Techniki modulacji cyfrowej

Modulacja cyfrowa zapewnia większą pojemność informacji, wysokie bezpieczeństwo danych, szybszą dostępność systemu przy doskonałej jakości komunikacji. W związku z tym cyfrowe techniki modulacji mają większe zapotrzebowanie na ich zdolność do przenoszenia większych ilości danych niż te analogowe.

Istnieje wiele rodzajów technik modulacji cyfrowej i możemy nawet użyć kombinacji tych technik. W tym rozdziale omówimy najważniejsze techniki modulacji cyfrowej.

Kluczowanie zmiany amplitudy

Amplituda wynikowego sygnału wyjściowego zależy od danych wejściowych, czy powinien to być poziom zerowy, czy też wariacja dodatnia i ujemna, w zależności od częstotliwości nośnej.

Amplitude Shift Keying (ASK) jest rodzajem modulacji amplitudy, która reprezentuje dane binarne w postaci zmian amplitudy sygnału.

Poniżej znajduje się schemat przebiegu modulowanego ASK wraz z jego wejściem.

Każdy sygnał modulowany ma nośną o wysokiej częstotliwości. Sygnał binarny, gdy ASK jest modulowany, daje wartość zerową dla wejścia LOW i daje wyjście nośnej dla wejścia HIGH.

Kluczowanie z przesunięciem częstotliwości

Częstotliwość sygnału wyjściowego będzie wysoka lub niska, w zależności od zastosowanych danych wejściowych.

Frequency Shift Keying (FSK)jest techniką modulacji cyfrowej, w której częstotliwość sygnału nośnego zmienia się zgodnie z dyskretnymi zmianami cyfrowymi. FSK to schemat modulacji częstotliwości.

Poniżej znajduje się schemat przebiegu modulowanego FSK wraz z jego wejściem.

Sygnał wyjściowy fali modulowanej FSK ma wysoką częstotliwość dla wejścia binarnego HIGH i niską częstotliwość dla wejścia binarnego LOW. Nazywa się binarne jedynki i zeraMark i Space frequencies.

Kluczowanie przesunięcia fazowego

Faza sygnału wyjściowego jest przesuwana w zależności od wejścia. Są to głównie dwa typy, a mianowicie BPSK i QPSK, w zależności od liczby przesunięć fazowych. Drugi to DPSK, który zmienia fazę zgodnie z poprzednią wartością.

Phase Shift Keying (PSK)jest techniką modulacji cyfrowej, w której faza sygnału nośnego jest zmieniana przez zmianę wejść sinusoidalnych i cosinusowych w określonym czasie. Technika PSK jest szeroko stosowana w bezprzewodowych sieciach LAN, biometrycznych, bezstykowych operacjach, a także w komunikacji RFID i Bluetooth.

PSK jest dwojakiego rodzaju, w zależności od faz, w których następuje przesunięcie sygnału. Oni są -

Kluczowanie binarne przesunięcia fazowego (BPSK)

Nazywa się to również jako 2-phase PSK (lub) Phase Reversal Keying. W tej technice nośnik fali sinusoidalnej przyjmuje dwa odwrócenia fazy, takie jak 0 ° i 180 °.

BPSK jest w zasadzie schematem modulacji DSB-SC (Double Sideband Suppressed Carrier), dla wiadomości będącej informacją cyfrową.

Poniżej znajduje się obraz fali wyjściowej modulowanej BPSK wraz z jej wejściem.

Quadrature Phase Shift Keying (QPSK)

Jest to technika kluczowania z przesunięciem fazowym, w której fala sinusoidalna przyjmuje cztery odwrócenia fazy, takie jak 0 °, 90 °, 180 ° i 270 °.

Jeśli tego rodzaju techniki zostaną dalej rozszerzone, PSK można również wykonać za pomocą ośmiu lub szesnastu wartości, w zależności od wymagań. Poniższy rysunek przedstawia przebieg QPSK dla wejścia dwubitowego, który przedstawia modulowany wynik dla różnych instancji wejść binarnych.

QPSK to odmiana BPSK, a także schemat modulacji DSB-SC (Double Sideband Suppressed Carrier), który wysyła jednocześnie dwa bity informacji cyfrowej, nazywany bigits.

Zamiast przekształcać bity cyfrowe w szereg strumieni cyfrowych, konwertuje je na pary bitów. Zmniejsza to szybkość transmisji danych o połowę, co pozostawia miejsce dla innych użytkowników.

Kluczowanie różnicowe z przesunięciem fazy (DPSK)

W DPSK (Differential Phase Shift Keying) faza modulowanego sygnału jest przesunięta względem poprzedniego elementu sygnału. Nie uwzględniono tu żadnego sygnału odniesienia. Faza sygnału następuje po stanie wysokim lub niskim poprzedniego elementu. Ta technika DPSK nie wymaga referencyjnego oscylatora.

Poniższy rysunek przedstawia model fali DPSK.

Z powyższego rysunku widać, że jeśli bit danych jest NISKI, tj. 0, to faza sygnału nie jest odwrócona, ale jest kontynuowana tak, jak była. Jeśli dane są WYSOKIE, tj. 1, to faza sygnału jest odwrócona, tak jak w przypadku NRZI, odwrócona na 1 (forma kodowania różnicowego).

Jeśli obserwujemy powyższy przebieg, możemy powiedzieć, że stan WYSOKI reprezentuje M w sygnale modulującym, a stan LOW reprezentuje a W w sygnale modulującym.