11 Mayıs 2011, 07:42

Radyo sinyali modülasyonu

• Yota şirket blogu

Yazıya yaptığı yorumlarda radyo kanalı üzerinden bilgi aktarımının fiziksel yönünü anlatan yazıların bulunmamasından şikayetçiydi.
Biz de bu eksikliği düzeltip kablosuz veri aktarımı ile ilgili bir yazı dizisi yazmaya karar verdik.
Bunlardan ilkinde, radyo sinyalleri yoluyla bilgi aktarımının ana yönü olan modülasyondan bahsedeceğiz.


Modülasyon (enlem. modülasyon - boyut) - düşük frekans yasasına göre yüksek frekanslı bir taşıyıcı salınımının bir veya daha fazla parametresini değiştirme işlemi bilgi sinyali.
İletilen bilgi kontrol sinyalinde bulunur ve bilgi taşıyıcının rolü, taşıyıcı adı verilen yüksek frekanslı bir salınım tarafından oynanır.
Modülasyon, yüksek frekanslı bir taşıyıcının genliğini, fazını veya frekansını değiştirerek gerçekleştirilebilir.
Bu teknik birkaç önemli avantaj sunar:

1. Bunlara karşılık gelen özelliklere sahip bir radyo sinyali oluşturmanıza olanak sağlar. taşıyıcı frekansı. Farklı dalgaların özellikleri hakkında frekans aralıklarıörneğin okuyabilirsiniz.
2. Antenin boyutunun dalga boyuyla orantılı olması gerektiğinden küçük antenlerin kullanımına izin verir.
3. Diğer radyo sinyalleriyle paraziti önlemenizi sağlar.

WiMax ağlarında iletilen veri akışı 11 kHz civarında bir frekansa karşılık gelir. Bu düşük frekanslı sinyali havadan iletmeye çalışırsak aşağıdaki boyutlarda bir antene ihtiyacımız olacaktır:

24 kilometre uzunluğundaki bir antenin kullanımı pek kullanışlı görünmüyor.
Bu sinyali 2,5 GHz'lik bir taşıyıcı frekansın (şu anda kullanılan frekans) üzerine bindirilmiş olarak iletirsek Yota WiMax), o zaman 12 cm uzunluğunda bir antene ihtiyacımız var.

Analog modülasyon.

Doğrudan gitmeden önce dijital modülasyon, birçok okul bilgisini tazeleyecek analog AM (genlik) ve FM (frekans) modülasyonunu gösteren bir resim vereceğim:


orijinal sinyal


AM ( genlik modülasyonu)


FM ( frekans modülasyonu)

Sayısal modülasyon ve çeşitleri.

Dijital modülasyon analogunda taşıyıcı sinyal dijital bit akışıyla modüle edilir.
Üç temel dijital modülasyon (veya kaydırma) türü ve bir hibrit vardır:

1. ASK – Genlik kaydırmalı anahtarlama.
2. FSK – Frekans kayması anahtarlama (frekans ikili modülasyonu).
3. PSK – Faz kaydırmalı anahtarlama.
4. ASK/PSK.

Rus radyo iletişim terminolojisinde, dijital sinyalle modülasyon için “manipülasyon” terimini kullanma geleneğinin bulunduğunu da belirteyim.

Genlik kayması durumunda, mantıksal sıfır için sinyal genliği (örneğin) mantıksal sıfırın yarısı kadar olabilir.
Frekans modülasyonu benzer şekilde sıfırdan daha büyük bir frekans aralığına sahip mantıksal bir modülasyonu temsil eder.
Faz kayması, kaymasız bir sinyal olarak "0"ı ve kaymalı bir sinyal olarak "1"i temsil eder.
Evet, burada sadece “faz kayması” ile uğraşıyoruz :)
Planların her birinin kendine özgü güçlü ve zayıf yönleri vardır.

• ASK, bant genişliği verimliliği açısından iyidir ancak gürültü varlığında bozulmaya yatkındır ve güç tüketimi açısından çok verimli değildir.
• FSK tam tersidir; enerji açısından verimlidir ancak bant genişliği açısından verimli değildir.
• PSK her iki açıdan da iyi.
• ASK/PSK iki şemanın birleşimidir. Frekans bandının daha iyi kullanılmasına olanak sağlar.

En basit PSK şemasının (şekilde gösterilmektedir) kendi adı vardır - İkili faz kaydırmalı anahtarlama. Kullanılan tek faz kayması “0” ile “1” - 180 derece arasındadır, yarım periyottur.
Ayrıca QPSK ve 8-PSK da vardır:
QPSK 4 farklı faz kayması (çeyrek döngü) kullanır ve sembol başına 2 bit (01, 11, 00, 10) kodlayabilir. 8-PSK, 8 farklı faz kayması kullanır ve sembol başına 3 bit kodlayabilir.

ASK/PSK şemasının özel uygulamalarından birine QAM - Dörtlü Genlik Modülasyonu (QAM) adı verilir. Bu, iki AM sinyalini bir kanalda birleştirme yöntemidir. Etkinliği ikiye katlamanıza olanak tanır. verim. QAM, aynı frekansa sahip ancak çeyrek döngü faz farkına sahip iki taşıyıcı kullanır (dolayısıyla kareleme kelimesi). Daha yüksek QAM seviyeleri PSK ile aynı prensipleri takip eder. Ayrıntılarla ilgileniyorsanız, bunları çevrimiçi olarak kolayca bulabilirsiniz.
Teorik Bant Genişliği Verimliliği:

Biçim	Verimlilik (bit/sn/Hz)
BPSK	1
QPSK	2
8-PSK	3
16-QAM	4
32-QAM	5
64-QAM	6
256-QAM	8

Nasıl daha karmaşık şema modülasyon, iletim sırasında darbe distorsiyonlarının etkisi ne kadar zararlı olursa ve modülasyonla arasındaki mesafe o kadar küçük olursa Baz istasyonu sinyalin başarılı bir şekilde alınabileceği yer.
Teorik olarak PSK ve QAM şemaları daha da fazladır yüksek seviye, ancak pratikte bunları kullanırken çok fazla şey var çok sayıda hatalar.
Artık ana noktaları ele aldığımıza göre WiMax ağlarında hangi modülasyon şemalarının kullanıldığını yazabiliriz.

WiMax ağlarında sinyal modülasyonu.

WiMax, baz istasyonunun verim ile alıcıya olan maksimum mesafe arasında denge kurmasına olanak tanıyan "dinamik uyarlanabilir modülasyon" kullanır. Menzili artırmak için baz istasyonu 64-QAM, 16-QAM ve QPSK arasında geçiş yapabilir.

Çözüm.

Umarım sunumun popülerliği ile içeriğin teknikliği arasında bir denge kurabilmişimdir. Bu makalem talep görürse bu yönde çalışmaya devam edeceğim. WiMax teknolojisinin tartışılabilecek birçok nüansı vardır.

LickSec > Radyo iletişimi

Dört konumlu faz kaydırmalı anahtarlama (QPSK)

İletişim teorisinden, ikili faz modülasyonunun BPSK'nin en yüksek gürültü bağışıklığına sahip olduğu bilinmektedir. Ancak bazı durumlarda iletişim kanalının gürültü bağışıklığını azaltarak verimini artırmak mümkündür. Üstelik gürültüye dayanıklı kodlama kullandığınızda sistemin kapsadığı alanı daha doğru planlayabilirsiniz. mobil iletişim.

Dört konumlu faz modülasyonu dört taşıyıcı faz değerini kullanır. Bu durumda ifade (25) ile tanımlanan sinyalin y(t) fazının dört değer alması gerekir: 0°, 90°, 180° ve 270°. Ancak diğer faz değerleri daha yaygın olarak kullanılır: 45°, 135°, 225° ve 315°. Dörtlü faz modülasyonunun bu tür gösterimi Şekil 1'de gösterilmektedir.

Aynı şekil her bir taşıyıcı faz durumunun taşıdığı bit değerlerini göstermektedir. Her durum aynı anda iki bit yararlı bilgi iletir. Bu durumda bitlerin içerikleri, bir alım hatası nedeniyle taşıyıcı fazın bitişik durumuna geçiş, tek bir bit hatasından daha fazlasına yol açmayacak şekilde seçilir.

Tipik olarak, bir QPSK modülasyon sinyali oluşturmak için bir kareleme modülatörü kullanılır. Bir kareleme modülatörünü uygulamak için iki çarpana ve bir toplayıcıya ihtiyacınız olacak. Çarpan girişleri, doğrudan NRZ kodunda giriş bit akışlarıyla sağlanabilir. Yapısal şema böyle bir modülatör Şekil 2'de gösterilmektedir.

Bu tip modülasyonda giriş bit akışının iki biti bir sembol aralığı sırasında aynı anda iletildiğinden, bu tip modülasyonun sembol hızı sembol başına 2 bittir. Bu, bir modülatörü uygularken ayırmanız gerektiği anlamına gelir. giriş akışı iki bileşene ayrılır - faz içi bileşen I ve karesel bileşen Q. Sonraki blokların senkronizasyonu, sembol hızında gerçekleştirilmelidir.

Bu uygulama ile modülatörün çıkışındaki sinyalin spektrumu sınırsız olup yaklaşık şekli Şekil 3'te gösterilmektedir.

Şekil 3. Dört konumlu faz sinyal spektrumu QPSK modülasyonu NRZ sinyali tarafından modüle edilmiş

Doğal olarak, bu sinyal kullanılarak spektrumda sınırlandırılabilir. bant geçiren filtre modülatörün çıkışında açılır, ancak bu asla yapılmaz. Nyquist filtresi çok daha verimlidir. Nyquist filtresi kullanılarak oluşturulan QPSK sinyal karesel modülatörünün blok diyagramı Şekil 4'te gösterilmektedir.

Şekil 4. Nyquist filtresi kullanan QPSK modülatörünün blok diyagramı

Nyquist filtresi yalnızca kullanılarak uygulanabilir dijital teknoloji dolayısıyla Şekil 17'de gösterilen devrede bir dijital-analog dönüştürücü(DAC). Nyquist filtresinin çalışmasının bir özelliği, referans noktaları arasındaki aralıklarda girişinde sinyal bulunmaması gerektiğidir, bu nedenle girişinde, yalnızca referans noktaları anında çıkışına sinyal veren bir darbe şekillendirici bulunur. Geri kalan zamanlarda çıkışında sıfır sinyali vardır.

İletilen formun bir örneği dijital sinyal Nyquist filtresinin çıkışı Şekil 5'te gösterilmiştir.

Şekil 5. Dört konumlu QPSK faz modülasyonu için örnek Q sinyali zamanlama diyagramı

Radyo sinyalinin spektrumunu daraltmak için verici cihazda Nyquist filtresi kullanıldığından, yalnızca sinyal noktalarında sinyalde semboller arası bozulma görülmez. Bu, Şekil 6'da gösterilen Q sinyali göz diyagramından açıkça görülebilir.

Nyquist filtresinin kullanılması, sinyal spektrumunun daraltılmasına ek olarak, üretilen sinyalin genliğinde de bir değişikliğe yol açar. Sinyalin referans noktaları arasındaki aralıklarda genlik, nominal değere göre artabilir veya neredeyse sıfıra düşebilir.

Hem QPSK sinyalinin genliğindeki hem de fazındaki değişiklikleri izlemek için bir vektör diyagramı kullanmak daha iyidir. Şekil 5 ve 6'da gösterilen aynı sinyalin fazör diyagramı Şekil 7'de gösterilmektedir.

Şekil 7 a = 0,6 olan QPSK sinyalinin vektör diyagramı

QPSK sinyalinin genliğindeki değişiklik, modülatör çıkışındaki QPSK sinyalinin osilogramında da görülebilir. Şekil 6 ve 7'de gösterilen sinyal zamanlama diyagramının en karakteristik bölümü Şekil 8'de gösterilmektedir. Bu şekilde, hem modüle edilmiş sinyal taşıyıcının genliğindeki düşüşler hem de nominal seviyeye göre değerindeki artış açıkça görülmektedir.

Şekil 8. a = 0,6 olan bir QPSK sinyalinin zamanlama diyagramı

Şekil 5 ... 8'deki sinyaller, a = 0,6 yuvarlama faktörüne sahip bir Nyquist filtresinin kullanılması durumu için gösterilmektedir. Bu katsayının daha düşük bir değerine sahip bir Nyquist filtresi kullanıldığında, Nyquist filtresinin dürtü tepkisinin yan loblarının etkisi daha güçlü bir etkiye sahip olacak ve Şekil 6 ve 7'de açıkça görülebilen dört sinyal yolu tek bir sürekli bölgede birleşecektir. . Ayrıca sinyal genliğindeki dalgalanmalar nominal değere göre artacaktır.

Şekil 9 - a = 0,6 olan bir QPSK sinyalinin spektrogramı

Sinyalin genlik modülasyonunun varlığı, bu tür modülasyonu kullanan iletişim sistemlerinde oldukça doğrusal bir güç amplifikatörünün kullanılmasının gerekli olduğu gerçeğine yol açmaktadır. Ne yazık ki, bu tür güç amplifikatörlerinin verimliliği düşüktür.

Minimum frekans aralığına sahip MSK ile frekans modülasyonu, yayındaki dijital radyo sinyalinin kapladığı bant genişliğini azaltmanıza olanak tanır. Ancak bu tür bir modülasyon bile modern mobil radyo sistemlerinin tüm gereksinimlerini karşılamamaktadır. Tipik olarak radyo vericisindeki MSK sinyali geleneksel bir filtreyle filtrelenir. Bu nedenle yayında daha da dar bir radyo frekansı spektrumu olan başka bir modülasyon türü ortaya çıktı.

burada A ve φ 0 sabittir, ω taşıyıcı frekansıdır.

Bilgi φ(t) fazı tarafından kodlanır. Tutarlı demodülasyon sırasında alıcı yeniden yapılandırılmış bir taşıyıcıya sahip olduğundan s C(t) = Acos(ωt +φ 0), o zaman sinyal (2) taşıyıcıyla karşılaştırılarak mevcut faz kayması φ(t) hesaplanır. Faz değişimi φ(t), bilgi sinyali c(t) ile birebir ilişkilidir.

İkili faz modülasyonu (BPSK – BinaryPhaseShiftKeying)

Bilgi sinyali değerleri kümesi (0,1), faz değişiklikleri kümesine (0, π) benzersiz bir şekilde atanır. Bilgi sinyalinin değeri değiştiğinde radyo sinyalinin fazı 180° değişir. Böylece BPSK sinyali şu şekilde yazılabilir:

Buradan, S(T)=A⋅2(C(T)-1/2)cos(ωt + φ 0) Bu nedenle, BPSK modülasyonunu uygulamak için taşıyıcı sinyali, birçok değere (-1,1) sahip olan bilgi sinyali ile çarpmak yeterlidir. Temel bant modülatörünün çıkışındaki sinyaller

ben(t)= A⋅2(C(T)-1/2), Q(t)=0

Sinyalin zaman şekli ve takımyıldızı Şekil 3'te gösterilmektedir.

Pirinç. 12. BPSK sinyalinin zamansal biçimi ve sinyal kümesi: a – dijital mesaj; b – modülasyon sinyali; c – modüle edilmiş HF salınımı; G– sinyal takımyıldızı

Dörtlü faz modülasyonu (QPSK – QuadraturePhaseShiftKeying)

Dörtlü faz modülasyonu, yüksek frekanslı salınımın fazının π / 2'lik artışlarla 4 farklı değer alabildiği dört seviyeli bir faz modülasyonudur (M=4).

Bir kümeden (±π / 4,±3π / 4) modüle edilmiş bir salınımın faz kayması ile bir dizi sembol arasındaki ilişki dijital mesaj(00, 01, 10, 11) her birinde ayarlanır özel durum bir radyo kanalı için standarttır ve Şekil 4'e benzer bir sinyal takımyıldızı tarafından görüntülenir. Oklar bir faz durumundan diğerine olası geçişleri gösterir.

Pirinç. 13. QPSK modülasyon takımyıldızı

Şekilden, sembollerin değerleri ile sinyalin fazı arasındaki yazışmanın, sinyal takımyıldızının komşu noktalarında karşılık gelen sembollerin değerlerinin yalnızca bir tanesinde farklılık gösterecek şekilde kurulduğu görülebilir. biraz. Gürültülü koşullarda iletim yaparken en olası hata, bitişik yıldız kümesi noktasının fazının belirlenmesi olacaktır. Bu kodlama ile bir sembolün anlamının belirlenmesinde bir hata oluşmuş olsa da bu, bilginin bir (iki değil) bitindeki bir hataya karşılık gelecektir. Böylece bit hatası olasılığının azaltılması sağlanır. Belirtilen yöntem kodlamaya Gray kodu denir.

Çok konumlu faz modülasyonu (M-PSK)

M-PSK diğer çok konumlular gibi oluşturulmuştur modülasyon türleri k = log 2 M biti semboller halinde gruplandırarak ve sembol değerleri seti ile modüle edilmiş salınım faz kayması değerleri seti arasında bire bir yazışma getirerek. Setin faz kayması değerleri aynı miktarda farklılık gösterir. Örneğin, Şekil 4, Gray kodlamalı 8-PSK için sinyal takımyıldızını göstermektedir.

Pirinç. 14. 8-PSK modülasyon sinyal takımyıldızı

Genlik fazlı modülasyon türleri (QAM)

Açıkçası, iletilen bilgiyi kodlamak için bir taşıyıcı dalga parametresini değil, aynı anda iki tane kullanabilirsiniz.

Sinyal takımyıldızındaki bitişik noktalar arasındaki mesafenin aynı olması durumunda minimum düzeyde sembol hatası elde edilecektir; Takımyıldızdaki noktaların dağılımı düzlemde aynı olacaktır. Bu nedenle, sinyal takımyıldızının sahip olması gerekir kafes görünümü. Bu tür sinyal takımyıldızı ile modülasyona karesel genlik modülasyonu (QAM - Dörtlü Genlik Modülasyonu) adı verilir.

QAM çok konumlu modülasyondur. M=4 olduğunda, QPSK'ye karşılık gelir, bu nedenle resmi olarak QAM M ≥ 8 olarak kabul edilir (sembol başına bit sayısı k = log 2 M ,k∈N olduğundan, bu durumda M yalnızca 2'nin kuvvetlerinin değerlerini alabilir: 2, 4, 8, 16, vb.). Örneğin, Şekil 5, Gray kodlamalı bir 16-QAM sinyal takımyıldızını göstermektedir.

Pirinç. 15. 16 –QAM modülasyon takımyıldızı

Frekans türleri modülasyon (FSK, MSK, M-FSK, GFSK, GMSK).

Frekans modülasyonu durumunda, taşıyıcı titreşiminin parametresi - bilgi taşıyıcısı - taşıyıcı frekansı ω(t)'dir. Modüle edilmiş radyo sinyali şu şekildedir:

s(t)= Acos(ω(t)t +φ 0)= Acos(ω c t +ω d c(t)t +φ 0)=
Acos(ω c t +φ 0) cos(ω d c(t)t) − Asin(ω c t+φ 0)sin(ω d c(t)t),

burada ω c sinyalin sabit merkezi frekansıdır, ω d frekansın sapmasıdır (değişimidir), c(t) bilgi sinyalidir, φ 0 başlangıç ​​fazıdır.

Bilgi sinyalinin 2 olası değeri varsa, ikili frekans modülasyonu gerçekleşir (FSK - FrekansShiftKeying). (4)'teki bilgi sinyali kutupsaldır, yani. (-1,1) değerlerini alır; burada -1, orijinal (kutupsuz) bilgi sinyali 0'ın değerine ve 1'den bire karşılık gelir. Böylece, ikili frekans modülasyonuyla, orijinal bilgi sinyalinin (0,1) değer kümesi, modüle edilmiş radyo sinyalinin frekansının değer kümesiyle (ω c −ω d,ω c +) ilişkilendirilir. ω d). FSK sinyalinin tipi Şekil 1.11'de gösterilmektedir.

Pirinç. 16. FSK sinyali: a – Duyuru; b- modülasyon sinyali; c – HF salınımının modülasyonu

(4)'ten FSK modülatörünün doğrudan uygulanması şu şekildedir: I(t) ve Q(t) sinyalleri şu şekildedir: I (t) = Acos(ω d c(t)t), Q(t) = Asin( ω d c(t )t) . Çünkü işlevler günah ve cos [-1..1] aralığında değerler alırsa, FSK sinyalinin sinyal takımyıldızı A yarıçaplı bir dairedir.

Dijital faz modülasyonu çok yönlü ve yaygın olarak kullanılan bir tekniktir kablosuz iletim dijital veri.

Önceki makalede, birleri ve sıfırları temsil etmenin bir yolu olarak bir taşıyıcının genliği veya frekansındaki ayrık değişiklikleri kullanabileceğimizi gördük. Aşamayı kullanarak dijital verileri de temsil edebilmemiz şaşırtıcı değil; Bu yönteme faz kaydırmalı anahtarlama (PSK) adı verilir.

İkili faz kaydırmalı anahtarlama

En basit PSK türü buna ikili faz kaydırmalı anahtarlama (BPSK) adı verilir; burada "ikili", iki faz kaydırmanın (biri mantıksal bir için ve biri mantıksal sıfır için) kullanımını ifade eder.

Bu iki faz arasındaki ayrım büyükse sistemin daha güvenilir olacağını sezgisel olarak anlayabiliriz - elbette alıcı, 90° faz kaymasına sahip bir sembolü 91° faz kaymasına sahip bir sembolden ayırt etmekte zorluk çekecektir. Çalışmamız gereken 360° faz aralığımız var, bu nedenle maksimum fark Mantıksal bir ile mantıksal sıfırın aşamaları arasında 180° bulunur. Ancak sinüs dalgasını 180° değiştirmenin, onu ters çevirmekle aynı şey olduğunu biliyoruz; Dolayısıyla BPSK'yi, bir mantık durumuna yanıt olarak taşıyıcı sinyali basitçe ters çeviren ve onu açıkta bırakan bir şey olarak düşünebiliriz. orijinal durum başka bir mantıksal duruma yanıt olarak.

Yapmak Sonraki adım Bir sinüs dalgasını negatif bir dalgayla çarpmanın onu ters çevirmekle aynı şey olduğunu hatırlayacağız. Bu, aşağıdaki temel donanım yapılandırmasını kullanarak BPSK'yi uygulama olanağına yol açar:

BPSK sinyali almak için temel şema

Bununla birlikte, bu devre kolaylıkla taşıyıcı dalga formunda yüksek eğimli geçişlere neden olabilir: Taşıyıcı sinyal maksimum değerindeyken mantık durumları arasında bir geçiş meydana gelirse, taşıyıcı sinyal voltajının hızlı bir şekilde minimum değerine geçmesi gerekir.

Temel bant sinyalinin mantıksal durumu değiştirilirken BPSK dalga biçimindeki yüksek eğim

Bu tür yüksek eğimli olaylar, diğer RF sinyallerine müdahale edebilecek yüksek frekanslı bileşenlerde enerji oluşturdukları için istenmez. Ek olarak amplifikatörlerin çıkış voltajında ​​​​ani değişiklikler üretme yeteneği sınırlıdır.

Yukarıdaki uygulamayı iki ile geliştirirsek Ek fonksyonlar, o zaman sağlayabiliriz yumuşak geçişler karakterler arasında. Öncelikle dijital bitin periyodunun taşıyıcı sinyalin bir veya daha fazla tam periyoduna eşit olmasını sağlamamız gerekir. İkinci olarak senkronize etmemiz gerekiyor dijital geçişler bir taşıyıcı sinyal ile. Bu iyileştirmelerle sistemi, taşıyıcı sinyal sıfır geçişte (veya sıfır geçişe yakın) olduğunda 180° faz değişimi meydana gelecek şekilde tasarlayabildik.

QPSK

BPSK, alıştığımız şekilde sembol başına bir bit iletir. Dijital modülasyon hakkında tartıştığımız her şey, taşıyıcı sinyalin, dijital voltaj düşük veya yüksek mantıksal seviye ve alıcı, her karakteri 0 veya 1 olarak yorumlayarak dijital verileri yeniden oluşturur.

Dörtlü faz kaydırmalı anahtarlamayı (QPSK) tartışmadan önce aşağıdakileri tanıtmamız gerekir: önemli kavram: Bir karakterin yalnızca bir bit taşıyabilmesinin hiçbir nedeni yoktur. Doğrudur ki dünya dijital elektronik voltajın bir aşırı seviyede olduğu devreler etrafında inşa edilir, böylece voltaj her zaman bir değeri temsil eder. dijital bit. Ancak radyo sinyali dijital değildir; bunun yerine, dijital verileri iletmek için analog sinyaller kullanıyoruz ve analog sinyallerin, bir karakterin iki (veya daha fazla) biti temsil edecek şekilde kodlandığı ve yorumlandığı bir sistem tasarlamak tamamen kabul edilebilir.

QPSK'nin avantajı daha yüksek veri hızıdır: aynı sembol süresini korursak vericiden alıcıya giden veri hızını ikiye katlayabiliriz. Dezavantajı sistemin karmaşıklığıdır. (Olası değerler arasında daha az ayrım olduğu için QPSK'nin BPSK'ye göre bit hatalarına karşı daha duyarlı olduğunu düşünebilirsiniz. Bu makul bir varsayımdır, ancak matematiklerine bakarsanız hata olasılıklarının aslında çok benzer olduğu ortaya çıkar.)

Seçenekler

QPSK modülasyonu elbette etkili yöntem modülasyon. Ama geliştirilebilir.

Faz atlamaları

Standart QPSK modülasyonu, semboller arasındaki geçişlerin yüksek eğimle gerçekleşmesini sağlar; Faz atlamaları ±90° olabildiği için BPSK modülasyonuyla üretilen 180° faz atlamaları için açıklanan yaklaşımı kullanamayız.

Bu sorun, QPSK'nin iki çeşidinden biri kullanılarak azaltılabilir. Modülasyon işleminde kullanılan iki dijital veri akışından birine bir gecikme eklemeyi içeren Ofset QPSK, maksimum faz atlamasını 90°'ye düşürür. Diğer bir seçenek ise maksimum faz sıçramasını 135°'ye düşüren π/4-QPSK'dir. Bu nedenle, OQPSK'nin faz süreksizliklerini azaltmada bir avantajı vardır, ancak π/4-QPSK diferansiyel kodlamayla uyumlu olduğundan kazanır (aşağıda tartışılmıştır).

Karakterler arasındaki boşluklarla ilgili sorunları çözmenin bir başka yolu, karakterler arasında daha yumuşak geçişler sağlayan ek sinyal işleme uygulamaktır. Bu yaklaşım, minimum kaydırmalı anahtarlama (MSK) frekans modülasyonu adı verilen bir modülasyon şemasının yanı sıra Gaussian MSK olarak bilinen MSK'ya yönelik bir iyileştirmeye dahil edilmiştir.

Diferansiyel kodlama

Diğer bir komplikasyon, PSK sinyallerinin demodüle edilmesinin FSK sinyallerinden daha zor olmasıdır. Frekans, frekanstaki değişikliklerin her zaman zaman içinde sinyalde meydana gelen değişiklikler analiz edilerek yorumlanabileceği anlamında "mutlaktır". Ancak faz, evrensel bir referans noktasına sahip olmaması anlamında görecelidir; verici, zamanın bir noktasına göre faz değişiklikleri üretir ve alıcı, faz değişikliklerini zamanın başka bir noktasına göre yorumlayabilir.

Bunun pratikteki tezahürü, modülasyon ve demodülasyon için kullanılan osilatörlerin fazları (veya frekansları) arasında farklılıklar olması durumunda PSK'nın güvenilmez hale gelmesidir. Ve faz farklılıkları olacağını varsaymamız gerekir (alıcıda bir taşıyıcı kurtarma devresi bulunmadığı sürece).

Diferansiyel QPSK (DQPSK, diferansiyel QPSK), tutarlı olmayan alıcılarla (yani demodülasyon üretecini modülasyon üreteciyle senkronize etmeyen alıcılarla) uyumlu bir seçenektir. Diferansiyel QPSK, önceki sembole göre belirli bir faz kayması oluşturarak verileri kodlar, böylece demodülasyon devresi sembolün fazını aşağıdakileri kullanarak analiz eder: referans noktası hem alıcı hem de verici için ortaktır.

Özet

• İkili faz kaydırmalı anahtarlama (BPSK), sembol başına bir bit iletebilen basit bir modülasyon tekniğidir.
• Dörtlü faz kaydırmalı anahtarlama (QPSK) daha karmaşıktır ancak veri hızını iki katına çıkarır (veya bant genişliğinin yarısıyla aynı veri hızına ulaşır).
• Dörtlü kaydırmalı faz kaydırmalı anahtarlama (OQPSK), π/4-QPSK, minimum faz kaydırmalı modülasyon (MSK), semboller arasındaki geçiş sırasında yüksek eğimli taşıyıcı sinyal voltajı değişikliklerinin etkilerini azaltan modülasyon şemalarıdır.
• Diferansiyel QPSK (DQPSK), verici ile alıcı arasında faz kilitleme eksikliğinden kaynaklanan sorunları önlemek için bitişik semboller arasındaki faz farkını kullanır.

2.4.4. BPSK, QPSK ve QAM modülasyon türlerinin uygulama örnekleri. Mobil teorinin temelleri ve kablosuz iletişim

2.4.4. BPSK, QPSK ve QAM modülasyon türlerinin uygulanmasına örnekler

Tahsis edilen frekans aralığı içinde geniş bantlı bir radyo sinyali oluştururken, taşıyıcının (tek taşıyıcılı doğrudan yayılmış spektrum sisteminde) veya bir OFDM sistemindeki alt taşıyıcıların modülasyonu, kanal kodlayıcının çıkışından gelen bit darbeleri ile gerçekleştirilir. Bu tür bitlerin dizisi şunları içerir: yardımcı bilgi ve servis ve gerekli tüm kontrol bilgileri. Tek bir gönderimde t bitleri hakkındaki bilgilerin aynı anda iletilmesinin mümkün olduğu sözde spektral olarak verimli modülasyon türlerini kullanırlar. Böyle bir önermeye sembol denir. Modülasyon türüne göre belirlenen minimum gerekli spektrum genişliği oluşturulur. Bir sembolde m bitten bilgi içeren spektral olarak etkili modülasyon türleri, M-konumsal ( M-ichny) modülasyon sistemleri. Bu modülasyon yöntemleri BPSK, QPSK, QAM ve bunların çeşitli varyasyonlarını içerir.

Faz modülasyonu BPSK ve QPSK

İkili faz kaydırmalı anahtarlamaya (ikili FM veya FM-2 olarak da bilinir) sahip bir radyo sinyali BPSK (İkili Faz Kaydırma Anahtarlaması) şu şekilde temsil edilebilir:

Yani, modüle edilmiş sinyal, iletilen +1 veya -1 sembolüne bağlı olarak fazı aniden değişebilen harmonik salınımlar biçimine sahiptir.

Hadi düşünelim özel durum, genellikle dijital iletim sistemlerinde sembol şekli dikdörtgen olduğunda kullanılır:

(2.18)

Böylece,

Modülasyon işleminin güç spektral yoğunluğunu Fourier dönüşümü olarak sembol formu (3.18) ile hesaplıyoruz:

Bu nedenle, radyo sinyalinin güç spektral yoğunluğu doğrudan modülasyon sinyalinin spektrumundan elde edilebilir:

ve söz konusu durumda FM-2 radyo sinyalinin fiziksel spektrumu (yani yalnızca pozitif frekanslar için) şu şekildedir:

Daha sonra farklı modülasyon yöntemleri için spektrumları karşılaştırmak ve ilgili grafikleri oluştururken olası değer aralığını artırmak için, spektrumun normalizasyonunu maksimum değerine getiriyoruz ve ordinat ekseni boyunca logaritmik bir ölçek kullanıyoruz:

(2.20)

Bilgi aktarım hızının tanımı burada tanıtıldı, çünkü

FM-2 ile sembolün süresi boyunca (saniye cinsinden) 1 bit iletilir. Ürün boyutsuzdur ve genellikle çeşitli modülasyon yöntemleri için spektrumları çizmek için kullanılır.

İncirde. Şekil 2.16, (2.19)'daki fiziksel spektral yoğunluk fonksiyonunun normalize edilmiş değere karşı grafiğini gösterir (grafikte, kısaltma amacıyla, harfiyle gösterilmiştir). Söz konusu örnekte, grafik olarak belirlenmiş ve noktalı çizgiyle gösterilmiştir.

Bir QPSK (Dörtlü Faz Kaydırma Anahtarlaması) sinyali için güç spektral yoğunluğu, bir BPSK sinyalinin spektral yoğunluğuna benzer şekilde elde edilebilir. Genellik açısından QPSK sinyalini şu şekilde yazalım:

işlevler nerede

modüle edici sinyalin faz içi ve karesel bileşenleri; nabız artık nabız Dizisinin iki katı uzunlukta bir süreye sahip tuhaf olanları ve diziyi içerir - orijinal dizinin sembolleri bile. Burada, önceki durumda olduğu gibi, orijinal dizinin elemanlarının eşit olasılıkla b veya - b değerlerini alan ayrık rastgele değişkenler olduğunu varsayacağız; olan elemanlar Farklı anlamlar indeksler bağımsızdır.

(2.21)'deki her terim, FM-2 sinyalininkine benzer bir forma sahiptir ve yalnızca bir sembolün süresinin artık 2T'ye eşit olması bakımından farklılık gösterir. PM-2 sinyalinin spektral yoğunluğu formülünde v(t)'yi g(t) ile ve T C'yi 2T C ile değiştirirsek, QPSK sinyalinin spektral yoğunluğu için bir ifade elde ederiz:

Bu fonksiyonun grafiği Şekil 2'de gösterilmektedir. 2.16 düz bir çizgiyle gösterilir ve gösterilir G'ler2(F) . QPSK sinyalinin spektrum loblarının genişliği, aynı bilgi aktarım hızında PM-2 sinyalinin spektrumunun genişliğinin yarısı kadardır (çünkü sinüs argümanı iki kat daha büyük hale gelmiştir). Ancak yan lobların azalma hızı aynı kalır. Ancak daha da önemlisi, çok konumlu sinyalin ana lobunun genişliğinin küçülmesidir.

Pirinç. 2.16. Spektral yoğunluğun normalleştirilmiş değere bağımlılığı (f~f 0)/R6

G s (f)'yi belirlemek için son formüle göre bunu vurguluyoruz. maksimum değerler spektrumun yan lobları azalır 1/(F- F 0 ) 2 . Birinci yan lob, taşıyıcı frekansında ana lobun 13 dB altındadır, ikincisi ise 18 dB vb.'dir. Yani, güç spektral yoğunluğu, taşıyıcı frekansından saptıkça nispeten yavaş bir şekilde azalır. Bu nedenle, temel sembolün dikdörtgen şekline sahip bu modülasyon yöntemi için bant dışı emisyonların gücü oldukça büyüktür ve bu da bir dezavantajdır. bu türden Radyo sinyali.

Ana lobun en yakın sıfırlar arasındaki genişliği genellikle FM-2 radyo sinyalinin fiziksel spektrumunun genişliği olarak alınır; bu, Δf = 2/T s'ye eşittir, yani (f-f 0)Tc = ±1'dir. Bu bant, bu sinyalin gücünün yaklaşık %95'ini içerir.

Modülatör devresinin en basit olduğu ortaya çıkıyor (Şekil 2.17, a). Modülasyon darbeleri, mantıksal 1'i iletmek için +1 ve mantıksal 0'ı iletmek için -1 değerine sahip olabilir. İletilen mesajın bir biti, başlangıç ​​fazı 0 veya π olan harmonik bir salınım biçimindeki modüle edilmiş bir salınımın bir sembolüne karşılık gelir. . Bir sembolün böyle bir durumunu, Şekil 2'de gösterildiği gibi bir durumlar takımyıldızı olarak tasvir etmek uygundur. 2.17, b.

QPSK (Dörtlü Faz Kaydırma Anahtarlaması) modülasyonu, bir BPSK'nin +π /4 ve - faz kaymasına sahip olduğu ikili bir BPSK yöntemi olarak düşünülebilir. π/4 ve diğeri açık +3π/4 Ve - 3π/4 (veya +π /4, +7π/4,+3π/4 ve+5π/4 sırasıyla). Bu nedenle bu tür modülasyona dört seviyeli PSK (FM-4) da denir. Bu modülasyon yöntemiyle modüle edilmiş sinyalin her sinyal parseli iki bit'e karşılık gelir. Örneğin şunu söyleyelim:

Bu yöntem, bir karesel modülasyon şeması kullanılarak rahatlıkla uygulanabilir. İletilen seri bit akışı paralele dönüştürülür (örneğin tek ve çift bitlere bölünerek). Modülatöre tek bitli bir akış beslenir ve burada aynı zamanda taşıyıcı frekans salınımlarının referans frekansının üretecinden (sentezleyici) de sağlanır. çünkü(ω 0 T) . Bu modülasyon kanalına ortak mod adı verilir ve harfle gösterilir. BEN. Çift bitli akış başka bir modülatöre beslenir. İkinci modülatör, birinci modülatörle aynı referans frekansıyla beslenir, ancak başlangıç ​​fazında -π/2 oranında kaydırılır, yani salınımlar. Kosinüs ve sinüs dik fonksiyonlar olduğundan, bunların karesel olduğu söylenir. Bu nedenle ikinci modülasyon kanalına kareleme adı verilir ve Q harfiyle gösterilir. Pratikte her iki modülasyon kanalı için referans frekans salınımları aynı sentezleyiciden elde edilir. Bu, her iki kanalda da referans frekansının tutarlı stabilitesini sağlar. Faz içi kanala kosinüs salınımları sağlanır ve dörtte bir süre ön gecikmeli salınımlar karesel kanala sağlanır. Hesaplarken, her iki kanaldaki referans frekans salınımlarının genliklerinin 1/√2'ye eşit olduğunu düşünmek uygundur, böylece toplam salınımların genliği 1'e eşit olur. Her iki kanalın modülatörlerinin çıkışından gelen sinyaller toplanır ve kareleme modülatörünün çıkış sinyali elde edilir. Modülatör devresi Şekil 2'de gösterilmektedir. 2.18.

Giriş akışı iki paralel akışa bölündüğünden, aynı akış hızını korumak amacıyla paralel akışlardaki bit darbelerinin süresi zaman içinde iki katına çıkar ve buna bağlı olarak paralel kanallardaki hız yarıya indirilir. Ek olarak, paralel akışlarda bit darbelerinde faz atlamaları sağlamak için bunlar iki kutuplu yapılır, böylece örneğin modülasyon darbeleri mantıksal 1'i iletmek için +1 ve mantıksal 0'ı iletmek için -1 değerine sahip olur. Dörtlü kanallardaki darbeleri salınımlar olarak modüle etme QPSK modülatörünün çıkışı şöyle yazılabilir:

Sembol başına iki bit iletildiğinden, sinyal kümesi Şekil 2'de gösterilen forma sahip olacaktır. 2.19.

Sinyal takımyıldızında tüm sembol değerlerinin konumlarının orijinden eşit uzaklıkta olduğuna dikkat edilmelidir. Bu, tüm sembolik salınımların genliklerinin eşitliği anlamına gelir. Prensip olarak sembol değerlerinin karenin köşelerinde yer almasına gerek yoktur. Ayrıca bir dairenin etrafına da yerleştirilebilirler. Faz kaymalarını daha küçük bir açıyla yaparak modülasyon yeteneğini daha da karmaşık hale getirmenin mümkün olduğu da belirtilebilir. Daha sonra her sembol daha fazla bit iletecek ve sinyal takımyıldızında daha fazla nokta olacaktır. Ancak gürültüye maruz kalma koşulları altında, alım sırasında faz açılarını ayırt etmek daha zor olacaktır, dolayısıyla sembolleri alırken hatalı yeniden yapılandırma olasılığı artar.

Dörtlü genlik modülasyonu QAM

Dördül genlik modülasyonu QAM - QAM (Dördül Genlik Modülasyonu) hizmet vermektedir! sembollerde çok sayıda bit içeren modülasyon örneği. Sonuç olarak daha fazla sayıda durum elde edilebilir. 16-QAM adı, sinyal takımyıldızındaki 16 durum anlamına gelir ve 64-QAM, 64 durum anlamına gelir. QAM genlik ve faz modülasyonunu birleştirir. Çıkış salınımları, faz kaydırmalı anahtarlamada olduğu gibi karesel kanalların modüle edilmiş sinyallerinin eklenmesiyle oluşturulur, ancak her iki taşıyıcı da artık genlik modülasyonludur. Paralel akıştaki darbe sinyalleri tek kutupludur. Mantıksal 1 ±A m sinyaline karşılık gelir. (eksi işareti modüle edilmiş salınımların fazındaki bir değişikliğe karşılık gelir π ;) ve mantıksal 0 sıfır seviyesine karşılık gelir. Ayrıca mantıksal 1, modülatörün çıkışında genlikli salınımlar yaratır Ben ve mantıksal 0 salınım yaratmaz. Böylece çıkış sinyali hem faz hem de genlik açısından modüle edilecektir (daha doğrusu manipüle edilecektir). Giriş bit akışı seriden paralele dönüştürüldükten sonra çok seviyeli bir darbe sinyaline dönüştürülürse, modülatörün çıkışı faz kaydırmalı, çok seviyeli genlik salınımları üretecektir. QAM modülatör devresi prensip olarak QPSK devresiyle aynıdır (bkz. Şekil 2.15). Tek fark, akış dönüştürücüde seriden paralele, bit sembollerinin çok seviyeli bir dönüşümünün gerçekleştirilmesidir. Bugüne kadar 256 veya daha fazla duruma sahip QPSK modülatörleri oluşturma tekniği konusunda uzmanlaştık.

Bu modülasyon yöntemiyle bir kanal sinyal sembolü aşağıdaki eşitlikle temsil edilebilir:

burada bu kanal sembolünün karmaşık genliği m = 1, 2,...,M'dir. Bu sinyal için bir sinyal takımyıldızı oluştururken karmaşık genliğin gerçek ve sanal kısımlarını kullanmak daha uygundur:

nerede bir m ve bm- QAM sinyalinin sinyal takımyıldızının m'inci noktasının koordinatları.

İncirde. Şekil 2.20 KAM-16 sinyal takımyıldızını göstermektedir (daha fazla sayıda durum çizimi karmaşık hale getirecektir).

Pirinç. 2.20. QAM sinyal takımyıldızı

Bu sinyalin farklı kanal sembollerinin farklı enerjilere sahip olduğuna dikkat edilmelidir; farklı sinyal noktaları arasındaki mesafenin de farklı olduğu ortaya çıkıyor. Sonuç olarak alıcıda sembol karışıklığı olasılığı farklı karakterler farklı olduğu ortaya çıkıyor.

Böyle bir sinyalin bir kanal sembolü n taşıyabilir = kayıt 2 m bilgi bitleri. Özellikle ne zaman M=16 elimizde n=4 var. Bu nedenle, eğer hala bir bitin süresinin eşit olduğunu varsayarsak, KAM sinyalinin bir kanal sembolünün süresi şuna eşittir: TKK = N T c Bu nedenle, bu sinyali oluştururken bilgi bitlerinin akışı n bitlik bloklar halinde gruplandırılmalıdır. Her bloğa bir kanal sembolü atanmalıdır. Böyle bir yazışmanın kurulmasına sinyal kodlama denir.

İncirde. Şekil 2.20'de sinyal takımyıldızı, sinyal noktalarının bulunduğu düğümlerde kare veya kare kafes şeklindedir. Bu, sinyal kümesinin mümkün olan tek biçimi değildir ve her zaman en iyisi de değildir. Sinyal takımyıldızları, örneğin büyük m değerleri için genellikle gerekli olan bir haç veya daire şeklinde olabilir Koordinat merkezinden olan mesafe, salınım genliği seviyesine karşılık gelir. İÇİNDE modern sistemlerİletişimde bu parametrenin değeri 1024'ü aşabilir.

Büyük m değerleri için, sinyal noktalarını koordinatların kökeninden numaralandırarak, tamsayıları kullanarak sinyal noktalarının olası koordinat kümelerini belirlemek daha kolaydır. Örneğin, Şekil 2'de gösterilen kare sinyal dizisi için. 2.20, gösterimi tanıtabilirsiniz bir dakika Ve bmin orijine en yakın noktaların koordinatları için. Daha sonra, tüm komşu noktaların her eksen boyunca birbirleri arasında eşit mesafeleri varsa, kalan noktaların koordinatları, aşağıdaki ilişkiler kullanılarak en yakın noktaların koordinatlarının değerleri aracılığıyla ifade edilebilir:

burada k ve ben endeksleri tamsayı değerleri alır. Örneğin, Şekil 2'deki takımyıldızı için. 2.20 indeks değerleri sete aittir (-3, -1, +1, +3). Bu sinyal kümesinin tüm noktalarının kümesi matris kullanılarak belirtilebilir:

Bir QAM sinyalinin spektral genişliği yaklaşık olarak m-ary FM sinyalininkiyle aynıdır. Fakat Bu method modülasyon, iletilen bilgi biti başına daha düşük bir hata olasılığı sağlayabilir ve bu nedenle bazen tercih edilir. Bununla birlikte, QAM sinyalinin genliğinin, Farklı anlamlar daha sonra bu modülasyon yönteminin kullanımına iletim kanalının doğrusallığına yönelik artan gereksinimler eşlik eder.

Spektrumun ortogonalliği nedeniyle, alt taşıyıcı spektrumunun yan loblarından küçük bir geri kalanın varlığı, ayırt edilebilirliğin kalitesi üzerinde çok az etkiye sahiptir, bu nedenle, alt taşıyıcı kanallardaki yan lobları sınırlayan filtrelere yönelik gereksinimler, bu şekilde olmayabilir. Devre tasarımlarını basitleştiren ve maliyeti azaltan sıkı. Alıcıdaki alt taşıyıcılar hızlı Fourier dönüşümü kullanılarak toplam sinyalden ayrılır. Az sayıda alt taşıyıcı alan kullanıcı trafiği, Fourier dönüşümü için daha az hesaplama kaynağı gerektirir, bu da iletim süresinden ve maliyetinden tasarruf sağlar.

Farklı modülasyon yöntemleri, farklı sinyal-gürültü oranlarında farklı iletim hızları sağlar. Kullanım daha fazlasını sağlar yüksek hız iletim, ancak daha yüksek bir sinyal-gürültü oranı gerektirir. Bu nedenle baz istasyonu yakınında bulunan kullanıcılar için bu yöntemin kullanılması tavsiye edilir. Uzaktan, daha düşük sinyal-gürültü değerlerinde çalışmaya izin veren QPSK ve BPSK kullanılır.İletim koşulları değiştiğinde (sinyal-gürültü oranı - S/N) sistem otomatik olarak bir modülasyon türünden diğerine geçiş yapar. Şematik uygulama alanları Farklı yollar Mesafeye bağlı modülasyonlar Şekil 2'de gösterilmektedir. 2.21.

Pirinç. 2.21. Modülasyon yöntemlerinin geleneksel uygulama alanları

Kodlama oranları çeşitli türler modülasyon: BPSK - 1/2, QPSK - 1/2. 3/4, 16 QAM - 1/2, 2/3. 3/4, 64 QAM - 2/3, 3/4.

Masada Tablo 2.1'de 802.16, 802.16-2004 ve 802.16e standartlarına ilişkin karşılaştırmalı veriler sunulmaktadır.

Tablo 2.1. 802.16, 802.16-2004 ve 802.16e standartları için karşılaştırmalı veriler

Seçenekler	802.16	802.16-2004	802.16e
Menzil	10-66 GHz	11 GHz'in altında	11 GHz'in altında
Kullanım Şartları	Görüş Hattı	Doğrudan ve dolaylı görünürlük	Doğrudan ve dolaylı görünürlük
İletim hızı	32,0-134,4 Mbit/sn	1,0-75,0 Mbit/sn
Modülasyon aralığı	QPSK, 16 QAM. 64 QAM, tek taşıyıcı	QPSK, 16 QAM, 64 QAM, tek taşıyıcı. Veya QPSK, 16 QAM. 64QAM. 256 QAM, isteğe bağlı BPSK OFDM
Dubleks aralığı	TDD/FDD	TDDA/GG	TDD/FDD
Çizginin genişliği	20,25 ve 28 M1t	Değişken 1,25-20 MHz	Değişken 1,25-20 MHz
Tipik Kapsama Yarıçapı	2-5 kilometre	4-6 kilometre	4-8 kilometre

Kullanıcıya (teorik olarak) sistemde mümkün olan en yüksek hızı (örneğin 75 veya 134 Mbit/s) sağlayacak tüm alt taşıyıcılar sağlanabilir. Bunun sistemin sağlayabileceği maksimum iletim hızı olduğu anlaşılmalıdır. Bu içerir bilgi trafiği ve kontrol ve sinyal kanalları vb. Gerçek hız Kullanıcı trafiği aktarımı elbette daha düşük olacaktır. Örneğin kullanıcı trafiği için 256 frekans alt taşıyıcısı sağlanırken sadece 192 alt taşıyıcı tahsis edilebilmekte, 8 tanesi pilot sinyaller için tahsis edilmekte ve 56 tanesi koruma aralığı olarak boş bırakılmaktadır. Pilot sinyallerin seviyesi diğer alt taşıyıcılardan 2,5 dB daha yüksektir. 256 alt taşıyıcıdan oluşan bir çerçevedeki alt taşıyıcıların dağılımı Şekil 2'de görülmektedir. 2.22.

Pirinç. 2.22. Alt Taşıyıcı Tahsisi

Koruma aralıklarında taşıyıcılar salınmaz ve iletim yapılmaz. Alt taşıyıcı frekans aralığının ortasında, frekans bandının ortasını gösteren sıfır DC taşıyıcı (merkez taşıyıcı) bulunur. Üzerinde radyasyon yoktur.

Her kullanıcıya alt taşıyıcıların yalnızca bir kısmı tahsis edilebilir. Bu şekilde, alt taşıyıcılar kullanıcılar arasında dağıtılabilir (802.16-2004) veya ihtiyaç duydukları iletim hızları sağlanarak dinamik olarak yeniden dağıtılabilir (802.16e).

İncirde. Şekil 2.23, kullanıcılar 1, 2, 3 vb. için trafiğin zaman içindeki ve alt taşıyıcılar arasındaki olası dağılımını göstermektedir. Trafik alt taşıyıcılarının koşullu dağılımı, koruma aralıkları, pilot sinyalleri vb. gösterilmeden gösterilir.

WiMAX sisteminde, hizmetlerin kullanımına ilişkin ödeme türlerinden birinin, sağlanan frekans bantları veya sağlanan iletim hızı için ödeme olacağı varsayılmaktadır.

OFDM'nin kullanımı çok etkili yöntem karşı savaşmak semboller arası girişim Sinyalin yansıyan ve zaman gecikmeli kopyalarının üst üste binmesinin neden olduğu. Bit iletiminin süresi NTb olduğundan, iletim süresine kıyasla girişimden etkilenen iletim süresinin oranı, diğer modülasyon yöntemlerinde iletim süresinin T'ye eşit olduğu duruma göre çok daha küçük hale geldi. B. Parselin etkilenmeyen kısmının enerjisi, parselin uygun şekilde onarılması için yeterli hale gelir. Bit parselinin zaman içindeki uzantısı, ortalama istatistiksel girişim süresinden önemli ölçüde daha büyük olacak şekilde seçilir.

OFDM sinyalinin birçok dikkat çekici özelliği vardır. İlk olarak, işgal edilen frekansların genel bant genişliği minimumdur. Bu nedenle sisteme ayrılan frekans bandına yerleştirilebilir. azami sayı alt taşıyıcılar. İkincisi, toplam sinyalin spektrumu geniştir ve böyle bir sinyal tüm özelliklere sahiptir. geniş bant sinyalleri. Bu nedenle, çok yollu koşullarda girişim etkili bir şekilde ele alınabilir. OFDM sinyalinin olumlu yönleri burada bitmiyor. Spektrum geniş olduğundan spektrumun tamamı değil, sadece küçük bir kısmı herhangi bir zamanda girişimden dolayı derin solmaya maruz kalabilir. Bu durumda, bozulma yalnızca etkilenen alt taşıyıcıları modüle eden sembollerde, yani bilginin yalnızca bir kısmında meydana gelecektir. Belirli bir frekansta bir kanal kalite kontrolü düzenlerseniz (örneğin, iletim işlemi sırasında tanıtılan özel bitleri kullanarak), o zaman şunları yapabilirsiniz: operasyonel bilgi Her frekans aralığındaki kanalın kalitesi hakkında. Bu nedenle, her bir alt taşıyıcının gücünü ayarlayarak önemli ölçüde azaltmak mümkündür. Negatif etki girişim veya seçici girişim.