80199

Цифровая модуляция. Виды цифровой модуляции

Лекция

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

число различных его элементов которые преобразуются в последовательность элементов посылок сигнала {Unt} путем воздействия кодовых символов на высокочастотное несущее колебание UНt. Долгое время не находила практического применения изза сложности восстановления в приемнике опорного несущего колебания строго синфазного с несущей частотой принимаемого сигнала. Так как на практике при приеме сигнала сложно определить абсолютное значение начальной фазы то проще определять относительный фазовый сдвиг между двумя соседними символами....

Русский

2015-02-16

80.5 KB

36 чел.

Цифровая модуляция

Цифровая модуляция процесс преобразования цифровых символов в сигналы, совместимые с характеристиками канала связи. Каждому возможному значению передаваемого символа ставятся в соответствие некоторые параметры аналогового несущего колебания.

Манипуляция - способ цифровой или импульсной модуляции, когда параметры несущего колебания меняются скачкообразно.

При цифровой модуляции используют чаще всего дискретные последовательности двоичных символов — двоичных кодов. Закодированный первичный аналоговый сигнал e(t), представляющий собой последовательность кодовых символов {еn} = еn(k)  (n = О, 1, 2, 3, ... — порядковый номер символа;  — номер позиции кода; m — основание кода, т. е. число различных его элементов, которые преобразуются в последовательность элементов (посылок) сигнала {Un(t)} путем воздействия кодовых символов на высокочастотное несущее колебание UН(t). Как правило, используют двоичные коды т.е. m=2. Обычно посредством модуляции частота или фаза несущего в радиоимпульсе изменяется по закону, определяемому цифровым кодом.

 

Наиболее известны следующие виды цифровой модуляции:

  1.  Невозвращающийся в нуль код - NRZ (Non Return to Zero). Является простейшим линейным кодом, широко применяемым на практике. Существуют две разновидности этого кода — униполярный и биполярный NRZ-коды. В униполярном NRZ-коде логической единице соответствует прямоугольный импульс положительной полярности, а логическому нулю — нулевое напряжение (пауза). В биполярном NRZ-коде логической единице соответствует прямоугольный импульс положительной полярности, а логическому нулю — прямоугольный импульс отрицательной полярности. Положительное или отрицательное напряжение на выходе кодера сохраняется неизменным в течение длительности символа, что и определяет термин «невозвращающийся в нуль» код. Длительность импульсов и пауз в NRZ-кодах равна длительности одного символа (бита) информации (рис. 1, а, б).
  2.  Амплитудная манипуляция (АМн; иначе ИКМ-АМ, или цифровая амплитудная модуляция — ЦАМ; amplitude shift keying — ASK). Битовому символу «1» при ИКМ-АМ (рис. 2, в) соответствует передача несущего колебания в течение времени τИ (длительность посылки), символу «0» — отсутствие колебания (пауза) на таком же временном интервале.
  3.  Частотная манипуляция (ЧМн; иначе ИКМ-ЧМ, или цифровая частотная модуляция — ЦЧМ; frequency shift keying — FSK). При ИКМ-ЧМ (рис. 1, г) передача несущего с частотой f0 соответствует символу «1», а передача колебания с частотой f1 — символу «0».
  4.  Фазовая манипуляция  (ФМн; иначе ИКМ-ФМ, или цифровая фазовая модуляция — ЦФМ; phase shift keyingPSK). При двоичной ИКМ-ФМ (рис. 1, д) фаза несущей меняется на 180° при каждом переходе символов от «1» к «0» и от «0» к «1». Долгое время не находила практического применения из-за сложности восстановления в приемнике опорного («несущего») колебания, строго синфазного с несущей частотой принимаемого сигнала.
  5.  Относительная фазовая (дифференциальная; фазоразностная) манипуляция (ОФМ; differential phase shift keyingDPSK), часто называемой многопозиционной амплитудно-фазовой манипуляцией (рис. 1, е). На практике цифровую фазовую манипуляцию применяют при небольшом числе возможных значений начальной фазы — как правило, 2, 4 или 8. Так как на практике при приеме сигнала  сложно определить абсолютное значение начальной фазы, то проще определять относительный фазовый сдвиг между двумя соседними символами. Поэтому обычно используется ОФМ при которой  в зависимости от значения информационного элемента изменяется только фаза сигнала при неизменной амплитуде и частоте, при этом фазу канального сигнала отсчитывают не от некоторого эталона, а от фазы предыдущего элемента. На рис 1. видно, что изменение фазы несущего сигнала на 1800 происходит при каждом «приходе» логической «1» - символ «О» передается отрезком синусоиды с начальной фазой предшествующего элемента сигнала, а символ «1» — таким же отрезком с начальной фазой, отличающейся от начальной фазы предшествующего элемента на 180°. При ОФМ передача сообщения начинается с посылки одного не несущего передаваемой информации элемента, который служит лишь опорным (эталонным) сигналом для сравнения фазы последующего элемента. Каждому информационному биту ставится в соответствие не абсолютное значение фазы, а ее изменение относительно предыдущего значения.
  6.  В цифровом телевидении для передачи по спутниковым трактам и в наземном телевещании при тяжелых условиях приема используется двукратная, или четырехфазная ОФМ (ОФМ-4; другое название — квадратурная относительная фазовая модуляция — КОФМ; англ. — Quadrature phase shift keying — QPSK). Модуляция ОФМ-4 (QPSK) обеспечивает необходимый компромисс между скоростью передачи информации и помехоустойчивостью системы и применяется как самостоятельно, так и в комбинациях с другими методами. Этот вид модуляции основан на передаче четырех сигналов, каждый из которых несет информацию о двух битах (дибите) исходной двоичной последовательности. Обычно используется два набора фаз: в зависимости от значения дибита (00, 01,10 или 11) фаза сигнала может измениться на О, 90, 180, 270 или 45, 135, 225, 315° соответственно. При этом, если число кодируемых бит более трех (8 позиций поворота фазы), резко снижается помехоустойчивость ОФМ. Потому для высокоскоростной передачи данных ОФМ использовать не рекомендуется.

Рис. 1. Формы сигналов при различных видах цифровой модуляции двоичным кодом: а — униполярный код; б — биполярный код; в — ИКМ-АМ;

г — ИКМ-ЧМ; д — ИКМ-ФМ; е — ОФМ

Многопозиционные сигналы. Эффективность систем передачи цифровых сообщений можно существенно повысить путем использования многопозиционных (многоуровневых) сигналов, которые можно применять при большой мощности сигнала без риска увеличить вероятность ошибки при определении значения принимаемого сигнала. Увеличение числа позиций, или уровней, позволяет увеличить удельную скорость модуляции, но лишь за счет увеличения мощности излучаемого колебания. То же самое можно сказать и о выборе корректирующих кодов. Выбор сигналов и кодов в этих случаях является определяющим для построения высокоэффективных кодемов (согласованных между собой кодеков и модемов).

Рис.2. Формирование четырехпозиционного сигнала:

а — передаваемый первичный сигнал; б — четырехпозиционный сигнал

Формирование четырехпозиционного сигнала показано на рис. 2. Пары соседних значений двоичных данных (длительность каждого символа τи) передаваемого первичного сигнала u1(t) (рис. 2, а) определяют один из четырех уровней, который занимает сигнал u2(t) (рис. 2, б). Пара двоичных символов 00 соответствует уровню (амплитуде) 0, пара 01 — уровню 1, пара 10 — уровню

2 и пара 11 — уровню 3. Сигнал u2(t)  меняется в 2 раза реже, чем исходный u1(t), для его передачи требуется в 2 раза меньшая полоса частот, следовательно, использование четырехпозиционного сигнала позволяет увеличить удельную скорость передачи в 2 раза. Но надо помнить, что применение многопозиционных сигналов связано со значительным увеличением их мощности.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

56296. Сценарій вечора «Муза кохання» 129.5 KB
  Мета: познайомити учнів з історіями кохання видатних особистостей, зі зразками інтимної лірики; прищеплювати інтерес до поезії, розвивати любов до мистецтва слова; показати учням красу та складність людських почуттів;
56297. Сценарій новорічного свята для учнів 3-5 класів «У гостях у цариці Природи» 57 KB
  Мета: Виховувати любов та ціннісне ставлення до природи. Розвивати інтерес до поезії. Тренувати навички декламування та інсценізації. Залучати дітей до колективної творчої праці. Формувати естетичні уподобання.
56298. МЕТОДОЛОГІЧНЕ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ПРОЦЕСУ НАУКОВОГО ДОСЛІДЖЕННЯ 15.92 KB
  Поняття «методика» - це сукупність прийомів, способів дослідження, порядок їх застосування та інтерпретації отриманих за їх допомогою результатів. Основними компонентами методики є: теоретична частина; досліджувані явища (предмети), субординація і координація звязку між ними; сукупність методів; порядок їх застосування; порядок і техніка узагальнення результатів дослідження.
56299. Сценарии праздников в начальной школе 336.5 KB
  Всем красавицам желаю доброго вечера А что ж ты меня Оксанка дома не встретила Я уж возле твоей хаты час целый ошиваюсь А ты как ни в чем не бывало с подружками гуляешь. Оксана Ойли велика беда А может я забыла О чем с тобой Вакула вчера говорила.
56300. Чотири пори року. Виховний захід 103 KB
  Святково прикрашений зал Заходять ведучі Вед 1 :Добрий день шановні гості. Сьогодні ми зібралися щоб згадати добрим словом рік який минає Вед 2: Згадати і подякувати кожній порі року за їх дарунки природі і людям Вед 1: А ще згадати як веселився і зустрічав весну літо осінь і зиму український народ багато років тому.
56301. Сценарій свята «День усіх закоханих» або «День святого Валентина» 936 KB
  Але у в’язниці між єпископом та дочкою тюремного наглядача зародилося кохання. І до останнього дня єпископ посилав дівчині невеличкі сердечка з написами палкого кохання та з підписом Твій Валентин...
56302. «Найрозумніший» Сценарій гри з географії для учнів восьмих класів 176 KB
  Роман Кош 1545м Найбільший кам’яновугільний басейн України. Донецький Корисні копалини на які багате Калуське родовище калійні солі Океан що має найбільший вплив на клімат України. Атлантичний Частина України на якій випадає найменше опадів.
56303. Сценарий спортивной интеллектуально-познавательной игры «Что, где, когда?» 109 KB
  Цели и задачи: развитие творческих способностей логического мышления; повышение интеллектуального и культурного уровня расширение кругозора; повышение интереса к учебно-познавательной деятельности стимула; воспитание чувства товарищества взаимоуважения...
56304. Новорічна казка «Попелюшка» 474.5 KB
  Дійові особи: Попелюшка Батько Попелюшки Мачуха Іа дочка ІІа дочка Фея слуги короля 2 Король Королева Принц ведучі 2 запрошені на бал. На сцену виходять Попелюшка та батько. Попелюшка.