Diskrétní modulace

Diskrétní modulace
Tyto slajdy vznikly jako podklady k
přednáškám v průběhu mého aktivního
působení na Katedře radioelektroniky
Českého vysokého učení technického v
Praze. Souvisí s problematikou radiotechniky
a vysokofrekvenční a měřicí techniky.
Domnívám se , že mohou být doplňkovým
zdrojem informací studentům a technikům i
všem ostatním zájemcům o tuto
problematiku.
http://www.radio.feld.cvut.cz
ČVUT - FEL
Autor: Doc.Ing. Michal Horevaj,CSc.
MODULACE
Diskrétní mod. v základním pásmu frekvencí
- impulsové analogové modulace
(PAM, PPM, PDM, PFM)
- impulsové kódované modulace
(PCM, DPCM, DM, ADM)
Diskrétní modulace s nosnou vlnou
- dvojstavové diskrétní modulace
(ASK, FSK, PSK)
vícestavové diskrétní modulace
(M-FSK, M-PSK, M-APSK, M-QAM)
ČVUT - FEL
Úvod
Modulačním signálem je nejčastěji binární signál
PCM, který stejně jako v případě analogových
modulací může ovlivňovat amplitudu, fázi nebo
kmitočet nosné vlny. Protože může nabývat stavů
logické úrovně „1“ a „0“ nabízí se jako nejjednodušší
modulační techniky modulace označované jako
• BASK (Binary Amplitude Shift Keying),
• BFSK (Binary Frequency Shift Keying) a
• BPSK (Binary Phase Shift Keying),
případně označované jako 2ASK, 2FSK A 2PSK
ČVUT - FEL
Princip ortogonálních modulací
a(t ) = A(t ) sin (ω t + ϕ )
Q
a (t ) = I (t )sin ω t + Q (t )cos ω t
Q (t )
A(t ) = I 2 (t ) + Q 2 (t )
A
ϕ (t ) = arctgQ(t ) / I (t )
I (t ) = A(t )cosϕ (t )
ϕ (t )
I (t )
I
Obr. 1
ČVUT - FEL
Q (t ) = A (t )sin ϕ (t )
Dvojstavové
diskrétní modulace
1
0
1
1
0
1
0
modulační signál
PCM
t [s]
kličování
amplitudovým
zdvihem ASK
kličování
kmitočtovýmzdvi
hem FSK
kličování fázovým
zdvihem FSK
ČVUT - FEL
t [s]
t [s]
t [s]
Vicestavové modulace
Vícestavové modulace při stejné bitové
rychlosti Rb přenášeného datového
signálu vyjádřené v bitech
za sekundu [b/s] snižují symbolovou
rychlost vůči základním dvojstavovým
modulacím.
ČVUT - FEL
Modulace DVB – 64 QAM
Q
FÁZOVÉ ÚHLY VEKTORU
45
54,50
66,80
35,50
450
590
0
23,20
310
8,10
11,30
-7
-5
450
18,40
-3
VEKTOROVÝ DIAGRAM
81,90
87,70
71,60
450
-1
-1
-3
2
10
10
18
26
50
34
58
STŘEDNÍ
VÝKON=42
-5
ROZHODOVACÍ ÚROVNĚ
ČVUT - FEL
-7
26
34
50
74
58
74
98
VÝKON ODPOVIDAJÍCÍ SYMBOLUM
50
I
Komunikační systém
Mapovací
obvody
S/P
filtr
modulátor
filtr
hodiny
IF
oscilátor
filtr
konverze
frekvence
VF
oscilátor
Zjednodušené blokové schéma
ČVUT - FEL
filtr
Výkonový
stupeň
Modulátor QPSK -kodér
FILTR
KODÉR
MODULÁTOR
převod
úrovně
TTL
+/-U
QPSK
DATA
I
kodér
Q
fb
:2
fb/2
vyvážený
modulátor
roll-off
oscilátor
nosné
fb/2
hybridní
obvod
o
0-90
součtový
obvod
o
90
roll-off
FILTR
90°
01
11
00
10
Q-kanál (+/-U)
vyvážený
modulátor
ČVUT - FEL
0°
0
fb/2
TTL
+/-U
180°
I-kanál (+/-U)
270°
Porovnání ortogonálních modulací
64
52
32
28
9
16
16
16
16
5
8
12
3
1
8
2
4
Počet fázových
Počet bodů
změn
v diagramu
ČVUT
IQ- FEL v diagramu IQ
1
8
4
2
1
1
Počet amplitud
v diagramu IQ
64QAM
32QAM
2
8APSK
16QAM
16PSK
8PSK
4PSK
2PSK
Literatura:
[1] Reimers, U.: Digital Video Broadcasting (DVB).
Springer- Verlag, Heidelberg 2001, str.135-167.
[2] Xiong, F.: Digital Modulation Techniqes. Artech
House, London 2000, str.589-608.
[3] Sýkora, J.: Digitální rádiová komunikace II.
Vydavatelství ČVUT, Praha 1995.
ČVUT - FEL