Zasady komunikacji - krótki przewodnik

Słowo komunikacja pochodzi od łacińskiego słowa „commūnicāre”, które oznacza „dzielić się”. Komunikacja jest podstawowym krokiem do wymiany informacji.

Na przykład dziecko w kołysce komunikuje się płaczem, że potrzebuje matki. Krowa głośno mruczy, gdy jest w niebezpieczeństwie. Osoba porozumiewa się za pomocą języka. Komunikacja to most, którym można się dzielić.

Communication można zdefiniować jako proces wymiany informacji za pomocą środków, takich jak słowa, czynności, znaki itp. między dwiema lub więcej osobami.

Potrzeba komunikacji

Dla każdej żywej istoty, współistniejąc, zachodzi konieczność wymiany pewnych informacji. Zawsze, gdy pojawia się potrzeba wymiany informacji, powinny istnieć jakieś środki komunikacji. Chociaż środkiem komunikacji może być wszystko, na przykład gesty, znaki, symbole lub język, potrzeba komunikacji jest nieunikniona.

Język i gesty odgrywają ważną rolę w komunikacji międzyludzkiej, a dźwięki i czynności są ważne w komunikacji zwierząt. Jednak gdy trzeba przekazać jakąś wiadomość, należy nawiązać połączenie.

Części systemu komunikacji

Każdy system zapewniający komunikację składa się z trzech ważnych i podstawowych części, jak pokazano na poniższym rysunku.

• Plik Senderto osoba, która wysyła wiadomość. Może to być stacja nadawcza, z której nadawany jest sygnał.

• Plik Channel jest medium, przez które sygnały wiadomości docierają do celu.

• Plik Receiverto osoba, która otrzymuje wiadomość. Może to być stacja odbiorcza, w której nadawany sygnał jest odbierany.

Co to jest sygnał?

Przekazywanie informacji za pomocą pewnych środków, takich jak gesty, dźwięki, czynności itp., Można określić jako signaling. Stąd sygnał może byćsource of energy which transmits some information. Sygnał ten pomaga w nawiązaniu komunikacji między nadawcą a odbiorcą.

Impuls elektryczny lub fala elektromagnetyczna, która przemieszcza się na odległość, aby przekazać wiadomość, można określić jako signal w systemach komunikacyjnych.

W zależności od ich właściwości, sygnały dzieli się głównie na dwa typy: analogowe i cyfrowe. Sygnały analogowe i cyfrowe są dalej klasyfikowane, jak pokazano na poniższym rysunku.

Sygnał analogowy

Ciągły sygnał zmieniający się w czasie, który reprezentuje wielkość zmieniającą się w czasie, można określić jako Analog Signal. Sygnał ten zmienia się w czasie, zgodnie z chwilowymi wartościami wielkości, która go reprezentuje.

Przykład

Rozważmy kranik, który napełnia zbiornik o pojemności 100 litrów w ciągu godziny (od 6 rano do 7 rano). Część napełniania zbiornika zmienia się w zależności od czasu. Oznacza to, że po 15 minutach (6:15 rano) ćwierć części zbiornika zostaje napełniona, podczas gdy o 6:45, 3/4 zbiornika jest napełnione.

Jeśli spróbujesz wykreślić różne porcje wody w zbiorniku w zależności od zmieniającego się czasu, wyglądałoby to tak, jak na poniższym rysunku.

Ponieważ wypadkowa pokazana na tym obrazku zmienia się (rośnie) w czasie time varying quantitymożna rozumieć jako wielkość analogową. Sygnał, który reprezentuje ten stan z nachyloną linią na rysunku, toAnalog Signal. Komunikacja oparta na sygnałach analogowych i wartościach analogowych nosi nazwęAnalog Communication.

Sygnał cyfrowy

Sygnał, który ma charakter dyskretny lub który nie jest ciągły w formie, można określić jako Digital signal. Sygnał ten ma indywidualne wartości, oznaczone osobno, które nie są oparte na poprzednich wartościach, tak jakby były wyprowadzone w tej konkretnej chwili.

Przykład

Rozważmy klasę, w której jest 20 uczniów. Jeśli wykreślono ich frekwencję w ciągu tygodnia, wyglądałoby to tak, jak na poniższym rysunku.

Na tej figurze wartości są podane osobno. Na przykład frekwencja na zajęciach w środę to 20 lat, w sobotę 15 osób. Wartości te można rozpatrywać indywidualnie i osobno lub dyskretnie, stąd nazywane sądiscrete values.

Cyfry binarne, które mają tylko jedynki i zera, są najczęściej określane jako digital values. Stąd sygnały, które reprezentują jedynki i zera, są również nazywane jakodigital signals. Komunikacja oparta na sygnałach cyfrowych i wartościach cyfrowych nosi nazwęDigital Communication.

Sygnał okresowy

Każdy sygnał analogowy lub cyfrowy, który powtarza swój wzór przez pewien czas, nazywany jest jako Periodic Signal. Ten sygnał ma swój wzór powtarzany wielokrotnie i można go łatwo założyć lub obliczyć.

Przykład

Jeśli weźmiemy pod uwagę maszynę w branży, proces, który zachodzi jeden po drugim, jest procedurą ciągłą i powtarzalną. Na przykład przy pozyskiwaniu i klasyfikowaniu surowca, przetwarzaniu materiału partiami, pakowaniu ładunków produktów jeden po drugim itp., Należy powtarzać określoną procedurę.

Taki proces, niezależnie od tego, czy jest uważany za analogowy czy cyfrowy, można przedstawić graficznie w następujący sposób.

Sygnał aperiodyczny

Każdy sygnał analogowy lub cyfrowy, który nie powtarza swojego wzoru przez pewien czas, nazywany jest as Aperiodic Signal. Ten sygnał ma swój wzór, ale wzór się nie powtarza i nie jest tak łatwy do przyjęcia ani do obliczenia.

Przykład

Codzienna rutyna osoby, jeśli się weźmie pod uwagę, składa się z wielu rodzajów prac, które mają różne przedziały czasowe dla różnych prac. Odstęp czasu lub praca nie powtarza się w sposób ciągły. Na przykład osoba nie będzie myć zębów nieprzerwanie od rana do wieczora, również w tym samym okresie.

Taki proces, niezależnie od tego, czy jest uważany za analogowy czy cyfrowy, można przedstawić graficznie w następujący sposób.

Zasadniczo sygnały używane w systemach komunikacyjnych mają charakter analogowy, które są przesyłane analogowo lub konwertowane na cyfrowe, a następnie przesyłane, w zależności od wymagań.

Aby jednak sygnał został przesłany na odległość, bez wpływu jakichkolwiek zewnętrznych zakłóceń lub dodawania szumów i bez zaniku, musi przejść proces zwany Modulation, które omówiono w następnym rozdziale.

Sygnałem może być jakakolwiek fala dźwiękowa, która pojawia się, gdy krzyczysz. Ten krzyk słychać tylko z pewnej odległości. Ale aby ta sama fala podróżowała na duże odległości, będziesz potrzebować techniki, która wzmocni ten sygnał, bez zakłócania parametrów oryginalnego sygnału.

Co to jest modulacja sygnału?

Sygnał przenoszący wiadomość musi zostać przesłany na odległość i aby ustanowić niezawodną komunikację, musi skorzystać z pomocy sygnału o wysokiej częstotliwości, który nie powinien wpływać na pierwotną charakterystykę sygnału wiadomości.

Charakterystyka sygnału wiadomości, jeśli uległa zmianie, zmienia się również zawarta w nim wiadomość. Dlatego należy zadbać o sygnał wiadomości. Sygnał o wysokiej częstotliwości może podróżować na większe odległości bez wpływu zewnętrznych zakłóceń. Korzystamy z pomocy takiego sygnału o wysokiej częstotliwości, który nazywa się acarrier signaldo przesyłania naszego sygnału wiadomości. Taki proces nazywa się po prostu modulacją.

Modulation jest procesem zmiany parametrów sygnału nośnego zgodnie z chwilowymi wartościami sygnału modulującego.

Potrzeba modulacji

Sygnały pasma podstawowego nie są kompatybilne z transmisją bezpośrednią. Aby taki sygnał mógł podróżować na większe odległości, należy zwiększyć jego siłę modulując falą nośną o wysokiej częstotliwości, co nie wpływa na parametry sygnału modulującego.

Zalety modulacji

Antena używana do transmisji musiała być bardzo duża, jeśli nie wprowadzono modulacji. Zasięg komunikacji jest ograniczony, ponieważ fala nie może podróżować na odległość bez zniekształcenia.

Poniżej przedstawiono niektóre zalety wdrażania modulacji w systemach komunikacyjnych.

• Zmniejsza się rozmiar anteny.
• Nie dochodzi do mieszania sygnałów.
• Zwiększa się zasięg komunikacji.
• Występuje multipleksowanie sygnałów.
• Dozwolone są korekty przepustowości.
• Poprawia się jakość odbioru.

Sygnały w procesie modulacji

Poniżej przedstawiono trzy typy sygnałów w procesie modulacji.

Komunikat lub sygnał modulujący

Sygnał zawierający wiadomość do przesłania nazywany jest plikiem message signal. Jest to sygnał w paśmie podstawowym, który musi przejść proces modulacji, aby został przesłany. Dlatego jest również nazywany jakomodulating signal.

Sygnał nośny

Sygnał o wysokiej częstotliwości, który ma określoną fazę, częstotliwość i amplitudę, ale nie zawiera żadnych informacji, nazywany jest a carrier signal. To pusty sygnał. Służy po prostu do przenoszenia sygnału do odbiornika po modulacji.

Sygnał modulowany

Wynikowy sygnał po procesie modulacji nazywany jest modulated signal. Sygnał ten jest połączeniem sygnału modulującego i sygnału nośnej.

Rodzaje modulacji

Istnieje wiele rodzajów modulacji. W zależności od zastosowanych technik modulacji są one klasyfikowane zgodnie z poniższym rysunkiem.

Rodzaje modulacji są ogólnie podzielone na modulację ciągłą i modulację impulsową.

Modulacja fali ciągłej

W modulacji z falami ciągłymi falą nośną jest sinusoida o wysokiej częstotliwości. Jest to dalej podzielone na modulację amplitudy i kąta.

• Jeżeli amplituda fali nośnej o wysokiej częstotliwości zmienia się zgodnie z chwilową amplitudą sygnału modulującego, wówczas taką technikę nazywa się Amplitude Modulation.

• Jeśli zmienia się kąt fali nośnej, zgodnie z chwilową wartością sygnału modulującego, wówczas taką technikę nazywa się Angle Modulation.

  Modulacja kąta jest dalej podzielona na modulację częstotliwości i modulację fazy.

  • Jeśli zmienia się częstotliwość fali nośnej, zgodnie z chwilową wartością sygnału modulującego, wówczas taką technikę nazywa się Frequency Modulation.

  • Jeżeli faza fali nośnej wysokiej częstotliwości zmienia się zgodnie z chwilową wartością sygnału modulującego, wówczas taką technikę nazywa się Phase Modulation.

Modulacja impulsowa

W modulacji impulsowej jako fala nośna używana jest okresowa sekwencja prostokątnych impulsów. Jest to dalej podzielone na modulację analogową i cyfrową.

W analog modulation technika, jeśli amplituda, czas trwania lub położenie impulsu zmienia się zgodnie z chwilowymi wartościami sygnału modulującego pasmo podstawowe, wówczas taką technikę nazywa się Pulse Amplitude Modulation (PAM) lub Pulse Duration/Width Modulation (PDM/PWM)lub Pulse Position Modulation (PPM).

W digital modulationstosowana jest technika modulacji Pulse Code Modulation (PCM)gdzie sygnał analogowy jest konwertowany na postać cyfrową 1s i 0s. Ponieważ wynikiem jest zakodowany ciąg impulsów, nazywa się to PCM. Jest to dalej rozwijane jakoDelta Modulation (DM), które zostaną omówione w kolejnych rozdziałach. Dlatego PCM jest techniką, w której sygnały analogowe są przetwarzane na postać cyfrową.

W każdym systemie komunikacyjnym, w trakcie nadawania lub odbierania sygnału, do komunikacji zostaje wprowadzony niepożądany sygnał, czyniąc go nieprzyjemnym dla odbiornika, kwestionując jakość komunikacji. Takie zakłócenie nazywa sięNoise.

Co to jest hałas?

Hałas to unwanted signalktóry koliduje z oryginalnym sygnałem wiadomości i psuje parametry sygnału wiadomości. Ta zmiana w procesie komunikacji prowadzi do zmiany przekazu. Najprawdopodobniej zostanie wprowadzony na kanale lub w odbiorniku.

Sygnał szumu można zrozumieć, patrząc na poniższy przykład.

Dlatego należy rozumieć, że szum jest sygnałem, który nie ma wzoru ani stałej częstotliwości lub amplitudy. Jest to dość przypadkowe i nieprzewidywalne. Zwykle podejmuje się środki, aby go zmniejszyć, chociaż nie można go całkowicie wyeliminować.

Najczęstszymi przykładami hałasu są -

• Hiss dźwięk w odbiornikach radiowych

• Buzz dźwięk wśród rozmów telefonicznych

• Flicker w odbiornikach telewizyjnych itp.

Skutki hałasu

Hałas to niewygodna funkcja, która wpływa na wydajność systemu. Poniżej przedstawiono skutki hałasu.

Hałas ogranicza zasięg działania systemów

Szum pośrednio ogranicza najsłabszy sygnał, który może zostać wzmocniony przez wzmacniacz. Oscylator w obwodzie mieszacza może ograniczać swoją częstotliwość z powodu hałasu. Działanie systemu zależy od działania jego obwodów. Szum ogranicza najmniejszy sygnał, który może przetworzyć odbiornik.

Hałas wpływa na czułość odbiorników

Czułość to minimalna ilość sygnału wejściowego niezbędna do uzyskania określonej jakości wyjściowej. Hałas wpływa na czułość systemu odbiornika, co ostatecznie wpływa na moc wyjściową.

Rodzaje hałasu

Klasyfikacji szumu dokonuje się w zależności od rodzaju źródła, efektu, jaki wykazuje lub jego relacji z odbiornikiem itp.

Są dwa główne sposoby generowania hałasu. Jeden przechodzi przez niektóreexternal source podczas gdy drugi jest tworzony przez plik internal source, w sekcji odbiornika.

Źródło zewnętrzne

Szum ten jest wytwarzany przez zewnętrzne źródła, które zwykle mogą wystąpić w medium lub kanale komunikacyjnym. Tego hałasu nie da się całkowicie wyeliminować. Najlepszym sposobem jest uniknięcie wpływu szumu na sygnał.

Przykłady

Najczęstszymi przykładami tego typu hałasu są -

• Hałas atmosferyczny (z powodu nieregularności w atmosferze).

• Hałas pozaziemski, taki jak szum słoneczny i hałas kosmiczny.

• Hałas przemysłowy.

Źródło wewnętrzne

Ten hałas jest wytwarzany przez komponenty odbiornika podczas działania. Podzespoły w obwodach ze względu na ciągłą pracę mogą wytwarzać kilka rodzajów szumów. Ten szum jest wymierny. Właściwa konstrukcja odbiornika może zmniejszyć efekt tego wewnętrznego szumu.

Przykłady

Najczęstszymi przykładami tego typu hałasu są -

• Hałas wzbudzenia termicznego (szum Johnsona lub szum elektryczny).

• Szum wystrzału (wynikający z przypadkowego ruchu elektronów i dziur).

• Hałas w czasie tranzytu (podczas przejścia).

• Hałas inny to inny rodzaj hałasu, który obejmuje migotanie, efekt oporu, hałas generowany przez mikser itp.

Stosunek sygnału do szumu

Signal-to-Noise Ratio (SNR) jest ratio of the signal power to the noise power. Im wyższa wartość SNR, tym wyższa będzie jakość odbieranego sygnału wyjściowego.

Stosunek sygnału do szumu w różnych punktach można obliczyć przy użyciu następujących wzorów -

$$ Wejście \: SNR = (SNR) _I = \ frac {Średnia \: moc \: z \: modulowana \: sygnał} {Średnia \: moc \: z \: szum \: przy \: wejściu} $$

$$ Wyjście \: SNR = (SNR) _O = \ frac {Średnia \: moc \: z \: demodulowana \: sygnał} {Średnia \: moc \: z \: szum \: przy \: wyjściu} $$

Figura zasługi

Stosunek output SNR to the input SNR można określić jako Figure of merit (F). Jest oznaczonyF. Opisuje wydajność urządzenia.

$$ F = \ frac {(SNR) _O} {(SNR) _I} $$

Wartość zalet odbiorcy to -

$$ F = \ frac {(SNR) _O} {(SNR) _C} $$

Dzieje się tak, ponieważ dla odbiornika kanał jest wejściem.

Aby przeanalizować sygnał, należy go przedstawić. Ta reprezentacja w systemach komunikacyjnych jest dwojakiego rodzaju -

• Reprezentacja w dziedzinie częstotliwości i
• Reprezentacja w dziedzinie czasu.

Rozważ dwa sygnały o częstotliwościach 1 kHz i 2 kHz. Oba są przedstawione w dziedzinie czasu i częstotliwości, jak pokazano na poniższym rysunku.

Analiza w dziedzinie czasu, podaje zachowanie sygnału w pewnym okresie czasu. W dziedzinie częstotliwości sygnał jest analizowany jako funkcja matematyczna w odniesieniu do częstotliwości.

Reprezentacja w dziedzinie częstotliwości jest potrzebna, gdy wykonywane jest przetwarzanie sygnału, takie jak filtrowanie, wzmacnianie i miksowanie.

Na przykład, jeśli rozważany jest sygnał, taki jak następujący, zrozumiałe jest, że występuje w nim szum.

Częstotliwość oryginalnego sygnału może wynosić 1 kHz, ale szum o określonej częstotliwości, który uszkadza ten sygnał, jest nieznany. Jeśli jednak ten sam sygnał jest reprezentowany w dziedzinie częstotliwości przy użyciu analizatora widma, jest wykreślany w sposób przedstawiony na poniższym rysunku.

Tutaj możemy zaobserwować kilka harmonicznych, które reprezentują szum wprowadzony do oryginalnego sygnału. Stąd reprezentacja sygnału pomaga w analizie sygnałów.

Analiza domeny częstotliwości pomaga w tworzeniu pożądanych wzorców fal. Na przykład binarne wzorce bitowe w komputerze, wzorce Lissajous w CRO itp. Analiza w dziedzinie czasu pomaga zrozumieć takie wzorce bitowe.

Wśród rodzajów technik modulacji główną klasyfikacją jest modulacja ciągłej fali i modulacja impulsowa. Techniki modulacji fali ciągłej są dalej podzielone naAmplitude Modulation i Angle Modulation.

Fala ciągła trwa w sposób ciągły bez przerw i jest to sygnał wiadomości pasma podstawowego, który zawiera informacje. Fala ta musi być modulowana.

Zgodnie ze standardową definicją: „Amplituda sygnału nośnego zmienia się zgodnie z chwilową amplitudą sygnału modulującego”. Co oznacza, że ​​amplituda sygnału nośnego, który nie zawiera informacji, zmienia się zgodnie z amplitudą sygnału, który zawiera informacje, w każdej chwili. Można to dobrze wyjaśnić na poniższych rysunkach.

Fala modulująca, która jest pokazana jako pierwsza, jest sygnałem wiadomości. Następna to fala nośna, która jest po prostu sygnałem o wysokiej częstotliwości i nie zawiera żadnych informacji. Podczas gdy ostatnia jest wypadkową modulowaną falą.

Można zauważyć, że dodatnie i ujemne szczyty fali nośnej są połączone wyimaginowaną linią. Ta linia pomaga odtworzyć dokładny kształt sygnału modulującego. Ta wyimaginowana linia na fali nośnej nosi nazwęEnvelope. To jest to samo, co sygnał wiadomości.

Wyrażenie matematyczne

Poniżej znajduje się matematyczne wyrażenie dla tych fal.

Reprezentacja fal w dziedzinie czasu

Niech sygnał modulujący będzie -

$$ m (t) = A_mcos (2 \ pi f_mt) $$

Niech sygnał nośny będzie -

$$ c (t) = A_ccos (2 \ pi f_ct) $$

Gdzie A_m = maksymalna amplituda sygnału modulującego

A_c = maksymalna amplituda sygnału nośnego

Standardowa postać fali z modulacją amplitudy jest zdefiniowana jako -

$$ S (t) = A_c [1 + K_am (t)] cos (2 \ pi f_ct) $$

$$ S (t) = A_c [1+ \ mu cos (2 \ pi f_mt)] cos (2 \ pi f_ct) $$

$$ Gdzie, \ mu = K_aA_m $$

Indeks modulacji

Fala nośna po zmodulowaniu, jeśli wyliczany jest poziom zmodulowany, wówczas taka próba nosi nazwę Modulation Index lub Modulation Depth. Określa poziom modulacji, któremu podlega fala nośna.

Maksymalne i minimalne wartości obwiedni modulowanej fali są reprezentowane odpowiednio przez A _max i A _min .

Spróbujmy opracować równanie dla wskaźnika modulacji.

$$ A_ {max} = A_c (1+ \ mu) $$

Ponieważ przy A _max wartość cos θ wynosi 1

$$ A_ {min} = A_c (1- \ mu) $$

Ponieważ przy A _min wartość cos θ wynosi -1

$$ \ frac {A_ {max}} {A_ {min}} = \ frac {1+ \ mu} {1- \ mu} $$

$$ A_ {max} - \ mu A_ {max} = A_ {min} + \ mu A_ {min} $$

$$ - \ mu (A_ {max} + A_ {min}) = A_ {min} -A_ {max} $$

$$ \ mu = \ frac {A_ {max} -A_ {min}} {A_ {max} + A_ {min}} $$

W ten sposób otrzymujemy równanie na współczynnik modulacji. µoznacza indeks modulacji lub głębokość modulacji. Jest to często określane w procentach zwanych jakoPercentage Modulation. Jest to zakres modulacji wyrażony w procentach i oznaczony przezm.

Aby uzyskać idealną modulację, wartość wskaźnika modulacji powinna wynosić 1, co oznacza, że ​​głębokość modulacji powinna wynosić 100%.

Na przykład, jeśli ta wartość jest mniejsza niż 1, tj. Wskaźnik modulacji wynosi 0,5, wówczas modulowane wyjście będzie wyglądać jak na poniższym rysunku. Nazywa się to niedomodulacją. Taka fala nazywana jestunder-modulated wave.

Jeśli wartość wskaźnika modulacji jest większa niż 1, tj. 1,5 lub więcej, wówczas fala będzie miała wartość over-modulated wave. Wyglądałoby to tak, jak na poniższym rysunku.

Wraz ze wzrostem wartości wskaźnika modulacji, nośna doświadcza odwrócenia fazy o 180 °, co powoduje dodatkowe wstęgi boczne, a tym samym zniekształcenie fali. Taka przemodulowana fala powoduje zakłócenia, których nie można wyeliminować.

Szerokość pasma modulacji amplitudy

Szerokość pasma to różnica między najniższymi i najwyższymi częstotliwościami sygnału.

W przypadku fali z modulacją amplitudy szerokość pasma jest określona wzorem

$$ BW = f_ {USB} -f_ {LSB} $$

$$ (f_c + f_m) - (f_c-f_m) $$

$$ = 2f_m = 2W $$

Gdzie W to przepustowość wiadomości

Stąd dowiedzieliśmy się, że szerokość pasma wymagana dla fali modulowanej amplitudowo jest dwukrotnie większa od częstotliwości sygnału modulującego.

W procesie modulacji amplitudy lub modulacji fazy modulowana fala składa się z fali nośnej i dwóch wstęg bocznych. Sygnał modulowany zawiera informacje w całym paśmie z wyjątkiem częstotliwości nośnej.

Sideband

ZA Sidebandto pasmo częstotliwości zawierające moc, które są niższymi i wyższymi częstotliwościami częstotliwości nośnej. Obie wstęgi boczne zawierają te same informacje. Reprezentacja fali modulowanej amplitudowo w dziedzinie częstotliwości jest pokazana na poniższym rysunku.

Oba paski boczne obrazu zawierają te same informacje. Transmisję takiego sygnału, który zawiera nośną wraz z dwoma wstęgami bocznymi, można określić jakoDouble Sideband Full Carrier system lub po prostu DSB-FC. Jest wykreślany, jak pokazano na poniższym rysunku.

Jednak taka transmisja jest nieefektywna. Dwie trzecie mocy marnuje się w nośniku, który nie przenosi żadnych informacji.

Jeśli ta nośna jest stłumiona, a zaoszczędzona moc jest rozdzielana na dwie wstęgi boczne, taki proces nazywa się Double Sideband Suppressed Carrier system lub po prostu DSBSC. Jest wykreślany, jak pokazano na poniższym rysunku.

Teraz mamy pomysł, że skoro dwie wstęgi boczne niosą dwa razy te same informacje, dlaczego nie możemy usunąć jednej wstęgi bocznej. Tak, jest to możliwe.

Proces tłumienia jednej wstęgi bocznej wraz z nośną i transmitowania pojedynczej wstęgi bocznej nazywa się Single Sideband Suppressed Carrier system lub po prostu SSB-SC lub SSB. Jest wykreślany, jak pokazano na poniższym rysunku.

Ten system SSB-SC lub SSB, który transmituje pojedynczą wstęgę boczną, ma dużą moc, ponieważ moc przydzielona zarówno dla nośnej, jak i drugiej wstęgi bocznej jest wykorzystywana do transmisji tego Single Sideband (SSB).

Stąd modulacja wykonana przy użyciu tej techniki SSB jest nazywana as SSB Modulation.

Modulacja pasma bocznego - zalety

Zalety modulacji SSB to -

• Zajmowane pasmo lub przestrzeń widma jest mniejsza niż dla sygnałów AM i DSB.

• Dozwolone jest przesyłanie większej liczby sygnałów.

• Oszczędza się energię.

• Można przesyłać sygnał o dużej mocy.

• Występuje mniej hałasu.

• Zanik sygnału jest mniej prawdopodobny.

Modulacja pasma bocznego - wady

Wady modulacji SSB to -

• Generowanie i wykrywanie sygnału SSB to złożony proces.

• Jakość sygnału ulega pogorszeniu, chyba że nadajnik i odbiornik SSB mają doskonałą stabilność częstotliwości.

Modulacja pasma bocznego - zastosowania

Zastosowania modulacji SSB to -

• Do wymagań dotyczących oszczędzania energii i niskich wymagań dotyczących przepustowości.

• W komunikacji mobilnej na lądzie, w powietrzu i na morzu.

• W komunikacji punkt-punkt.

• W komunikacji radiowej.

• W telewizji, telemetrii i komunikacji radarowej.

• W komunikacji wojskowej, takiej jak radio amatorskie itp.

W przypadku modulacji SSB, gdy pasmo boczne jest przepuszczane przez filtry, filtr pasmowy może nie działać idealnie w praktyce. W wyniku tego część informacji może zostać utracona.

Dlatego, aby uniknąć tej straty, wybiera się technikę, która jest kompromisem między DSB-SC i SSB, nazywany jako Vestigial Sideband (VSB)technika. Słowo ślad, które oznacza „część”, od której pochodzi nazwa.

Szczątkowa wstęga boczna

Obie taśmy boczne nie są wymagane do transmisji, ponieważ jest to odpad. Jednak przesyłanie pojedynczego pasma prowadzi do utraty informacji. Dlatego ta technika ewoluowała.

Vestigial Sideband Modulation lub VSB Modulation jest procesem, w którym część sygnału nazywana jest as vestigejest modulowany wraz z jedną wstęgą boczną. Sygnał VSB można wykreślić, jak pokazano na poniższym rysunku.

Wraz z górną wstęgą boczną w tej technice transmitowana jest również część dolnej wstęgi bocznej. Taśma ochronna o bardzo małej szerokości jest umieszczona po obu stronach VSB w celu uniknięcia zakłóceń. Modulacja VSB jest najczęściej stosowana w transmisjach telewizyjnych.

Przepustowość transmisji

Szerokość pasma transmisji modulowanej fali VSB jest reprezentowana jako -

$$ B = (f_ {m} + f_ {v}) Hz $$

Gdzie,

f_m = Przepustowość wiadomości

f_v = Szerokość szczątkowej wstęgi bocznej

Modulacja VSB - zalety

Oto zalety VSB -

• Wysoce wydajny.

• Zmniejszenie przepustowości.

• Konstrukcja filtra jest łatwa, ponieważ nie jest wymagana wysoka dokładność.

• Transmisja składowych o niskiej częstotliwości jest możliwa bez trudności.

• Posiada dobre właściwości fazowe.

Modulacja VSB - wady

Oto wady VSB -

• Przepustowość w porównaniu do SSB jest większa.

• Demodulacja jest złożona.

Modulacja VSB - zastosowanie

Najbardziej znanym i standardowym zastosowaniem VSB jest transmisja television signals. Jest to również najwygodniejsza i najskuteczniejsza technika, jeśli chodzi o wykorzystanie przepustowości.

Innym rodzajem modulacji w modulacji ciągłej jest Angle Modulation. Modulacja kątowa to proces, w którym częstotliwość lub faza nośnej zmienia się w zależności od sygnału wiadomości. Jest to dalej podzielone na modulację częstotliwości i fazy.

• Modulacja częstotliwości to proces liniowej zmiany częstotliwości sygnału nośnego wraz z sygnałem wiadomości.

• Modulacja fazy to proces liniowej zmiany fazy sygnału nośnej wraz z sygnałem komunikatu.

Omówmy teraz te tematy bardziej szczegółowo.

Modulacja częstotliwości

W modulacji amplitudy amplituda nośnej zmienia się. Ale w modulacji częstotliwości (FM) częstotliwość sygnału nośnego zmienia się zgodnie z chwilową amplitudą sygnału modulującego.

Amplituda i faza sygnału nośnego pozostają stałe, podczas gdy zmienia się częstotliwość nośnej. Można to lepiej zrozumieć, obserwując poniższe rysunki.

Częstotliwość fali modulowanej pozostaje stała jako częstotliwość fali nośnej, gdy sygnał wiadomości jest zerowy. Częstotliwość wzrasta, gdy sygnał wiadomości osiąga maksymalną amplitudę.

Co oznacza, że ​​wraz ze wzrostem amplitudy sygnału modulującego lub komunikatu wzrasta częstotliwość nośna. Podobnie, wraz ze spadkiem amplitudy sygnału modulującego, maleje również częstotliwość.

Reprezentacja matematyczna

Niech częstotliwość nośna będzie f_c

Częstotliwość przy maksymalnej amplitudzie sygnału komunikatu = f_c + Δf

Częstotliwość przy minimalnej amplitudzie sygnału komunikatu = f_c - Δf

Różnica między częstotliwością modulowaną FM a częstotliwością normalną jest określana jako Frequency Deviation i jest oznaczony przez Δf.

Odchylenie częstotliwości sygnału nośnego od wysokiego do niskiego lub od niskiego do wysokiego można określić jako Carrier Swing.

Carrier Swing = 2 × odchylenie częstotliwości

= 2 × Δf

Równanie dla FM WAVE

Równanie dla fali FM to -

$$ s (t) = A_ccos [W_ct + 2 \ pi k_fm (t)] $$

Gdzie,

A_c = amplituda nośnej

w_c = częstotliwość kątowa nośnej = 2πf_c

m(t) = sygnał wiadomości

FM można podzielić na Narrowband FM i Wideband FM.

Wąskopasmowe FM

Funkcje wąskopasmowego FM są następujące -

• Ta modulacja częstotliwości ma małą szerokość pasma.

• Indeks modulacji jest mały.

• Jego spektrum obejmuje nośnik, USB i LSB.

• Jest to używane w komunikacji mobilnej, takiej jak radiowa policja, karetki pogotowia, taksówki itp.

Szerokopasmowe FM

Funkcje szerokopasmowego FM są następujące -

• Ta modulacja częstotliwości ma nieskończoną szerokość pasma.

• Wskaźnik modulacji jest duży, tj. Wyższy niż 1.

• Jego widmo składa się z nośnika i nieskończonej liczby pasm bocznych, które znajdują się wokół niego.

• Jest używany w aplikacjach do nadawania rozrywki, takich jak radio FM, telewizja itp.

Modulacja fazy

W modulacji częstotliwości zmienia się częstotliwość nośnej. Ale wPhase Modulation (PM), faza sygnału nośnego zmienia się zgodnie z chwilową amplitudą sygnału modulującego.

Amplituda i częstotliwość sygnału nośnego pozostają stałe, podczas gdy faza nośnej się zmienia. Można to lepiej zrozumieć, obserwując poniższe rysunki.

Faza fali modulowanej ma nieskończone punkty, w których może nastąpić przesunięcie fazowe fali. Chwilowa amplituda sygnału modulującego zmienia fazę nośnej. Gdy amplituda jest dodatnia, faza zmienia się w jednym kierunku, a jeśli amplituda jest ujemna, faza zmienia się w kierunku przeciwnym.

Relacja między PM i FM

Zmiana fazy zmienia częstotliwość modulowanej fali. Częstotliwość fali zmienia również fazę fali. Chociaż są ze sobą spokrewnieni, ich związek nie jest liniowy. Modulacja fazy jest pośrednią metodą wytwarzania FM. Wielkość przesunięcia częstotliwości wytwarzanego przez modulator fazy rośnie wraz z częstotliwością modulującą. Aby to zrekompensować, zastosowano korektor dźwięku.

Równanie dla fali PM

Równanie dla fali PM to -

$$ s (t) = A_ccos [W_ct + k_pm (t)] $$

Gdzie,

A_c = amplituda nośnej

w_c = częstotliwość kątowa nośnej = 2πf_c

m(t) = sygnał wiadomości

Modulacja fazy jest stosowana w systemach komunikacji mobilnej, podczas gdy modulacja częstotliwości jest używana głównie do nadawania FM.

Multiplexing to proces łączenia wielu sygnałów w jeden sygnał na wspólnym nośniku.

• Proces nosi nazwę analog multiplexing jeśli te sygnały mają charakter analogowy.

• Jeśli sygnały cyfrowe są multipleksowane, nazywa się to digital multiplexing.

Multipleksowanie zostało po raz pierwszy opracowane w telefonii. Kilka sygnałów zostało połączonych, aby wysłać je jednym kablem. Proces multipleksowania dzieli kanał komunikacyjny na kilka kanałów logicznych, przydzielając każdemu inny sygnał wiadomości lub strumień danych do przesłania. Urządzenie, które wykonuje multipleksowanie, można nazwać jakoMUX.

Proces odwrotny, tj. Wyodrębnianie liczby kanałów z jednego, który jest wykonywany w odbiorniku, nazywa się jako demultiplexing. Urządzenie, które wykonuje demultipleksowanie, nosi nazwęDEMUX.

Poniższe rysunki ilustrują koncepcje MUX i DEMUX. Ich głównym zastosowaniem jest komunikacja.

Rodzaje multiplekserów

Istnieją głównie dwa typy multiplekserów, a mianowicie analogowe i cyfrowe. Są one dalej podzielone na FDM, WDM i TDM. Poniższy rysunek przedstawia szczegółowe wyobrażenie o tej klasyfikacji.

Istnieje wiele rodzajów technik multipleksowania. Spośród nich wszystkich mamy główne typy z ogólną klasyfikacją, wymienione na powyższym rysunku. Przyjrzyjmy się im indywidualnie.

Multipleksowanie analogowe

Techniki multipleksowania analogowego obejmują sygnały o charakterze analogowym. Sygnały analogowe są multipleksowane zgodnie z ich częstotliwością (FDM) lub długością fali (WDM).

Multipleksowanie z podziałem częstotliwości

W multipleksowaniu analogowym najczęściej stosowaną techniką jest Frequency Division Multiplexing (FDM). Technika ta wykorzystuje różne częstotliwości do łączenia strumieni danych w celu przesłania ich na nośniku komunikacyjnym jako pojedynczy sygnał.

Example - Tradycyjny nadajnik telewizyjny, który przesyła kilka kanałów jednym kablem, wykorzystuje technologię FDM.

Multipleksowanie z podziałem długości fali

Multipleksowanie z podziałem długości fal (WDM) to technika analogowa, w której wiele strumieni danych o różnych długościach fal jest transmitowanych w widmie światła. Jeśli długość fali wzrasta, częstotliwość sygnału maleje. Pryzmat, który może zamienić różne długości fal w jedną linię, może być użyty na wyjściu MUX i wejściu DEMUX.

Example - Komunikacja światłowodowa wykorzystuje technikę WDM do łączenia różnych długości fal w jedno światło do komunikacji.

Cyfrowe multipleksowanie

Termin cyfrowy reprezentuje dyskretne bity informacji. Dlatego dostępne dane mają postać ramek lub pakietów, które są dyskretne.

Multipleksowanie z podziałem czasu (TDM)

W TDM przedział czasu jest podzielony na szczeliny. Technika ta służy do przesyłania sygnału przez pojedynczy kanał komunikacyjny poprzez przydzielenie jednej szczeliny dla każdej wiadomości.

Ze wszystkich typów TDM, główne to synchroniczne i asynchroniczne TDM.

Synchroniczny TDM

W synchronicznym TDM wejście jest połączone z ramką. Jeśli jest „n” połączeń, to ramka jest dzielona na „n” szczelin czasowych. Na każdą linię wejściową przydzielane jest jedno gniazdo.

W tej technice częstotliwość próbkowania jest wspólna dla wszystkich sygnałów, a zatem podawane jest to samo wejście zegara. MUX przydziela pliksame slot do każdego urządzenia przez cały czas.

Asynchroniczny TDM

W asynchronicznym TDM częstotliwość próbkowania jest inna dla każdego z sygnałów i nie jest wymagany wspólny zegar. Jeśli przydzielone urządzenie dla przedziału czasu nic nie transmituje i jest bezczynne, to ta szczelina jestallotted to another urządzenie, w przeciwieństwie do synchronicznego.

Ten typ TDM jest używany w sieciach w trybie transmisji asynchronicznej.

Demultiplekser

Demultipleksery służą do łączenia jednego źródła z wieloma miejscami docelowymi. Ten proces jest odwrotnością multipleksowania. Jak wspomniano wcześniej, jest używany głównie przy odbiornikach. DEMUX ma wiele zastosowań. Znajduje zastosowanie w odbiornikach w systemach komunikacyjnych. Jest używany w jednostkach arytmetycznych i logicznych w komputerach do zasilania i przekazywania komunikacji itp.

Demultipleksery są używane jako konwertery szeregowe na równoległe. Dane szeregowe są podawane jako dane wejściowe do DEMUX w regularnych odstępach czasu i jest do nich dołączony licznik w celu sterowania wyjściem demultipleksera.

Zarówno multipleksery, jak i demultipleksery odgrywają ważną rolę w systemach komunikacyjnych, zarówno w sekcji nadajnika, jak i odbiornika.

Multipleksowanie z podziałem częstotliwości jest stosowane w odbiornikach radiowych i telewizyjnych. Głównym zastosowaniem FM jest komunikacja radiowa. Przyjrzyjmy się budowie nadajnika i odbiornika FM wraz z ich schematami blokowymi i działaniem.

Nadajnik FM

Nadajnik FM to cała jednostka, która pobiera sygnał audio jako wejście i dostarcza modulowane fale FM do anteny jako wyjście do transmisji. Nadajnik FM składa się z 6 głównych stopni. Przedstawiono je na poniższym rysunku.

Działanie nadajnika FM można wyjaśnić w następujący sposób.

• Sygnał audio z wyjścia mikrofonu jest podawany do przedwzmacniacza, który zwiększa poziom sygnału modulującego.

• Sygnał ten jest następnie przekazywany do filtra górnoprzepustowego, który działa jako sieć pre-emfazy, odfiltrowując szum i poprawiając stosunek sygnału do szumu.

• Sygnał ten jest dalej przekazywany do obwodu modulatora FM.

• Obwód oscylatora generuje nośną o wysokiej częstotliwości, która jest podawana do modulatora wraz z sygnałem modulującym.

• Aby zwiększyć częstotliwość roboczą, stosuje się kilka stopni mnożnika częstotliwości. Nawet wtedy moc sygnału nie jest wystarczająca do przesłania. Dlatego na końcu stosowany jest wzmacniacz mocy RF, aby zwiększyć moc modulowanego sygnału. To modulowane wyjście FM jest ostatecznie przekazywane do anteny w celu przesłania.

Wymagania odbiorcy

Odbiornik radiowy służy do odbierania sygnałów pasma AM i FM. WykrywanieAM odbywa się metodą o nazwie as Envelope Detection i wykrywanie FM odbywa się metodą o nazwie as Frequency Discrimination.

Taki odbiornik radiowy ma następujące wymagania.

• Powinien być opłacalny.

• Powinien odbierać sygnały AM i FM.

• Odbiornik powinien być w stanie dostroić i wzmocnić żądaną stację.

• Powinien mieć możliwość odrzucania niechcianych stacji.

• Demodulacja musi być wykonana dla wszystkich sygnałów stacji, niezależnie od częstotliwości nośnej.

Aby te wymagania zostały spełnione, obwód tunera i obwód mieszacza powinny być bardzo wydajne. Ciekawym zjawiskiem jest procedura mieszania RF.

Miksowanie RF

Jednostka mieszająca RF opracowuje plik Intermediate Frequency (IF), na który konwertowany jest każdy odebrany sygnał, aby skutecznie przetworzyć sygnał.

Mikser RF to ważny etap w odbiorniku. Pobierane są dwa sygnały o różnych częstotliwościach, gdzie jeden poziom sygnału wpływa na poziom drugiego sygnału, w celu uzyskania wynikowego zmieszanego sygnału wyjściowego. Na poniższych rysunkach zilustrowano sygnały wejściowe i wynikowe wyjście miksera.

Kiedy dwa sygnały wejdą do miksera RF,

• Pierwsza częstotliwość sygnału = F₁

• Druga częstotliwość sygnału = F₂

Wtedy wypadkowe częstotliwości sygnału = (F₁ + F₂) i (F₁ - F₂)

Na wyjściu wytwarzany jest mikser dwóch sygnałów o różnych częstotliwościach.

Jeśli jest to obserwowane w dziedzinie częstotliwości, wzór wygląda jak na poniższym rysunku.

Symbol miksera RF wygląda jak na poniższym rysunku.

Dwa sygnały są mieszane w celu wytworzenia sygnału wynikowego, w którym efekt jednego sygnału wpływa na drugi sygnał i oba wytwarzają inny wzór, jak widać wcześniej.

Odbiornik FM

Odbiornik FM to cała jednostka, która przyjmuje zmodulowany sygnał jako wejście i wytwarza oryginalny sygnał audio jako wyjście. Radioamatorzy są pierwszymi odbiornikami radiowymi. Mają jednak wady, takie jak słaba czułość i selektywność.

Selectivity to wybór konkretnego sygnału przy jednoczesnym odrzuceniu pozostałych. Sensitivity to zdolność wykrywania sygnału RF i jego demodulacji przy najniższym poziomie mocy.

Aby pokonać te wady, super heterodyneodbiornik został wynaleziony. Ten odbiornik FM składa się z 5 głównych stopni. Są takie, jak pokazano na poniższym rysunku.

Sekcja tunera RF

Zmodulowany sygnał odebrany przez antenę jest najpierw przesyłany do tuner circuitprzez transformator. Obwód tunera to nic innego jak obwód LC, który jest również nazywany jakoresonant lub tank circuit. Wybiera częstotliwość żądaną przez odbiornik radiowy. W tym samym czasie dostraja również lokalny oscylator i filtr RF.

Mikser RF

Sygnał z wyjścia tunera jest podawany do RF-IF converter, który działa jak mikser. Posiada lokalny oscylator, który wytwarza stałą częstotliwość. Proces miksowania jest tutaj wykonywany, przy czym odebrany sygnał jest jednym wejściem, a częstotliwość lokalnego oscylatora drugim wejściem. Wynikowy sygnał wyjściowy jest mieszaniną dwóch częstotliwości [(f ₁ + f ₂ ), (f ₁ - f ₂ )] wytwarzanych przez mikser, który jest nazywanyIntermediate Frequency (IF).

Wytwarzanie IF pomaga w demodulacji dowolnego sygnału stacji o dowolnej częstotliwości nośnej. W związku z tym wszystkie sygnały są tłumaczone na stałą częstotliwość nośną w celu zapewnienia odpowiedniej selektywności.

Filtr IF

Filtr częstotliwości pośredniej jest filtrem pasmowym, który przepuszcza żądaną częstotliwość. Eliminuje wszelkie niepożądane składowe o wyższej częstotliwości, które są w nim obecne, a także szum. Filtr IF pomaga w ulepszaniuSignal to Noise Ratio (SNR).

Demodulator

Odebrany zmodulowany sygnał jest teraz demodulowany w ten sam sposób, co po stronie nadajnika. Dyskryminacja częstotliwości jest zwykle używana do wykrywania FM.

Wzmacniacz dźwięku

Jest to stopień wzmacniacza mocy, który służy do wzmacniania wykrytego sygnału audio. Przetwarzany sygnał otrzymuje siłę, aby był skuteczny. Sygnał ten jest przekazywany do głośnika, aby uzyskać oryginalny sygnał dźwiękowy.

Ten superheterodynowy odbiornik jest dobrze używany ze względu na jego zalety, takie jak lepszy SNR, czułość i selektywność.

Hałas w FM

Obecność szumów jest również problemem w FM. Gdy nadejdzie silny sygnał interferencyjny o częstotliwości bliższej żądanemu sygnałowi, odbiornik blokuje ten sygnał interferencyjny. Takie zjawisko nazywa sięCapture effect.

Aby zwiększyć SNR przy wyższych częstotliwościach modulacji, obwód górnoprzepustowy o nazwie preemphasis, jest używany w nadajniku. Dzwonił inny obwódde-emphasisodwrotny proces preemfazy jest stosowany w odbiorniku, który jest obwodem dolnoprzepustowym. Obwody preemfazy i deemfazy są szeroko stosowane w nadajniku i odbiorniku FM, aby skutecznie zwiększyć wyjściowy SNR.

Do tej pory omawialiśmy modulację fal ciągłych. Teraz czas na sygnały dyskretne. PlikPulse modulationtechniki, dotyczy sygnałów dyskretnych. Zobaczmy, jak przekształcić ciągły sygnał w dyskretny. Pomaga nam w tym proces zwany próbkowaniem.

Próbowanie

Proces konwersji ciągłych sygnałów czasowych na równoważne dyskretne sygnały czasu można określić jako Sampling. Pewna chwila danych jest ciągle próbkowana w procesie próbkowania.

Poniższy rysunek przedstawia ciągły sygnał czasu x(t) i próbkowany sygnał x_s(t). Gdyx(t) jest mnożony przez okresowy ciąg impulsów, próbkowany sygnał x_s(t) jest uzyskiwane.

ZA sampling signal jest okresowym ciągiem impulsów, posiadającym unit amplitude, pobierane w równych odstępach czasu T_s, który jest nazywany Sampling time. Te dane są przesyłane w chwilach czasowychT_s a sygnał nośnej jest transmitowany w pozostałym czasie.

Częstotliwość próbkowania

Aby zdyskretyzować sygnały, należy naprawić odstęp między próbkami. Ta luka może być określona jakosampling period T_s.

$$ Próbkowanie \: Częstotliwość = \ frac {1} {T_s} = f_s $$

Gdzie,

T_s = czas próbkowania

f_s = częstotliwość lub częstotliwość próbkowania

Twierdzenie o próbkowaniu

Rozważając częstotliwość próbkowania, należy wziąć pod uwagę ważną kwestię dotyczącą tego, jaka powinna być częstotliwość. Plikrate of sampling powinien być taki, aby dane w sygnale komunikatu nie zostały utracone ani nie powinny się pokrywać.

Plik sampling theorem stwierdza, że ​​„sygnał można dokładnie odtworzyć, jeśli jest próbkowany z taką częstotliwością f_s która jest większa lub równa dwukrotności maksymalnej częstotliwości W. ”

Mówiąc prościej, dla efektywnego odtwarzania oryginalnego sygnału częstotliwość próbkowania powinna być dwukrotnie większa od najwyższej częstotliwości.

Co znaczy,

$$ f_s \ geq 2W $$

Gdzie,

f_s = częstotliwość próbkowania

W to najwyższa częstotliwość

Ta częstotliwość próbkowania nosi nazwę Nyquist rate.

Twierdzenie o próbkowaniu, które jest również nazywane as Nyquist theorem, dostarcza teorię wystarczającej częstotliwości próbkowania pod względem szerokości pasma dla klasy funkcji o ograniczonym paśmie.

Dla sygnału czasu ciągłego x(t), sygnał o ograniczonym paśmie w dziedzinie częstotliwości, można przedstawić w sposób pokazany na poniższym rysunku.

Jeśli sygnał jest próbkowany powyżej częstotliwości Nyquista, można odzyskać pierwotny sygnał. Poniższy rysunek wyjaśnia sygnał, jeśli jest próbkowany z częstotliwością wyższą niż 2w w dziedzinie częstotliwości.

Jeśli ten sam sygnał jest próbkowany z częstotliwością mniejszą niż 2W, to próbkowany sygnał będzie wyglądał jak na poniższym rysunku.

Z powyższego schematu możemy zauważyć, że zachodzi nakładanie się informacji, co prowadzi do pomieszania i utraty informacji. To niepożądane zjawisko nakładania się nosi nazwęAliasing.

Aliasing można określić jako „zjawisko składowej o wysokiej częstotliwości w widmie sygnału, przyjmującej tożsamość składowej o niższej częstotliwości w widmie jego próbkowanej wersji”.

W związku z tym próbkowanie sygnału jest wybierane z częstotliwością Nyquista, jak stwierdzono w twierdzeniu o próbkowaniu. Jeśli częstotliwość próbkowania jest równa dwukrotności najwyższej częstotliwości (2 W).

To znaczy,

$$ f_s = 2W $$

Gdzie,

f_s = częstotliwość próbkowania

W to najwyższa częstotliwość

Wynik będzie taki, jak pokazano na powyższym rysunku. Informacje są wymieniane bez żadnych strat. Dlatego jest to dobra częstotliwość próbkowania.

Po ciągłej modulacji fali następny podział to modulacja impulsowa. Modulacja impulsowa jest dalej podzielona na modulację analogową i cyfrową. Techniki modulacji analogowej są głównie podzielone na modulację amplitudy impulsu, modulację czasu trwania impulsu / modulację szerokości impulsu i modulację położenia impulsu.

Modulacja amplitudy impulsu

Pulse Amplitude Modulation (PAM) to analogowy schemat modulacji, w którym amplituda nośnej impulsu zmienia się proporcjonalnie do chwilowej amplitudy sygnału komunikatu.

Sygnał z modulacją amplitudy impulsu będzie podążał za amplitudą oryginalnego sygnału, ponieważ sygnał śledzi ścieżkę całej fali. W naturalnym PAM sygnał próbkowany z częstotliwością Nyquista jest rekonstruowany, przepuszczając go przez wydajnąLow Pass Frequency (LPF) z dokładną częstotliwością odcięcia

Poniższe rysunki wyjaśniają modulację amplitudy impulsu.

Chociaż sygnał PAM przechodzi przez LPF, nie może odzyskać sygnału bez zniekształceń. W związku z tym, aby uniknąć tego szumu, próbkowanie z płaską górą wykonuje się, jak pokazano na poniższym rysunku.

Flat-top samplingjest procesem, w którym próbkowany sygnał można przedstawić w postaci impulsów, w przypadku których amplituda sygnału nie może zostać zmieniona w stosunku do sygnału analogowego, który ma być próbkowany. Szczyty amplitudy pozostają płaskie. Ten proces upraszcza projekt obwodu.

Modulacja szerokości impulsów

Pulse Width Modulation (PWM) lub Pulse Duration Modulation (PDM) lub Pulse Time Modulation (PTM) to analogowy schemat modulacji, w którym czas trwania lub szerokość lub czas nośnej impulsu zmienia się proporcjonalnie do chwilowej amplitudy sygnału komunikatu.

Szerokość impulsu jest różna w tej metodzie, ale amplituda sygnału pozostaje stała. Ograniczniki amplitudy służą do ustawiania amplitudy sygnału na stałym poziomie. Obwody te odcinają amplitudę do pożądanego poziomu, a tym samym szum jest ograniczony.

Poniższe rysunki wyjaśniają typy modulacji szerokości impulsu.

Istnieją trzy odmiany PWM. Oni są -

• Zbocze narastające impulsu jest stałe, zbocze opadające zmienia się w zależności od sygnału komunikatu.

• Zbocze opadające impulsu jest stałe, zbocze narastające zmienia się w zależności od sygnału komunikatu.

• Środek impulsu jest stały, zbocze narastające i zbocze opadające zmienia się w zależności od sygnału komunikatu.

Te trzy typy są pokazane na powyższym rysunku, z przedziałami czasowymi.

Modulacja pozycji impulsu

Pulse Position Modulation (PPM) jest analogowym schematem modulacji, w którym amplituda i szerokość impulsów są utrzymywane na stałym poziomie, podczas gdy położenie każdego impulsu w odniesieniu do położenia impulsu odniesienia zmienia się zgodnie z chwilową próbkowaną wartością sygnału komunikatu.

Nadajnik musi wysyłać impulsy synchronizujące (lub po prostu synchronizować impulsy), aby utrzymać nadajnik i odbiornik w synchronizacji. Te impulsy synchronizacji pomagają utrzymać pozycję impulsów. Poniższe rysunki wyjaśniają modulację położenia impulsu.

Modulacja położenia impulsu jest wykonywana zgodnie z sygnałem z modulacją szerokości impulsu. Każde zakończenie sygnału modulowanego szerokością impulsu staje się punktem początkowym dla impulsów w sygnale PPM. Stąd położenie tych impulsów jest proporcjonalne do szerokości impulsów PWM.

Korzyść

Ponieważ amplituda i szerokość są stałe, obsługiwana moc jest również stała.

Niekorzyść

Konieczna jest synchronizacja między nadajnikiem i odbiornikiem.

Porównanie między PAM, PWM i PPM

Porównanie między powyższymi procesami modulacji przedstawiono w jednej tabeli.

PAM	PWM	PPM
Amplituda jest zróżnicowana	Szerokość jest zróżnicowana	Pozycja jest zróżnicowana
Szerokość pasma zależy od szerokości impulsu	Szerokość pasma zależy od czasu narastania impulsu	Szerokość pasma zależy od czasu narastania impulsu
Chwilowa moc nadajnika zmienia się wraz z amplitudą impulsów	Chwilowa moc nadajnika zmienia się wraz z amplitudą i szerokością impulsów	Chwilowa moc nadajnika pozostaje stała wraz z szerokością impulsów
Złożoność systemu jest duża	Złożoność systemu jest niska	Złożoność systemu jest niska
Hałas jest wysoki	Zakłócenia hałasu są niskie	Zakłócenia hałasu są niskie
Działa podobnie do modulacji amplitudy	Jest podobny do modulacji częstotliwości	Jest podobny do modulacji fazy

Do tej pory przeszliśmy przez różne techniki modulacji. Pozostała jednadigital modulation, która podlega klasyfikacji modulacji impulsowej. Podstawową klasyfikacją modulacji cyfrowej jest modulacja impulsowo-kodowa (PCM). Następnie jest przetwarzany do modulacji delta i ADM.

Modulacja kodu impulsowego

Sygnał jest modulowany kodem impulsu, aby przekształcić jego informację analogową w sekwencję binarną, tj. 1s i 0s. Dane wyjściowe plikuPulse Code Modulation (PCM)będzie przypominać sekwencję binarną. Poniższy rysunek przedstawia przykład wyjścia PCM w odniesieniu do chwilowych wartości danego przebiegu sinusoidalnego.

Zamiast ciągu impulsów PCM wytwarza serię liczb lub cyfr, dlatego proces ten nazywany jest cyfrowym. Każda z tych cyfr, chociaż w kodzie binarnym, reprezentuje przybliżoną amplitudę próbki sygnału w danej chwili.

W modulacji impulsowo-kodowej sygnał wiadomości jest reprezentowany przez sekwencję zakodowanych impulsów. Ten sygnał wiadomości jest uzyskiwany poprzez reprezentowanie sygnału w formie dyskretnej zarówno pod względem czasu, jak i amplitudy.

Podstawowe elementy PCM

Sekcja nadajnika obwodu modulatora impulsów składa się z Sampling, Quantizing i Encoding, które są wykonywane w analog-to-digital converterSekcja. Filtr dolnoprzepustowy przed próbkowaniem zapobiega aliasowaniu sygnału komunikatu.

Podstawowe operacje w sekcji odbiornika to regeneration of impaired signals, decoding, i reconstructionskwantowanego ciągu impulsów. Poniższy rysunek jest schematem blokowym PCM, który przedstawia podstawowe elementy sekcji nadajnika i odbiornika.

Filtr dolnoprzepustowy (LPF)

Ten filtr eliminuje składowe o wysokiej częstotliwości obecne w analogowym sygnale wejściowym, które są większe niż najwyższa częstotliwość sygnału komunikatu, aby uniknąć aliasingu sygnału komunikatu.

Próbnik

Jest to obwód, który wykorzystuje technikę, która pomaga zbierać przykładowe dane przy chwilowych wartościach sygnału wiadomości, aby zrekonstruować pierwotny sygnał. Częstotliwość próbkowania musi być większa niż dwukrotność najwyższej składowej częstotliwościW sygnału wiadomości, zgodnie z twierdzeniem o próbkowaniu.

Kwantyzator

Kwantyzacja to proces zmniejszania nadmiernej liczby bitów i ograniczania danych. Próbkowane wyjście przekazane do kwantyzatora redukuje nadmiarowe bity i kompresuje wartość.

Encoder

Digitalizacja sygnału analogowego jest wykonywana przez enkoder. Wyznacza każdy skwantowany poziom za pomocą kodu binarnego. Pobieranie próbek tutaj jest procesem próbkowania i wstrzymywania. Te trzy sekcje będą działać jak przetwornik analogowy do cyfrowego. Kodowanie minimalizuje używane pasmo.

Regeneracyjny wzmacniacz

Wyjście kanału ma jeden obwód regeneracyjnego repeatera, który kompensuje utratę sygnału i rekonstruuje sygnał. Zwiększa również siłę sygnału.

Dekoder

Układ dekodera dekoduje przebieg zakodowany impulsowo w celu odtworzenia pierwotnego sygnału. Ten obwód działa jakodemodulator.

Filtr rekonstrukcyjny

Po konwersji cyfrowo-analogowej przez obwód regeneracyjny i dekoder, stosowany jest filtr dolnoprzepustowy, nazywany filtrem rekonstrukcyjnym, aby odzyskać pierwotny sygnał.

W związku z tym obwód modulatora kodu impulsowego digitalizuje podany sygnał analogowy, koduje go i próbkuje. Następnie transmituje w formie analogowej. Cały proces powtarza się w odwrotnej kolejności, aby uzyskać oryginalny sygnał.

Istnieje kilka technik modulacji, które są wykorzystywane do konstruowania sygnału PCM. Takie techniki jaksampling, quantization, i companding pomagają stworzyć skuteczny sygnał PCM, który może dokładnie odtworzyć oryginalny sygnał.

Kwantyzacja

Digitalizacja sygnałów analogowych polega na zaokrąglaniu wartości, które są w przybliżeniu równe wartościom analogowym. Metoda próbkowania wybiera kilka punktów na sygnale analogowym, a następnie punkty te są łączone, aby zaokrąglić wartość do prawie ustabilizowanej wartości. Taki proces nazywa sięQuantization.

Kwantyzacja sygnału analogowego odbywa się poprzez dyskretyzację sygnału z wieloma poziomami kwantyzacji. Kwantyzacja reprezentuje próbkowane wartości amplitudy za pomocą skończonego zestawu poziomów, co oznacza konwersję acontinuous-amplitude sample do discrete-time signal.

Poniższy rysunek przedstawia sposób kwantowania sygnału analogowego. Niebieska linia przedstawia sygnał analogowy, a czerwona oznacza skwantowany sygnał.

Zarówno próbkowanie, jak i kwantyzacja powodują utratę informacji. Jakość wyjścia kwantyzatora zależy od liczby zastosowanych poziomów kwantyzacji. Dyskretne amplitudy skwantyzowanego wyjścia nazywane są jakorepresentation levels lub reconstruction levels. Odstęp między dwoma sąsiednimi poziomami reprezentacji nazywany jest aquantum lub step-size.

Komponowanie w PCM

Słowo Companding jest połączeniem Comnaciśnięcie i Expanding, co oznacza, że ​​robi jedno i drugie. Jest to nieliniowa technika stosowana w PCM, która kompresuje dane w nadajniku i rozszerza te same dane w odbiorniku. Dzięki tej technice redukowane są efekty hałasu i przesłuchów.

Istnieją dwa rodzaje technik Companding.

A-law Companding Technique

• Jednolita kwantyzacja jest osiągana przy A = 1, gdzie charakterystyka jest liniowa i nie ma kompresji.

• A-law ma średni wzrost na początku. W związku z tym zawiera wartość niezerową.

• Kompresja A-law jest stosowana w systemach telefonicznych PCM.

• A-law jest używane w wielu częściach świata.

Technika Komponentu µ-law

• Jednolita kwantyzacja jest osiągana przy µ = 0, gdzie charakterystyka jest liniowa i nie ma kompresji.

• µ-law ma na początku środkowy bieżnik. W związku z tym zawiera wartość zerową.

• Kompresja µ-law jest używana do sygnałów mowy i muzyki.

• µ-law jest używane w Ameryce Północnej i Japonii.

Różnicowy PCM

Próbki, które są silnie skorelowane, gdy są kodowane techniką PCM, pozostawiają nadmiarowe informacje. Aby przetworzyć te nadmiarowe informacje i uzyskać lepszy wynik, mądrą decyzją jest przyjęcie przewidywanych próbkowanych wartości, przyjętych na podstawie poprzednich wyników, i podsumowanie ich z wartościami skwantowanymi.

Taki proces nosi nazwę Differential PCM technika.

Aby uzyskać lepsze próbkowanie, częstotliwość próbkowania sygnału powinna być wyższa niż częstotliwość Nyquista. Jeśli ten interwał próbkowania w różnicowym PCM (DPCM) zostanie znacznie zmniejszony, różnica amplitudy między próbkami jest bardzo mała, tak jakby różnica była1-bit quantization, wtedy rozmiar kroku jest bardzo mały, tj. Δ (delta).

Co to jest modulacja delta?

Typ modulacji, w której częstotliwość próbkowania jest znacznie wyższa, a wielkość kroków po kwantyzacji ma mniejszą wartość Δ, taka modulacja jest określana jako delta modulation.

Cechy modulacji delta

• Aby w pełni wykorzystać korelację sygnału, pobierane jest wejście z nadmierną próbkowaniem.

• Projekt kwantyzacji jest prosty.

• Sekwencja wejściowa jest znacznie wyższa niż stopa Nyquista.

• Jakość jest umiarkowana.

• Konstrukcja modulatora i demodulatora jest prosta.

• Przybliżenie schodkowe przebiegu wyjściowego.

• Wielkość kroku jest bardzo mała, tj. Δ (delta).

• Użytkownik może zdecydować o szybkości transmisji.

• Wymaga prostszej implementacji.

Modulacja delta to uproszczona forma techniki DPCM, również postrzegana jako 1-bitowy schemat DPCM. Ponieważ interwał próbkowania jest zmniejszony, korelacja sygnału będzie wyższa.

Modulator delta

Plik Delta Modulatorskłada się z 1-bitowego kwantyzatora i obwodu opóźniającego oraz dwóch obwodów letnich. Poniżej znajduje się schemat blokowy modulatora delta.

Przybliżony przebieg schodkowy będzie wyjściem modulatora delta z wielkością kroku równą delta (Δ). Jakość wyjściowa przebiegu jest umiarkowana.

Delta Demodulator

Demodulator delta składa się z filtra dolnoprzepustowego, obwodu letniego i obwodu opóźniającego. Obwód predykcyjny jest tutaj wyeliminowany, a zatem żadne założone dane wejściowe nie są podawane do demodulatora.

Poniżej przedstawiono schemat blokowy demodulatora delta.

Filtr dolnoprzepustowy jest używany z wielu powodów, ale najważniejszym z nich jest eliminacja szumów dla sygnałów poza pasmem. Nazywa się błąd wielkości kroku, który może wystąpić w nadajnikugranular noise, co jest tutaj wyeliminowane. Jeśli nie ma szumu, wyjście modulatora jest równe wejściu demodulatora.

Zalety DM nad DPCM

• 1-bitowy kwantyzator
• Bardzo łatwa konstrukcja modulatora i demodulatora

Jednak jest kilka noise in DM a poniżej przedstawiono rodzaje hałasu.

• Odkształcenie zbocza nad obciążeniem (gdy Δ jest małe)
• Hałas ziarnisty (gdy Δ jest duże)

Adaptacyjna modulacja delta

W modulacji cyfrowej spotykamy się z pewnymi problemami przy określaniu rozmiaru kroku, który wpływa na jakość fali wyjściowej.

Większy krok jest potrzebny w przypadku stromego zbocza sygnału modulującego, a mniejszy rozmiar kroku jest potrzebny, gdy komunikat ma małe nachylenie. W rezultacie tracimy najdrobniejsze szczegóły. Dlatego byłoby lepiej, gdybyśmy mogli kontrolować regulację rozmiaru kroku, zgodnie z naszymi wymaganiami, aby uzyskać próbkowanie w pożądany sposób. To jest koncepcjaAdaptive Delta Modulation (ADM).

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.

Słowo binarne reprezentuje dwa bity. M oznacza po prostu cyfrę odpowiadającą liczbie warunków, poziomów lub kombinacji możliwych dla danej liczby zmiennych binarnych.

Jest to rodzaj cyfrowej techniki modulacji używanej do transmisji danych, w której zamiast jednobitowego, dwa lub more bits are transmitted at a time. Ponieważ pojedynczy sygnał jest używany do transmisji wielu bitów, szerokość pasma kanału jest zmniejszona.

Równanie M-arnego

Jeśli sygnał cyfrowy jest podawany w czterech warunkach, takich jak poziomy napięcia, częstotliwości, fazy i amplituda, to M = 4.

Liczba bitów potrzebnych do wytworzenia określonej liczby warunków jest wyrażana matematycznie jako

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

Gdzie,

N to liczba niezbędnych bitów.

M to liczba warunków, poziomów lub kombinacji możliwych z N bity.

Powyższe równanie można zmienić na -

$$ 2 ^ {N} = M $$

Na przykład przy dwóch bitach 2² = 4 warunki są możliwe.

Rodzaje technik m-arnych

Ogólnie, (M-ary) wielopoziomowe techniki modulacji są używane w komunikacji cyfrowej jako wejścia cyfrowe z więcej niż dwoma poziomami modulacji dozwolonymi na wejściu nadajnika. Dlatego te techniki są wydajne pod względem przepustowości.

Istnieje wiele różnych technik modulacji M-ary. Niektóre z tych technik modulują jeden parametr sygnału nośnego, taki jak amplituda, faza i częstotliwość.

M-ary ZAPYTAJ

To się nazywa M-ary Amplitude Shift Keying (M-ASK) lub M-ary Pulse Amplitude Modulation (PAM).

Nabiera amplitudy sygnału nośnego M różne poziomy.

Reprezentacja M-ary ASK

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

Ta metoda jest również używana w PAM. Jego realizacja jest prosta. Jednak M-ary ASK jest podatny na szum i zniekształcenia.

M-ary FSK

Nazywa się to M-ary Frequency Shift Keying.

Nabiera częstotliwości sygnału nośnego M różne poziomy.

Reprezentacja M-ary FSK

$$ S_ {i} (t) = \ sqrt {\ frac {2E_ {s}} {T_ {S}}} \ cos \ lgroup \ frac {\ Pi} {T_ {s}} (n_ {c} + i) t \ rgroup \: \: \: \: 0 \ leq t \ leq T_ {s} \: \: \: and \: \: \: i = 1,2 ..... M $$

gdzie $ f_ {c} = \ frac {n_ {c}} {2T_ {s}} $ za jakąś stałą liczbę całkowitą n.

To nie jest podatne na hałas tak bardzo, jak ZAPYTAJ. PrzekazaneMliczba sygnałów jest równa pod względem energii i czasu trwania. Sygnały są oddzielone znakiem $ \ frac {1} {2T_s} $Hz uczynienie sygnałów ortogonalnymi względem siebie.

Od Msygnały są ortogonalne, w przestrzeni sygnałowej nie ma stłoczenia. Wydajność przepustowości M-ary FSK spada, a wydajność energetyczna wzrasta wraz ze wzrostem pojemności M.

M-ary PSK

Nazywa się to kluczowaniem M-ary Phase Shift.

Plik phase sygnału nośnego M różne poziomy.

Reprezentacja M-ary PSK

$$ S_ {i} (t) = \ sqrt {\ frac {2E} {T}} \ cos (w_ {0} t + \ emptyset_ {i} t) \: \: \: \: 0 \ leq t \ leq T_ {s} \: \: \: i \: \: \: i = 1,2 ..... M $$

$$ \ emptyset_ {i} t = \ frac {2 \ Pi i} {M} \: \: \: gdzie \: \: i = 1,2,3 ... \: ... M $$

Tutaj obwiednia jest stała z większą liczbą możliwości fazowych. Ta metoda była używana we wczesnych dniach komunikacji kosmicznej. Ma lepszą wydajność niż ASK i FSK. Minimalny błąd oszacowania fazy w odbiorniku.

Wydajność pasma M-ary PSK spada, a wydajność energetyczna rośnie wraz ze wzrostem M. Do tej pory omówiliśmy różne techniki modulacji. Efektem wszystkich tych technik jest sekwencja binarna, reprezentowana jako jedynki i zera. Ta informacja binarna lub cyfrowa ma wiele typów i form, które są omówione dalej.

Informacja jest źródłem systemu komunikacyjnego, niezależnie od tego, czy jest on analogowy, czy cyfrowy. Information theory to matematyczne podejście do badania kodowania informacji wraz z kwantyfikacją, przechowywaniem i przekazywaniem informacji.

Warunki występowania zdarzeń

Jeśli weźmiemy pod uwagę zdarzenie, istnieją trzy warunki jego wystąpienia.

• Jeśli zdarzenie nie miało miejsca, istnieje warunek uncertainty.

• Jeśli zdarzenie właśnie miało miejsce, istnieje warunek surprise.

• Jeśli zdarzenie miało miejsce, jakiś czas wstecz, istnieje warunek posiadania jakiegoś information.

Dlatego te trzy występują w różnym czasie. Różnica w tych warunkach, pomaga nam mieć wiedzę na temat prawdopodobieństwa wystąpienia zdarzeń.

Entropia

Kiedy obserwujemy możliwość wystąpienia zdarzenia, czy byłoby to zdziwienie, czy niepewność, oznacza to, że staramy się zorientować się, jaka jest przeciętna treść informacji ze źródła zdarzenia.

Entropy można zdefiniować jako miarę średniej zawartości informacji na symbol źródłowy. Claude Shannon, „ojciec teorii informacji”, podał na to wzór

$$ H = - \ sum_ {i} p_i \ log_ {b} p_i $$

Gdzie $ p_i $ to prawdopodobieństwo wystąpienia numeru znaku iz danego strumienia znaków, a b jest podstawą zastosowanego algorytmu. Stąd jest to również nazywane jakoShannon’s Entropy.

Wielkość niepewności pozostałej na wejściu kanału po obserwacji wyjścia kanału jest nazywana jako Conditional Entropy. Jest oznaczony przez $ H (x \ arrowvert y) $

Dyskretne źródło bez pamięci

Źródło, z którego dane są emitowane w kolejnych odstępach czasu, które jest niezależne od poprzednich wartości, można określić jako discrete memoryless source.

To źródło jest dyskretne, ponieważ nie jest brane pod uwagę w ciągłym przedziale czasu, ale w dyskretnych odstępach czasu. To źródło jest pozbawione pamięci, ponieważ jest świeże w każdej chwili, bez uwzględnienia poprzednich wartości.

Kodowanie źródłowe

Zgodnie z definicją „Biorąc pod uwagę dyskretne, pozbawione pamięci źródło entropii $ H (\ delta) $, średnia długość słowa kodowego $ \ bar {L} $ dla dowolnego kodowania źródłowego jest ograniczona jako $ \ bar {L} \ geq H (\ delta) $ ”.

Mówiąc prościej, słowo-kod (na przykład: kod Morse'a dla słowa QUEUE to -.- ..-. ..-.) Jest zawsze większe lub równe kodowi źródłowemu (na przykład QUEUE). Co oznacza, że ​​symbole w słowie kodowym są większe lub równe alfabetom w kodzie źródłowym.

Kodowanie kanałów

Kodowanie kanałów w systemie komunikacyjnym wprowadza redundancję ze sterowaniem, tak aby poprawić niezawodność systemu. Kodowanie źródłowe zmniejsza redundancję, aby poprawić wydajność systemu.

Kodowanie kanałów składa się z dwóch części akcji.

• Mapping przychodząca sekwencja danych do sekwencji wejściowej kanału.

• Inverse mapping sekwencję wyjściową kanału w sekwencję danych wyjściowych.

Ostatecznym celem jest zminimalizowanie ogólnego efektu szumu w kanale.

Odwzorowanie jest wykonywane przez nadajnik za pomocą kodera, natomiast odwrotne odwzorowanie jest wykonywane w odbiorniku przez dekoder.

Zbiorowa klasa technik sygnalizacyjnych jest wykorzystywana przed przesłaniem sygnału w celu zapewnienia bezpiecznej komunikacji, znanej jako Spread Spectrum Modulation. Główną zaletą techniki komunikacji w widmie rozproszonym jest zapobieganie „zakłóceniom”, niezależnie od tego, czy są one zamierzone, czy niezamierzone.

Sygnały modulowane tymi technikami są trudne do zakłócenia i nie mogą być zagłuszane. Intruz bez oficjalnego dostępu nigdy nie może ich złamać. Stąd te techniki są wykorzystywane do celów wojskowych. Te sygnały o widmie rozproszonym są przesyłane z małą gęstością mocy i mają szeroki zakres sygnałów.

Sekwencja pseudo-szumów

Zakodowana sekwencja jedynek i zer z pewnymi właściwościami autokorelacji, nazywana as PseudoNoise coding sequencejest używany w technikach widma rozproszonego. Jest to sekwencja o maksymalnej długości, która jest rodzajem kodu cyklicznego.

Sygnał wąskopasmowy

Sygnały wąskopasmowe mają skoncentrowaną siłę sygnału, jak pokazano na widmie częstotliwości na poniższym rysunku.

Oto cechy sygnałów wąskopasmowych -

• Pasmo sygnałów zajmuje wąski zakres częstotliwości.
• Gęstość mocy jest wysoka.
• Dystrybucja energii jest niewielka i skoncentrowana.

Chociaż funkcje są dobre, sygnały te są podatne na zakłócenia.

Sygnały z widma rozproszonego

Sygnały o widmie rozproszonym mają rozkład mocy sygnału, jak pokazano na poniższym rysunku widma częstotliwości.

Oto cechy sygnałów o widmie rozproszonym -

• Pasmo sygnałów zajmuje szeroki zakres częstotliwości.
• Gęstość mocy jest bardzo niska.
• Energia jest powszechna.

Dzięki tym cechom sygnały o widmie rozproszonym są wysoce odporne na zakłócenia lub zagłuszanie. Ponieważ wielu użytkowników może współdzielić tę samą szerokość pasma rozproszonego widma bez wzajemnego zakłócania, można je nazwaćmultiple access techniques.

Techniki wielodostępu o widmie rozproszonym wykorzystują sygnały o szerokości pasma transmisji, której wielkość jest większa niż minimalna wymagana szerokość pasma RF.

Sygnały o widmie rozproszonym można podzielić na dwie kategorie -

• Widmo rozproszone ze skokiem częstotliwości (FHSS)
• Direct Sequence Spread spectrum (DSSS)

Widmo rozproszone ze skokiem częstotliwości

Jest to technika przeskoku częstotliwości, w której użytkownicy są zmuszani do zmiany częstotliwości użytkowania z jednej na drugą w określonym przedziale czasu, dlatego nazywa się ją jako frequency hopping.

Na przykład nadawcy 1 przydzielono częstotliwość na określony czas. Teraz, po chwili, nadawca 1 przeskakuje na drugą częstotliwość, a nadawca 2 korzysta z pierwszej częstotliwości, która była wcześniej używana przez nadawcę 1. Nazywa się tofrequency reuse.

Częstotliwości danych są przeskakiwane z jednej do drugiej w celu zapewnienia bezpiecznej transmisji. Czas spędzony na każdym przeskoku częstotliwości nazywany jest jakoDwell time.

Bezpośrednie widmo rozproszenia sekwencji

Za każdym razem, gdy użytkownik chce wysłać dane przy użyciu tej techniki DSSS, każdy bit danych użytkownika jest mnożony przez tajny kod, nazywany kodem fragmentacji. Tochipping codeto nic innego jak kod rozpowszechniania, który jest mnożony z oryginalną wiadomością i przesyłany. Odbiorca używa tego samego kodu do pobrania oryginalnej wiadomości.

Ten DSSS jest również nazywany jako Code Division Multiple Access (CDMA).

Porównanie między FHSS i DSSS / CDMA

Obie techniki widma rozproszonego są popularne ze względu na swoje właściwości. Aby dobrze zrozumieć, przyjrzyjmy się ich porównaniom.

FHSS	DSSS / CDMA
Używanych jest wiele częstotliwości	Używana jest pojedyncza częstotliwość
Trudno znaleźć częstotliwość użytkownika w dowolnym momencie	Częstotliwość użytkownika, raz przydzielona, ​​jest zawsze taka sama
Dozwolone jest ponowne wykorzystanie częstotliwości	Ponowne wykorzystanie częstotliwości jest niedozwolone
Nadawca nie musi czekać	Nadawca musi czekać, jeśli widmo jest zajęte
Moc sygnału jest wysoka	Siła sygnału jest niska
Jest silniejszy i przenika przez przeszkody	Jest słabszy w porównaniu do FHSS
Nigdy nie ma wpływu na zakłócenia	Mogą na niego wpływać zakłócenia
To jest tańsze	To jest drogie
Jest to najczęściej stosowana technika	Ta technika nie jest często używana

Zalety Spread Spectrum

Oto zalety Spread Spectrum.

• Eliminacja cross-talk
• Lepsze wyniki dzięki integralności danych
• Zredukowany efekt zanikania wielościeżkowego
• Lepsze bezpieczeństwo
• Redukcja hałasu
• Współistnienie z innymi systemami
• Dłuższe odległości operacyjne
• Trudne do wykrycia
• Trudne do demodulacji / dekodowania
• Trudniej zagłuszyć sygnały

Chociaż techniki widma rozproszonego były pierwotnie zaprojektowane do zastosowań wojskowych, są obecnie szeroko stosowane w celach komercyjnych.

Omówione do tej pory techniki komunikacji cyfrowej doprowadziły do ​​postępu w badaniach nad komunikacją optyczną i satelitarną. Przyjrzyjmy się im.

Światłowody

Światłowód można rozumieć jako falowód dielektryczny, który działa na częstotliwościach optycznych. Urządzenie lub rura, jeśli jest zgięta lub zakończona w celu wypromieniowania energii, nazywa się awaveguide, ogólnie. Poniższy obraz przedstawia wiązkę kabli światłowodowych.

Energia elektromagnetyczna przepływa przez nią w postaci światła. Rozchodzenie się światła wzdłuż falowodu można opisać za pomocą zestawu kierowanych fal elektromagnetycznych, zwanychmodes falowodu.

Zasada działania

Podstawowym parametrem optycznym, o którym należy mieć pojęcie studiując światłowody jest Refractive index. Z definicji: „Stosunek prędkości światła w próżni do prędkości w materii jest współczynnikiem załamania światłanmateriału ”. Jest reprezentowany jako -

$$ n = \ frac {c} {v} $$

Gdzie,

c= prędkość światła w wolnej przestrzeni = 3 × 10 ⁸ m / s

v = prędkość światła w materiale dielektrycznym lub nieprzewodzącym

Ogólnie rzecz biorąc, dla podróżującego promienia światła reflectionma miejsce, gdy n ₂ <n ₁ . Wygięcie promienia świetlnego na granicy faz jest wynikiem różnicy prędkości światła w dwóch materiałach o różnych współczynnikach załamania. Zależność między tymi kątami na interfejsie można określić jakoSnell’s law. Jest reprezentowany jako -

$$ n_1sin \ phi _1 = n_2sin \ phi _2 $$

Gdzie,

$ \ phi _1 $ to kąt padania

$ \ phi _2 $ to kąt załamania

n ₁ i n ₂ to współczynniki załamania światła dwóch materiałów

W przypadku materiału gęstego optycznie, jeśli odbicie ma miejsce w tym samym materiale, to takie zjawisko nazywa się internal reflection. Kąt padania i kąt załamania pokazano na poniższym rysunku.

Jeśli kąt padania $ \ phi _1 $ jest znacznie większy, to kąt załamania $ \ phi _2 $ w punkcie staje się Π / 2. Dalsze załamanie nie jest możliwe poza tym punktem. Stąd taki punkt nazywa sięCritical angle $\phi _c$. Gdy kąt padania $ \ phi _1 $ jest większy niż kąt krytyczny, warunek dlatotal internal reflection jest spełniony.

Poniższy rysunek jasno przedstawia te terminy.

Promień światła, po przejściu do szkła, w takich warunkach jest całkowicie odbijany z powrotem do szkła bez światła uciekającego z powierzchni szkła.

Części włókna

Najczęściej używanym światłowodem jest single solid di-electric cylinder promienia ai współczynnik załamania światła n ₁ . Poniższy rysunek wyjaśnia części światłowodu.

Ten cylinder jest znany jako Corewłókna. Stały materiał dielektryczny otacza rdzeń, który nazywa się asCladding. Okładzina ma współczynnik załamania światła n _2, który jest mniejszy niż n ₁ .

Okładzina pomaga w -

• Zmniejszenie strat rozpraszania.
• Dodaje wytrzymałość mechaniczną włókna.
• Chroni rdzeń przed wchłanianiem niepożądanych zanieczyszczeń powierzchniowych.

Rodzaje włókien optycznych

W zależności od składu materiału rdzenia, powszechnie stosuje się dwa rodzaje włókien. Oni są -

• Step-index fiber - Współczynnik załamania światła rdzenia jest jednolity na całej długości i ulega nagłej zmianie (lub skokowi) na granicy płaszcza.

• Graded-index fiber - Współczynnik załamania światła rdzenia zmienia się jako funkcja promieniowej odległości od środka światłowodu.

Oba są dalej podzielone na -

• Single-mode fiber - Są podekscytowani laserem.

• Multi-mode fiber - Są podekscytowani diodą LED.

Komunikacja światłowodowa

System komunikacji światłowodów można dobrze zrozumieć, badając jego części i sekcje. Na poniższym rysunku przedstawiono główne elementy systemu komunikacji światłowodowej.

Podstawowymi elementami są nadajnik sygnału świetlnego, światłowód oraz odbiornik fotodetekcji. Dodatkowe elementy, takie jak rozdzielacze i złącza światłowodowe i kablowe, regeneratory, rozdzielacze wiązek i wzmacniacze optyczne, służą poprawie wydajności systemu komunikacyjnego.

Zalety funkcjonalne

Funkcjonalne zalety światłowodów to -

• Szerokość pasma transmisji kabli światłowodowych jest większa niż kabli metalowych.

• Wielkość transmisji danych jest większa w przypadku kabli światłowodowych.

• Strata mocy jest bardzo niska, a zatem pomocna w transmisjach na duże odległości.

• Kable światłowodowe zapewniają wysokie bezpieczeństwo i nie można ich podłączyć.

• Światłowody to najbezpieczniejszy sposób transmisji danych.

• Kable światłowodowe są odporne na zakłócenia elektromagnetyczne.

• Nie ma na nie wpływu szum elektryczny.

Zalety fizyczne

Fizyczne zalety kabli światłowodowych to -

• Pojemność tych kabli jest znacznie większa niż kabli miedzianych.

• Chociaż pojemność jest większa, rozmiar kabla nie zwiększa się, tak jak w przypadku okablowania miedzianego.

• Przestrzeń zajmowana przez te kable jest znacznie mniejsza.

• Waga tych kabli FOC jest znacznie lżejsza niż miedzianych.

• Ponieważ te kable są dielektryczne, nie ma niebezpieczeństwa iskier.

• Kable te są bardziej odporne na korozję niż kable miedziane, ponieważ są łatwo zginane i elastyczne.

• Surowcem do produkcji kabli światłowodowych jest szkło, które jest tańsze od miedzi.

• Kable światłowodowe mają dłuższą żywotność niż kable miedziane.

Niedogodności

Chociaż światłowody mają wiele zalet, mają następujące wady -

• Chociaż kable światłowodowe działają dłużej, koszt instalacji jest wysoki.

• Liczba repeaterów powinna być zwiększana wraz z odległością.

• Są kruche, jeśli nie są zamknięte w plastikowej osłonie. Dlatego potrzebna jest większa ochrona niż miedziane.

Zastosowania światłowodów

Światłowody mają wiele zastosowań. Niektóre z nich są następujące -

• Stosowany w systemach telefonicznych

• Stosowany w podmorskich sieciach kablowych

• Używany w łączu danych do sieci komputerowych, systemach CATV

• Stosowany w kamerach monitorujących CCTV

• Służy do łączenia straży pożarnej, policji i innych służb ratowniczych.

• Stosowany w szpitalach, szkołach i systemach zarządzania ruchem.

• Mają wiele zastosowań przemysłowych, a także są używane w konstrukcjach ciężkich.

ZA satellite to ciało, które porusza się wokół innego ciała po matematycznie przewidywalnej ścieżce zwanej Orbit. Satelita komunikacyjny to nic innego jak stacja przemiennika mikrofalowego w kosmosie, która jest pomocna w telekomunikacji, radiu, telewizji i aplikacjach internetowych.

ZA repeaterto obwód, który zwiększa siłę odbieranego sygnału i retransmituje go. Ale tutaj ten repeater działa jakotransponder, która zmienia pasmo częstotliwości nadawanego sygnału z odbieranego.

Nazywa się częstotliwość, z jaką sygnał jest wysyłany w przestrzeń Uplink frequency, podczas gdy częstotliwość, z jaką jest wysyłany przez transponder, wynosi Downlink frequency.

Poniższy rysunek jasno ilustruje tę koncepcję.

Przyjrzyjmy się teraz zaletom, wadom i zastosowaniom komunikacji satelitarnej.

Komunikacja satelitarna - zalety

Istnieje wiele zalet komunikacji satelitarnej, takich jak:

• Flexibility

• Łatwość instalacji nowych obwodów

• Odległości są łatwe do pokonania, a koszt nie ma znaczenia

• Możliwości nadawania

• Każdy zakątek ziemi jest pokryty

• Użytkownik może kontrolować sieć

Komunikacja satelitarna - wady

Komunikacja satelitarna ma następujące wady -

• Koszty początkowe, takie jak koszty segmentu i uruchomienia, są zbyt wysokie.

• Zatory częstotliwości

• Interferencja i propagacja

Komunikacja satelitarna - aplikacje

Komunikacja satelitarna znajduje zastosowanie w następujących obszarach -

• W audycjach radiowych.

• W programach telewizyjnych, takich jak DTH.

• W zastosowaniach internetowych, takich jak zapewnianie połączenia internetowego do przesyłania danych, aplikacje GPS, surfowanie po Internecie itp.

• Do komunikacji głosowej.

• Dla sektora badawczo-rozwojowego w wielu dziedzinach.

• W zastosowaniach wojskowych i nawigacji.

Orientacja satelity na jego orbicie zależy od trzech praw zwanych prawami Keplera.

Prawa Keplera

Johannes Kepler (1571-1630), astronom, podał 3 rewolucyjne prawa dotyczące ruchu satelitów. Ścieżka, którą podąża satelita wokół swojego pierwotnego (Ziemi), toellipse. Elipsa ma dwa ogniska -F1 i F2Ziemia jest jednym z nich.

Jeśli weźmie się pod uwagę odległość od środka obiektu do punktu na jego eliptycznej ścieżce, wówczas najdalszy punkt elipsy od środka nazywa się apogee a najkrótszy punkt elipsy od środka nazywany jest as perigee.

^I prawo Keplera

1 Keplera ^st państwa prawa, że „Każda planeta krąży wokół Słońca po eliptycznej orbicie, ze słońcem jako jednego z jej ognisk.” W związku z tym satelita porusza się po eliptycznej ścieżce, której jednym z ognisk jest Ziemia.

Półoś wielka elipsy jest oznaczona jako 'a', a oś półosiowa jest oznaczona jako b. Dlatego mimośrodowość e tego układu można zapisać jako -

$$ e = \ frac {\ sqrt {a ^ {2} -b ^ {2}}} {a} $$

• Eccentricity (e) - Jest to parametr, który określa różnicę w kształcie elipsy, a nie koła.

• Semi-major axis (a) - Jest to najdłuższa średnica narysowana, łącząca dwa ogniska wzdłuż środka, która dotyka obu apogeum (najdalszych punktów elipsy od środka).

• Semi-minor axis (b) - Jest to najkrótsza średnica poprowadzona przez środek, która styka się z obydwoma perygejami (najkrótsze punkty elipsy od środka).

Są one dobrze opisane na poniższym rysunku.

W przypadku toru eliptycznego zawsze pożądane jest, aby mimośrodowość znajdowała się między 0 a 1, tj. 0 <e <1, ponieważ jeśli e zmieni się na zero, ścieżka nie będzie już miała kształtu eliptycznego, a zostanie przekształcona w ścieżkę kołową.

2 Keplera ^nd Prawo

Keplera 2 ^nd państwa prawa, że „Dla równych odstępach czasu, obszar objęty satelita jest równa w stosunku do środka Ziemi.”

Można to zrozumieć, patrząc na poniższy rysunek.

Załóżmy, że satelita obejmuje p1 i p2 odległości w tym samym przedziale czasowym, a następnie obszary B1 i B2 objęte w obu przypadkach są równe.

^Trzecie prawo Keplera

^Trzecie prawo Keplera głosi, że „Kwadrat okresowego czasu orbity jest proporcjonalny do sześcianu średniej odległości między dwoma ciałami”.

Można to zapisać matematycznie jako

$$ T ^ {2} \: \ alpha \: \: a ^ {3} $$

Co oznacza

$$ T ^ {2} = \ frac {4 \ pi ^ {2}} {GM} a ^ {3} $$

Gdzie $ \ frac {4 \ pi ^ {2}} {GM} $ jest stałą proporcjonalności (zgodnie z Mechaniką Newtona)

$$ T ^ {2} = \ frac {4 \ pi ^ {2}} {\ mu} a ^ {3} $$

Gdzie μ = geocentryczna stała grawitacyjna Ziemi, tj. Μ = 3,98 6005 × 10 ¹⁴ m ³ / s ²

$$ 1 = \ left (\ frac {2 \ pi} {T} \ right) ^ {2} \ frac {a ^ {3}} {\ mu} $$

$$ 1 = n ^ {2} \ frac {a ^ {3}} {\ mu} \: \: \: \ Rightarrow \: \: \: a ^ {3} = \ frac {\ mu} {n ^ {2}} $$

Gdzie n = średni ruch satelity w radianach na sekundę

Orbitalne funkcjonowanie satelitów jest obliczane za pomocą praw Keplera.

Oprócz tego jest jeszcze jedna ważna rzecz, na którą należy zwrócić uwagę. Satelita, obracając się wokół Ziemi, podlega sile przyciągania z ziemi, która jest siłą grawitacji. Ponadto doświadcza pewnej siły przyciągania od słońca i księżyca. Dlatego działają na nią dwie siły. Oni są -

• Centripetal force - Siła, która ma tendencję do przyciągania obiektu poruszającego się po trajektorii, w swoim kierunku, nazywana jest centripetal force.

• Centrifugal force - Siła, która ma tendencję do odpychania obiektu poruszającego się po trajektorii, z dala od jego pozycji, nazywana jest centrifugal force.

Zatem satelita musi zrównoważyć te dwie siły, aby utrzymać się na swojej orbicie.

Orbity Ziemi

Satelita wystrzelony w kosmos musi zostać umieszczony na określonej orbicie, aby zapewnić określoną drogę do jego rewolucji, tak aby zachować dostępność i służyć celom naukowym, wojskowym lub komercyjnym. Takie orbity, które są przypisane do satelitów w odniesieniu do Ziemi, nazywane są asEarth Orbits. Satelity na tych orbitach to ZiemiaOrbit Satellites.

Ważnymi rodzajami orbit Ziemi są -

• Geo-synchroniczna orbita Ziemi

• Średnia orbita okołoziemska

• Niska orbita okołoziemska

Satelity geosynchroniczne na orbicie Ziemi

ZA Geo-Synchronous Earth Orbit (GEO)satelita to taki, który znajduje się na wysokości 22 300 mil nad Ziemią. Ta orbita jest zsynchronizowana zside real day(tj. 23 godziny 56 minut). Ta orbita możehave inclination and eccentricity. Może nie być okrągłe. Ta orbita może być nachylona na biegunach ziemi. Ale wydaje się stacjonarny, gdy jest obserwowany z Ziemi.

Ta sama orbita geosynchroniczna, jeśli jest kołowa i znajduje się w płaszczyźnie równika, nazywana jest as geo-stationary orbit. Satelity te są umieszczone na wysokości 35 900 km (tak samo jak geosynchroniczne) nad równikiem Ziemi i nadal obracają się względem kierunku Ziemi (z zachodu na wschód). Te satelity są uważane za nieruchome w stosunku do Ziemi i stąd nazwa wskazuje.

Satelity geostacjonarne na orbicie ziemskiej są używane do prognozowania pogody, telewizji satelitarnej, radia satelitarnego i innych rodzajów komunikacji globalnej.

Poniższy rysunek przedstawia różnicę między orbitami geosynchronicznymi i geostacjonarnymi. Oś obrotu wskazuje ruch Ziemi.

Note- Każda orbita geostacjonarna jest orbitą geosynchroniczną. Ale każda orbita geosynchroniczna NIE jest orbitą geostacjonarną.

Satelity na średniej orbicie okołoziemskiej

Medium Earth Orbit (MEO)Sieci satelitarne będą orbitować w odległości około 8000 mil od powierzchni Ziemi. Sygnały przesyłane z satelity MEO przemieszczają się na mniejszą odległość. Przekłada się to na lepszą siłę sygnału na końcu odbiorczym. Pokazuje to, że na końcu odbiorczym można zastosować mniejsze, lżejsze terminale odbiorcze.

Ponieważ sygnał przemieszcza się na krótszą odległość do i od satelity, opóźnienie transmisji jest mniejsze. Transmission delay można zdefiniować jako czas potrzebny na dotarcie sygnału do satelity iz powrotem do stacji odbiorczej.

W przypadku komunikacji w czasie rzeczywistym im krótsze opóźnienie transmisji, tym lepszy będzie system komunikacji. Na przykład, jeśli satelita GEO potrzebuje 0,25 sekundy na podróż w obie strony, satelita MEO potrzebuje mniej niż 0,1 sekundy na wykonanie tej samej podróży. MEO działają w zakresie częstotliwości 2 GHz i wyższych.

Satelity o niskiej orbicie okołoziemskiej

Satelity na niskiej orbicie okołoziemskiej (LEO) są głównie podzielone na trzy kategorie, a mianowicie: małe LEO, duże LEO i Mega-LEO. LEO będą krążyć w odległości od 500 do 1000 mil nad powierzchnią Ziemi.

Ta stosunkowo niewielka odległość zmniejsza opóźnienie transmisji do zaledwie 0,05 sekundy. To dodatkowo zmniejsza potrzebę stosowania czułego i nieporęcznego sprzętu odbiorczego. Małe LEO będą działać w paśmie 800 MHz (0,8 GHz). Duże LEO będą działać w zakresie 2 GHz lub wyższym, a Mega-LEO w zakresie 20-30 GHz.

Wyższe częstotliwości związane z Mega-LEOs przekłada się na większą pojemność informacji i daje możliwości schematu transmisji wideo w czasie rzeczywistym z niskim opóźnieniem.

Poniższy rysunek przedstawia ścieżki LEO, MEO i GEO.