OFDM цифровая система модуляции (стр. 3 )

        ,  (4.1)

где:

       fc - частота несущей

       B - ширина полосы передаваемого сигнала

       A(t) - огибающая передаваемого сигнала

       ?(t) - фаза передаваемого сигнала.

Предполагается (в идеале), что гармоники нелинейного искажения сигнала на составляющих частотах несущей подавляются первой зональной полосой пропускания усилителя. Сигнал на выходе высокомощного усилителя имеет вид:

  .  (4.2)

Искажения, производимые нелинейным усилителем, зависят от флуктуаций огибающей поступающего сигнала и определяются двумя функциями передачи огибающей:

       f(A(t)) - преобразование AM/AM

       ?(A(t)) - преобразование AM/ФM.

Эти искажения можно условно разделить на четыре типа:

дополнительная нелинейная помеха в приемнике;

интерференция между синфазными и квадратурными  составляющими, вызванная преобразованием AM/ФM;

спектральное расширение сигнала;

интермодуляционные эффекты.

Исследования показывают, чтоOFDM обеспечивает высокий уровень устойчивости против воздействия внутриполосных помех, создаваемых нелинейными усилителями, но создает значительные внеполосные помехи по соседнему каналу. Для цифрового звукового радиовещания требуется, чтобы этот коэффициент, называемый также плечом, составлял почти 30 дБ (и почти 40 дБ в цифровом телевизионном радиовещании DVB?T) на эмиттере в качестве технического условия в отношении помех по соседнему каналу рис. 4.1. 

 

Рисунок 4.1 Характеристика сигнала

Теоретические данные свидетельствуют о том, что когда нелинейности третьего порядка доминируют над нелинейностями более высокого порядка, то уровень этих плеч можно вывести из уровня интермодуляционных продуктов, создаваемых двухтональным сигналом, передаваемым с такой же мощностью, что и OFDM сигнал. В этих условиях уровень плеча на 6 дБ выше, чем уровень интермодуляционных продуктов третьего порядка (IM3).

Существуют следующие методы уменьшения этих внеполосных излучений, вызванных нелинейностями:

–        работа в линейных параметрах высокомощного усилителя. Необходимая задержка на выходе снижает электрическую эффективность усилителя. Одним из решений может быть небольшая задержка, которая обеспечивает компромисс между электрической эффективностью и нелинейным ухудшением параметров;

–        в настоящее время существуют различные устройства, позволяющие корректировать воздействия нелинейного характера (предварительное искажение, коррекция искажения с использованием обратной связи, коррекция искажения с использованием положительной прямой связи);

–        соответствующее кодирование может уменьшить пик до среднего коэффициента мощности, обеспечивая тем самым более высокий уровень выходной мощности для данного передатчика для определенной степени спектрального расширения;

–        для того чтобы свести к минимуму внеполосные излучения, можно также использовать фильтры, устанавливаемые после усилителя мощности.

Внеполосные излучения

Энергетический спектр излучения радиопередающего устройства

Рисунок 5.1 К пояснению о внеполосных излучениях радиопередающего устройства

на присвоенной частоте, созданный модуляцией передаваемого сигнала, состоит из двух частей - основного и внеполосного излучений (рис. 5.1). Основное излучение содержит спектральные составляющие в необходимой полосе частот, внеполосное излучение вне этой полосы частот. Теоретически внеполосные излучения могут быть исключены без ущерба качеству передаваемого сигнала, однако практически они существуют почти при всех видах и классах излучений передающих устройств, за исключением случаев работы на очень низких присвоенных частотах. Вследствие этого полоса радиочастот, занимаемая спектром излучения передающего устройства, шире необходимой полосы. Уровни спектральных составляющих и ширина полосы внеполосных излучений зависят от используемого метода модуляции, спектра частот модулирующего сигнала (или скорости передачи), степени нелинейных искажений модулятора, крутизны фронтов передаваемого импульсного сигнала и других факторов. Внеполосные излучения, так же как и другие неосновные излучения (побочные и шумовые), нежелательны, поскольку непроизводительно загружают радиочастотный ресурс, не являясь необходимыми для передачи и приема полезного сигнала. Огибающая спектра внеполосных излучений имеет спадающий характер, и чем больше скорость ее убывания с изменением частоты, тем меньше загружается РЧР нежелательными излучениями и тем лучше показатель ЭМС передающего устройства по внеполосным излучениям. Ниже нижней и выше верхней граничной частоты от занимаемой полосы значения средней излучаемой мощности составляют некоторую часть ?/2 от общей средней излучаемой мощности передающего устройства. Значение этой части устанавливают отдельно для каждого класса излучения. При определении занимаемой ширины полосы отсчет производят при ?=0,5% от общей средней излучаемой мощности, считая нижним уровнем измеряемой мощности излучения - 60 дБ от максимального значения, принятого за 0 дБ. Ниже нижней и выше верхней граничной частоты этой полосы мощность внеполосных составляющих ослаблена в тысячу раз относительно максимального значения мощности! излучения. Понятие о «контрольной полосе» (полоса сигнала на уровне -30 дБ) полезно для оценки занимаемой полосы при распределении и присвоении номинальных частот передатчикам и при расчетах частотно-пространственного разноса между соседними! передатчиками. С этой точки зрения параметр «контрольная полоса излучения» может быть принят за параметр ЭМС основного излучения передатчика.

Существенной частью занимаемой полосы излучения является необходимая полоса излучения Вн, которая имеет различную величину для каждого класса излучения радиопередающих устройств. Она определяется такими факторами, как наивысшая частота модуляции, скорость передачи, длительность и крутизна фронтов импульсного сигнала, число каналов в групповом сигнале, частота поднесущей, допустимые искажения при минимизации передаваемой полосы частот и др. Для некоторых классов излучения, например, с использованием AM на двух боковых полосах Вн=2Fmax, где Fmax —наивысшая частота модуляции. В ряде случаев она может или должна определяться экспериментально по признаку минимально допустимых искажений передаваемого сигнала. Существующее в пределах Вн максимальное значение уровня передаваемого сигнала принимается за точку отсчета (0 дБ) при определении спектра внеполосных излучений.

Для обеспечения электромагнитной совместимости разработаны нормы на неосновные излучения РП, которые определяют допустимый уровень побочных излучений и ширину полосы частот, необходимую для передачи информации, для различных классов информации. Конструкторско-технологические требования касаются таких показателей, как масса, габариты, вибро и ударостойкость, влагозащищенность, элементная база, степень использования стандартизованных и унифицированных блоков, узлов и деталей, технологичность конструкций и т. п. Эксплуатационные требования объединяют надежность, удобство эксплуатации и ремонта, безопасность обслуживания, степень, автоматизации и т. п. И, наконец, экономические требования связаны с оценкой материальных затрат на разработку, производство и эксплуатацию и экономического эффекта, достигаемого в процессе проектирования и эксплуатации системы. В процессе проектирования необходимо не только обеспечить удовлетворение требований, предъявляемых к РПУ, но и оптимизировать по возможности все его показатели и характеристики.

Нормы на ширину полосы радиочастот и внеполосные излучения радиопередатчиков гражданского применения

Так как ширина полосы и внеполосные излучения являются одними из основных параметров ТВ оборудования государственная комиссия по радиочастотам РЕШАЕТ:

1. Утвердить и ввести в действие на территории Российской Федерации для вновь разрабатываемых и вводимых в эксплуатацию РЭС с 1 января 2014 г. Нормы 19-13 «Нормы на ширину полосы радиочастот и внеполосные излучения радиопередатчиков гражданского применения».

2. Для РЭС, введённых в эксплуатацию (зарегистрированных) до 1 января 2014 г., действуют до окончания срока использования оборудования, но не позднее 1 января 2024 года, Нормы 19-02 «Нормы на ширину полосы радиочастот и внеполосные излучения радиопередатчиков гражданского назначения», утверждённые решением ГКРЧ от 01.01.01 г. протокол № 22/2, а также Дополнение №1 «Системы цифрового звукового и телевизионного вещания с использованием модуляции COFDM» к нормам 19-02 «Нормы на ширину полосы радиочастот и внеполосные излучения радиопередатчиков гражданского применения», утверждённое решением ГКРЧ от 1 декабря 2003 г. протокол № 30/9.

3. В случае необходимости продление эксплуатации РЭС, названных в пункте 2 настоящего решения ГКРЧ, возможно при условии, что такие РЭС должны соответствовать нормам, утвержденным пунктом 1 настоящего решения ГКРЧ.

4. Признать утратившими силу с 1 января 2024 года Нормы 19-02 «Нормы на ширину полосы радиочастот и внеполосные излучения радиопередатчиков гражданского назначения», утверждённые решением ГКРЧ от 01.01.01 г. протокол № 22/2.

Дополнение №1 «Системы цифрового звукового и телевизионного вещания с использованием модуляции COFDM»к Нормам 19-02 «Нормы на ширину полосы радиочастот и внеполосные излучения радиопередатчиков гражданского назначения», утверждённое решением ГКРЧ от 1 декабря 2003 г. протокол № 30/9.

Общее положение

1. Настоящие Нормы устанавливают требования к необходимой и контрольной ширине полосы радиочастот и внеполосным излучениям радиопередатчиков гражданского применения, использующих классы излучений, указанные в таблицах 4.1 – 4.15 и приложениях А-М.