Tecniche di modulazione digitale: 11 concetti importanti

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Argomento di discussione: tecniche di modulazione digitale

Cos'è la modulazione digitale?

Definisci modulazione digitale:

 "La conversione del segnale analogico in segnale digitale è fondamentalmente nota come modulazione digitale in cui un segnale digitale è costituito da cifre binarie."

Metodi fondamentali di modulazione digitale:

comunicazione di base

Quali sono le diverse tecniche di modulazione nella comunicazione digitale?

 Più metodi importanti delle modulazioni digitali sono:

  • PSK (Phase Shift Keying) - In questa modulazione digitale vengono utilizzate un certo numero di fasi.
  • FSK (Frequency Shift Keying) - In questo metodo di codifica shift, viene utilizzato un numero esatto o limitato di frequenze.
  • ASK (Amplitude Shift Keying) - In questo metodo di spostamento della chiave, viene utilizzato un numero esatto e limitato di ampiezze.
  • QAM (Quadrature Amplitude Modulation) - Qui vengono prese minimo 2 fasi separate e 2 ampiezze separate.

Cos'è la modulazione QPSK?

Spiega il funzionamento di QPSK:

 QPSK è una tecnica di modulazione digitale in cui due bit successivi nella sequenza di dati vengono raggruppati in modo da ottenere una migliore efficienza della larghezza di banda. Poiché i bit sono raggruppati insieme per formare simboli, la velocità in bit o la velocità di segnalazione (fb) viene ridotto, il che riduce la larghezza di banda del canale.

 QPSK può essere trattato come uno schema di modulazione PSK M-array in cui M = 4. In un sistema QPSK, se combiniamo due bit successivi, come risultato otterremo quattro simboli distinti. Quando un simbolo passa al simbolo successivo, la fase del vettore cambia di 90˚ o π / 2 radianti. Ogni simbolo è chiamato di-bit.

Ad esempio, i quattro di-bit possono essere 00, 01, 11 in forma codificata naturale o 00, 10, 11, 01 in forma codificata Gray possono essere rappresentati come mostrato di seguito:

I segnali QPSK possono essere espressi come

S (t) = Ac cos Ø (t) 2πfct - Ac sin Ø (t) sin) 2πfct

Dove unc cos Ø (t) forma la componente in fase e Ac sin Ø (t) forma la componente di quadratura. I segnali QPSK possono essere generati anche in base alle componenti in fase e in quadratura.

QPSK
Diagramma dei tempi per QPSK.
Credito immagine: Splash, Diagramma temporale QPSK, CC BY-SA 3.0

Cos'è la tecnica di rilevamento coerente?

Descrivi la demodulazione ASK attraverso il rilevamento coerente:

 Nella tecnica di rilevamento coerente, per il rilevamento viene utilizzato un vettore locale. Un segnale portante locale prodotto all'estremità del ricevitore e sarà bloccato in fase all'estremità del trasmettitore. Il segnale ricevuto è eterodinamico con la portante locale per generare il segnale in banda base.

Il rilevamento coerente di ASK è un segnale generato localmente della stessa frequenza e fase del segnale trasmesso applicato a un modulatore del prodotto come mostrato di seguito

L'integratore integra il segnale di uscita del modulatore del prodotto su un intervallo di bit, Tb e l'uscita dell'integratore viene confrontata con la soglia preimpostata in un dispositivo di decisione. Se la soglia viene superata, dà 1 come simbolo e se la soglia non viene superata dà 0.

Un rilevatore sincrono o coerente dovrebbe avere due forme di sincronizzazione; sincronizzazione di fase. La sincronizzazione di fase è necessaria perché garantisce il bloccaggio in fase dell'onda portante generata localmente con il segnale trasmesso. La sincronizzazione temporale è qui uno dei fattori più importanti perché fornisce una temporizzazione fissa e particolare dell'operazione decisionale nel ricevitore rispetto agli istanti di commutazione.

Perché è stato utilizzato lo schema DPSK di modulazione della portante?

DPSK nella tecnica di modulazione:

Sappiamo che esiste un requisito di sincronizzazione della fase nel ricevitore coerente con BPSK senza alcun termine di portante discreto. Un circuito ad anello ad aggancio di fase può essere utilizzato per estrarre il riferimento della portante solo se una portante pilota di basso livello viene trasmessa insieme al segnale BPSK.

In assenza di una portante, un anello di squadratura può essere utilizzato per sincronizzare il riferimento di portante da questo segnale BPSK per fornire un rilevamento coerente. Ma questo introduce un'ambiguità di fase a 180 °. Per eliminare questo problema di ambiguità di fase a 180 °, viene utilizzata una tecnica di codifica differenziale sul trasmettitore e una decodifica differenziale sul ricevitore. Questa tecnica di segnalazione che combina la codifica differenziale con la codifica a sfasamento (PSK) è chiamata codifica a sfasamento differenziale o DPSK.

In DPSK, la sequenza di ingresso dei bit binari è organizzata in modo tale che il bit successivo debba fare affidamento sul bit precedente. Alla fine del ricevitore, accade l'opposto, cioè il bit ricevuto in precedenza viene utilizzato per il rilevamento dei bit correnti.

Quali sono i vantaggi di PSK rispetto a ASK?

  • ü Il Phase Shift Keying viene utilizzato per trasferire i dati sul segnale RF in modo più efficiente rispetto ad altri tipi di modulazione. Quindi questo metodo è potente.
  • In PSK, si verificano meno errori rispetto alla modulazione ASK e occupa anche la stessa larghezza di banda di ASK.
  • Migliore velocità di trasmissione dei dati solitamente raggiunta da PSK, ovvero QPSK, 16 QAM ecc.

Quali sono le principali differenze tra QAM e QPSK?

 QAM differisce da QPSK per quanto riguarda la larghezza spettrale.

  • La larghezza spettrale del QPSK è più ampia del QAM.
  • Inoltre, QAM ha un tasso di errore in bit elevato rispetto a QPSK.

Quali sono le principali differenze tra QPSK e PSK?

  • Per Phase Shift Key, lo spostamento delle fasi avviene di 180 gradi. In caso di QPSK, lo spostamento è multiplo di Novanta gradi.
  • QAM è un gruppo di Amplitude Shift Key e Phase Shift Key.

Confronto tra modulazione binaria e modulazione M-Array:

  • La parola binario significa due bit. Binario Modulazione è il tipo di tecnica di modulazione digitale.
  • M indica semplicemente una cifra che corrisponde al numero di combinazioni possibili per un numero specificato di variabili binarie. M-array Modulazione è il tipo di tecnica di modulazione digitale

 Quali sono le differenze tra MSK e QPSK?

Modulazione digitale: MSK vs QPSK

Metriche delle prestazioni per lo schema di modulazione digitale:

 Il tasso di errore in bit, gli spettri di potenza e l'efficienza della larghezza di banda sono alcune delle metriche delle prestazioni del sistema di comunicazione digitale. La caratteristica desiderabile

  1. Il BER dovrebbe essere buono e limitato.
  2. La trasmissione del segnale dovrebbe avvenire includendo larghezze di banda di trasmissione inferiori.
  3. Dovrebbe essere utilizzata una quantità minima di potenza di trasmissione.
  4. Il sistema dovrebbe essere di costo inferiore.

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