Войти
Непрерывная фазовая модуляция (CPM ) - это метод для модуляции данных, обычно используемых в беспроводных модемах. В отличие от других методов когерентной цифровой фазовой модуляции, где фаза несущей резко сбрасывается до нуля в начале каждого символа (например, M- PSK ), с CPM фаза несущей модулируется непрерывно. Например, с QPSK несущая мгновенно переходит от синуса к косинусу (то есть с фазовым сдвигом на 90 градусов ) всякий раз, когда один из двух битов сообщения текущий символ отличается от двух битов сообщения предыдущего символа. Эта неоднородность требует, чтобы относительно большой процент мощности происходил за пределами намеченной полосы (например, высокая дробная), что приводит к плохой спектральной эффективности. Кроме того, CPM обычно реализуется как сигнал с постоянной огибающей, то есть передаваемая мощность несущей является постоянной. Следовательно, CPM является привлекательным, потому что непрерывность фазы дает высокую спектральную эффективность, а постоянная огибающая дает превосходную энергоэффективность. Основным недостатком является высокая сложность реализации, необходимая для оптимального приемника.
Каждый символ модулируется путем постепенного изменения фазы несущей от начального значения до конечного значения в течение продолжительности символа. Модуляция и демодуляция CPM усложняются тем фактом, что начальная фаза каждого символа определяется совокупной полной фазой всех предыдущих переданных символов, которая известна как фазовая память. Следовательно, оптимальный приемник не может принимать решения ни по одному изолированному символу без учета всей последовательности переданных символов. Для этого требуется оценщик последовательности с максимальным правдоподобием (MLSE), который эффективно реализуется с использованием алгоритма Витерби.
манипуляции с минимальным сдвигом (MSK) - другое название для CPM с избыточной полосой пропускания 1/2 и линейной фазовой траекторией. Хотя эта линейная фазовая траектория является непрерывной, она не является гладкой, поскольку производная фазы не является непрерывной. Спектральная эффективность CPM может быть дополнительно улучшена за счет использования плавной фазовой траектории. Обычно это достигается путем фильтрации фазовой траектории перед модуляцией, обычно с использованием приподнятого косинуса или фильтра Гаусса. Фильтр с приподнятым косинусом имеет смещение нулевых пересечений ровно на время одного символа, поэтому он может дать сигнал CPM с полным откликом, который предотвращает межсимвольные помехи (ISI).
Сигнализация с частичным ответом, например, является формой преднамеренной ISI, когда определенное количество соседних символов мешает каждому символу управляемым образом. MLSE необходимо использовать для оптимальной демодуляции любого сигнала в присутствии ISI. Когда величина ISI известна, например, с любой схемой сигнализации с частичным ответом, MLSE может использоваться для определения точной последовательности символов (при отсутствии шума). Поскольку для оптимальной демодуляции CPM с полным откликом уже требуется обнаружение MLSE, использование сигнализации с частичным откликом требует небольшой дополнительной сложности, но может обеспечить сравнительно более плавную фазовую траекторию и, таким образом, еще большую спектральную эффективность. Одной из чрезвычайно популярных форм CPM с частичным ответом является GMSK, которая используется GSM в большинстве сотовых телефонов второго поколения в мире. Он также используется в 802.11 FHSS, Bluetooth и многих других проприетарных беспроводных модемах.
Непрерывная фазовая манипуляция со сдвигом частоты (CPFSK) - это широко используемый вариант частотной манипуляции (FSK), который сам по себе является частным случаем аналоговой частотной модуляции. FSK - это метод модуляции цифровых данных на синусоидальную несущую, кодирование информации, присутствующей в данных, с изменением мгновенной частоты несущей между одной из двух частот (именуемой пространственной частотой и меткой частоты ). В общем, стандартный сигнал FSK не имеет непрерывной фазы, поскольку модулированный сигнал мгновенно переключается между двумя синусоидами с разными частотами.
Как следует из названия, фаза CPFSK на самом деле непрерывна; этот атрибут желателен для сигналов, которые должны передаваться по каналу с ограниченной полосой, поскольку разрывы в сигнале вносят широкополосные частотные компоненты. Кроме того, некоторые классы усилителей демонстрируют нелинейное поведение при работе с почти прерывистыми сигналами; это может оказать нежелательное влияние на форму передаваемого сигнала.
Если конечный цифровой сигнал, который должен быть передан (сообщение), равен m (t), то соответствующий сигнал CPFSK равен
где A c представляет амплитуду сигнала CPFSK, f c - это базовая несущая частота, а D f - это параметр, который контролирует отклонение частоты модулированного сигнала. Интеграл , расположенный внутри аргумента косинуса , - это то, что дает сигналу CPFSK его непрерывную фазу; интеграл по любой конечнозначной функции (которой предполагается, что m (t)) не будет содержать разрывов. Если предполагается, что сигнал сообщения является причинным, тогда пределы интеграла изменяются до нижней границы нуля и верхней границы t.
Обратите внимание, что это не означает, что m (t) должен быть непрерывным; Фактически, наиболее идеальные формы сигналов цифровых данных содержат разрывы. Однако даже прерывистый сигнал сообщения будет генерировать правильный сигнал CPFSK.
Обозначение для формы сигнала CPFSK было взято из:
