4.4.2. ВОССТАНОВЛЕНИЕ ЧАСТОТЫ И ФАЗЫ НЕСУЩЕЙ

Кроме восстановления тактов многие методы демодуляции сигналов AM и ФМ требуют выработки в приемнике несущего колебания с надлежащей частотой и фазой.

Для восстановления частоты может использоваться один или несколько пилот-сигналов, дополнительно передаваемых вместе с сигналом данных, что дает преимущества, прежде всего, при очень чувствительных методах передачи, например при амплитудной модуляции с одной боковой полосой (см. разд. 4.3.1.2). Наиболее благоприятные значения фаз несущей и тактов, напротив, должны всегда восстанавливаться по сигналу данных, так как фаза приближенно передаваемого пилот-сигнала лишь в особых случаях достаточно точно совпадает с оптимальной фазой несущей или тактов. Если из сигнала данных может быть получена достаточная информация об оптимальном значении фазы, то регулировка фазы может одновременно обеспечивать и регулировку частоты. Процесс регулировки тактов именно так часто и Происходит, поскольку в ходе его обычно должны отрабатываться весьма малые разности частот. Однако при восстановлении несущей можно отказаться от идеальной регулировки частоты лишь в том крайнем случае, когда метод передачи к ней нечувствителен. Это обусловлено тем, что в тракте передачи могут гоявиться дополнительные сдвиги частоты и нередко требуется дополнительная компенсация фазового дрожания (фазового джиттера) (см. разд. 3.2.2.6).

Влияния фазы тактов и несущего колебания на восстановление сигнала данных, как правило, нельзя считать независимыми друг от друга, причем их связь в значительной мере определяется методом передачи. Рассмотрим подробнее влияние погрешностей фаз тактов и несущей на качество передачи на примере передачи амплитудномодулированного сигнала с одной боковой полосой при

использовании импульсов класса 4 по методу парциальных отсчетов. Если парциально кодированный импульс имеет вид

а его преобразование Гильберта

то сигнал на выходе демодулятора (см. разд. 4.3.1.2) согласно (4.21) имеет вид [4.49]

где фаза тактов; 6 — фаза несущей. Искажения в канале связи не учитываются.

Данное соотношение выражает связь между процессами

Рис. 4.44. Влияние погрешностей в фазах тактов и несущего колебания на средпеквадратическую погрешность при амплитудной модуляции с одной боковой полосой (с применением парциально кодированных импульсов класса 4): а) для трехпозиционного принимаемого сигнала; б) для семипозиционного принимаемого сигнала

установки фаз несущей и тактов. Для заданной погрешности в фазе несущей 6 существует некоторая оптимальная фаза тактов, при которой возникающая погрешность минимальна. Чтобы пояснить эту взаимосвязь, на рис. 4.44 представлены графики среднеквадратической погрешности (СКП) трехуровневого и семиуровневого парциально кодированных сигналов в зависимости от фаз тактов и несущей. На обоих графиках СКП отчетливо различима «впадина», проходящая примерно вдоль плоскости, которая для наглядности выбрана правой границей изображенной области. Эти графики необходимо принимать во внимание при регулировке фаз тактов и несущей, чтобы достичь возможно более точной их установки.

Практическая реализация регулирования фаз тактов и несущей сильно зависит от чувствительности выбранного метода передачи. В то время как при нечувствительных методах в соответствующих условиях можно использовать для демодуляции в качестве опорной фазы фазу передаваемого пилот-сигнала (пилот-сигнал при этом целесообразно расположить в середине полосы частот, что, например, легко осуществить при КАМ), для более чувствительных методов должен быть предусмотрен сдвиг между фазой пилот-сигнала и фазой демодулированной несущей, жестко зависящей от канала связи. В порядке дальнейшей коррекции этот фазовый сдвиг оптимизируется в процессе передачи или часть регулировки фазы выполняется адаптивным корректором (см. разд.

5.3.2). При методах передачи импульсами многопозиционного кода фаза несущей должна быть отрегулирована очень точно [4.49], что видно и из сравнения рис.

Чувствительность систем с AM, ОБП, ЧПБП и АМ к погрешностям фазы несущей характеризуют графики, показанные на рис. 4.30, 4.45 и 4.46. Они построены в предположении, что вероятность ошибки в бите при отсутствии погрешности фазы несущей для определенного отношения сигнал/шум во всех случаях одинакова.

Рис. 4.45. Вероятность ошибки в бите при амплитудной модуляции с одной боковой полосой (с применением парциально кодированных импульсов класса 4) в зависимости от погрешности в фазе несущего колебания. Помехи — белый шум в полосе Найквиста. Отношение сигнал/шум

Самой благоприятной при этом оказывается квадратурная модуляция.

По фазомодулированному сигналу данных фаза несущей может быть восстановлена лишь с точностью до величины, кратной минимальному характеристическому значению фазы сигнала, так как регулировка фазы несущей не должна зависеть от переходов фазы сигнала между точками отсчета, обусловленных модуляцией. Эта фазовая погрешность, которая, если не принимать во внимание помехи, остается постоянной в течение передачи, несущественна в системах с фазоразностной модуляцией, поскольку на приеме определяется разность фаз и поэтому абсолютная фаза несущей в процессе восстановления информации не участвует.

Рис. 4.46. Вероятность ошибки в бите при квадратурной амплитудной модуляции в зависимости от фазы несущего колебания. Помехи — белый шум в полосе Найквиста: кривая 1 — для парциально кодированных импульсов класса 4 при отношении сигнал/шум кривая 2 — для импульсов с коэффициентом сглаживания спектра отношении сигял/шум

В системах с обычной фазовой модуляцией, наоборот, знание абсолютной фазы несущей в месте приема обязательно, так как информация содержится непосредственно в фазе сигнала по отношению к несущей. В этих случаях фазовую погрешность, не поддающуюся указанной выше регулировке, необходимо выделять и корректировать отдельно. Последнее осуществляется путем обработки специальной синхронизирующей последовательности, которая предварительно вводится в каждый блок данных [4.50].