Лекция 11 ноября 2011 г.
Модуляция (Shift Keying)
Виды модуляции:
Частотная Модуляция – Frequency Shift Keying
Дифференциально-разностная (Фазоразностная) – Differential Phase Shift Keying
В отличие от амплитудной или частотной модуляций здесь важен сам переход сигнала из одной фазы в другую. Именно изменение фазы говорит о том, что меняется передаваемый символ. 0 меняется на 1, 1 меняется на 0.
Квадратурно-амплитудная (Амплитудно-фазовая) – Quadrature Amplitude Modulation
Представляет собой сочетание двух методов – амплитудной модуляции и фазовой.
Если мы рассматриваем только фазовую модуляцию, и за время 1 бодового интервала хотим передать 1 бит – 0 или 1. Это значит, что происходит смена фазы, когда 0 меняется на 1, 1 меняется на 0. Если в течение того же одного бодового интервала мы хотим передать двойной бит, нам уже не достаточно двух значений представляющего параметра (в нашем случае фазы). Нам необходимо четыре значения.
Допустим, фаза не меняется – фазовый сдвиг 0⁰.
Если необходимо передать сочетание 01 – сдвиг на 90⁰.
Если необходимо передать сочетание 10 – сдвиг фазы сигнала на 180⁰.
Соответственно, для случая 11 – сдвиг на 270⁰.
Представим, что мы используем сигнал одной амплитуды и меняем у него только фазу. Если радиус представленной выше окружности символизирует одно значение амплитуды, что же делать в более сложных ситуациях, когда мы хотим передать в течение одного бодового интервала уже не два бита, а допустим три?
Самый очевидный вариант – разместить дополнительные точки между уже существующими. Однако в такой ситуации разница между фазовыми сдвигами была все меньше и меньше, и приемнику все сложнее и сложнее было бы определять, к какой фазе принадлежит та или иная точка. Особенно учитывая наличие помех.
Было предложено следующее решение – использовать для подобного рода ситуаций не один уровень амплитуд сигнала, а два. И тогда, если на необходимо передать 000, то сдвига никакого нет, и используется один уровень амплитуды, если необходимо передать 001 – то опять же используется один уровень сигнала. Если же мы хотим передать, к примеру, 100, то мы уже переходим к следующему уровню амплитуду.
В этом случае расстояние между точками в сигнальном пространстве становится больше, и на приеме проще распознать разницу между ними.
Данный способ модуляции довольно широко применялся в модемах, обеспечивающих скорости в районе 20-30 Кбит/сек.Теперь представляет лишь академический характер.
Решётчатое копирование (Еще большее усложнение квадратурно-амплитудной модуляции)
Представленные выше виды модуляций были разработаны для случаев, когда цифровой сигнал необходимо передать по непрерывным, аналоговым каналам. Гораздо более актуальной представляют ситуации, когда необходимо передавать аналоговый сигнал по цифровой системе передаче, по цифровому каналу. Даже обычная телефонная сеть, по крайней мере, магистральные сети, уже являются цифровыми. Для связи междугородней, а в крупных городах и городской, поддерживается связь АТС.
Тем не менее, при организации телефонных сетей на вход всегда поступает аналоговый сигнал – звук голоса говорящего, а передача происходит по цифровым системам.
Основной метод, с помощью которого реализуется представленная выше задача – импульсно-кодовая модуляция.