)ادامه(مدوالسیونهای دیجیتال

بخش چهارم

Slide 1Autor:Seyed Mohammad Reza

Razavizadeh

April 20, 2023 2

1. fNyq=2xBW: fNyq = 2x4.5x106= 9x106Hz > fS = 1.2x9x106= 10.8x106 Hz

2. k: 1024 = 210 >> k= 10 bits

3. Bit-Rate = Rb = k x fS =108Mbps

مثال

کد شده PCM به شیوه BW=4.5MHzسیگنال ویدئویی با مطلوبست:

باالی حد نایکوئیست نمونه 20%( اگر سیگنال با فرکانسی 1نمونه برداری را تعیین کنید. برداری شود نرخ

باشد، تعداد بیتی که هر 1024( اگر تعداد سطوح کوانتیزایشن 2نمونه به خود اختصاص میدهد چقدر است؟

(نرخ بیت نهایی چقدر است؟ 3

Slide 3

برای کاربردهای با نرخ بیتهای باال نظیر مالتی مدیا نیاز به شیوه های مدوالسیونی هستیم که بتوانند بطور

همزمان)پارالل( جند بیت را ارسال کنند، بطور کلی دو تکنیک وجود دارد:

o انواع چند تایی، یاM-Array 4ASK,4-PSK…,

o مدوالسیون های ترکیبی یاCombination Digital Modulation 16QAM…,

شیوه های چندگانه مدوالسیون های دیجیتال

Autor:Seyed Mohammad Reza Razavizadeh

Slide 4

.14-ASKدر شکل زیر نمونه ائی از یک شکل موج دیجیتال چهار

ارائه شده است، همانطورکه در شکل ASKسطحه مشاهده میشود در هر بازه زمانی اطالعات یک نمونه دو بیتی توسط سیگنال قرار گرفته شده

است.

(1مدوالسیون های دیجیتال چندگانه)

Autor:Seyed Mohammad Reza Razavizadeh

Slide 5

(2مدوالسیون های دیجیتال چندگانه)

.24-FSK ، بازای هر یک FSK در شکل موج دیجیتال چهار سطحه

از نمونه های چهارگانه دو بیتی یک فرکانس چهار گانه FDMاختصاص داده شده و در واقع یک

است.

Autor:Seyed Mohammad Reza Razavizadeh

Slide 6

(3مدوالسیون های دیجیتال چندگانه)

.34-PSK یا Quadrature-PSK برای هر QPSKدر شکل موج دیجیتال چهار سطحه

سمبل یا نمونۀ\ دو بیتی )کال] چهار نمونه( یک انحراف فاز تخصیص داده میشود که در جدول زیر ترتیب این

فازها ارایه شده است، در اسالید بعد نمونه ائی از نمایش داده شده است.QPSKشکل موج

Autor:Seyed Mohammad Reza Razavizadeh

Slide 7

(4مدوالسیون های دیجیتال چندگانه)

Autor:Seyed Mohammad Reza Razavizadeh

Slide 8

ارتباطات زیر دریائی

DTH(DVB-S)

QPSK

Quadratureنوع چهارتائی)تربیعی( یا PSK یکی از متداولترین انواع PSK

بوده که بسبب حفاظت فوق العآده آن در برابر نویز در کانالهای نویزی

DTHکاربرد داشته و از ابتداء پخش برنامه های تلویزیون ماهواره ائی

و نیز DVB-Sبعنوان فرمت استاندارد ارتباطات زیردریائی مورد استفاده

قرار گرفته است.

از ویژگی های این نوع:

o هر نمونه با یک کلمه دو بیتی کدمیشود.

o میزان شیفت کاریر توسط هر نمونهتعیین میگردد.

o در مقایسه باBPSK و برای نرخ بیت ،یکسان پهنای باند کمتری را اشغال

میکند.

oپیچیدگی سیستم گیرنده و فرستنده ازباالیی برخوردار است.

QPSKکاربردها و ویژ گیهای

Downlink

Footprint

Uplink

Autor:Seyed Mohammad Reza Razavizadeh

Slide 9

quadrature amplitude modulation (QAM)این نوع مدوالسیون همانگونه که از نامش معلوم است ترکیبی از

بوده که بطور توام کاریر بر PSK (QPSK) و ASKدو مدوالسیون اساس یکی از حاالت ترکیبی چهار حالت ممکنه فاز و دو حالت

(word)ممکنۀ\ دامنه قادر است هشت نمونه، که هر کدام یک کلمهسه بیتی را معرفی خواهند کرد را بپذیرد، که بهمین سبب نام

Quadrature Amplitude Mod. یا QAM.را بر آن اختیار کرده اند نکته جالب اینکه در این شیوه این امکان وجود دارد که با تلفیق

میتوان به M-ASK با PSK-8، مثال PSK-4ترکیبهای باالتر از بیت دست یافت که در 4سمبلهای با تعداد بیت باالتری نیز، مثال

را QPSK، البته میتوان 2N-QAM( N>2اینصورت مدوالسیون های گروه

4-QAMتحقق میآبند. نیز تلقی کنیم) با نام QAM؛ دومین نمونه های سه بیتی، QAM-8 بنام QAMلذا اولین

16-QAM ، و... معرفی میشوند.نمونه های چهار بیتی

(1مدوالسیون های دیجیتال ترکیبی)

Autor:Seyed Mohammad Reza Razavizadeh

Slide 10

(2مدوالسیون های دیجیتال ترکیبی)

یک شیوه بصری نمایش مدوالسیونهای ترکیبی

نمایش قطبی روی دایره مثلثاتی وضعیتهای ممکنۀ\ کاریر میباشد که اصطالحا

صورت فلکی یاکانستلیشن گفته میشود

در شکلهای زیر کانستلیشن اولین عضو

QAM، 8-QAM نشان دادهشده اند.

مدوالسیونهای Constellationصورت فلکی یا ترکیبی

Autor:Seyed Mohammad Reza Razavizadeh

Slide 11QPSK وBASK، ترکیبQAM-8نمایش سیگنال

(3مدوالسیون های دیجیتال ترکیبی)

Autor:Seyed Mohammad Reza Razavizadeh

Slide 12

(4مدوالسیون های دیجیتال ترکیبی)

امکان آفرینش انواع QAMیکی از ویژگیهای جالب مختلف برای یک نوع واحد میباشد، در شکلهای زیر

را با تلفیقهای QAM-16نشان داده شده چگونه میتوان پدید های متنوع( M )با M-PSKبا های متنوع( N)با N-ASKمتنوع آورد.

Autor:Seyed Mohammad Reza Razavizadeh

Proakis and Salehi, Communications Systems Engineering, Prentice Hall 1994 pp. 653

مقایسه انواع مختلف صور فلکی QAM

SNRصور فلکی مختلف برای یک میزان خطای یکسان های مختلفی خواهند داشت:

شکل(d)پایین ترین توان را برای یک BERحدود(1 ثابتdB.معرفی میکند)

شکلهای(a)و (b)از نظر اجرا مدوالسیون و دمدوالسیون بسیار ساده هستند.

Slide 14

Trellis coded modulation (TCM) خوانده شده، در TCM نیز وجود داشته که اصطالحا] QAMنوع دیگری از

بیت بر نمونه 10 تا 6این شیوه تعداد بیت بر هر سمبل متفاوت بین متغییر است، این شیوه بمنظور انتقال دیجیتال شبکه های تلفنی هم

اکنون مورد استفاده قرار میگیرد.

(5مدوالسیون های دیجیتال ترکیبی)

Autor:Seyed Mohammad Reza Razavizadeh

Slide 15

انیمیشن نمایش حوزه زمان صورت فلکی QAM (1)-16سیگنال

بدون حضور نویزQAM-16نمایش صورت فلکی و دیاگرام چشمی سیگنال

Autor:Seyed Mohammad Reza Razavizadeh

Slide 17

انیمیشن نمایش حوزه زمان صورت فلکی QAM (2)-16سیگنال

با حضور نویزQAM-16نمایش صورت فلکی و دیاگرام چشمی سیگنال

Autor:Seyed Mohammad Reza Razavizadeh

18

2

20

160)(

r

rr

s

21

2)(

r

rrA

Non-Linear

Amplifier

sr

)()( rjersA Input: Output:

تاثیر غیر خطی بودن تقویت کننده QAM(1)بر

19

Non-Linear

Amplifier

Input Constellation – 64 QAM Output Constellation

تاثیر غیر خطی بودن تقویت کننده QAM(2)بر

Slide 20

ویژگیهای با ارزش مدوالسیونQAM سبب استفاده فوری آن در عرصه برودکاست و پخش

زمینی برنامه های تلویزیونی در استاندارد گردید که با طرح نیاز پخش روی DVB-Tاروپایی

موبایل نیز بعنوان یکی از گزینه های مورد توجه قرار DVB-Hمدوالسیون استاندارد

گرفت. یکی از موارد محدود کنندۀ\ این مدوالسیون

QAMافزایش نرخ بیت خطا با افزایش لول میباشد.لذا برای کانالهای با شرایط نامطلوب

در صورت عدم محدودیت پهنای باند مدوالسیونهای با سطح پایین تر توصیه میشود.

QAMکاربردها و ویژ گیهای

عنوان استاندارد

مدوالسیون نرخ بیت نهایی

نرخ بیت هر TVکانال

توانایی انتقال برنامه

DVB-T 64QAM 30Mbps 3-6 Mbps کانال و 5حدود بیشتر در یک باند

آنالوگ

DVB-H 16QAM/QPSK 5-11Mbps 250-500kbps کانال10باالی Autor:Seyed Mohammad Reza

Razavizadeh