Основы теории радиосистем передачи информации (Реферат). Реферат 1 на тему " Модуляция с решетчатым кодированием ( tcm ) " по дисциплине
 Скачать 81.25 Kb.
|
|
Министерство образования и науки Российской Федерации ФГАОУ ВО «Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б.Н. Ельцина» Институт радиоэлектроники и информационных технологий – РтФ Департамент радиоэлектроники и связи Реферат №1 на тему "Модуляция с решетчатым кодированием (TCM)" по дисциплине «Основы теории радиосистем передачи информации» Дата Подпись ФИО Преподаватель: ________ _________ Манохин А.Е. Студент: ________ _________ Ярославцев А.А. Группа: РИ-481221 Екатеринбург 2022 ОглавлениеВведение 3 Основная часть 4 Заключение 9 Список использованной литературы 10 ВведениеРешётчатая модуляция (кодированная модуляция или решётчатая кодированная модуляция, TCM -англ. trellis coded modulation) — метод совместного кодирования и модуляции, при котором улучшается спектральная эффективность сигнала по сравнению с раздельным способом. Основная частьВо всех современных высокоскоростных протоколах используется разновидность этого вида модуляции, т.н. модуляция с решетчатым кодированием или треллис-кодированием (ТСМ, Trellis Coded Modulation), которая позволяет повысить помехозащищенность передачи информации – снизить требования к отношению сигнал/шум в канале на величину от 3 до 6 дБ. Суть этого кодирования заключается в введении избыточности [1]. Пространство сигналов расширяется вдвое путем добавления к информационным битам еще одного, который образуется посредством сверхточного кодирования над частью информационных бит и введения элементов запаздывания [1]. Расширенная таким образом группа подвергается все той же многопозиционной амплитудно-фазовой модуляции. В процессе демодуляции принятого сигнала производится его декодирование по весьма изощренному алгоритму Виттерби, позволяющему за счет введенной избыточности и знания предыстории выбрать по критерию максимального правдоподобия из сигнального пространства наиболее достоверную точку и, тем самым, определить значения информационных бит [1]. Алгоритм модуляции TCM Одним из основных решений, заложенных в метод модуляции TCM, относится введение избыточного бита, полученного с помощью сверточного кодирования, после этого применяется метод модуляции QAM. Несмотря на то, что введение избыточного бита приводит к увеличению общего числа посылок в два раза, использование при декодировании эффективного алгоритма обработки сигналов на фоне шумов и помех (алгоритма Виттерби) позволяет компенсировать эту избыточность и получить отмеченный выше выигрыш в отношении сигнал-шум. Анализ принятого избыточного бита и учет ранее принятых сигналов дает возможность более уверенно выбрать наиболее вероятную точку в пространстве сигналов. Усложнение алгоритмов обработки сигналов и увеличение общего числа посылок ведет к увеличению требуемой производительности (вычислительной мощности) декодера, однако современный уровень развития цифровых сигнальных процессоров позволяет решить эту задачу. Модемы со скоростью передачи до 33600 бит/с, предназначенные для работы на аналоговых телефонных линиях и отвечающие рекомендациям стандарта V.34, используют метод модуляции TCM. На рис. 1 в качестве примера представлены проекции сигналов на комплексную плоскость для метода модуляции TCM при числе точек, равном 24 и 128 (соответствующие скорости передачи в стандарте V.34 9600 и 19200 бит/с) [2].  Рис. 1 Проекции сигналов на комплексную плоскость Одной из характерных особенностей QAM является малые значения внеполосной мощности (рис. 5.9) [8].  Рисунок 2 – Энергетический спектр QAM-64 Применение многопозиционной QAM в чистом виде сопряжено с проблемой недостаточной помехоустойчивости. Поэтому во всех современных высокоскоростных протоколах QAM используется совместно с решетчатым кодированием (ТСМ). Сигнальное созвездие ТСМ содержит больше сигнальных точек (позиций сигналов), чем требуется при модуляции без решетчатого кодирования. Например, 16-позиционная QAM преобразует в созвездие 32-QAM с решетчатым кодированием. Дополнительные точки созвездия обеспечивают сигнальную избыточность и могут быть использованы для обнаружения и исправления ошибок. Сверточное кодирование в сочетании с ТСМ вносит зависимость между последовательными сигнальными точками. В результате появился новый способ модуляции, называемый треллис-модуляцией. Выбранная определенным образом комбинация конкретной QAM помехоустойчивого кода носит название сигнально-кодовой конструкции (СКК). СКК позволяют повысить помехозащищенность передачи информации наряду со снижением требований к отношению сигнал/шум в канале на 3 – 6 дБ. В процессе демодуляции производится декодирование принятого сигнала по алгоритму Витерби. Именно этот алгоритм за счет использования введенной избыточности и знания предыстории процесса приема позволяет по критерию максимального правдоподобия выбрать из сигнального пространства наиболее достоверную эталонную точку [3]. Применение QAM-256 позволяет за 1 бод передавать 8 сигнальных состояний, то есть 8 бит. Это позволяет значительно увеличить скорость передачи данных. Так, при ширине диапазона передачи Df=45 кГц (как в нашем случае) за интервал времени 1/Df можно передать 1 бод, то есть 8 бит. Тогда максимальная скорость передачи по данному частотному диапазону составит  , (1) .Поскольку в данной системе передача производиться по двум частотным диапазонам с одинаковой шириной, то максимальная скорость передачи данной системы составит 720 кбит/с. Так как передаваемый поток бит содержит не только информационные биты, а и служебные, то информационная скорость будет зависеть от структуры передаваемых кадров. Кадры применяемые в данной системе передачи данных формируются на основе протоколов Ethernet и V.42 и имеют максимальную длину К=1518 бит, из которых КС=64 – служебные. Тогда информационная скорость передачи будет зависеть от соотношения информационных бит и служебных:   , (2) , (3) .Данная скорость превышает скорость, заданную в техническом задании. Поэтому можно сделать вывод, что выбранный способ модуляции удовлетворяет требованиям, поставленным в техническом задании [3]. Поскольку в данной системе передача осуществляется по двум частотным диапазонам одновременно, то требуется организация двух, параллельно работающих модуляторов. Но следует учитывать, что возможен переход работы системы с основных частотных диапазонов на резервные. Поэтому требуется генерация всех четырех несущих частот и управление ими. Синтезатор частот, предназначенный для генерации несущих частот, состоит из генератора опорного сигнала, делителей и высокодобротных фильтров. В качестве генератора опорных сигналов выступает кварцевый генератор прямоугольных импульсов [3]. ЗаключениеТаким образом преимущество метода TCM перед QAM состоит не столько в увеличении числа бит, передаваемых за время посылки (оно может составлять от 1 до 9), сколько в снижении требования к телефонной линии по величине отношения сигнал-шум на 3...6 дБ. Список использованной литературыhttps://topref.ru/referat/51283/3.html http://doronin2004.narod.ru/rez_dr/bocheluk_su31/tema3_3.html http://www.5rik.ru/better/article-191438.php |