Кодирование методом квадратического фазового сдвига. виртуальный прибор системы передачи цифровой информации.

Кодирование методом квадратического фазового сдвига. виртуальный прибор системы передачи цифровой информации.

Разработка виртуального прибора системы передачи цифровой информации. Рассмотрение вопроса кодирования одним символом двух бит передаваемой информации при использовании QPSK модуляции.

Авторы публикации

Рубрика

Физика

Журнал

Журнал «Научный лидер» выпуск # 29 (31), сентябрь ‘21

Поделиться

Более сложные методы физического кодирования передают информацию как с помощью амплитуды, так и с помощью частоты (фазы) сигнала. Это позволяет более полно использовать имеющиеся ресурсы линии связи как в части частотного диапазона, так и в части динамического диапазона. Пример амплитудно–фазовой модуляции приведен на рисунке 1. За «такт»  с помощью 4 состояний сигнала передается два бита информации. Эти состояния отличаются между собой фазой сигнала.

                                     Рисунок 1. Пример амплитудно–фазовой модуляции

Модуляция методом Квадратичных Амплитуд (QAM) – технология передачи цифрового информационного потока в виде аналогового сигнала. Это достигается путем разделения несущей волны на две несущие одинаковой частоты сдвинутые относительно друг–друга на 900, каждая из которых промодулирована по одному из двух или более дискретных уровней амплитуды. Комбинация всех уровней амплитуды на этих двух несущих представляет собой бинарную битовую картину. I и Q компоненты – это две половины битовой картины цифрового потока передаваемые одновременно, как уровни напряжения двух идентичных частотных несущих сдвинутых на 900 . Компонента I модулирует несущую без сдвига фазы. Компонента Q модулирует несущую со сдвигом 900(Рисунок 2) .

 

                                                  Рисунок 2. Констелляционная созвездие

Кодирование методом Квадратичного Фазового Сдвига (Quadrature Phase Shift Keying – QPSK) – это простейшая форма QAM (также известная как 4–QAM). QPSK использует две несущие одинаковой частоты, сдвинутые на 900 , и два возможных уровня амплитуды. Один уровень амплитуды соответствует 0, другой – 1 (Рисунок 4). Констелляционная диаграмма (или диаграмма–созвездие) – это карта, в которой уровни амплитуды I и Q компонент QAM сигнала отображены в виде значащих точек в квадратной системе координат I * Q. Координата I определяет горизонтальную позицию точки, а Q– вертикальную (Рисунок 4). Констелляционная диаграмма в этой матрице образуется из горизонтальных и вертикальных линий соединяющих возможные значения компонент I и Q. Целочисленное значение каждой полученной точки определяется ячейкой матрицы в которую она попадает. Ошибка определяется как выпадение измеренной точки из ячейки.

 

                                3. Структурная схема работы программы:

 

                                             4. Функциональная схема работы программы:

ФИС – формирователь информационных сигнала;

РС – регистр сдвига;

ЦАП – цифроаналоговый преобразователь;

ФККС – формирователь координат констеляционного созвездия;

ФПК – фильтр с характеристикой приподнятого косинуса;

Кв.Мод –квадратурный модулятор;

С – сумматор;

ГШ – генератор шума;

Кв.Демод – Квадратурный демодулятор;

П – перемножитель;

СТС– система тактовой синхронизации;

Д – декодер;

И – индикатор.

Далее соотнесены блок диаграммы модулей  и их графическое представление.

ФИС (формирователь информационного сигнала )– в этом блоке происходит формирование случайной последовательности информационного сигнала, преобразование которого происходит в программе.

РС – Служит для циклического смещения одномерного массива, при использовании блока (Rotate 1D Array), два последних элемента массива становятся первыми.

ЦАП– Служит для перевода из логических типов данных в целочисленные в зависимости от весового коэффициента.

ФККС(формирователь координат констелляционная созвездия)–этот блок формирует координаты констелляционная созвездия. Программа позволяет сформировать 4 отличных друг от друга «звезды», с координатами (1;1),(1;–1),(–1;1),(–1;–1). Выбор координат зависит от информационной последовательности.

 ФПК – формируется с помощью двух отрезков сигналов (отрезка сигнала sin(x)/x и прямоугольного отрезка). При их умножении и возведении в квадрат, получаем усеченный фильтр Найквиста. 

Кв.Мод(квадратурный модулятор)– Модуляция происходит по двум каналам сигнал поступает из блока ФПК, после чего на sin и/или cos. На выходе блока имеем ВЧ составляющую, точнее мы имеем относительную частоту (относительно отсчетов), так как не одна программа не может работать с высокой частотой и из–за этого мы используем масштабирование и интерполяцию.

Сигнал мы имеем с подавленной несущей, так как происходит смены фазы.

Максимальное значение СКО БГШ, при котором сохраняется правильность принимаемой информации равно 2,5.

Кв.Демод – происходит демодуляция по I и Q компонентам отдельно.

СТС– основная задача синхронизации  состоит в том, что бы гарантировать получение одной и той же скорости передачи и приема информации и избежать, таким образом, появления «проскальзываний» в цифровых сетях, которые значительно ухудшают качество предоставляемых услуг.

 

Список литературы

  1. Федосов В.П., Нестеренко А. К. «Цифровая обработка сигналов в LabVIEW» ДМК Пресс, 2007 год, 456 стр.
  2. Куликов Г.В., Нгуен В.З., До Ч.Т. ВЛИЯНИЕ ФАЗОМАНИПУЛИРОВАННОЙ ПОМЕХИ НА ПОМЕХОУСТОЙЧИВОСТЬ КОРРЕЛЯЦИОННОГО ДЕМОДУЛЯТОРА СИГНАЛОВ С МНОГОПОЗИЦИОННОЙ ФАЗОВОЙ МАНИПУЛЯЦИЕЙ. Российский технологический журнал. 2019;7(2):18-28. https://doi.org/10.32362/2500-316X-2019-7-2-18-28

Предоставляем бесплатную справку о публикации,  препринт статьи — сразу после оплаты.

Прием материалов
c по
Осталось 2 дня до окончания
Размещение электронной версии
Загрузка материалов в elibrary