Модуляция COFDM

Европейский стандарт первого поколения для наземного цифрового телевизионного вещания DVB-T, разработанный в 1996 году, предусматривает использование нового метода модуляции COFDM: многоканальная комбинированная амплитудно-фазовая модуляция на многих ортогональных несущих с применением помехоустойчивого кодирования. Разработаны две модификации модуляции COFDM с различным числом ортогональных несущих: 8k – число несущих 6817 и 2k – с числом несущих 1705. Основные параметры COFDM-модуляции приведены в табл. 6.6, из которой следует, что обе модификации равноценны по битовой скорости и спектральной эффективности. Вариант 2k допускает использование более простого процессора, что удешевляет абонентский ТВ приемник. Вариант 8k более сложен, но обеспечивает лучшую защиту от мультипликативных помех со стороны других ТВ передатчиков.

Схема включения модулятора и демодулятора COFDM соответственно на передающей и приемной стороне ТВ канала приведена на рис. 6.10. Принцип работы COFDM модулятора поясним на примере, когда в качестве первичной

Таблица 6.6

Параметры модуляции COFDM

Параметр	Модификация COFDM	Первичная модуляция несущих
8k	2k
Общее число несущих			М-КАМ
Число «полезных» несущих N			М-КАМ
Длительность символа (мкс)			М-КАМ
«Полезная» часть символа (мкс)			М-КАМ
Защитный интервал (мкс)			М-КАМ
Разнос несущих (Гц)			М-КАМ
Полоса частот П (МГц)	7,16	7,61	М-КАМ
Частота символов (Гц)	892,857	3571,428	М-КАМ
Информационная ёмкость символа при модуляции М-КАМ (бит)			4-КАМ
		16-КАМ
		64-КАМ
Скорость передачи данных по каналу с полосой частот МГц	10,8	10,8	4-КАМ
21,6	21,6	16-КАМ
32,4	32,4	64-КАМ
Спектральная эффективность COFDM	1,42	1,42	4-КАМ
2,84	2,84	16-КАМ
4,26	4,26	64-КАМ

модуляции каждой из ортогональных несущих используется модуляция вида 4-КАМ (QPSK).

Рис. 6.10. Модуляция и демодуляция COFDM: а – передатчик; б – приемник (БПФ – быстрое преобразование Фурье; ОБПФ – обратное БПФ;
- промежуточная частота; - смеситель)

Модулированный сигнал COFDM описывается выражением

, (6.8)

где , – значения сигналов синфазного и квадратурного каналов, модулирующих i -ю несущую. Расстояние между соседними несущими выбрано по формуле

,

что обеспечивает ортогональность несущих: на центральной частоте спектра любой из модулированных поднесущих спектральные составляющие всех остальных модулированных поднесущих обращаются в 0. Так как при модуляции 4-КАМ амплитуда несущих не изменяется, групповой спектр COFDM имеет близкую к прямоугольной форму (рис. 6.11).

Рис. 6.11. Групповой спектр сигнала COFDM

Формирование сигнала COFDM по схеме (рис. 6.10) позволяет обойтись без генерации и модуляции множества несущих. Вначале с помощью кодера COFDM на основе сигнала D формируется N пар значений коэффициентов и для модуляции «полезных» несущих. Для остальных несущих коэффициенты и вырабатываются на основе служебной информации, позволяющей декодировать сигнал COFDM в приемнике. Процесс повторяется на каждом последующем интервале, равном длительности символа .

Затем с помощью процессора ОБПФ (так как выражение (6.8) соответствует преобразованию Фурье) вычисляется на «полезной» части каждого символа цифровой эквивалент сигнала , который путём квадратурной модуляции переносится на промежуточную частоту , затем с помощью ЦАП преобразуется в аналоговую форму и поступает в высокочастотную часть передатчика. С помощью смесителя и опорного генератора Г сигнал COFDM переносится с промежуточной частоты в диапазон радиоканала, усиливается, отфильтровывается (Ф) и поступает в антенну.

В приемнике сигнал COFDM на промежуточной частоте с выхода тюнера поступает на АЦП и далее на процессор БПФ. Вычисленные значения коэффициентов и (от «полезных» несущих) подаются в декодер COFDM, который восстанавливает исходную форму информационной цифровой последовательности D.