Відносні режими фазової маніпуляції.
Відносні режими фазової маніпуляції.
Приводом до написання цієї статті стала дискусія на нашому форумі, з якої випливає, що є певна неясність в визначеннях відносних режимів фазової маніпуляції.
Спробуємо розібратися на стільки, на скільки це можливо в рамках оглядової статті. Питання не дуже складний, вимагає лише уваги і терпіння, а деякі історичні моменти думаю багатьом будуть цікаві, хоча мова звичайно не про це.
Для початку визначимося з двома дуже різними поняттями, через які власне як правило, і виникають різні казуси у визначенні відносних режимів.
Є відносне кодування. і відносна маніпуляція. Це два абсолютно різних механізму, які іноді плутають.
Відносне кодування має дуже цікаву історію, і вперше було запропоновано і випробувано на практиці, саме вітчизняними дослідниками. Дуже важко і тяжко завойовувало дорогу і загальне визнання, це зараз все здається природним, логічним і зрозумілим.
До відносного кодування, використовувалося виключно абсолютна, і абсолютного значення фази відповідав той чи інший конкретний символ. Для PSK-2 це або 0 або 1. Для PSK-4 це символ з двох біт, дібіт 00, 01, 10 і 11, для PSK-8 трібіти і т.д.
З позицій сегодняшего часу вузькі моменти видно відразу ж, досить в демодуляторе "втратити" правильну прив'язку до початковій фазі, і ні про яку правильної демодуляції мови йти не може. В ті часи дуже була поширена саме PSK-2, і з'явився навіть термін "зворотна робота", так як в цьому випадку біти 1 і 0 міняються місцями.
Для усунення явища "зворотної роботи" в повідомлення вводилися спеціальні перевірочні послідовності, основній роботі передувала тривала процедура синхронізації і прив'язки фази, і якщо в PSK-2 "зворотний роботу" можна було усунути простий інверсією прийнятої послідовності, то в PSK-4 або PSK- 8 це вже було не так просто, і це одна з причин дуже важкого визнання фазової маніпуляції в цілому, дуже довго вона вважалася абсолютно безперспективною для передачі інформації.
Громом серед ясного неба (приблизно в середині 50-х років), пролунала пропозиція вітчизняного вченого Петрович Н. Т. кодувати при фазової маніпуляції символ з абсолютним значенням, а різницею значень сусідніх символів.
Саме так, всім відомий і природний сьогодні метод відносного кодування, через кілька років (кінець 50-х років) після відкриття і зовсім незаслужених гонінь, отримав прописку в життя.
Ось така невелика істріческое есе. -)
Повертаючись до наших питань, зверніть увагу, це важливо, мова йде тільки про відносне кодування! Сам порядок фазової маніпуляції залишається колишнім! Відбувається заміна бітового потоку з абсолютних значень біт на відносні. Це дозволяє в результаті, ігнорувати конкретну фазу поточного символу, і орієнтуватися на різницю фаз сусідніх символів, що в результаті робить демодулятор інваріантним до конкретних значень фаз, і знімає основі проблему абсолютної кодування, проблему "зворотної роботи".
У цьому сенсі відносне кодування, ціною всього лише одного символу (!) Гарантує в цілому безпомилкову демодуляцію при будь-яких початкових фазових кутах в демодуляторе. Або по іншому, при випадковій зміні / стрибку фази буде втрачено / мати невизначене значення, всього один символ, все повідомлення буде прийнято в цілому вірно. Крім того, відносне кодування використовує всі можливості поточної розмірності фазового маніпуляції повністю.
Після прописки і визнання відносного кодування, і у нас, і за кордоном, почалися дуже бурхливі дослідження по фазової маніпуляції / модуляції в цілому, і заслуженою нагородою Петрович Н. Т. можна вважати те, що фазова маніпуляція / модуляція отримала статус вкрай перспективного режиму для передачі інформації. І недавні недруги і скептики, а тепер вже друзі, кинулися на пошуки ще більш цікавих ідей і рішень.
Досить швидко були запропоновані методи, вже фазоразностной маніпуляції. не кодування! Але це вже було неминуче, і очікувано.
Відмінності відносного кодування і відносної маніпуляції в досить загальному випадку полягають в тому, що в першому випадку, змінюється сам потік бітів, а закон зміни фази в модуляторі немає, а в другому, потік бітів залишається колишнім, але змінюється закон зміни фази в модуляторі.
Здавалося б маємо отримати одне і теж. Але ні, зовсім різні речі в результаті. Хоча в обох випадках прив'язка в демодуляторе немає конкретним значенням посилок, а до їх зміни. Це важливий момент, зазвичай тут і криється проблема всіх плутанини, хоча складного нічого немає.
В відносної маніпуляції. завжди відбувається зміна позиції точки сузір'я. Це вирішує дві проблеми, абсолютно гарантоване виділення тактової частоти маніпуляції, так як точка ніколи не стоїть на місці, і, за рахунок того, що символ кодується кутом переходу з однієї точки в іншу, досягається така ж инвариантность до початковій фазі, як і в разі відносного кодування. Вибір величини переходів зазвичай обгрунтований теорією, бажаючі можуть це питання вивчити самостійно, і залежить від порядку фазоразностной маніпуляції.
Відмінності цих двох абсолютно різних підходів до відносності, добре видно на сузір'ях.
Абсолютна фазова маніпуляція і / або відносне кодування.
Цей режим фазової маніпуляції має як мінімум три назви.
PSK-4 або QPSK - що означає одне і теж, абсолютну фазову маніпуляцію.
DQPSK - зазвичай так позначають режим, з використанням відносного кодування, але так само з абсолютною фазової маніпуляцією, хоча це вже й не грає жодної ролі!
Як бачимо немає ніяких способів сказати точно, по виду сузір'їв, використовується відносне кодування чи ні, що в іншому й не дивно, так як відносне кодування зачіпає потік бітів і не менят кутів самого сузір'я, відносність дістається сузір'я в "спадок" від потоку, і не вимагає ніяких спеціальних заходів і рішень.
Відносна фазова маніпуляція (ФРМ), дібіт показані умовно.
Цей режим називається pi / 4 DQPSK, і відноситься до фазоразностной маніпуляції. І відносність вже вимагає зусиль, модулятор повинен по дібіт вибирати кут на який буде повернута поточна точка сузір'я. Добре видно, що в абсолютному режимі сузір'я виглядає як PSK-8, а у відносному як PSK-4, розгорнуте на кут 45 (приставка pi / 4 в назві). Цілком очевидно, фазоразностний режим маніпуляції досить легко можна дізнатися, маючи на руках абсолютну і відносні сузір'я, і переходи в них.
Власне і все основих нюанси відносних режимів фазової маніпуляції, більш детально ці питання добре освітлені в літературі. Кінцевий же відносне кодування можна перенести на модулятор, здійснюючи перекодування бітового потоку в ньому, через кути відразу, що найчастіше і роблять, але це ні чого не змінює в цілому, це все так же відносне кодування, просто реалізоване з сучасного.
Хотілося б відзначити, що ФРМ володіє ще кількома плюсами, як видно на абсолютному сузір'ї, траєкторія руху точки не перетинає область нуля (переходи на 180 не використовуються), а обходить його стороною, це різко знижує вимоги до лінійності передавального тракту, і знижує провали амплітуди результуючого сигналу після фільтрів, але ціна за все, включаючи і хороше виділення тактової частоти, це зниження швидкості передачі, вона в даному прикладі еквівалентна результуючому режиму PSK-4, хоча тільки з вигляду абсолютного сузір'я може з ожіться помилкове враження більш швидкісного режиму PSK-8.
Сподіваюся в цілому більш-менш зрозуміло.