5.3.3. Цифровая модуляция (манипуляция).

В настоящее время большая часть информации существует в цифровом виде. Это означает, что передаче подлежит не аналоговый модулирующий сигнал, а последовательность целых чисел ni, которые могут принимать значения из некоторого фиксированного конечного множества. Эти числа, называемые символами, поступают от источника информации с периодом Т и частотой, соответствующей этому периоду, называемой символьной скоростью. Часто используемым на практике вариантом является двоичная последовательность символов, когда каждая из чисел ni может принимать одно из двух значений: 0 или 1. Последовательность передаваемых символов является дискретным сигналом. Поскольку символы принимают значения из конечного множества, этот сигнал фактически является квантованным, то есть его можно назвать цифровым сигналом. Типичный подход при осуществлении дискретной передачи последовательности символов состоит в следующем: каждому из возможных значений символа сопоставляется некоторый набор параметров несущего колебания. Эти параметры поддерживаются постоянно в течение интервала Т, то есть до прихода следующего символа. Фактически это означает преобразование последовательности чисел в ступенчатый сигнал.

Способ модуляции, при котором параметры несущего колебания меняются скачкообразно (ступенчато), называется манипуляцией. В зависимости от того, какие именно параметры изменяются, различают амплитудную, фазовую, частотную и квадратурную манипуляцию.

Ключевым отличием цифровых методом модуляции от аналоговых является дискретное изменение параметров сигнала по заданному правилу в соответствии с передаваемым дискретным информационным сообщением.

5.3.3.1. Амплитудная манипуляция.

Это один из простейших видов манипуляции сигнала. Приведем пример 4х позиционной амплитудной манипуляции.

5.3.3.2. Частотная манипуляция.

Изменяемым параметром является частота гармонического колебания.

При частотной модуляции модулированный сигнал имеет вид: M(t)=A_osin(2 π f_o + 2 π f_d D(t))t + φ_о), где f_d - девиация частоты.

5.3.3.3. Фазовая модуляция.

Изменяемым параметров является фаза гармонического колебания. При двоичной фазовой манипуляции модулированный сигнал имеет вид:

М (t) = А_о sin (2 π f_o t + φ_о), при D(t) = О

М (t) = А_о sin (2 π f_o t + φ_о + π), при D(t) = 1

на рисунке - двоичная фазовая модуляция.

П осле амплитудной модуляции сигнал приобретает вид: M(t) = D(t)A_osin(2 π f_ot+φ_о)

5.3.3.4. Квадратурная манипуляция.

Наибольшее распространение в настоящее время получили различные виды квадратурной амплитудной манипуляции. Она применяется для передачи цветности в телевизионном стандарте (PAL и NTSC), в стереофоническом радиовещании.

На рисунке показано сигнальное созвездие квадратурной амплитудной манипуляции на комплексной плоскости.

Квадратурная амплитудная манипуляция (КАМ, QAM) образуется на практике при помощи таблицы соответствий, в которой для каждого входного символа определена одна точка на комплексной плоскости.