پاورپوینت مدولاسیونهای دیجیتال

بخشی از پاورپوینت

اسلاید 1 :

مدولاسیونهای دیجیتال
بخش سوم
Slide 1
Autor:Seyed Mohammad Reza Razavizadeh

اسلاید 2 :

Slide 2
انگیزۀ اصلی استفاده از مدولاسیون، بهره مندی کامل از محیطهای انتقال بوده و لذا میتوان عوامل تاثیر گذار بر این بهره مندی را که ملاک انتخاب روشهای مدولاسیون میگردد، بصورت زیر طبقه بندی نمود:
بر اساس نوع پیام مورد نظر برای ارسال:
voice/video (analog source)
data (digital source, machine-to-machine communications)
traffic statistics: continuous / bursty traffic
میزان تاخیری که مجاز هستیم.
نوع محیط انتقالی که در اختیار داریم.
در کاربردهای شبکه ائی، نوع شبکۀ مورد استفاده، نظیر:
cellular wireless networks (GSM, AMPS*)
RF-LANs (802.11b Wi-Fi, HiperLAN /2)
wire-line local area networks (Ethernet LANs)
public switched telephone network (PSTN)
مقدمه
Autor:Seyed Mohammad Reza Razavizadeh

اسلاید 3 :

Slide 3
انواع شیوه های مدولاسیون دیجیتال
با ملاحظه سیگنال رادیوئی حامل در فرم کلی میتوان شیوه های مختلفی از مدولاسیون دیجیتال نظیر آنچه در آنالوگ داشتیم طبق شکل زیر تعریف نمائیم:
Autor:Seyed Mohammad Reza Razavizadeh

اسلاید 4 :

Slide 4
Amplitude Shift Keying (ASK) , On Off Keying (OOK)
مدولاسیون دامنۀ دیجیتال ASK (1)
در مدولاسیون دامنۀ یا ASK، اطلاعات مدوله کننده داده های باینری 0 و1 بوده و چون کاریر وابسته به وضعیت داده 0 یا 1 بین دو وضعیت سوئیچ میشود بنام ”مدولاسیون کلیدزنی on/off“ نیز شناخته میشود.
Autor:Seyed Mohammad Reza Razavizadeh

اسلاید 5 :

Autor:Seyed Mohammad Reza Razavizadeh
Vm(t) : input signal (digital)
Vc(t) : carrier signal
VASK(t) : output signal
ASK
Unipolar
مدولاسیون دامنۀ دیجیتال ASK (2)

اسلاید 6 :

Autor:Seyed Mohammad Reza Razavizadeh
ASK
Unipolar
Carrier
حوزه فرکانس حوزه زمان
مدولاسیون دامنۀ دیجیتال ASK (3)
f(Hz)
f(Hz)

اسلاید 7 :

Autor:Seyed Mohammad Reza Razavizadeh
پهنای باند مدولاسیون دامنۀ دیجیتال ASK
fm : Max Frequency of input signal (Analogue)
Rb = 1bit x fS =2fm : Min Bit Rate of input signal after 1 bit quantization (digital)
fS =2 fm : Min Sampling Frequency of input signal
برای سیگنالهای غیر پریودیک:
BWASK = RS = Rb = 2fm

اسلاید 8 :

Slide 8
Slide 8
مزیتها
آسانی انجام مدولاسیون
بطور وسیعی در انتقال بوسیله فیبر نوری استفاده میشود.
معایب
حساس در برابرتضعیف سیگنال (ناکارآمدی در ارتباط دهی بین نقاط دور از هم).
محدودیت نرخ بیت
ارزیابی سیستم ASK
Autor:Seyed Mohammad Reza Razavizadeh

اسلاید 9 :

Slide 9
Frequency Shift Keying (FSK)
مدولاسیون فرکانس دیجیتال FSK
در مدولاسیون فرکانس یا FSK، فرکانس کاریر وابسته به وضعیت داده ورودی 0 یا 1 بین دو وضعیت فرکانسی مختلف fHi=fC+f و fLow=fC-f (حول کاریر)سوئیچ میشود :
Autor:Seyed Mohammad Reza Razavizadeh

اسلاید 10 :

Autor:Seyed Mohammad Reza Razavizadeh
پهنای باند مدولاسیون دامنۀ دیجیتال FSK
fm : Max Frequency of input signal (Analogue)
Rb = 1bit x fS =2fm : Min Bit Rate of input signal after 1 bit quantization (digital)
fS =2 fm : Min Sampling Frequency of input signal
برای سیگنالهای غیر پریودیک:
BWFSK =2(Rb+f )

اسلاید 11 :

10 December 2023
1. fC = |(49 kHz + 51 kHz)|/2 = 50 kHz
2. f:
 f = |(49 kHz – 51 kHz)|/2 = 1 kHz

3. bandwidth:
BW = 2[1 + 2] = 6 kHz

4. Baud = fb / 1 = 2000 / 1 = 2000 symbol/s
مثال
سیگنال FSK ائی با دو فرکانس 51kHz و49kHz سیگنال مدوله شده دیجیتالی را ایجاد می کند،نرخ بیت را 2kbps فرض نمایید، مطلوبست:
محل فرکانس کاریر
میزان انحراف فرکانس
پهنای باند
Baud rate

اسلاید 12 :

Slide 12
Slide 12
Slide 12
Slide 12
مدم ها(Modulator/demodulator)
مخابرات موبایل(سلولی)
ارتباطات HF(در رنج 3-30 MHz)
انتقال دیتا بر روی خطوط قدرت
شبکه های خانگی دیتا با نرخ بیت بالای 14Mbps
تلفنهای Touch Tone
کاربردهای متداول شیوه FSK
Autor:Seyed Mohammad Reza Razavizadeh

اسلاید 13 :

Slide 13
Slide 13
Slide 13
مزیتها
برخورداری از تضعیف کمتر سیگنال در مقایسه با شیوه ASK
تاثیر پذیری کمتری از نویز نسبت به ASK دارد.
معایب
غلبه نویز(prone to noise) در استفاده این شیوه برای ارتباطات دور(حدود 1km به بالا)
توانایی صرفا برای انتقال با نرخ بیت نسبتا پایین(baud rate 4800bps)
ارزیابی سیستم FSK
Autor:Seyed Mohammad Reza Razavizadeh

اسلاید 14 :

Slide 14
MFSK (Multi or M-Array FSK)
DFSK (Double or Binary FSK)
dFSK (distributed)
GFSK (Gaussian)
این شیوه مدولاسیون FSK ائی است که از فیلترهای گاوسی شکلی بمنظور شکل دهی پالسهای FSK و در نهایت آرام نمودن شکل نهایی حوزه زمان موج نهایی و در نهایت کاهش موثر پهنای باند، بهره میبرد(چراکه بطور تئوری پهنای باند FSK نامحدود است).مدارات مجتمع بلوتوث موجود از شیوه مدولاسیون GFSK استفاده می کنند.
CP-FSK (Continuous Phase)
انواع هم خانواده های مدولاسیون FSK
Autor:Seyed Mohammad Reza Razavizadeh

اسلاید 15 :

Slide 15
دلایل توجیهی و مواردی که توصیه میشود شیوه FSK انتخاب شود:
کاربردهای فرکانس بالا
امکان بروز تداخل با سایر سیگنالها/ آلودگی نویز بالا
ضرورت بکارگیری کریستال در FSK و معایب آن (نیاز به سیستم پایدار کنندة حرارتی و شکنندگی) سبب برتری نسبی ASK گردیده است.
گیرنده FSK از آستانه حداقل حساسیتی در مقابل ASK از نظر پرفورمنس خوب نویز برخوردار بوده که البته بهای آنرا با اشغال پهنای باند پانزده برابر بیشتر از ASK پرداخته است.
مقایسه مدولاسیونهای ASK و FSK
دلایل توجیهی و مواردی که توصیه میشود شیوه ASK انتخاب شود:
کاربردهای قدرت پایین
کاربردهای که ارزانی قیمت ملاک است.
مواردی که سادگی ساخت مد نظر است(مصارف عمومی و غیر نظامی
Autor:Seyed Mohammad Reza Razavizadeh

اسلاید 16 :

Slide 16
Phase-Shift Keying
مدولاسیون فاز دیجیتال PSK
در مدولاسیون فاز یا PSK، کاریر وابسته به وضعیت داده ورودی 0 یا 1 بین دو وضعیت فازی مختلف(بهترین و ایمن ترین از نظر تشخیص در گیرنده دو فاز متقابل 0 و 180o میباشد) سوئیچ میشود بطوریکه اگر بیت وارده به مدولاتور تغییر حالت نداد فاز کاریر بدون تغییر باقی میماند، ولی با تغییر بیت (حال از 1 به0 یا از0 به 1 باشد) فاز کاریر تغییر می کند. :
Autor:Seyed Mohammad Reza Razavizadeh

اسلاید 17 :

Autor:Seyed Mohammad Reza Razavizadeh
پهنای باند مدولاسیون دامنۀ دیجیتال PSK
BWbaseband : Max Frequency of input signal (Analogue)
Rb = 1bit x fS =2 BWbaseband : Min Bit Rate of input signal after 1 bit quantization (digital)
fS =2 BWbaseband : Min Sampling Frequency of input signal
برای سیگنالهای غیر پریودیک:
BWPSK = Rb = 2BWbaseband

اسلاید 18 :

مثال
سیگنال PSK ائی با فرکانس کاریر 70MHz و نرخ بیت ورودی 10Mbps مفروض است، مطلوبست:
1) مینیمم پهنای باند
2) ماکزیمم و مینیمم فرکانسهای باند کناری

اسلاید 19 :

Slide 19
BPSK
باینری PSK، در این نوع چنانچه بیت ورودی ”0“ باشد یک موج سینوسی در خروجی مدولاتور ایجاد شده و برای بیت ”1“ سینوسی با دامنه منفی(inverted sine wave) تولید می گردد.
از ویژگی های بارز این نوع میتوان به موارد زیر اشاره نمود:
ساده ترین نوع PSK
راندمان طیف پایین
مناسب برای سیستمهایی نظیر ارتباطات ماهواره ائی
ویژ گیهای BPSK
Autor:Seyed Mohammad Reza Razavizadeh

اسلاید 20 :

Slide 20
مزیتها
مصونیت بالا در برابر نویز، فیدینگ، همشنوائی و انواع دیگر تداخل
برای اینکه گیرنده یک تصمیم اشتباه بگیرد منوط به بروز یک اعوجاج شدید میباشد.
معایب
تنها قادر است یک بیت بر نمونه را مدوله سازد.
نامناسب برای کاربردهای با نرخ بیت بالا
گرانی اجراء این تکنولوژی
ارزیابی سیستم BPSK
Autor:Seyed Mohammad Reza Razavizadeh