2.2 Цифровой приемник

Упрощенная структурная схема цифрового приемника, показана на рисунке 2.3.

Рисунок 2.3 – Цифровой приемник

где, 1 – устройство выделения несущей частоты;

2 – фильтр Найквиста;

3 – АЦП;

4 - устройство формирования цифровых потоков.

Принимаемый сигнал всегда состоит из суммы полезного сигнала и шума, рисунок 2.4.

Рисунок 2.4 – Сигнал на входе цифрового приемника

Устройство восстановления несущей частоты формирует квадратурные составляющие промежуточной частоты, что позволяет обеспечить когерентную демодуляцию принимаемого сигнала 256-КАМ и выделить на выходе аналоговых перемножителей (преобразователей частоты) импульсы с амплитудами J и Q (аналогичные импульсам J и Q передатчика, приведенным на рисунке 2.5, рисунке 2.6).

Выберем промежуточную частоту, равную 150 МГц.

Рисунок 2.5 – Синфазный сигнал на выходе фазового детектора цифрового приемника

Рисунок 2.6 – Квадратурный сигнал на выходе фазового детектора цифрового приемника

На выходах трехразрядных АЦП формируются синфазный и квадратурный цифровые потоки, имеющие скорость 75 Мбит/c. В схеме выделения цифровых потоков, цифровые потоки J и Q объединяются, разуплотняются и дескремблируются. После разуплотнения происходит исправление ошибок и формирование выходных потоков (4 потока формата E и цифровой поток служебного канала).

2.3 Выделитель несущей частоты

Одним из недостатков КАМ является трудность восстановления спектральной составляющей на несущей частоте. Однако, существуют специальные схемы построения выделителя несущей частоты, которые позволяют с определённой погрешностью получить желаемый параметр. Приведем одну из самых распространённых схем выделителя несущей частоты — схему Костоса, или синфазно-квадратурную схему, показанную на рисунке 2.7.

Рисунок 2.7 – Схема Костаса.

Эта схема восстановления использует одновременно две параллельные схемы отслеживания сигнала (I и Q) для одновременного выделения составляющих I и Q сигнала, который управляет ГУН. Квадратурная схема Q использует сигнал ГУН, сдвинутый на 90º. Если частота ГУН равна частоте подавленной несущей, то произведение сигналов I и Q создаёт напряжение рассогласования, пропорциональное рассогласованию фазы в ГУН. Напряжение рассогласования контролирует фазу и, таким образом, частоту ГУН (т.е. на ГУН подаем сигнал фазовой ошибки, а ГУН подстраивается).

Схема возведения в квадрат

Предположим, что полученный сигнал согласно уравнению возводится в квадрат. Сигнал на выходе устройств возведения в квадрат имеет вид:

(2.1)

Если этот сигнал проходит через полосовой фильтр со средней частотой 2ω₀, то восстанавливается точная копия двойной переданной частоты (и фазы) вследствие того, что К²(0) на среднее значение, не равное 0. Первоначальные частота и фаза могут быть получены путем деления на 2. Благодаря данным, модулирующим сигнал, и в конечном счете из-за присутствия шума входе требуемая спектральная составляющая будет входить в шум, тепловой и структурный. В устранения этого шума и, следовательно, снижения величины фазового дрожания в восстановленной несущей обычно необходима фильтрация в узкой полосе (например, < 1 % символьной скорости). Может быть использована система фазовой подстройки частоты (PLL). Блок-схема возведения в квадрат показана на рис. 2.8.

Рисунок 2.8 - Схема возведения в квадрат

Наличие делителя вызывает разницу в 180° в фазе восстановленной несущей. Эта разница должна быть устранена определенным образом. Лучшим решением является выполнение дифференциального кодирования/декодирования. Случай 2-ФМ сигналов аналогичен случаю АМ сигнала выполняется предварительное кодирование двоичных символов, с тем чтобы связать инфоинформационные биты с изменением фазы, а не с абсолютной фазой. На приемной стороне сравнение двух последовательно обнаруженных символов позволяет восстановить первоначальные информационные. Этот процесс кодирования использует память, в результате чего в случае ошибки в принятии решения по одному из символов появляется дополнительная ошибка.