Чому цифрова модуляція звужує спектр, цифровий тракт
Починаю цикл статей, де розповідається про основні форматах цифрової модуляції, їх основних застосуваннях, відносної спектральної ефективності, а так же наведено кілька варіантів основних типів модуляції для використання в практичних системах.
Розберемо, що таке символьна швидкість і бітова швидкість. На щастя, існує обмежена кількість типів модуляції, які присутні в практично в будь-якій системі.
Для того, щоб розуміти і порівнювати різні формати модуляції, для початку важливо зрозуміти різницю між бітової і символьної швидкістю. Необхідна ширина смуги частот сигналу каналу зв'язку залежить не від бітової, а від символьної швидкості.
Символьна швидкість дорівнює відношенню бітової швидкості і кількості бітів в кожному символі. Швидкість передачі - це швидкість потоку бітів в системі. Як приклад можна взяти радіозв'язок з 8-бітовим квантуванням і дискретизацией з частотою 10 кГц для голосу. Бітова швидкість, основна швидкість бітового потоку в радіозв'язку, буде дорівнює 80 кбіт / с. (Поки ми будемо ігнорувати зовнішні біти, необхідні для синхронізації, корекції помилки і т.д.).
На малюнку 10 наведено приклад статичної діаграми сигналу з квадратурної фазової маніпуляцією (QPSK). Стану можуть бути відображені нулями або одиницями. Це найбільш загальне відображення, але не єдине. Можуть використовуватися будь-які відображення.
Символьну швидкість можна уявити як бітову швидкість, поділену на число бітів, переданих в кожному символі. Якщо на один символ передається один біт, як наприклад в BPSK (двійкова фазова маніпуляція), то символьний частота дорівнюватиме бітової, і дорівнює 80 кбіт / с. Якщо в одному символі передаються 2 біта, як наприклад в QPSK, то символьна швидкість буде дорівнювати половині бітової швидкості, тобто 40 кбіт / с.
Символьну швидкість вимірюють в бодах. Потрібно запам'ятати, що 1 бод - це не 1 біт / с. Ці два поняття часто плутають. Якщо в одному символі може бути передано більшу кількість бітів, то теж саме кількість даних може бути передано в більш вузькій смузі частот. Ось чому формати модуляції, є більш складними і використовують більше число станів (позицій), можуть передавати ту саму інформацію в більш вузькій частині радіочастотного спектру.
Тепер обговоримо спектральні (смугові) вимоги. Вплив символьної швидкості на спектральні вимоги можна побачити на прикладі восьмипозиційної фазової маніпуляції (8QPSK). Це один з видів PSK. Є вісім можливих станів, які сигнал в будь-який час може прийняти. Фаза сигналу може прийняти будь-яке з восьми значень за час одного символу. Так як 8 = 2 певною мірою 3. то на один символ доводиться 3 біта. Це означає, що символьна швидкість дорівнює 1/3 від бітової швидкості. Даний вид модуляції щодо просто декодувати.
А як ви думаєте, для чого потрібні символьні синхроімпульсів? Символьні синхроімпульсів представляються частотою і точної синхронізацією передачі окремого символу. Протягом одного такту передачі передається поточне достовірне значення I / Q (або амплітуда / фаза), відповідне певному символу (певній точці сузір'я).