Модуляция сигнала

Содержание

Слайд 2

Модуляция Это процесс кодирования информации, получаемой от источника, в форму, наиболее

Модуляция

Это процесс кодирования информации, получаемой от источника, в форму, наиболее

удобную для передачи по каналу связи
В общем случае этот процесс предусматривает перенос основной полосы частот модулирующего сигнала в область высоких частот
Слайд 3

Демодуляция Определим как процесс восстановления исходного (переданного источником информации) сигнала

Демодуляция

Определим как процесс восстановления исходного (переданного источником информации) сигнала

Слайд 4

Модулирующий сигнал Baseband – полоса частот модулирующих сигналов, групповой спектр передаваемых

Модулирующий сигнал

Baseband – полоса частот модулирующих сигналов, групповой спектр передаваемых сигналов.

(напр., при частотном уплотнении)
Baseband signal – модулирующий сигнал (сигнал в передатчике до модуляции; сигнал в приемнике после модуляции).
Модулирующий сигнал – модулирует несущую.
Слайд 5

Полосовой сигнал Наз. полосовым (bandpass), если его частотная составл-я . отвечает

Полосовой сигнал

Наз. полосовым (bandpass), если его частотная составл-я . отвечает условию


ω1 < ω < ω2
M(ω) = 0 кроме Фурье
-ω2< ω< ω1 преобраз.

{

Слайд 6

Модуляция - - это преобразование информационного модулирующего (baseband signal) сигнала, называемого

Модуляция -

- это преобразование информационного модулирующего (baseband signal) сигнала, называемого

также источником (source), в полосовой сигнал (bandpass) на частотах, кот. во много раз превышают модулир. сигнал.
Слайд 7

Полосовая модуляция Полосовая (bandpass) мод-я – аналоговая или цифровая – это

Полосовая модуляция

Полосовая (bandpass) мод-я – аналоговая или цифровая – это процесс

преобразования информационного сигнала в синусоидальную волну.
При цифр. мод-ции синусоида на интервале Т назыв. цифровым символом.
Слайд 8

Преимущества модулированного сигнала Модуляция используется для перемещения информационных сигналов в диапазон

Преимущества модулированного сигнала

Модуляция используется для перемещения информационных сигналов в диапазон частот.
Основное

назначение, это приспособить сигнал для канала связи.
Слайд 9

В общем виде Несущую можно записать как s(t) = A(t) cos

В общем виде

Несущую можно записать как
s(t) = A(t) cos [ω0t

+ φ(t)],
где
A(t) - переменная во времени амплитуда,
ω0 - угловая частота несущей,
φ(t) - ее фаза.
Величину θ(t) = ω0t + φ(t) называют углом
Слайд 10

Мод-я гармонич. сигнала Гармонич. сигнала. …….

Мод-я гармонич. сигнала

Гармонич. сигнала. …….

Слайд 11

Важно помнить Квадратура – сдвиг фазы сигнала на 90° Квадратурная составляющая – реактивная составляющая.

Важно помнить

Квадратура – сдвиг фазы сигнала на 90°
Квадратурная составляющая – реактивная

составляющая.
Слайд 12

Гармонический пример модулирующий сигнал -->

Гармонический пример

модулирующий сигнал -->

Слайд 13

Мин. спектр когда информационный сигнал наклад. на несущую.

Мин. спектр когда информационный сигнал наклад. на несущую.

Слайд 14

Модуляция синусоидой Если модулирующий сигнал представляет собой синусоиду, то спектр АМ

Модуляция синусоидой

Если модулирующий сигнал представляет собой синусоиду, то спектр АМ колебания

состоит всего лишь из трех синусоидальных составляющих: несущей fC и двух боковых fC – FM и fC + FM (здесь FM - частота модулирующего колебания)
Слайд 15

АЧХ модулированного сигнала

АЧХ модулированного сигнала

Слайд 16

Амплитудная мод-я При таком способе совместно с несущей передаются обе боковые

Амплитудная мод-я

При таком способе совместно с несущей передаются обе боковые полосы.
Сущ.

разновидности АМ с подавлением обеих боковых или только одной боковой.
Широкое распространение АМ получило в радиовещании.
Слайд 17

S(t) = Amcos(2πf mt), то fr=fc +Δfcos(2πfmt), где Δf=kfAm – смещение частоты, кот. пропорционально амплитуде.

S(t) = Amcos(2πf mt), то fr=fc +Δfcos(2πfmt),
где Δf=kfAm – смещение

частоты, кот. пропорционально амплитуде.
Слайд 18

Глубина модуляции β = Δf/fm ЧМ Физически β представ. собой фаз.

Глубина модуляции

β = Δf/fm ЧМ
Физически β представ. собой фаз. сдвиг ЧМ

сигнала
В зависимости от значения β различают узкополосную (β<1) и широкополосную (β>1) ЧМ.
Слайд 19

Учит. что выражение ЧМ сигнала имеет вид: S(t) = Aсcos[2πf сt+2πkf∫S(τ)d

Учит. что выражение ЧМ сигнала имеет вид:

S(t) = Aсcos[2πf сt+2πkf∫S(τ)d τ],

получим окончательное выражение для модулированного информационного сигнала ИМ
S(t) = Aсcos[2πf сt+ βsin(2πfmt)],
Слайд 20

Частотная модуляция Эмпирическое правило для приближенного определения требуемой полосы ЧМ сигнала

Частотная модуляция

Эмпирическое правило для приближенного определения требуемой полосы ЧМ сигнала (при

модуляции одной синусоидой), известное как «павило Карсона»
(полоса)Bт=2Δf + 2fm = 2Δf(1+1/β)
Слайд 21

Нормальная величина Для сравнения различных методов модуляции используют значения нормализованной полосы

Нормальная величина

Для сравнения различных методов модуляции используют значения нормализованной полосы пропускания,

определенной как Вn = Вт/ВW, где ВW – полоса инф. сигнала.
Слайд 22

Фазовая модуляция Пропорциональна амплитуде инф. сигнала, меняется фаза несущей. ФМ и

Фазовая модуляция

Пропорциональна амплитуде инф. сигнала, меняется фаза несущей.
ФМ и ЧМ взаимосвязаны

между собой. Если известны свойства одной, ….
Слайд 23

Сравнение характеристик Основными характеристиками для сравнения методов (цифровой) модуляции является эффективность

Сравнение характеристик

Основными характеристиками для сравнения методов (цифровой) модуляции является эффективность использования

мощности (power efficiency) и полосы пропускания (bandwith ….)
Слайд 24

В цифровых системах ЭИМ ηр является мерой того на сколько сбалансировано

В цифровых системах ЭИМ ηр является мерой того на сколько сбалансировано

отношение между точностью передачи сообщения и его мощности .
Часто ηр выражают в виде отношения энергии сигнала на бит к спектральной
Слайд 25

Параметр определяется отношением пропускной способности канала (скорости передачи данных) на Герц

Параметр определяется отношением пропускной способности канала (скорости передачи данных) на Герц

в заданной полосе
ηв= R/B [бит/(c.Герц)]
Слайд 26

Цифровые системы передачи Любые сообщения представляются в цифровой (чаще всего двоичной)

Цифровые системы передачи

Любые сообщения представляются в цифровой (чаще всего двоичной) форме.
Передатчик

системы формирует и передает по очереди в канал конечное число сигналов, различающихся по форме, которые принято называть канальными символами {1, 2, … M}.

М - значная модуляция

Слайд 27

Варианты кодирования

Варианты кодирования

Слайд 28

Цифровая модуляция Это процесс преобразования цифровых символов в сигналы, совместимые с

Цифровая модуляция

Это процесс преобразования цифровых символов в сигналы, совместимые с характеристиками

канала.
При узкополосной модуляции (baseband) эти сигналы обычно имеют вид импульсов заданной формы.
В случае полосовой модуляции (bandpass) импульсы заданной формы модулируют синусоиду, называемую несущей (carrier).
Слайд 29

Цифровая модуляция – должна обеспечивать качественную передачу информации в условиях многолучевого

Цифровая модуляция – должна обеспечивать качественную передачу информации в условиях многолучевого

распространения, замирания и затухания сигналов. Multipath – многолучевость, fading – затухание.
Слайд 30

Слайд 31

Когерентные процессы Различают когерентную и некогерентную полосовую модуляции. Если для обнаружения

Когерентные процессы

Различают когерентную и некогерентную полосовую модуляции.
Если для обнаружения сигнала приемник

использует информацию о фазе несущей, процесс называется когерентным обнаружением.
При идеальном когерентном обнаружении приемник содержит прототипы каждого возможного сигнала.
Слайд 32

Когерентные варианты Фазовая манипуляция (phase shift keying - PSK) Частотная манипуляция

Когерентные варианты

Фазовая манипуляция (phase shift keying - PSK)
Частотная манипуляция (frequency shift

keying - FSK)
Амплитудная манипуляция (amplitude shift keying - ASK)
Модуляция без разрыва фазы (continuous phase modulation - CPM)
Комбинации перечисленных видов
Слайд 33

Демодуляция При когерентной демодуляции приемник автоматически подстраивается под фазу входящего сигнала ФАПц. Цифр. модуляция - манипуляция

Демодуляция

При когерентной демодуляции приемник автоматически подстраивается под фазу входящего сигнала ФАПц.
Цифр.

модуляция - манипуляция
Слайд 34

Слайд 35

Некогерентные варианты Дифференциальная фазовая манипуляция (differetial phase shift keying - DPSK)

Некогерентные варианты

Дифференциальная фазовая манипуляция (differetial phase shift keying - DPSK)
Частотная манипуляция

(frequency shift keying - FSK)
Амплитудная манипуляция (amplitude shift keying - ASK)
Модуляция без разрыва фазы (continuous phase modulation - CPM)
Комбинации перечисленных видов
Слайд 36

Двоичная фаз. манипуляция При BPSK фаза несущего сигнала с постоянной амплитудой

Двоичная фаз. манипуляция

При BPSK фаза несущего сигнала с постоянной амплитудой

Слайд 37

Дифференциальная фаз. манипуляция Предварительно кодируется {dk} генерируется из входной послед-ти {sk}

Дифференциальная фаз. манипуляция

Предварительно кодируется
{dk} генерируется из входной послед-ти {sk} и путем

дополнения …… числа по модулю
Слайд 38

Варианты CPM: квадратурная ЧМ

Варианты CPM: квадратурная ЧМ

Слайд 39

Квадратурная фаз. манипуляция QPSK эффективней BPSK, поскольку каждые 2 бита передаются

Квадратурная фаз. манипуляция QPSK эффективней BPSK, поскольку каждые 2 бита передаются

как один модулированный сигнал (max 180º) – макс изменение фазы.