Digitálne modulácieprenos v preloženom pásme

Najčastejší dôvod použitia modulácií• posun signálu do frekvenčného pásma vhodného pre prenos

• frekvenčný multiplex (terestriálne vysielanie – rádio, TV)

• prenos dát telefónnym prenosovým kanálom (300-3400Hz)

Modulácie

• analógové – modulačný signál analógový

• digitálne – modulačný signál digitálny (unipolárny, polárny)

• nosný signál (carrier) – vždy analógový, najčastejšie harmonický:

Prenos v preloženom pásme

tAxc cos.

Digitálne modulácie

• Amplitúdová (ASK – Amplitude Shift Keying)

• Frekvenčná (FSK – Frequency Shift Keying)

• Fázová (PSK – Phase Shift Keying)

Prenos v preloženom pásme

tttftaxc 2cos.

ASK FSK PSK

Amplitúdová:

Amplitúdová modulácia

špeciálny prípad ASK (OOK – on off keying)

Amplitúdová modulácia

FN=5kHz

Amplitúdová modulácia - ASK

Amplitúdová modulácia

1. spôsob demodulácie:

• synchrónna (koherentná) demodulácia (vyžaduje sa synchronizácia s nosnou)

Amplitúdová modulácia

2. spôsob demodulácie:

• obálková (nekoherentná) demodulácia

• signál sa dvojcestne usmerní a vyhladí

Vlastnosti ASK

• jednoduchá realizácia modulátora aj demodulátora

• nízka odolnosť voči rušeniu (aditívny šum) – je citlivá na zmeny zmeny amplitúdových pomerov počas prenosu

• potrebný vysoký prenášaný výkon

• modifikácie smerujúca k zúženiu potrebného pren. pásma – potlačenie nosnej, jedno postranné pásmo (SSB)

Frekvenčná:

Frekvenčná modulácia

F1=4kHzF0=8kHz

Frekvenčná modulácia - FSK

Frekvenčná modulácia

1. spôsob realizácie

problém – zmena fázy nie je plynulá, čo ma za následok širšie fr. spektrum

Frekvenčná modulácia

2. spôsob realizácie - CP FSK (Continous Phase ...)

Demodulácia

Frekvenčná modulácia

Minimum Shift Keying – MSK

• výrazné potlačenie bočných zložiek frekvenčného spektra signálu FSK

• odstraňujú sa nespojitosti v časovom priebehu modulovaného sig.

• k zmenám nosných frekvencií f1 a f2 (a teda aj k zmenám bitov) dochádza v okamžiku, kedy nosný signál prechádza nulou

• podmienka: bitová perióda modulačného signálu Tb musí byť rovná celistvému násobku polovíc periód T1 a T2 (periódy nosných frekvencií),

a platí:

Hodnoty F1 a F2 sú v tomto prípade odvodené od modulačnej rýchlosti.

2/2

3

12

2

11

m

b

mb

vff

TT

vfTT

Frekvenčná modulácia

FSK: F1=70kHz, F2=90kHz MSK: F1=60kHz, F2=80kHz

Vp=40kbps

Frekvenčná modulácia

Vlastnosti FSK:

• modulácia s konštantnou amplitúdou, necitlivá na zmeny amplitúdy

• nižšia efektivita využitia prenosového pásma ako u ASK, resp. PSK

• vyššie uvedené neplatí pre MSK

• existuje ešte tzv. úzkopásmová FM (index modulácie ΔF/f < 1)

• ΔF=F2-F1/2 – frekvenčný zdvih (max. rozladenie nosnej frekvencie)

• f – frekv. modulačného sig. (f0=1/2vm)

• vyššia chybovosť ako u PSK

Fázová modulácia

sinsincoscos)cos(

Fázová modulácia

0 1 1 1 0 1 0 1 0 0 1 0 1 0 1 1

1

0

Fázová modulácia

V spektre je pomerne dobre potlačená nosná

Fázová modulácia

Diferenčná fázová modulácia

Fázová modulácia

Diferenčná fázová modulácia(možná realizácia)

Koncepcia signálového priestoru nad bázovými funkciami cos a sin

Viacstavové modulácie

4-PSK

Viacstavové modulácie

45135

225 315

Grayov kód a 8PSK

Viacstavové modulácie

zmena 3 bitov

QAM – kvadratúrna amplitúdová modulácia

• využíva 2 nosné signály fázovo posunuté o pi/2 (sin a cos)

• prenos v tom istom pásme, 2x vyššia efektivita využitia pren. pásma

QAM

4-QAM – realizácia (QPSK)

polárny signál

1 0 1

16-QAM

Ďakujem za pozornosť