Виды модуляции

На общие характеристики системы связи и особенно на требования, предъявляемые к СВЧ тракту и цифровому сигнальному процессору влияют параметры канала передачи информации и вид модуляции. При проектировании системы в целом необходимо достичь компромисс между наращиванием КПД усилителя мощности и ростом искажений в нём с учётом того, как они влияют на выбранный тип модуляции. Например, увеличивая эффективность усилителя мощности, можно значительно продлить жизнь батареи питания. Однако, рост КПД зачастую сопровождается ростом уровня искажений, результатом которых может стать снижение подавления соседнего канала приёма и роста перекрёстных искажений. Источники такого рода помех могут существенно ограничить суммарную производительность системы, поэтому для них должны быть разработаны методики контроля и количественной оценки.

Важной задачей является выбор способа измерения, позволяющего выявить проблемы. Для малосигнальных измерений в частотной области используются скалярные или векторные анализаторы цепей, а для измерений в режиме большого сигнала — системы контроля нагрузки. Для определения точки пересечения третьего порядка используются системы с двухтональным воздействием. Телекоммуникационные системы тестируются, как правило, с использованием цифровых сигналов, поэтому должны быть проверены различные виды модуляции. В этом случае важнейшими характеристиками являются коэффициент побитовых ошибок, подавление соседнего канала и перекрёстные искажения. Для достижения предельных характеристик отдельных устройств и с целью оптимизации системы связи в целом необходимо объединить эти две методики.

Именно с целью объединить аналоговый и цифровой подходы к измерению параметров систем связи была разработана новая установка [2]. На вход установки со специального генератора подаётся цифровой сигнал произвольной формы с полосой 25 МГц. Этот видеосигнал смешивается с несущей, лежащей в пределах от 2 до 8 ГГц, и усиливается с помощью высоколинейного усилителя. Затем сигнал пропускают через тестируемое устройство, на выходе которого присутствуют аттенюатор и смеситель, выполняющий преобразование вниз на видеочастоту, и оцифровывают для дальнейшей обработки.

Вся система работает под управлением компьютера, осуществляющего формирование входного и обработку выходного сигналов, а также общие математические операции. Использование цифрового формирования входного сигнала позволяет производить различные типы измерений, например, генерировать однотональное и двухтональное воздействие, а также сигналы сложных видов модуляции, при обработке которых могут возникнуть проблемы, связанные с нелинейностями усилителей и другими паразитными эффектами. В большинстве случаев усилитель может быть описан с помощью полосовой нелинейной модели. Характеристики, связанные с паразитной амплитудной и фазовой модуляцией, необходимые для построения этой модели, могут быть измерены во временной области по методике [5] с использованием модулированных сигналов и усилителя в режиме насыщения. Затем на эту модель усилителя может быть произведено воздействие широкополосных сигналов со сложными видами модуляции.

Рис. 9. Измеренный (а) и рассчитанный (б) спектр широкополосного сигнала на выходе нелинейного усилителя

На рис. 9 показаны два спектра сигналов на выходе нелинейного усилителя: измеренный (a) и рассчитанный (б) на основе характеристик паразитной AM-to-AM и AM-to-PM модуляции. Все необходимые измерения сделаны на одной измерительной установке под управлением компьютера. Сейчас проводятся исследования разнообразных усилителей, таких как устройства класса A, B, E и F.

Большое внимание уделяется исследованиям систем CDMA с множественной несущей (MC-CDMA), так как они обеспечивают переход к широкополосным сигналам и могут быть относительно легко внедрены в уже используемые участки частотного диапазона. Такие устройства рассматриваются как составная часть беспроводной системы связи третьего поколения IMT2000, а также представляют специфический интерес для военных приложений, благодаря своей высокой помехо-устойчивости и низкой вероятности перехвата.

Проблемы, связанные с линейностью усилителей, предназначенных для использования в таких системах, требуют весьма серьёзного рассмотрения, так как именно здесь наблюдается очень высокое отношение пиковой мощности к средней. Особое внимание уделялось спектральным и временным характеристикам MC-CDMA сигналов до и после прохождения через усилитель. В ходе программы были разработаны методики, направленные на смягчение искажающих эффектов в усилителях. Например, благодаря правильному выбору фазы различных несущих в MC-CDMA сигнале, отношение мощностей в пике и в “долине” может быть снижено более чем на 4,5 дБ относительно обычного значения (для случая использования восьми несущих). Это усовершенствование позволяет снизить требования, накладываемые на усилители и получить удвоенный КПД.

Поиск по сайту: