Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Digitální modulace Ing. Jindřich Korf. Digitální modulace  Při digitálních modulací nabývá modulační signál omezeného počtu diskrétních hodnot → specifický.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "Digitální modulace Ing. Jindřich Korf. Digitální modulace  Při digitálních modulací nabývá modulační signál omezeného počtu diskrétních hodnot → specifický."— Transkript prezentace:

1 Digitální modulace Ing. Jindřich Korf

2 Digitální modulace  Při digitálních modulací nabývá modulační signál omezeného počtu diskrétních hodnot → specifický způsob ovlivňování nosné vlny diskrétním signálem (v nejjednodušším případě nabývajícího dvou stavů) se nazývá klíčování (Shift Keying).  Digitální modulace pak můžeme v souladu s obecným dělením modulací rozdělit takto:  Amplitudové klíčování (ASK) – kombinuje se s vícestavovým kódováním  Frekvenční klíčování (FSK)  Fázové klíčování (PSK) – rozšířené především v různých kombinací

3 Digitální modulace - kombinace  QPSK – Quadrature Phase Shift Keying, modifikovaná 4PSK (liší se pootočením o π/4)  M-QAM – Quadrature Amplitude Modulation (např. M=4, 16, 32, 64, 256). Jedna z nejpoužívanějších modulací  DMT – Discrete Multi Tone, používá se u ADSL, VDSL  CAP – Carrierless Amplitude and Phase - vhodná pro plně digitální implementaci pomocí signálových procesorů;společné rysy s QAM  TCM – Trellis Coded Modulation – mřížkově kódovaná modulace, využívá se v telefonních modemech pro zvýšení pravděpodobnosti správného rozpoznání signálového prvku

4 ASK – Amplitude Shift Keying  binární hodnoty digitálního signálu jsou reprezentovány různými amplitudami nosné frekvence  obvykle bývá jedna z použitých amplitud rovna nule  binární hodnota je pak reprezentována přítomností (bit 1) nosné frekvence  resp. nepřítomností (bit 0) nosné frekvence  jedná se o kódování, které je citlivé na náhlé změny a tím potencionálně náchylné k chybám

5 ASK – Amplitude Shift Keying U 0 t U 0 t U 0 t Původní signál Nosná frekvence Modulovaný signál

6 FSK – Frequency Shift Keying  binární hodnoty digitálního signálu jsou přenášeny jako dvě odlišné frekvence  binární hodnota (bit 1) je přenášena jako vyšší frekvence  binární hodnota (bit 0) je přenášena jako nižší frekvence  přecházení mezi frekvencemi rovněž komplikuje mož- nosti nežádoucího odposlechu

7 FSK – Frequency Shift Keying Modulovaný signál

8 PSK – Phase Shift Keying  tato metoda používá pro modulaci binárních hodnot rozličné fáze nosné frekvence  binární hodnota (bit 0) - je přenášen jako signál se stejnou fází, která byla použita u předešlého bitu (nedochází ke změně fáze)  binární hodnota (bit 1) - je přenášen jako signál s fázovým posunem 180º oproti předcházejícímu signálu (bitu)  Pozn.: metoda QPSK používá 4 různé fázové posuny (0 , 90 , 180  a 270  ) odpovídající bitovým vzorkům 00, 01, 10 a 11

9 PSK – Phase Shift Keying U 0 t U 0 t U 0 t Původní signál Nosná frekvence Modulovaný signál

10 Vícestavové modulace  U dvoustavových modulací je každému bitu modulačního signálu přiřazen jeden signálový prvek.  U vícestavových modulací vyjadřuje každý signálový prvek bitů tj. určitou kombinaci jedniček a nul.  Mezi počtem stavů M nosné a počtem bitů n kódové skupiny (slova) platí vztah M=2 n, kde n je přirozené číslo.  Čtyřstavové modulace - vyjadřuje každý stav nosné nějakou dvojbitovou kódovou skupinu – dibit  Osmistavové modulace - reprezentují každý symbol nějakou trojbitovou kódovou skupinu – tribit, atd.

11 Vícestavové modulace  Pro grafické znázornění některých digitálních modulací se používá rovina IQ (In-phase – synfázní složka, Quadrature – kvadraturní složka), do které se zakreslují vektory odpovídající jednotlivým stavům nosné.  Místo celých vektorů se však zakreslují pouze jejich koncové body.  Výsledné zobrazení se nazývá konstelační neboli stavový diagram.  Lepšího využití konstelačního diagramu lze dosáhnout tím, že se modulačním signálem klíčuje nejen fáze, ale i amplituda nosné vlny. Tímto způsobem se vytvářejí diskrétní kvadraturní modulace QAM, které jsou výhodné zejména při větších počtech stavů.

12 QPSK – Quadrature Phase Shift Keying  mírně modifikovaná 4PSK  pootočením konstelace (množiny stavů fáze) o π/4 (pootočení nemá žádný vliv na vlastnosti modulace)  jednodušší algoritmy v demodulátoru  QPSK - používá čtyři různé fázové posuny (0 , 90 , 180  a 270  ) odpovídající bitovým vzorkům 00, 01, 10 a 11

13 QPSK – Phase Shift Keying  vstupní signál přichází do obvodu splitter, ve kterém dojde k rozdělení jednotlivých bitů do dvou větví I a Q.  Signál je dále filtrován a následně modulován nosným signálem.  Z obou větví je sečten a znovu filtrován  Získáme tím modulovaný signál QPSK

14 QPSK – Phase Shift Keying  časové průběhy vstupního signálu i signálů v obou kanálech I a Q jsou nakresleny níže

15 QAM – Quadrature Amplitude Modulation  Modulace QAM představuje běžně používanou a propracovanou modulační techniku.  V případě 16 QAM se ze vstupní sériové dvojkové posloupnosti vydělují skupiny 4 bitů – tzv. kvadbity [a b c d]  Každý kvadbit je na výstupu vyjádřen jedním signálovým prvkem S k =C k.cos(ωt+ψ k ) s příslušnou amplitudou C a fází ψ k.  Celkem se tak může vyskytnout 16 různých kvadbitů, kterým musíme přiřadit 16 různých kombinací amplitud a fází.  kvadbit vstupního toku dat [a b c d] se rozdělí na dva dibity - dibit [a b] bude směrován do horní větve modulátoru a dibit [c d] bude směrován do dolní větve modulátoru.

16 QAM-Quadrature Amplitude Modulation IA2A2 A1A1 -A 1 -A 2 ab  dibity jsou zakódovány pomocí PAM do jedné ze čtyř úrovní podle následujících tabulek QA2A2 A1A1 -A 1 -A 2 cd  filtrováním DP získáme modulační signál I soufázové cesty, obdobný proces platí pro kvadraturní cestu s modulačním signálem Q.  modulační signály I a Q představují vstupní modulační signály pro modulátory s nosnou frekvencí f c – pro kvadraturní cestu posunutou o 90 stupňů.  Výsledný signál QAM získáme sečtením signálů z obou cest (modulační rychlost bude rovna čtvrtině přenosové rychlosti).

17 QAM – Quadrature Amplitude Modulation

18 QAM-Quadrature Amplitude Modulation  použitím vícestavové modulace ušetříme frekvenční pásmo, ovšem se vzrůstem počtu stavů modulace se signál stává mnohem náchylnější na rušení.  pro modulaci 16 QAM se udává nutný odstup signál od šumu 21,5 dB, který zaručuje chybovost řádově až  v praxi se používá běžně modulace 64 QAM a 256 QAM.

19 DMT – Discrete Multi Tone

20

21

22

23 CAP – Carrierless Amplitude Phase  Modulace CAP se od DMT liší v tom, že pro celé přenášené pásmo používá jeden nosný kmitočet.  modulace je zde zajišťována pomocí tzv. digitálních transverzálních pásmových filtrů, jejichž fázová odezva se liší navzájem o 90 stupňů.  principiálně se tedy velmi podobá modulaci QAM Výhody oproti DMT:  u DMT používaná Fourierova transformace FFT způsobuje přenosové zpoždění, což může mít někdy za následek nedodržení standardů ADSL  u DMT je složitější potlačení ozvěny  DMT je komplikovanější a proto se složitěji navrhuje

24 CAP – Carrierless Amplitude Phase Nevýhody oproti DMT:  DMT je oproti CAP schopna efektivněji využít přenosovou kapacitu vedení - rozdělí přenášený signál do jednotlivých subkanálů a každému přiřadí max. přenosovou rychlost. To CAP neumožňuje - používá jen jednu nosnou.  DMT je odolnější proti impulsním šumům a při větších přenosových rychlostech má větší výkon než CAP  Hardware u DMT se při změnách přenosových rychlostí lépe programuje

25 TCM – Trellis Code Modulation  Detekční a korekční schopnost má i mřížový kód tzv. TCM (Trellis Code Modulation).  Jedná se o rozšíření QAM modulace.  Korekční schopnost této modulace se dosahuje přidáním redundantního bitu k sekvenci signálových prvků.  Zavedení předpisu, který s přijaté sekvence určí zda ji lze považovat za platnou čí nikoli, umožní detekci chyby a nahrazení nejbližší platnou datovou sekvencí.


Stáhnout ppt "Digitální modulace Ing. Jindřich Korf. Digitální modulace  Při digitálních modulací nabývá modulační signál omezeného počtu diskrétních hodnot → specifický."

Podobné prezentace


Reklamy Google