|
Модуляционные форматы цифровых стандартов
Различные модификации КФМ находят самое широкое применение в сетях цифровой мобильной связи как второго, так и третьего поколений. Мотивами усовершенствований по сравнению с базовым вариантом КФМ служат, с одной стороны, все та же заинтересованность в компактном спектре, а с другой -стремление к оптимизации энергетического режима усилителя мощности передатчика подвижного терминала. Поясним подробнее смысл последнего фактора.
Энергопотребление передатчика в значительной мере зависит от режима оконечного усилителя мощности или, иначе говоря, от пик-фактора сигнала, равного отношению его пиковой и средней мощностей. Наиболее благоприятным считается режим класса С, когда активный элемент усилителя постоянно находится вблизи точки насыщения, выполняя, по существу, функции ключа, и требования к его линейному динамическому диапазону минимальны. Для приближения к подобному режиму передаваемый сигнал должен быть свободен от глубокой амплитудной модуляции, т.е. иметь лик-фактор, близкий к единице. Данное условие, в свою очередь, означает, что скачки мгновенной фазы, сопровождающие переход от данной посылки к последующей, должны быть по возможности минимизированы.
Резервы дальнейшего сжатия спектра модулированного сигнала кроются в устранении разрывов не только самой фазы, но и ее производных (частоты, скорости изменения частоты и т.д.). В стандарте GSM применен именно такой вариант модуляции - гзуссовская МЧМ (GMSK - Gaussian MSK) [13, 25], при которой закон изменения фазы в течение посылки повторяет ход гауссовской интегральной функции распределения, чем обеспечивается плавность изменения фазы и частоты, а значит, высокая степень компактности спектра Технически гауссовская (как и обычная) МЧМ может быть реализована разными средствами, однако для объяснения смысла ее параметров согласно спецификации GSM разумно считать, что исходный поток битовых прямоугольных посылок длительности Ть пропускается через низкочастотный фильтр
с гауссовской амплитудно-частотной характеристикой и полосой В (на уровне -3 дБ), после чего сглаженный сигнал модулирует частоту задающего генератора. В стандарте жестко зафиксировано значение ВТЬ =0,3, отвечающее полосе эффективности не сопровождалось снижением минимального евклидова расстояния в сигнальном созвездии, что было продемонстрировано на примере сравнения КФМ с БФМ Случай гаус-совской МЧМ несколько выпадает из этого ряда в связи с тем, что неограниченность отклика гауссовского фильтра во времени не позволяет, строго говоря, трактовать данный вид модуляции как сглаженную версию КФМС (условия сводимости ЧМ с непрерывной фазой к БФМ или КФМ приведены в [26]). В литературе можно встретить упоминание об энергетическом проигрыше гауссов-ской МЧМ относительно БФМ в 0,46 дБ [27], однако не исключено, что ее теоретический потенциал выше с учетом возможности демодуляции сообщения "в целом", т.е. на интервале, охватывающем несколько посылок.
Как показывает приведенный обзор, даже в относительно узких рамках цифровых стандартов сотового радиотелефона применяемые методы модуляции отличаются заметным разнообразием. Их перечень станет еще более обширным, если обратиться и к другим телекоммуникационным системам (модемной, радиорелейной, спутниковой связи, персонального вызова, бесшнурового телефона и т.п.). Все это лишний раз свидетельствует о неоднозначности и многовариантности задач идеологического проектирования и существовании параллельных путей достижения оптимальных системных показателей.
