Сердюков Петр Николаевич, доктор технических наук
Шевцов Игорь Федорович, кандидат технических наук

Выбор методов модуляции в цифровых радиоканалах

Проводится сопоставление различных методов фазовой и частотной модуляции по крите- риям помехоустойчивости и спектральной эффективности

В настоящее время в специальной технике достаточно широко применяется цифровая передача информации по радиоканалу (данные, аналоговые сообщения в цифровой форме, команды и т.д.). Это объясняется высокой помехоустойчивостью цифровой передачи, воз- можностью маскировки (защиты) информации и т.д. Одним из важных вопросов при реали- зации таких каналов является выбор методов модуляции. В настоящей работе этот выбор производится сопоставлением показателей помехоустойчивости и спектральной эффектив- ности.

Дадим краткую классификацию сигналов. По объему алфавита цифрового сообщения – М радиосигналы делятся на двоичные (М=2) и многопозиционные (М>2). По методу фор- мирования можно разделять сигналы объемно-сферической (ОСУ) и поверхностно- сферической укладки (ПСУ). К сигналам ОСУ относятся разновидности сигналов амплитуд- ной, амплитудно-фазовой, амплитудно-частотно-фазовой модуляции и др. Для приема этих сигналов необходимо поддерживать постоянный уровень сигналов на входе демодулятора, что представляет определенные сложности, кроме того, передатчик сигналов ОСУ должен работать в линейном режиме. Это, в свою очередь, проблематично для миниатюрных радио- станций.

Для сигналов поверхностно сферической укладки поиск наилучших ансамблей сигна- лов осуществляется путем нахождения сигнальных точек в узлах пространственной решетки, имеющей регулярную структуру. При так называемой плотнейшей поверхностно- сферической укладке сигнальные точки располагаются равномерно на окружности с мини- мальным углом между соседними векторами ϕ = 2π / М и минимальным расстоянием между сигнальными точками R 2 E sin / M В = π , где В Е - энергия информационного бита. Такие сигналы ПСУ реализуются как сигналы фазовой модуляции с числом позиций фазы – М (рис.1), где, для примера, М=4

В дальнейшем для обозначения цифровых сигналов используется английская аббре- виатура. Рассмотрим основные виды ФМ-сигналов, ограничиваясь основанием алфавита М=4.

Квадратурная ФМ (QPSK – quadrature phase shift keying, M=4). На интервале символа с номером «n» сигналы имеют вид: