivost na zkreslení, můžete použít ekvalizér. Jeho použití je však nežádoucí ze dvou důvodů nežádoucí.

Za prvé, je nutné zvýšit posloupnost znaků, konfigurace ekvalizéru, který zase zvyšuje délku preambule. Za druhé, s přidáním ekvalizéru zvýší náklady na systém jako celek.

Další kvadraturní modulace lze použít v systémech s frekvenčním skákáním. WaveActcess propustil modem s značkou Jaguar, která využívá technologii frekvence, modulace QPSK společně s 16QAM. Na rozdíl od frekvenční modulace FSK obecně přijímá v tomto případě, to umožňuje skutečná rychlost Přenos dat 2.2 Mbps. Inženýři Waveaccess věří, že použití technologie DSSS s více vysoké rychlosti (Až 10 Mbps) Je to nepraktické v důsledku menšího přenosového rozsahu (ne více než 100 m).

OCDM modulace

V širokopásmových signálech získaných multiplexováním více širokopásmových signálů s ortogonálním kódovým těsněním (Ortogonal Code Division Multiplex - OCDM) se současně používá několik širokopásmových kanálů na jedné frekvenci.

Kanály jsou odděleny použitím ortogonálních kódů PN. Sharp oznámil 10 megabit modem postavený na této technologii. Ve skutečnosti 16 kanálů s 16 čipovými ortogonálními kódy jsou současně přenášeny. BPSK se používá v každém kanálu, pak kanály jsou shrnuty analogovou metodou.

Data MUX - INPUT MULTIPLEXER

BPSK - Fáze modulační jednotka

Spread - Rozšiřující jednotka spektra přímou sekvencí

Sum - výstupní adder

Modulace OFDM.

Širokopásmové signály získané multiplexováním několika ortogonálních frekvenčních těsnění širokopásmových signálů (ortogonální frekvenční dělení multiplexu) jsou simultánní přenos při různých nosných frekvencích signálů s fázovou modulací. Modulace je popsána ve standardu MIL-STD 188C. Jedním z jeho výhod je vysoká odolnost proti selhání ve spektru vyplývající z multipath útlumu. Útlum úzkých kapel může vyloučit jeden nebo více dopravců. Spolehlivá sloučenina je zajištěna distribucí energie symbolů několika frekvencí.

To překračuje spektrální účinnost podobného systému QPSK o 2,5 krát. Existují připravené mikroobvodové implementace modulace OFDM. Zejména Motorola uvolní Demodulátor OFDM MC92308 a "front-end" čip pro OFDM MS92309. Diagram typického modulátoru pro OFDM je znázorněno na Obr. 6.

Data MUX - INPUT MULTIPLEXER

Channel - Frekvenční kanál

BPSK - Fáze modulační jednotka

Sum - Frekvenční kanál Change

Závěr

Srovnávací tabulka ukazuje odhady každého typu modulace na různých kritériích a závěrečném posouzení. Menší skóre odpovídá nejlepšímu indikátoru. Kvadraturní amplitudová modulace se odebírá pouze pro srovnání.

Během vyšetření byly vyřazeny různé typy modulací s nepřijatelnými hodnotami odhadů různých ukazatelů. Například širokopásmové signály s modulací 16-polohovací fází (PSK) - v důsledku špatného odolnosti proti rušení, velmi širokopásmové signály - v důsledku omezení délky frekvenčního pásma a musí mít alespoň tři kanály pro spolupráce Nedaleko rádiových sítí.

Mezi uvažované typy širokopásmových modulací je nejzajímavější je M-iChic dvou-rone modulace - Mbok.

Závěrem bych chtěl zmínit modulaci, která nevstoupila do série experimentů provedených firmou Harris Semiconductor Engineers. Mluvíme O filtrované QPSK-modulaci (filtrovaný kvadraturní fázový posun klávesy - FQPSK). Tato modulace byla vyvinuta profesorem Kamilo Fant z University of California a patentovaný s Didcom, Inc.

Pro získání FQPSK použijte nelineární filtrování signálového spektra ve vysílači s následným obnovením v přijímači. Výsledkem je, že spektrum FQPSK trvá přibližně dvakrát menší plochu ve srovnání s QPSK spektrem, jiné věci jsou stejné. Kromě toho za (chybový faktor při přenosu paketu) FQPSK je lepší než parametr GMSK o 10-2-10-4. GSMK je použita gaussova frekvenční modulace, zejména v digitálním standardu mobilní komunikace GSM. Nová modulace byla dostatečně oceněna a používána ve svých produktech takové společnosti jako EIP Microwave, Lockheed Martin, komunikace L-3, stejně jako NASA.

Je nemožné určit, jaký druh modulace bude použit v XXI Century SSRD. Každý rok je počet informací roste na světě, tedy všichni více informací budou přenášeny prostřednictvím komunikačních kanálů. Vzhledem k tomu, že frekvenční spektrum je jedinečným přírodním zdrojem, pak požadavky na spektrum používané přenosovým systémem nepřetržitě rostou. Proto je volba nejvíce efektivní způsob Modulace při vývoji SLSP je i nadále jedním z nejdůležitějších problémů.

Publikováno na absenci článků popisujících fyzickou stránku přenosu informací na rádiovém kanálu.
Rozhodli jsme se opravit tento opomenutí a psát cyklus příspěvků bezdrátový přenos data.
V první z nich budeme hovořit o hlavním aspektu přenosu informací pomocí rádiového signálu - modulace.

Modulace (lat. Modulatio - dimenze) - proces změny jednoho nebo více parametrů vibrací s vysokofrekvenčním nosičem zákonem nízkofrekvenčního informačního signálu.
Předávané informace jsou položeny na řídicím signálu a role informačního nosiče provádí vysokofrekvenční kmitání zvané nosič.
Modulace může být provedena změnou amplitudy, fáze nebo frekvence vysokofrekvenčního nosiče.
Tato technika poskytuje některé důležité výhody:

1. Umožňuje vytvářet rádiový signál, který bude mít vlastnosti s příslušnými vlastnostmi nosiče. Na vlastnosti vln různých frekvenčních pásem lze číst například.
2. Umožňuje použití malých antén, protože velikost antény musí být úměrná vlnové délce.
3. Umožňuje vyhnout se interferenci s jinými rádiovými signály.

Datový proud přenášený v sítích WIMAX odpovídá frekvenci v oblasti 11 kHz. Pokud se snažíme předávat tento nízkofrekvenční signál přes vzduch, budeme potřebovat anténu následujících rozměrů:

Anténa dlouhého 24 kilometru se nezdá dostatečně vhodná pro použití.
Pokud tento signál přenášíme na nosné frekvenci v 2,5 GHz (frekvence používaná v Yota WiMax), pak potřebujeme anténu o délce 12 cm.

Analogová modulace.

Před pokračováním přímo na digitální modulaci poskytnu obrázek ilustrující analog am (amplitudu) a fm (frekvence) modulace, která osvěží mnoho školních znalostí:


Zdroj


Am (amplitudová modulace)


FM (frekvenční modulace)

Digitální modulace a její typy.

V digitální modulaci je analogový pásový signál modulován digitálním bitemem.
Existují tři základní typy digitální modulace (nebo řazení) a jeden hybrid:

1. Zeptejte se - Amplitude Shift Keying (amplituda binární modulace).
2. FSK - klíčování frekvence (frekvenční binární modulace).
3. PSK - fázový posun klíčování (fázová binární modulace).
4. Zeptejte se / PSK.

Zmiňujeme, že existuje tradice v ruské telekomunikační terminologii, která používá termín "manipulace" modulovat digitální signál.

V případě amplitudy šifrování může být amplituda signálu pro logickou nulou (například) dvakrát méně logické a jednotky.
Frekvenční modulace podobně představuje logickou jednotku s větším frekvenčním intervalem než nula.
Fáze šifrování představuje "0" jako signál bez posunu a "1" jako signál s posunem.
Ano, tady se právě zabýváme "fázovým posunem" :)
Každá ze schémat má své vlastní silné a slabé stránky.

• Zeptejte se, je dobré, pokud jde o účinnost používání frekvenčního pásma, ale podléhá zkreslení v přítomnosti hluku a není účinná z hlediska spotřeby energie.
• FSK - přesně opak, je energeticky účinný, ale účinně nepoužívá frekvenční pásmo.
• PSK je dobrý v obou aspektech.
• Zeptejte se / PSK - kombinace dvou schémat. To vám umožní ještě lépe používat frekvenční pásmo.

Nejjednodušší schéma PSK (zobrazeno na obrázku) má své vlastní jméno - binární fázové směny klíčování. Jediný fázový posun mezi "0" a "1" je o 180 stupňů, polovina období.
Existuje také QPSK a 8-PSK:
QPSK používá 4 různé fázové posuny (čtvrtletní období) a může kódovat 2 bity v symbolu (01, 11, 00, 10). 8-PSK používá 8 různých fázových posunů a může kódovat 3 bity v symbolu.

Jeden z soukromých implementací schématu Ask / PSK, který se nazývá QAM - modulaci QUADRURATRATION AMPRITUDE (Čadňová amplituda modulace (CAM). Jedná se o metodu pro kombinování dvou signálů AM v jednom kanálu. Volání na zdvojnásobení efektivní šířky pásma. QAM používá Dva nosiče se stejnou frekvencí, ale s rozdílem ve fázi na čtvrtinu období (tedy slovo Quadrature vznikne). Vyšší úrovně QAM jsou postaveny na stejných principech jako PSK. Máte-li zájem o detaily, můžete snadno Najděte je online.
Teoretická efektivita využití šířky pásma:

Formát	Účinnost (bit / C / Hz)
Bpsk.	1
QPSK.	2
8-PSK.	3
16-QAM.	4
32-QAM.	5
64-QAM.	6
256-QAM.	8

Čím těžším modulačním schématem, tím více je škodlivý účinek na něm zkreslený během přenosu a menší vzdálenost od základny, na kterém může být signál úspěšně přijat.
Teoreticky, PSK a QAM schémata jsou ještě vyšší, ale v praxi, když se používá, je to taky velký počet Chyby.
Nyní, když jsme přezkoumali hlavní body, můžete napsat, které modulační schémata se používají v sítích WiMAX.

Modulace signálu v sítích WIMAX.

WiMAX používá "Dynamic Adaptive Modulace", což umožňuje základní stanici, aby se rozhodl možnost mezi šířkou pásma a maximální vzdáleností přijímače. Zvýšit rozsah, základna To může přepínat mezi 64-QAM, 16-QAM a QPSK.

Závěr.

Doufám, že se mi podařilo udržet rovnováhu mezi popularitou prezentace a technickým obsahem. Pokud se tento článek ukáže být v poptávce, budu i nadále pracovat v tomto směru. Technologie WiMAX má mnoho nuancí, které lze říci.