Metode de modulatie digitalǎ

Metode de modulatie digitalǎ

In cadrul modulatiei digitale,un semnal purtǎtor analog este modulat de cǎtre secventele de bit digitale.Aceste metode pot fi considerate drept conversii digital-analogice,iar demodulatia corespunzǎtoare sau detectia drept conversie anlog-digitalǎ.Schimbǎrile semnalului purtǎtor sunt alese dintr-un numǎr finit de simboluri alternative M(alfabetul modulatiei).

Metode fundamentale de modulatie digitalǎ:PSK-sunt folosite un numǎr finit de faze;FSK-sunt folosite un numǎr finit de frecvente;ASK-sunt folosite un numǎr finit de amplitudini;QAM-sunt folosite un numǎr finit de cel putin douǎ faze si unul de cel putin douǎ amplitudini.

In cadrul QAM un semnal in antifazǎ si un semnal cu fazǎ in cuadraturǎ sunt amplitudini modulate cu numǎr finit de amplitudini si insumate. Se poate aprecia ca un sistem de douǎ canale, fiecare canal folosind ASK. Semnalul rezultant este echivalent cu combinatia dintre PSK si ASK.

In toate metodele prezentate, fiecǎreia dintre aceste faze, frecvente sau amplitudini ii corespunde o formǎ unicǎ de biti binari. De obicei fiecare fazǎ, frecventǎ sau amplitudine codeazǎ un numǎr egal de biti. Acest numǎr de biti codeazǎ simbolul care este reprezentat de faza particularǎ.

Dacǎ alfabetul cuprinde M=2 ⁿ simboluri alternative, fiecare simbol reprezintǎ un mesaj de n biti. Dacǎ rata simbolului este f_s simbol/secundǎ, atunci rata de date este n_fs bit/secundǎ.

In cazul PSK, ASK sau QAM, unde frecventa purtǎtoare a semnalului modulat este constantǎ, alfabetul modulatiei este adesea reprezentat conventional printr-o diagramǎ de constelatie, indicand amplitudinea semnalului I pe OX, si amplitudinea semnalului Q pe OY, pentru fiecare simbol.

1 Principiul de operare si functionare al unui modulator/de modulator

PSK, ASK si cateodatǎ FSK sunt adesea generate si detectate folosindu-se principiile QAM. Semnalele I si Q fi combinate intr-un semnal de valoare complexǎ I+jQ, unde j este unitatea imaginarǎ.

Rezultatul, asa numitul semnal echivalent de banda ingustǎ sau semnal echivalent in bandǎ de trecere, reprezintǎ valoarea realǎ a semnalului modulat, numit semnal in bandǎ de trecere sau semnal de radiofrecventǎ.

Pasii generali folositi de modulator pentru transmiterea datelor sunt:

1. Gruparea bitilor de date receptionati in cuvinte de cod, unul pentru fiecare simbol care va fi transmis;
2. Asimilarea atributelor corespunzǎtoare cuvintelor de cod;
3. Adaptarea formei impulsului sau fitrarea semnalului pentru limitarea largimii de bandǎ si formarea semnalului echivalent cu bandǎ ingustǎ, folosind in mod normal procesarea digitalǎ a semnalului;
4. Realizarea conversiei din digital in analogic DAC pentru semnalele I si Q;
5. Generarea unei frecvente purtǎtoare cu formǎ de undǎ sinusoidalǎ, de inaltǎ frecventǎ si poate si o componenta cosinusoidalǎ in coadraturǎ. Transportul modulatiei, de exemplu prin multiplicarea formelor de undǎ sinus si cosinus cu semnale I si Q, rezultand semnalul echivalent de bandǎ ingustǎ a cǎrui frecventǎ este modificatǎ intr-un semnal modulat cu bandǎ de trecere sau semnal de radiofrecventǎ. Cateodatǎ, acesta se obtine folosind tehnologia DSP, de exemplu sinteza digitala directǎ folosind un tabel cu formele de undǎ in loc de procesarea analogicǎ a semnalului.
6. Amplificarea si filtrarea semnalului de radiofrecventǎ pentru evitarea distorsiunilor armonice si spectrului periodic.

Comun pentru toate sistemele de comunicatii digitale este faptul cǎ realizarea atat a modulatorului cat si a demodulatorului se face simultan. Schemele de modulatie digitalǎ sunt posibile deoarece o pereche emitǎtor- receptor au cunostinte prioritare despre modul de codare al datelor si reprezentarea acestora in sistemul de telecomunicatii. In toate aceste sisteme, atat modulaorul la emitǎtor cat si demodulatorul la receptor sunt structurate astfel incat sǎ poatǎ realize operatii inverse.

Metodele de modulare necoerente nu necesitǎ un semnal de referinte la receptor care sǎ fie sincronizat in fazǎ cu forma de undǎ purtǎtoare receptionatǎ. In acest caz, simbolurile modulate sunt transferate asincron. Metoda opusǎ este cea de modulatie coerentǎ, in care este necesar un semnal de referintǎ pentru sincronizare.

2 Lista tehnicilor de modulatie digitalǎ

a)Modulatia digitalǎ in banda de bazǎ sau codarea liniilor

Termenul de modulatie digitalǎ in banda de bazǎ este sinonim cu liniile de cod si reprezintǎ metoda prin care se transferǎ sirurile digitale de biti pe un canal analogic cu bandǎ ingustǎ, folosind trenurile de impulsuri, de exemplu un numǎr discret de nivele de semnal prin modularea directǎ a curentiilor sau tensiunilor dintr-un conductor.

b)Metodele de modulatie in impulsuri

Schemele de modulatie in impulsuri au rolul si scopul de a transfera un semnal analogic de bandǎ ingustǎ cǎtre un canal analogic de bandǎ ingustǎ, sub forma unui semnal cuantizat cu douǎ nivele, prin modularea unui tren de impulsuri. Unele scheme de modulatie in impulsuri, permit ca semnalul analog de bandǎ ingustǎ sǎ fie transferat ca un semnal digital, de exemplu ca un semnal cuantizat discret in timp, cu o ratǎ de bit fixǎ, care poate fi transferatǎ cǎtre un sistem digital de transmisie, de exemplu cateva linii de cod. Acestea nu sunt scheme de modulatie in sensul conventional, de datǎ ce ele nu sunt scheme de codare a canalului, dar ar trebui considerate ca scheme pentru codarea de bazǎ si in unele cazuri tehnici de conversie analog - digitalǎ.

Metode analog-digitale:PAM(impuls-amplitudine),PWM(puls-duratǎ),PPM(puls-pozitie)

Metode digital-analogice: PCM(impuls-cod):DPCM(diferential PCM); ADPCM(adaptiv DPCM); DM (modulatie delta); modulatie sigma-delta; modulatie delta-adaptivǎ ADM; modulatie impuls-densitate PDM.

Spectrul de distributie secventialǎ directǎ are la bazǎ modulatia impuls-amplitudine PAM.

c)Diferite tehnici de modulare

Operarea undei continue (CW) in care este folositǎ alternarea on-off pentru transmiterea codului Morse.