مدولاسیون های دیجیتال

مدولاسیون های دیجیتال

اسلاید 1: مدولاسیونهای دیجیتال(ادامه)بخش چهارمSlide 1Autor:Seyed Mohammad Reza Razavizadeh

اسلاید 2: 4 May 20182 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 مثالسیگنال ویدئویی با BW=4.5MHz به شیوه PCM کد شده مطلوبست:1) اگر سیگنال با فرکانسی %20 بالای حد نایکوئیست نمونه برداری شود نرخ نمونه برداری را تعیین کنید.2) اگر تعداد سطوح کوانتیزایشن 1024 باشد، تعداد بیتی که هر نمونه به خود اختصاص میدهد چقدر است؟3)نرخ بیت نهایی چقدر است؟

اسلاید 3: Slide 3برای کاربردهای با نرخ بیتهای بالا نظیر مالتی مدیا نیاز به شیوه های مدولاسیونی هستیم که بتوانند بطور همزمان(پارالل) جند بیت را ارسال کنند، بطور کلی دو تکنیک وجود دارد:انواع چند تایی، یا M-Array 4ASK,4-PSK,…مدولاسیون های ترکیبی یا Combination Digital Modulation 16QAM,…شیوه های چندگانه مدولاسیون های دیجیتالAutor:Seyed Mohammad Reza Razavizadeh

اسلاید 4: Slide 44-ASKدر شکل زیر نمونه ائی از یک شکل موج دیجیتال چهار سطحه ASK ارائه شده است، همانطورکه در شکل مشاهده میشود در هر بازه زمانی اطلاعات یک نمونه دو بیتی توسط سیگنال قرار گرفته شده است.مدولاسیون های دیجیتال چندگانه(1)Autor:Seyed Mohammad Reza Razavizadeh

اسلاید 5: Slide 5مدولاسیون های دیجیتال چندگانه(2)4-FSK در شکل موج دیجیتال چهار سطحه FSK ، بازای هر یک از نمونه های چهارگانه دو بیتی یک فرکانس اختصاص داده شده و در واقع یک FDM چهار گانه است.Autor:Seyed Mohammad Reza Razavizadeh

اسلاید 6: Slide 6مدولاسیون های دیجیتال چندگانه(3)4-PSK یا Quadrature-PSK در شکل موج دیجیتال چهار سطحه QPSK برای هر سمبل یا نمونۀ دو بیتی (کلاً چهار نمونه) یک انحراف فاز تخصیص داده میشود که در جدول زیر ترتیب این فازها ارایه شده است، در اسلاید بعد نمونه ائی از شکل موج QPSK نمایش داده شده است.Autor:Seyed Mohammad Reza Razavizadeh

اسلاید 7: Slide 7مدولاسیون های دیجیتال چندگانه(4)Autor:Seyed Mohammad Reza Razavizadeh

اسلاید 8: Slide 8ارتباطات زیر دریائیDTH(DVB-S)QPSKنوع چهارتائی(تربیعی) یا Quadrature PSK یکی از متداولترین انواع PSK بوده که بسبب حفاظت فوق العآده آن در برابر نویز در کانالهای نویزی کاربرد داشته و از ابتداء پخش DTH برنامه های تلویزیون ماهواره ائی بعنوان فرمت استاندارد DVB-S و نیز ارتباطات زیردریائی مورد استفاده قرار گرفته است.از ویژگی های این نوع:هر نمونه با یک کلمه دو بیتی کد میشود.میزان شیفت کاریر توسط هر نمونه تعیین میگردد.در مقایسه با BPSK، و برای نرخ بیت یکسان پهنای باند کمتری را اشغال میکند.سیستم گیرنده و فرستنده از پیچیدگی بالایی برخوردار است.کاربردها و ویژ گیهای QPSKDownlinkFootprintUplinkAutor:Seyed Mohammad Reza Razavizadeh

اسلاید 9: Slide 9quadrature amplitude modulation (QAM)این نوع مدولاسیون همانگونه که از نامش معلوم است ترکیبی از دو مدولاسیون ASK و PSK (QPSK) بوده که بطور توام کاریر بر اساس یکی از حالات ترکیبی چهار حالت ممکنه فاز و دو حالت ممکنۀ دامنه قادر است هشت نمونه، که هر کدام یک کلمه(word) سه بیتی را معرفی خواهند کرد را بپذیرد، که بهمین سبب نام Quadrature Amplitude Mod. یا QAM را بر آن اختیار کرده اند.نکته جالب اینکه در این شیوه این امکان وجود دارد که با تلفیق ترکیبهای بالاتر از 4-PSK، مثلا 8-PSK با M-ASK میتوان به سمبلهای با تعداد بیت بالاتری نیز، مثلا 4 بیت دست یافت که در اینصورت مدولاسیون های گروه 2N-QAM (N>2، البته میتوان QPSK را 4-QAM نیز تلقی کنیم)تحقق میآبند.لذا اولین QAM بنام 8-QAM، نمونه های سه بیتی؛ دومین QAM با نام 16-QAM، نمونه های چهار بیتی و... معرفی میشوند.مدولاسیون های دیجیتال ترکیبی(1)Autor:Seyed Mohammad Reza Razavizadeh

اسلاید 10: Slide 10مدولاسیون های دیجیتال ترکیبی(2)یک شیوه بصری نمایش مدولاسیونهای ترکیبی نمایش قطبی روی دایره مثلثاتی وضعیتهای ممکنۀ کاریر میباشد که اصطلاحا صورت فلکی یا کانستلیشن گفته میشود در شکلهای زیر کانستلیشن اولین عضو QAM، 8-QAM نشان داده شده اند.صورت فلکی یا Constellation مدولاسیونهای ترکیبی Autor:Seyed Mohammad Reza Razavizadeh

اسلاید 11: Slide 11نمایش سیگنال 8-QAM، ترکیبBASK وQPSKمدولاسیون های دیجیتال ترکیبی(3)Autor:Seyed Mohammad Reza Razavizadeh

اسلاید 12: Slide 12مدولاسیون های دیجیتال ترکیبی(4)یکی از ویژگیهای جالب QAM امکان آفرینش انواع مختلف برای یک نوع واحد میباشد، در شکلهای زیر نشان داده شده چگونه میتوان 16-QAM را با تلفیقهای متنوع N-ASK(با N های متنوع) با M-PSK (با M های متنوع) پدید آورد.Autor:Seyed Mohammad Reza Razavizadeh

اسلاید 13: Proakis and Salehi, Communications Systems Engineering, Prentice Hall 1994 pp. 653مقایسه انواع مختلف صور فلکی QAMصور فلکی مختلف برای یک میزان خطای یکسان SNR های مختلفی خواهند داشت:شکل (d) پایین ترین توان را برای یک BER ثابت(حدود1dB)معرفی میکند.شکلهای (a) و(b) از نظر اجرا مدولاسیون و دمدولاسیون بسیار ساده هستند.

اسلاید 14: Slide 14Trellis coded modulation (TCM)نوع دیگری از QAM نیز وجود داشته که اصطلاحاً TCM خوانده شده، در این شیوه تعداد بیت بر هر سمبل متفاوت بین 6 تا 10 بیت بر نمونه متغییر است، این شیوه بمنظور انتقال دیجیتال شبکه های تلفنی هم اکنون مورد استفاده قرار میگیرد.مدولاسیون های دیجیتال ترکیبی(5)Autor:Seyed Mohammad Reza Razavizadeh

اسلاید 15: Slide 15انیمیشن نمایش حوزه زمان صورت فلکی سیگنال 16-QAM (1)نمایش صورت فلکی و دیاگرام چشمی سیگنال 16-QAM بدون حضور نویزAutor:Seyed Mohammad Reza Razavizadeh

اسلاید 16:

اسلاید 17: Slide 17انیمیشن نمایش حوزه زمان صورت فلکی سیگنال 16-QAM (2)نمایش صورت فلکی و دیاگرام چشمی سیگنال 16-QAM با حضور نویزAutor:Seyed Mohammad Reza Razavizadeh

اسلاید 18: 18Non-Linear AmplifierInput:Output:تاثیر غیر خطی بودن تقویت کننده بر QAM(1)

اسلاید 19: 19Non-Linear AmplifierInput Constellation – 64 QAMOutput Constellationتاثیر غیر خطی بودن تقویت کننده بر QAM(2)

اسلاید 20: Slide 20ویژگیهای با ارزش مدولاسیون QAM سبب 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 مدولاسیون استاندارد DVB-H مورد توجه قرار گرفت.یکی از موارد محدود کنندۀ این مدولاسیون افزایش نرخ بیت خطا با افزایش لول QAM میباشد.لذا برای کانالهای با شرایط نامطلوب در صورت عدم محدودیت پهنای باند مدولاسیونهای با سطح پایین تر توصیه میشود. کاربردها و ویژ گیهای QAMعنوان استانداردمدولاسیوننرخ بیت نهایینرخ بیت هر کانال TVتوانایی انتقال برنامهDVB-T64QAM30Mbps3-6 Mbpsحدود 5 کانال و بیشتر در یک باند آنالوگDVB-H16QAM/QPSK5-11Mbps250-500kbpsبالای 10 کانالAutor:Seyed Mohammad Reza Razavizadeh