مدولاسیونهای دیجیتال
Download
Report
Transcript مدولاسیونهای دیجیتال
بخش چهارم
مدوالسیونهای دیجیتال
)(ادامه
Autor:Seyed Mohammad Reza
Razavizadeh
Slide 1
مثال
سیگنال ویدئویی با BW=4.5MHzبه شیوه PCMکد شده مطلوبست:
)1اگر سیگنال با فرکانس ی %20باالی حد نایکوئیست نمونه برداری شود نرخ نمونه برداری را تعیین
کنید.
)2اگر تعداد سطوح کوانتیزایشن 1024باشد ،تعداد بیتی که هر نمونه به خود اختصاص میدهد چقدر
است؟
)3نرخ بیت نهایی چقدر است؟
1. fNyq=2xBW:
fNyq = 2x4.5x106= 9x106Hz > fS = 1.2x9x106= 10.8x106 Hz
2. k:
1024 = 210 >> k= 10 bits
3. Bit-Rate = Rb = k x fS =108Mbps
2
13 April 2015
شیوه های چندگانه مدوالسیون های دیجیتال
برای کاربردهای با نرخ بیتهای باال نظیر مالتی مدیا نیاز به شیوه های مدوالسیونی هستیم که
بتوانند بطور همزمان(پارالل) جند بیت را ارسال کنند ،بطور کلی دو تکنیک وجود دارد:
oانواع چند تایی ،یا M-Array
…4ASK,4-PSK,
oمدوالسیون های ترکیبی یا Combination Digital Modulation
…16QAM,
Slide 3
Autor:Seyed Mohammad Reza
Razavizadeh
مدوالسیون های دیجیتال چندگانه()1
4-ASK .1
در شکل زیر نمونه ائی از یک شکل موج دیجیتال چهار سطحه ASKارائه شده است،
همانطورکه در شکل مشاهده میشود در هر بازه زمانی اطالعات یک نمونه دو بیتی
توسط سیگنال قرار گرفته شده است.
Slide 4
Autor:Seyed Mohammad Reza
Razavizadeh
مدوالسیون های دیجیتال چندگانه()2
4-FSK .2
در شکل موج دیجیتال چهار سطحه ، FSKبازای هر یک از نمونه های چهارگانه دو بیتی
یک فرکانس اختصاص داده شده و در واقع یک FDMچهار گانه است.
Slide 5
Autor:Seyed Mohammad Reza
Razavizadeh
مدوالسیون های دیجیتال چندگانه()3
4-PSK .3یا Quadrature-PSK
ً
در شکل موج دیجیتال چهار سطحه QPSKبرای هر سمبل یا نمونۀ دو بیتی (کال چهار
نمونه) یک انحراف فاز تخصیص داده میشود که در جدول زیر ترتیب این فازها ارایه
شده است ،در اسالید بعد نمونه ائی از شکل موج QPSKنمایش داده شده است.
Slide 6
Autor:Seyed Mohammad Reza
Razavizadeh
)4(مدوالسیون های دیجیتال چندگانه
Autor:Seyed Mohammad Reza
Razavizadeh
Slide 7
کاربردها و ویژ گیهای QPSK
QPSK
ارتباطات زیر دریائی
نوع چهارتائی(تربیعی) یا Quadrature PSKیکی از
متداولترین انواع PSKبوده که بسبب حفاظت فوق العآده
آن در برابر نویز در کانالهای نویزی کاربرد داشته و از ابتداء
پخش DTHبرنامه های تلویزیون ماهواره ائی بعنوان فرمت
استاندارد DVB-Sو نیز ارتباطات زیردریائی مورد استفاده
قرار گرفته است.
از ویژگی های این نوع:
)DTH(DVB-S
oهر نمونه با یک کلمه دو بیتی کد میشود.
oمیزان شیفت کاریر توسط هر نمونه تعیین میگردد.
oدر مقایسه با ،BPSKو برای نرخ بیت یکسان پهنای باند
کمتری را اشغال میکند.
Downlink
oسیستم گیرنده و فرستنده از پیچیدگی باالیی برخوردار است.
Footprint
Slide 8
Autor:Seyed Mohammad Reza
Razavizadeh
Uplink
مدوالسیون های دیجیتال ترکیبی()1
quadrature amplitude modulation (QAM)
این نوع مدوالسیون همانگونه که از نامش معلوم است ترکیبی از دو مدوالسیون ASKو (QPSK) PSK
بوده که بطور توام کاریر بر اساس یکی از حاالت ترکیبی چهار حالت ممکنه فاز و دو حالت ممکنۀ دامنه قادر است
هشت نمونه ،که هر کدام یک کلمه) (wordسه بیتی را معرفی خواهند کرد را بپذیرد ،که بهمین سبب نام
Quadrature Amplitude Mod.یا QAMرا بر آن اختیار کرده اند.
نکته جالب اینکه در این شیوه این امکان وجود دارد که با تلفیق ترکیبهای باالتر از ،4-PSKمثال 8-PSKبا
M-ASKمیتوان به سمبلهای با تعداد بیت باالتری نیز ،مثال 4بیت دست یافت که در اینصورت مدوالسیون
های گروه ،N>2( 2N-QAMالبته میتوان QPSKرا 4-QAMنیز تلقی کنیم)تحقق میآبند.
لذا اولین QAMبنام ،8-QAMنمونه های سه بیتی؛ دومین QAMبا نام ،16-QAMنمونه های چهار بیتی
و ...معرفی میشوند.
Slide 9
Autor:Seyed Mohammad Reza
Razavizadeh
مدوالسیون های دیجیتال ترکیبی()2
صورت فلکی یا Constellationمدوالسیونهای ترکیبی
ی ک ککک ش ک ککیوه بص ک ککری نم ک ککایش مدوالس ک ککیونهای
ترکیب ک ککی نم ک ککایش قطب ک ککی روی دای ک ککره مثلثک ک کاتی
وض ک ک ک ککعیتهای ممکن ک ک ک ککۀ ک ک ک ک ککاریر میباش ک ک ک ککد ک ک ک ک ککه
کانستلیشککن
اصککطالحا صککورت فلکککی یککا
گفتک ککه میشک ککود در شک کککلهای زیک ککر کانستلیشک ککن
اولککین ع ککو 8-QAM ،QAMنشککان داده
شده اند.
Slide 10
Autor:Seyed Mohammad Reza
Razavizadeh
)3(مدوالسیون های دیجیتال ترکیبی
QPSK وBASK
ترکیب،8-QAM نمایش سیگنال
Autor:Seyed Mohammad Reza
Razavizadeh
Slide 11
مدوالسیون های دیجیتال ترکیبی()4
یکی از ویژگیهای جالب QAMامکان آفرینش انکواع مختلکب بکرای یکک نکوع واحکد میباشکد ،در
شککلهای زیککر نشککان داده شککده چگونککه میتکوان 16-QAMرا بککا تلفیقهککای متنککوع (N-ASKبککا
Nهای متنوع) با ( M-PSKبا Mهای متنوع) پدید آورد.
Slide 12
Autor:Seyed Mohammad Reza
Razavizadeh
مقایسه انواع مختلب صور فلکی QAM
صور فلکی مختلب برای یک میزان خطای یکسان SNRهای مختلفی خواهند داشت:
شکل ) (dپایین ترین توان را برای یک
BERثابت(حدود)1dBمعرفی میکند.
شکلهای ) (aو) (bاز نظر اجرا مدوالسیون
و دمدوالسیون بسیار ساده هستند.
Proakis and Salehi, Communications Systems
Engineering, Prentice Hall 1994 pp. 653
مدوالسیون های دیجیتال ترکیبی()5
)Trellis coded modulation (TCM
ً
نوع دیگری از QAMنیز وجود داشته که اصطالحا TCMخوانده شده ،در این شیوه تعداد بیت بر هر سمبل
متفاوت بین 6تا 10بیت بر نمونه متغییر است ،این شیوه بمنظور انتقال دیجیتال شبکه های تلفنی هم اکنون مورد
استفاده قرار میگیرد.
Slide 14
Autor:Seyed Mohammad Reza
Razavizadeh
انیمیشن نمایش حوزه زمان صورت فلکی سیگنال )1( 16-QAM
نمایش صورت فلکی و دیاگرام چشمی سیگنال 16-QAMبدون ح ور نویز
Slide 15
Autor:Seyed Mohammad Reza
Razavizadeh
انیمیشن نمایش حوزه زمان صورت فلکی سیگنال )2( 16-QAM
نمایش صورت فلکی و دیاگرام چشمی سیگنال 16-QAMبا ح ور نویز
Slide 17
Autor:Seyed Mohammad Reza
Razavizadeh
)1(QAM تاثیر غیر خطی بودن تقویت کننده بر
Input:
Non-Linear
s
Output:
sA(r )e j ( r )
Amplifier
r s
A(r )
2r
1 r 2
2
r
(r ) 600
1 r 2
18
)2(QAM تاثیر غیر خطی بودن تقویت کننده بر
Non-Linear
Amplifier
Input Constellation – 64 QAM
Output Constellation
19
کاربردها و ویژ گیهای QAM
ویژگیهای با ارزش مدوالسیون QAMسبب استفاده فوری آن در عرصه
برودکاست و پخش زمینی برنامه های تلویزیونی در استاندارد اروپایی DVB-T
گردید که با طرح نیاز پخش روی موبایل نیز بعنوان یکی از گزینه های
مدوالسیون استاندارد DVB-Hمورد توجه قرار گرفت.
یکی از موارد محدود کنندۀ این مدوالسیون افزایش نرخ بیت خطا با افزایش
لول QAMمیباشد.لذا برای کانالهای با شرایط نامطلوب در صورت عدم
محدودیت پهنای باند مدوالسیونهای با سطح پایین تر توصیه میشود.
توانایی انتقال برنامه
نرخ بیت هر کانال
TV
نرخ بیت نهایی
مدوالسیون
عنوان
استاندارد
حدود 5کانال و بیشتر
در یک باند آنالوگ
3-6 Mbps
30Mbps
64QAM
DVB-T
باالی 10کانال
250-500kbps
511Mbps
16QAM/QP
SK
DVB-H
Slide 20
Autor:Seyed Mohammad Reza
Razavizadeh