Comunicação Digital - Codificação M-ária
A palavra binária representa dois bits. M representa um dígito que corresponde ao número de condições, níveis ou combinações possíveis para um determinado número de variáveis binárias.
Este é o tipo de técnica de modulação digital usada para transmissão de dados em que ao invés de um bit, dois ou mais bits são transmitidos por vez. Como um único sinal é usado para transmissão de vários bits, a largura de banda do canal é reduzida.
Equação M-ária
Se um sinal digital for dado em quatro condições, como níveis de tensão, frequências, fases e amplitude, então M = 4.
O número de bits necessários para produzir um determinado número de condições é expresso matematicamente como
$$ N = \ log_ {2} {M} $$
Onde
N é o número de bits necessários
M é o número de condições, níveis ou combinações possíveis com N bits.
A equação acima pode ser reorganizada como
$$ 2 ^ N = M $$
Por exemplo, com dois bits, 22 = 4 condições são possíveis.
Tipos de técnicas M-árias
Em geral, as técnicas de modulação multinível (M-ário) são usadas nas comunicações digitais, pois as entradas digitais com mais de dois níveis de modulação são permitidas na entrada do transmissor. Portanto, essas técnicas são eficientes em termos de largura de banda.
Existem muitas técnicas de modulação M-ária. Algumas dessas técnicas modulam um parâmetro do sinal da portadora, como amplitude, fase e frequência.
M-ário ASK
Isso é chamado de Modulação de Amplitude M-ária (M-ASK) ou Modulação de Amplitude de Pulso M-ário (PAM).
o amplitude do sinal da portadora, assume M Niveis diferentes.
Representação de M-ário ASK
$ S_m (t) = A_mcos (2 \ pi f_ct) \ quad A_m \ epsilon {(2m - 1 - M) \ Delta, m = 1,2 ... \: .M} \ quad and \ quad 0 \ leq t \ leq T_s $
Algumas características proeminentes do M-ário ASK são -
- Este método também é usado no PAM.
- Sua implementação é simples.
- M-ário ASK é suscetível a ruído e distorção.
FSK M-ário
Isso é denominado como M-ário Frequency Shift Keying (M-ário FSK).
o frequency do sinal da portadora, assume M Niveis diferentes.
Representação de FSK M-ário
$ 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 e \ quad i = 1,2,3 ... \: ..M $
Onde $ f_c = \ frac {n_c} {2T_s} $ para algum inteiro fixo n.
Algumas características proeminentes do M-ary FSK são -
Não é suscetível a ruído tanto quanto ASK.
O transmitido M número de sinais são iguais em energia e duração.
Os sinais são separados por $ \ frac {1} {2T_s} $ Hz tornando os sinais ortogonais entre si.
Desde a M os sinais são ortogonais, não há aglomeração no espaço do sinal.
A eficiência da largura de banda do M-ário FSK diminui e a eficiência energética aumenta com o aumento de M.
M-ário PSK
Isso é chamado de Keying de mudança de fase M-ário (M-ário PSK).
o phase do sinal da portadora, assume M Niveis diferentes.
Representação de M-ário PSK
$ S_i (t) = \ sqrt {\ frac {2E} {T}} \ cos \ left (w_o t + \ phi _it \ right) $ $ 0 \ leq t \ leq T \ quad and \ quad i = 1,2 ... M $
$$ \ phi _i \ left (t \ right) = \ frac {2 \ pi i} {M} \ quad onde \ quad i = 1,2,3 ... \: ... M $$
Algumas características proeminentes do M-ary PSK são -
O envelope é constante com mais possibilidades de fase.
Este método foi usado durante os primeiros dias da comunicação espacial.
Melhor desempenho do que ASK e FSK.
Erro mínimo de estimativa de fase no receptor.
A eficiência da largura de banda do M-ário PSK diminui e a eficiência energética aumenta com o aumento de M.
Até agora, discutimos diferentes técnicas de modulação. A saída de todas essas técnicas é uma sequência binária, representada como1s e 0s. Essas informações binárias ou digitais têm muitos tipos e formas, que serão discutidos mais adiante.