15-ma’ruza: raqamli modulyatsiyalangan signallar

Minimal faza siljishili chastota manipulyatsiyasi (MChMn, inglizcha Minimum Sift Keying – MSK) da modulyatorning kirish bitlari impulslari ketma-ketligi ikkita mos holda toq va juft impulslardan iborat ketma-ketlikka ajratiladi. Modulyatsiyalangan (modulyator chiqishidagi) signal navbatdagi -chi bit davomiyligida joriy -chi va undan oldingi -chi bitlar holatiga bog‘liq bo‘lgan holda ifodalanadi:

ya’ni, va amplitudali kvadraturali tashkil etuvchilarning yig‘indisi sifatida ifodalanadi, bunda chastota deviatsiyasi ga teng, – kanalning tashuvchi chastotasi. Yig‘indi signal chastotasi va fazasining ikkita qo‘shni va bitlarga bog‘liqligi 15.4-jadvalda keltirilgan.

15.4-jadval

Yig‘indi signal chastotasi va fazasining ikkita qo‘shni va bitlarga bog‘liqligi

bI	bQ	S(t)	chastota	faza
1(+)	1(+)	Acos2π(f0 –Δfm)t	f0 –Δfm	0
1(+)	0(–)	Acos2π(f0 +Δfm)t	f0 +Δfm	0
0(–)	1(+)	–Acos2π(f0 +Δfm)t	f0 +Δfm	π
0(–)	0(–)	–Acos2π(f0 –Δfm)t	f0 –Δfm	π

MSK modulyatsiyasini sinfaz va kvadraturali tashkil etuvchilarning amplitudalari sinusoidal qonun bo‘yicha o‘zgaruvchi, amplitudalarining belgisi esa ikkilik ketma-ketlik bitining qiymati orqali aniqlanuvchi siljishli kvadraturali modulyatsiya deb qarash mumkin.

Eslatib o‘tamiz, modulyatsiya qonunining argumenti sifatida qo‘llaniluvchi (15.4-jadvaldagi birinchi ikkita ustun) ikkita bit shunday tanlanadiki, bunda qanday bit joriy bit ekanligi e’tiborga olinadi: agar joriy bit juft bo‘lsa juftlikning ikkinchi biti undan avvalgi toq bit hisoblanadi, agar joriy bit toq bo‘lsa juftlikning ikkinchi biti undan avvalgi juft bit hisoblanadi.
MSK modulyatorining strukturaviy sxemasi 15.17-rasmda keltirilgan. Modulyator chiziqli koder (ChK), demultipleksor (DM), kvadraturali past chastotali signallar va ni hamda yuqori chastotali tashuvchi tebranishlar va ni generatsiyalovchi generator, to‘rtta ko‘paytirgich va summatordan iborat.



15.17-rasm. MSK modulyatorining strukturaviy sxemasi

Chiziqli koder kirishidagi axborot bitlari davomiylikli musbat va manfiy qutbli to‘g‘ri to‘rtburchakli impulslar ketma-ketligiga aylantiriladi. Ushbu ketma-ketlik demultipleksor (DM) da ikkiga: toq raqamli impulslar nimketma-ketligi va juft raqamli impulslar nimketma-ketligi ga ajratiladi, va har birining davomiyligi ikki marta kengaytiriladi, ular mos ravishda sinfaz va kvadraturali tarmoqlarga beriladi. Hosil qilingan va nimketma-ketliklar mos ko‘paytiruvchi qurilmalariga beriladi va ularning kvadraturali past chastotali signallar va ga ko‘paytirilishi amalga oshiriladi. Natijada ko‘paytirgichlarning chiqishida ikkita kvadraturali kanallarning modulyatsiyalovchi signallarini hosil qilamiz. Ushbu modulyatsiyalovchi va signallar mos ravishda tashuvchi tebranishlar va ni modulyatsiyalaydi va ularning chiqishlaridagi signallar qo‘shilishi natijasida MSK signal hosil qilinadi. Modulyator chiqishidagi signalning chastotasi ga teng bo‘ladi, agar joriy bit oldingi bit bilan mos kelsa; va ga teng bo‘ladi, agar mos kelmasa.

15.18-rasmda MSK signalni shakllantirish vaqt diagrammalari keltirilgan.
MSK signalda faza uzulishlari (keskin o‘zgarishlari) ning bo‘lmasligi uning energetik spektri SQPSK signal spektriga qaraganda ancha yuqori darajada ixcham bo‘ladi. MSK signal spektrining quvvati taxminan ga proporsional kichiklashadi, ya’ni bu signal egallagan polosa ga teng bo‘lib, oddiy BFMga nisbatan 15 marta kichik bo‘ladi.



15.18-rasm. MSK signalni shakllantirish vaqt diagrammalari
15.10. Gauss minimal faza siljishili chastota manipulyatsiyasi (GMSK).

Modulyatsiyalangan MSK signal spektri kengligini siqish nafaqat unda uchraydigan faza o‘zgarishini, shu bilan birga uning (chastotasi, chastota o‘zgarish tezligi kabilar) hosilalarini ham uzluksiz bo‘lishini ta’minlash orqali amalga oshirilishi mumkin. GSM standartida Gauss MChM (GMSK – Gaussian MSK) modulyatsiyalangan signaldan foydalaniladi. Bu tur modulyatsiyada “posilka” davomida signal fazasining o‘zgarishi Gauss integral taqsimot funksiyasi qonuniyati bo‘yicha o‘zgarishi natijasida, signal chastota va fazasining sekin (asta-sekin) o‘zgarishi natijasida signal energetik spektrining yanada ixchamlashishiga erishiladi.

Texnik nuqtai nazardan GMSK modulyatsiyalangan signalni shakllantirish davomiyligi bo‘lgan to‘g‘ri to‘rtburchak shaklidagi impulslar (posilka) ketma-ketligini polosasining kengligi B ( dB sathda) bo‘lgan va gaussimon amplituda-chastota xarakteristikali past chastotalar filtridan o‘tkazilishi orqali amalga oshiriladi. So‘ngra tekislangan signal yuqori chastotali tashuvchini modulyatsiyalaydi. GSM standartida qiymati tanlangan bo‘lib, bu esa o‘z navbatida bo‘lishini ta’minlaydi.
15.5-jadvalda yuqorida tahlil etilgan modulyatsiya turlari uchun modulyatsiyalangan signal spektri kengligi ni signal uzatish tezligi ga bog‘liqligi natijalari keltirilgan.

15.5-jadval

Turli modulyatsiyalangan signallar uchun modulyatsiyalangan signal spektri kengligi ni signal uzatish tezligi ga bog‘liqligi

Modulyatsiya turi	BPSK	QPSK, SQPSK,	MSK	GMSK
	18,5	9,2	1,2	0,92

Elektr aloqa tizimlari, mobil aloqa, radiorele, sun’iy yo‘ldosh orqali aloqa, keng polosali simsiz radioaloqa, xususiy chaqirish tizimlarida yuqoridagi modulyatsiya turlariga o‘xshash yana bir qator modulyatsiya usullaridan ham foydalaniladi.

Nazorat savollari

1. Raqamli modulyatsiyalangan signallar qanday afzalliklarga ega?
2. ASK signalni shakllantirish jarayonini tushuntiring.
3. BPSK signalni shakllantirish jarayonini tushuntiring.
4. QPSK signalni shakllantirish strukturaviy sxemasini chizing va ishlash prinsipini tushuntiring.
5. SQPSK modulyatsiyasining afzallik va kamchiliklari nimalardan iborat?
6. QAM-16 modulyatorining strukturaviy sxemasini chizing va ishlash prinsipini vaqt diagrammalari asosida tushuntirib bering.
7. APK modulyatsiyasi haqida tushuncha bering.
8. FSK modulyatorining strukturaviy sxemasini chizing va ishlash prinsipini tushuntiring.
9. MSK modulyatorining strukturaviy sxemasini chizing va ishlash prinsipini tushuntiring.
10. GMSK modulyatsiyasining afzalliklari nimalardan iborat va ushbu modulyatsiya qaysi tizimlarda qo‘llaniladi?