modulação de fase contínua - Continuous phase modulation

passband modulação
modulação analógica
modulação digital
modulação hierárquica
spread spectrum
Veja também

Modulação de fase contínua ( CPM ) é um método de modulação de dados vulgarmente utilizados em modems sem fios . Em contraste com outros coerentes digital de modulação de fase técnicas em que o portador de fase repõe abruptamente para zero no início de cada símbolo (por exemplo, M- PSK ), com a CPM a fase portadora é modulada de uma maneira contínua. Por exemplo, com QPSK o transportador instantaneamente salta de um seno a um cosseno (isto é, um 90 grau de desvio de fase ), sempre que uma das duas mensagens pedaços do símbolo actual difere dos dois bits de mensagem do símbolo anterior. Esta descontinuidade exige uma relativamente grande percentagem da energia ocorra fora da banda a que se destina (por exemplo, alta fraccionada poder fora-de-banda ), conduzindo a uma baixa eficiência de espectro . Além disso, o CPM é tipicamente implementado como uma constante de envelope de forma de onda , isto é, a potência da portadora transmitida é constante. Portanto, a CPM é atraente porque os rendimentos de continuidade de fase alta eficiência de espectro, e a constante do envelope rendimento excelente eficiência de energia. A principal desvantagem é o elevado complexidade de implementação requerido para um receptor óptima.

memória fase

Cada símbolo é modulada alterando gradualmente a fase da portadora a partir do valor inicial para o valor final, ao longo da duração de símbolo. A modulação e a desmodulação de CPM é complicada pelo facto de que a fase inicial de cada símbolo é determinada pela fase total cumulativo de todos os símbolos transmitidos anteriores, que é conhecido como a memória de fase . Portanto, o receptor ideal não pode tomar decisões sobre qualquer símbolo isolado sem levar toda a seqüência de símbolos transmitidos em conta. Isto requer uma máxima verossimilhança Sequence Estimador (MLSE), que é eficientemente implementadas usando o algoritmo Viterbi .

trajetória fase

Chaveamento de mínimo (MSK) é um outro nome para CPM com um excesso de largura de banda de 1/2 e um linear trajectória de fase . Embora esta trajectória de fase linear é contínua, não é lisa desde a primeira derivada da fase não é contínua. A eficiência espectral de CPM pode ser ainda melhorada usando uma trajectória de fase suave. Isto é tipicamente realizado por filtração da trajectória de fase antes da modulação, geralmente usando uma coseno elevado ou um filtro de Gauss . O filtro de coseno elevado tem o desvio de zero por exactamente um tempo símbolo passagens, e por isso pode proporcionar uma resposta completa da forma de onda que impede CPM Intersymbol interferência (ISI) .

CPM resposta parcial

Sinalização de resposta parcial, tal como a sinalização do duo-binário , é uma forma de ISI intencional, onde um certo número de símbolos adjacentes interfere com cada símbolo de uma maneira controlada. A MLSE deve ser utilizado para otimizar demodular qualquer sinal na presença de ISI. Sempre que a quantidade de ISI é conhecida, tal como com qualquer esquema de sinalização de resposta parcial, MLSE pode ser utilizado para determinar a sequência de símbolos exacto (na ausência de ruído). Uma vez que a desmodulação óptima de CPM-resposta completa já requer detecção MLSE, usando a sinalização de resposta parcial requer pouca complexidade adicional, mas pode proporcionar uma trajectória de fase comparativamente mais suave, e, assim, ainda mais a eficiência de espectro. Uma forma extremamente popular de CPM-resposta parcial é GMSK , que é usado por GSM na maioria dos telefones celulares de 2ª geração do mundo. Ele também é usado em 802.11 FHSS, Bluetooth , e muitos outros modems sem fio proprietárias.

Contínua de fase FSK

-Fase contínua frequência-chaveamento (CPFSK) é uma variante vulgarmente utilizada de frequência-chaveamento (FSK), que em si é um caso especial de análogo de modulação de frequência . FSK é um método de modulação de dados digitais para um sinusoidal onda portadora , que codifica as informações presentes nos dados para as variações no transportador de frequência instantânea entre uma de duas frequências (referido como a frequência espacial e frequência de marca ). Em geral, um sinal FSK padrão não tem contínua de fase, tal como a forma de onda modulada muda instantaneamente entre dois sinusóides com diferentes frequências.

Tal como o nome sugere, a fase de um CPFSK é, de facto, contínuo; este atributo é desejável para os sinais que estão a ser transmitidos ao longo de um bandlimited canal, como um sinal de descontinuidades em introduzir banda larga componentes de frequência. Além disso, algumas classes de amplificadores de apresentar um comportamento não-linear, quando accionado com sinais quase descontínuos; este poderia ter efeitos indesejáveis sobre a forma do sinal transmitido.

Teoria

Se um sinal digital finita valorizado a ser transmitida (a mensagem) é m ( t ), então o sinal correspondente é CPFSK

onde A c representa a amplitude do sinal de CPFSK, f c é a base de frequência de portadora , e D F é um parâmetro que controla o desvio de frequência do sinal modulado. O integrante localizado dentro do cosseno argumento é o que dá a CPFSK sinalizar sua fase contínua; um integral sobre qualquer função de um número finito valorizado (que m ( t ) é assumida para ser) não conterá quaisquer descontinuidades. Se o sinal de mensagem é assumido como sendo causais , em seguida, os limites à variação integrante de um limite inferior de zero e um limite mais alto de t .

Note-se que isto não significa que m ( t ) deve ser contínua; na verdade, formas de onda de dados digitais mais ideais conter descontinuidades. No entanto, mesmo um sinal de mensagem descontínua irá gerar um sinal CPFSK adequada.

Veja também

Referências

Notação para a forma de onda CPFSK foi tirado de:

  • Leon W. Couch II , "Sistemas de Comunicação Digital e Analógica, 6ª Edição" , Prentice-Hall, Inc., 2001 . ISBN  0-13-081223-4
  • [1] S. Cheng, R. Iyer Sehshadri, MC Valenti, e D. Torrieri, A capacidade de não-coerente FSK de fase contínua, em Proc. Conf. em Info. Sei. e Sys (CISS) , (Baltimore, MD), março de 2007.
  • CPM calculadora distância mínima (MLSE / MLSD bound)