Цифровая спектральная обработка вместо аналоговой модуляции

В цифровых системах связи широко используются методы цифровой спектральной обработки сигналов. Большая часть указанных методов ориентирована на цифровую спектральную обработку сигнала, прошедшего операции аналогового преобразования в высокочастотном тракте. Однако, с появлением быстродействующих АЦП гигагерцового диапазона, например, AD9213 с максимальной частотой дискретизации 10 ГГц, предназначенного для использования в тракте высокой частоты в системах связи 5G, появляется возможность расширить область применения цифровых методов. Рассмотрим открывающиеся в связи с этим возможности спектральных методов цифровой обработки сигналов.

Цифровая демодуляция АМ сигнала

Цифровая обработка спектра позволяет в ряде случаев отказаться от аналоговых трактов обработки в радиоканале при приеме модулированных сигналов и проводить извлечение информации цифровым способом. При этом возможно использование, как классических алгоритмов демодуляции, так и прямых спектральных методов. Перенос цифровой обработки из временной области в частотную дает возможность упростить как алгоритмическую, так и аппаратную часть цифрового демодулятора. Рассмотрим это на примере амплитудной модуляции (АМ). Для демодуляции оцифрованного в приемнике АМ сигнала достаточно в его спектре сдвинуть в область низких частот спектр верхней боковой полосы, обнулив спектры несущей и нижней боковой полосы. Обратное преобразование Фурье (ОПФ) полученного спектра даст демодулированный сигнал. При использовании этого метода отпадает и необходимость аналоговой модуляции в передатчике – ее можно выполнить в цифровой форме, провести цифроаналоговое преобразование быстродействующим ЦАП и подать сигнал в выходной усилитель передатчика. Более того, отпадает необходимость в самой модуляции – для переноса цифрового низкочастотного сигнала в область высоких частот достаточно сдвинуть его спектр по оси частот в нужную позицию. Для практического использования этого метода необходимо учесть изменение фазового спектра в результате переноса по частоте и компенсацию этого изменения цифровой фазовой коррекцией.