Digitale Kommunikation - M-ary-Codierung

Das Wort binär repräsentiert zwei Bits. M stellt eine Ziffer dar, die der Anzahl von Bedingungen, Ebenen oder Kombinationen entspricht, die für eine bestimmte Anzahl von Binärvariablen möglich sind.

Dies ist die Art der digitalen Modulationstechnik, die für die Datenübertragung verwendet wird, bei der anstelle eines Bits zwei oder mehr Bits gleichzeitig übertragen werden. Da ein einzelnes Signal für die Mehrbitübertragung verwendet wird, wird die Kanalbandbreite reduziert.

M-ary-Gleichung

Wenn ein digitales Signal unter vier Bedingungen wie Spannungspegeln, Frequenzen, Phasen und Amplitude ausgegeben wird, dann M = 4.

Die Anzahl der Bits, die zur Erzeugung einer bestimmten Anzahl von Bedingungen erforderlich sind, wird mathematisch ausgedrückt als

$$ N = \ log_ {2} {M} $$

N ist die Anzahl der erforderlichen Bits

M ist die Anzahl der Bedingungen, Ebenen oder Kombinationen, mit denen möglich ist N Bits.

Die obige Gleichung kann neu angeordnet werden als

$$ 2 ^ N = M $$

Zum Beispiel mit zwei Bits, 2² = 4 Bedingungen sind möglich.

Arten von M-ary-Techniken

Im Allgemeinen werden in der digitalen Kommunikation mehrstufige (M-ary) Modulationstechniken verwendet, da die digitalen Eingänge mit mehr als zwei Modulationspegeln am Eingang des Senders zulässig sind. Daher sind diese Techniken bandbreiteneffizient.

Es gibt viele M-ary-Modulationstechniken. Einige dieser Techniken modulieren einen Parameter des Trägersignals, wie z. B. Amplitude, Phase und Frequenz.

M-ary ASK

Dies wird als M-ary Amplitude Shift Keying (M-ASK) oder M-ary Pulse Amplitude Modulation (PAM) bezeichnet.

Das amplitude des Trägersignals übernimmt M verschiedene Level.

Darstellung von M-ary ASK

$ S_m (t) = A_mcos (2 \ pi f_ct) \ quad A_m \ epsilon {(2m - 1 - M) \ Delta, m = 1,2 ... \: .M} \ quad und \ quad 0 \ leq t \ leq T_s $

Einige herausragende Merkmale von M-ary ASK sind -

Diese Methode wird auch in PAM verwendet.
Die Implementierung ist einfach.
M-ary ASK ist anfällig für Rauschen und Verzerrungen.

M-ary FSK

Dies wird als M-ary-Frequenzumtastung (M-ary FSK) bezeichnet.

Das frequency des Trägersignals übernimmt M verschiedene Level.

Vertretung von M-ary FSK

$ S_i (t) = \ sqrt {\ frac {2E_s} {T_s}} \ cos \ left (\ frac {\ pi} {T_s} \ left (n_c + i \ right) t \ right) $ $ 0 \ leq t \ leq T_s \ quad und \ quad i = 1,2,3 ... \: ..M $

Wobei $ f_c = \ frac {n_c} {2T_s} $ für eine feste ganze Zahl n.

Einige herausragende Merkmale von M-ary FSK sind -

Nicht so geräuschempfindlich wie ASK.
Das übertragene M Anzahl der Signale ist in Energie und Dauer gleich.
Die Signale werden durch $ \ frac {1} {2T_s} $ Hz getrennt, wodurch die Signale orthogonal zueinander sind.
Schon seit M Signale sind orthogonal, es gibt keine Überfüllung im Signalraum.
Die Bandbreiteneffizienz von M-ary FSK nimmt ab und die Energieeffizienz nimmt mit zunehmendem zu M.

M-ary PSK

Dies wird als M-ary Phase Shift Keying (M-ary PSK) bezeichnet.

Das phase des Trägersignals übernimmt M verschiedene Level.

Darstellung von M-ary PSK

$ S_i (t) = \ sqrt {\ frac {2E} {T}} \ cos \ left (w_o t + \ phi _it \ right) $ $ 0 \ leq t \ leq T \ quad und \ quad i = 1,2 ... M $

$$ \ phi _i \ left (t \ right) = \ frac {2 \ pi i} {M} \ quad wobei \ quad i = 1,2,3 ... \: ... M $$

Einige herausragende Merkmale von M-ary PSK sind -

Die Hüllkurve ist konstant mit mehr Phasenmöglichkeiten.
Diese Methode wurde in den frühen Tagen der Weltraumkommunikation angewendet.
Bessere Leistung als ASK und FSK.
Minimaler Phasenschätzfehler am Empfänger.
Die Bandbreiteneffizienz von M-ary PSK nimmt ab und die Energieeffizienz nimmt mit zunehmendem zu M.

Bisher haben wir verschiedene Modulationstechniken diskutiert. Die Ausgabe all dieser Techniken ist eine binäre Sequenz, dargestellt als1s und 0s. Diese binäre oder digitale Information hat viele Arten und Formen, die weiter diskutiert werden.