Слайд 2Модуляция
Это процесс кодирования информации, получаемой от источника, в форму,
наиболее удобную для передачи по каналу связи
В общем случае этот
процесс предусматривает перенос основной полосы частот модулирующего сигнала в область высоких частот
Слайд 3Демодуляция
Определим как процесс восстановления исходного (переданного источником информации) сигнала
Слайд 4Модулирующий сигнал
Baseband – полоса частот модулирующих сигналов, групповой спектр передаваемых
сигналов. (напр., при частотном уплотнении)
Baseband signal – модулирующий сигнал (сигнал
в передатчике до модуляции; сигнал в приемнике после модуляции).
Модулирующий сигнал – модулирует несущую.
Слайд 5Полосовой сигнал
Наз. полосовым (bandpass), если его частотная составл-я . отвечает
условию
ω1 < ω < ω2
M(ω) = 0 кроме Фурье
-ω2< ω< ω1 преобраз.
{
Слайд 6Модуляция -
- это преобразование информационного модулирующего (baseband signal) сигнала,
называемого также источником (source), в полосовой сигнал (bandpass) на частотах,
кот. во много раз превышают модулир. сигнал.
Слайд 7Полосовая модуляция
Полосовая (bandpass) мод-я – аналоговая или цифровая – это
процесс преобразования информационного сигнала в синусоидальную волну.
При цифр. мод-ции синусоида
на интервале Т назыв. цифровым символом.
Слайд 8Преимущества модулированного сигнала
Модуляция используется для перемещения информационных сигналов в диапазон
частот.
Основное назначение, это приспособить сигнал для канала связи.
Слайд 9В общем виде
Несущую можно записать как
s(t) = A(t) cos [ω0t + φ(t)],
где
A(t) - переменная во времени амплитуда,
ω0 - угловая частота несущей,
φ(t) - ее фаза.
Величину θ(t) = ω0t + φ(t) называют углом
Слайд 10Мод-я гармонич. сигнала
Гармонич. сигнала. …….
Слайд 11Важно помнить
Квадратура – сдвиг фазы сигнала на 90°
Квадратурная составляющая –
реактивная составляющая.
Слайд 12Гармонический пример
модулирующий
сигнал -->
Слайд 13Мин. спектр когда информационный сигнал наклад. на несущую.
Слайд 14Модуляция синусоидой
Если модулирующий сигнал представляет собой синусоиду, то спектр АМ
колебания состоит всего лишь из трех синусоидальных составляющих: несущей fC
и двух боковых fC – FM и fC + FM (здесь FM - частота модулирующего колебания)
Слайд 16Амплитудная мод-я
При таком способе совместно с несущей передаются обе боковые
полосы.
Сущ. разновидности АМ с подавлением обеих боковых или только одной
боковой.
Широкое распространение АМ получило в радиовещании.
Слайд 17
S(t) = Amcos(2πf mt), то fr=fc +Δfcos(2πfmt),
где Δf=kfAm –
смещение частоты, кот. пропорционально амплитуде.
Слайд 18Глубина модуляции
β = Δf/fm ЧМ
Физически β представ. собой фаз. сдвиг
ЧМ сигнала
В зависимости от значения β различают узкополосную (β
широкополосную (β>1) ЧМ.
Слайд 19Учит. что выражение ЧМ сигнала имеет вид:
S(t) = Aсcos[2πf сt+2πkf∫S(τ)d
τ], получим окончательное выражение для модулированного информационного сигнала ИМ
S(t) =
Aсcos[2πf сt+ βsin(2πfmt)],
Слайд 20Частотная модуляция
Эмпирическое правило для приближенного определения требуемой полосы ЧМ сигнала
(при модуляции одной синусоидой), известное как «павило Карсона»
(полоса)Bт=2Δf +
2fm = 2Δf(1+1/β)
Слайд 21Нормальная величина
Для сравнения различных методов модуляции используют значения нормализованной полосы
пропускания, определенной как Вn = Вт/ВW, где ВW – полоса
инф. сигнала.
Слайд 22Фазовая модуляция
Пропорциональна амплитуде инф. сигнала, меняется фаза несущей.
ФМ и ЧМ
взаимосвязаны между собой. Если известны свойства одной, ….
Слайд 23Сравнение характеристик
Основными характеристиками для сравнения методов (цифровой) модуляции является эффективность
использования мощности (power efficiency) и полосы пропускания (bandwith ….)
Слайд 24В цифровых системах ЭИМ ηр является мерой того на сколько
сбалансировано отношение между точностью передачи сообщения и его мощности .
Часто
ηр выражают в виде отношения энергии сигнала на бит к спектральной
Слайд 25Параметр определяется отношением пропускной способности канала (скорости передачи данных) на
Герц в заданной полосе
ηв= R/B [бит/(c.Герц)]
Слайд 26Цифровые системы передачи
Любые сообщения представляются в цифровой (чаще всего двоичной)
форме.
Передатчик системы формирует и передает по очереди в канал конечное
число сигналов, различающихся по форме, которые принято называть канальными символами {1, 2, … M}.
М - значная модуляция
Слайд 28Цифровая модуляция
Это процесс преобразования цифровых символов в сигналы, совместимые с
характеристиками канала.
При узкополосной модуляции (baseband) эти сигналы обычно имеют вид
импульсов заданной формы.
В случае полосовой модуляции (bandpass) импульсы заданной формы модулируют синусоиду, называемую несущей (carrier).
Слайд 29Цифровая модуляция – должна обеспечивать качественную передачу информации в условиях
многолучевого распространения, замирания и затухания сигналов.
Multipath – многолучевость, fading –
затухание.
Слайд 31Когерентные процессы
Различают когерентную и некогерентную полосовую модуляции.
Если для обнаружения сигнала
приемник использует информацию о фазе несущей, процесс называется когерентным обнаружением.
При
идеальном когерентном обнаружении приемник содержит прототипы каждого возможного сигнала.
Слайд 32Когерентные варианты
Фазовая манипуляция (phase shift keying - PSK)
Частотная манипуляция (frequency
shift keying - FSK)
Амплитудная манипуляция (amplitude shift keying - ASK)
Модуляция
без разрыва фазы (continuous phase modulation - CPM)
Комбинации перечисленных видов
Слайд 33Демодуляция
При когерентной демодуляции приемник автоматически подстраивается под фазу входящего сигнала
ФАПц.
Цифр. модуляция - манипуляция
Слайд 35Некогерентные варианты
Дифференциальная фазовая манипуляция (differetial phase shift keying - DPSK)
Частотная
манипуляция (frequency shift keying - FSK)
Амплитудная манипуляция (amplitude shift keying
- ASK)
Модуляция без разрыва фазы (continuous phase modulation - CPM)
Комбинации перечисленных видов
Слайд 36Двоичная фаз. манипуляция
При BPSK фаза несущего сигнала с постоянной амплитудой
Слайд 37Дифференциальная фаз. манипуляция
Предварительно кодируется
{dk} генерируется из входной послед-ти {sk} и
путем дополнения …… числа по модулю
Слайд 39
Квадратурная фаз. манипуляция QPSK эффективней BPSK, поскольку каждые 2 бита
передаются как один модулированный сигнал (max 180º) – макс изменение
фазы.
Слайд 40фаза
RAM (QAM) относится к М - значным методам фаз. манипуляции,
в кот. амплитуда сигнала также варьируется.
фаза
Амплитуда •00
10•
01•
•11
• • •
• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •
• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •
• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •
• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •
64 QAM