Иерархическая модуляция
Иерархическая модуляция (англ. hierarchical modulation, также встречается как модуляция с наложением слоёв) — это одна из технологий обработки сигналов, предназначенная для мультиплексирования и модулирования нескольких потоков данных в единую последовательность символов, при которой символы базового слоя (основного потока) и символы слоя улучшения синхронно накладываются друг на друга перед передачей.
Иерархическая модуляция особенно широко применяется для минимизации клифф-эффекта при передаче цифрового телевидения, особенно в мобильных ТВ-сервисах, обеспечивая резервный (более низкокачественный) сигнал в условиях слабого приёма, что позволяет реализовать плавную деградацию вместо полного пропадания сигнала. Применимость и эффективность иерархической модуляции подтверждена в ряде стандартов, таких как DVB-T, MediaFLO, UMB (англ. Ultra Mobile Broadband, стандарт мобильной сети 3,5 поколения, разработанный 3GPP2), а также рассматривается для DVB-H.
Иерархическая модуляция также рассматривается как один из практических вариантов реализации сверхпозиционного прекодирования (англ. superposition precoding), что позволяет максимизировать суммарную пропускную способность вещательных каналов. При передаче сигнала с иерархической модуляцией пользователи с хорошим уровнем приёма и современными приёмниками способны демодулировать несколько слоёв сигнала. Для пользователя с обычным приёмником или плохим качеством приёма возможен только приём информации из базового слоя. Такое разделение позволяет оператору сети передавать разные услуги разным типам пользователей или обеспечивать различное качество обслуживания (QoS).
Однако традиционная иерархическая модуляция испытывает серьёзные проблемы с межслойным интерференцией, что ограничивает максимально достижимую скорость передачи символов[1].
Пример
На рисунке показана схема наложения слоёв, в которой в качестве базового используется QPSK, а в качестве слоя улучшения — 64QAM. Первый слой содержит 2 бита (на рисунке отмечены зелёными кругами). Декодеру нужно лишь определить, в какой четверти находится сигнал — это позволяет восстановить значение (например, «10», зелёный круг в правом нижнем углу). При лучших условиях приёма детектор может точнее измерить фазу и амплитуду, чтобы получить ещё 4 бита данных («1101»). Таким образом, базовый слой несёт «10», а слой улучшения — «1101».
Межслойная интерференция
Для иерархической модулированной последовательности с базовым слоем QPSK и усовершенствованным слоем 16QAM потери пропускной способности базового слоя составляют до примерно 1,5 бит/символ при общем уровне отношения сигнал/шум (SNR) около 23 дБ, что является минимальным значением для сопоставимой неиерархической модуляции 64QAM. При этом неслоёвая 16QAM с тем же SNR приближалась бы к полной пропускной способности. Это означает, что из-за межслойной интерференции потери достижимой пропускной способности базового слоя составляют около 1,5/4 = 37,5 %. Кроме того, из-за интерференции между слоями и возможных ошибок декодирования базового слоя ошибка демодуляции символов высших слоёв также увеличивается.
Примечания
Литература
- H. Méric, J. Lacan, F. Arnal, G. Lesthievent, M.-L. Boucheret, “Combining Adaptive Coding and Modulation With Hierarchical Modulation in Satcom Systems”. IEEE Transactions on Broadcasting [англ.]. 59 (4): 627—637. 2013. DOI:10.1109/TBC.2013.2268694. Дата обращения 2024-06-21.
|access-date=требует|url=(справка) - Shu Wang, Soonyil Kwon, Yi, B.K., “On enhancing hierarchical modulation”. IEEE International Symposium on Broadband Multimedia Systems and Broadcasting [англ.]: 1—6. 2008-03-31. Дата обращения 2024-06-21.
- Seamus O Leary, “Hierarchical transmission and COFDM systems”. IEEE Transactions on Broadcasting [англ.]. 43 (2): 166—174. 1997-06. Дата обращения 2024-06-21. Проверьте дату в
|date=(справка на английском)
Ссылки
- Hierarchical Modulation Explained (англ.). Broadcast Papers. Дата обращения: 21 июня 2024. Архивировано 25 марта 2012 года.