Чем дальше в лес тем больше дров,вот с такой фразы хочу начать следующую тему познания как цифровая модуляция(манипуляция).Мне как человеку которому достаточно и аналоговой связи захотелось познакомится с понятиями цифровой(дискретной) связи.Однако по сравнению с аналоговой, цифровая куда сложнее и я как понимаю что в скором времени появится куда более цифровое радио чем сейчас,а значит изучать цифровую связь надо на будущие.А ещё не удивлюсь если появится спутниковое радиовещание но это потом.
Цифровая модуляция сразу говорит сама за себя что информационный,полезный сигнал который нам надо передать,оцифрован допустим устройством АЦП(Аналого-цифровой преобразователь).Говорю допустим потому что передача цифрового сигнала говорит об кардинальном изменении или дополнении радиостанции которая в таком случае является тоже цифровой и при этом может работать с аналоговыми радиостанциями.Она сложнее по устройству но даёт свои не сравненные возможности и преимущества перед аналоговой связью.Однако так говорить тоже не совсем правильно потому как в цифровая связь это усовершенствованный вид аналоговой связи,и к стати аналоговая несущая частота по прежнему может играет свою роль только она согласно дискретности бывает прерывистая а в место низко частотного сигнала (просто электрического(речи,и.т.д)) подаётся цифровой.
Цифровая модуляция — это вид модуляции, при котором аналоговым является только сигнал несущей, а сигнал сообщения — в цифровой форме.
Принцип работы: непрерывный транслируемый сигнал квантуется по уровню и дискретизируется по времени. После этого итоговые отчёты, следующие в дискретные временные промежутки, преобразуются до кодовых комбинаций, которыми затем модулируется сигнал-переносчик высокой частоты.
Методы цифровой модуляции
Некоторые методы цифровой модуляции:
- Амплитудная модуляция (ASK). Каждый уровень модулирующего сигнала придаёт несущей волне уникальную амплитуду. Существует два типа ASK: двоичная и многоуровневая (M-арная).
- Частотная модуляция (FSK). Каждый уровень в сигнале сообщения задаёт уникальную частоту для несущей волны.
- Фазовая модуляция (PSK). Каждый уровень в сигнале сообщения создаёт уникальный фазовый сдвиг несущей волны.
- Квадратурная амплитудная модуляция (QAM). Передаёт два цифровых потока битов, изменяя амплитуды двух несущих волн.
ASK (Amplitude shift keying) — Манипулирование амплитудным сдвигом
FSK (Frequency shift keying) — Манипулирование частотным сдвигом
PSK (Phase shift keying) — Манипулирование фазовым сдвигом
Вникая глубже в тему, появляются больше понятий и терминов например что такое дискретность и квантование от чего приходится заострять внимание а значит останавливаться над каждым вопросом,становится всё труднее выразить понимание одной темы за одну статью.Но без этого никак,по этому продолжаем.
И так цифровая связь дискретна и обладает дискретностью сигнала а значит прерывиста и разделена.То есть сигнал который представляет информацию в двоичном формате (0 и 1), сохраняются не для всех моментов времени.
Методы цифровой модуляции позволяют передавать символы, которые однозначно определены для передатчика и приемника. Символ представляет собой наименьший элемент информации. Символы содержат в себе – в зависимости от режима модуляции – n отдельных битов, где n берется из множества натуральных чисел. Эти символы образуют набор чисел, используемый режимом модуляции. Пропускная способность радиоинтерфейса ограничивается скоростью передачи символов и количеством битов в символе. Форма символов должна меняться путем фильтрации (фильтрация в основной полосе) таким образом, чтобы необходимый для передачи спектр оставался в установленной полосе частот канала передачи. Аналоговые сигналы (речь, музыка) должны быть оцифрованы для передачи посредством применяемого метода цифровой модуляции. Затем цифровые данные преобразуется в передаваемые символы. Сигнал цифровой модуляции содержит действительные значения с определенным интервалом дискретизации и, следовательно, является дискретным по времени. Интервал времени между точками выборки определяет символьную скорость. Сигнал цифровой модуляции передает лишь конечное число различных значений, и поэтому он является дискретным по уровню. Передача может содержать 2n чисел из n битов. Таким образом, по отношению к передаваемому информационному сигналу цифровая модуляция считается методом модуляции с дискретизацией по времени и дискретизацией по уровню. С другой стороны, временные характеристики высокочастотного сигнала модуляции непрерывны по времени и непрерывны по уровню.
Некоторые из методов цифровой модуляции получены напрямую из аналоговых методов модуляции. При изучении сигнала с цифровой модуляцией на векторной диаграмме становится ясно, что цифровая модуляция – это всего лишь аналоговая модуляция с конечным числом дискретных состояний.Однако существует также целый ряд видов цифровой модуляции, которые не происходят напрямую от аналоговых методов; здесь они подробно не рассматриваются. Например, широтно-импульсная модуляция представляет собой особый вид цифровой угловой модуляции, которая также может использоваться для временной дискретизации аналогового сигнала.
Методы цифровой модуляции также могут использоваться для того, чтобы распределить поток полезных данных по нескольким несущим (модуляция с несколькими несущими). Это приводит к дополнительной возможности оптимального согласования с характеристиками канала передачи. Если узкополосная помеха возникает в пределах спектра полезного сигнала, то этот метод может использоваться для исключения несущих, на которые влияют помехи от передачи данных. Хотя при этом несколько снижается общая пропускная способность, передача данных остается возможной, несмотря на помехи. Поскольку разрушающая помеха (ослабляющая интерференция) в результате многолучевого приема (замираний) затрагивает только отдельные несущие, способ передачи с несколькими несущими имеет явное преимущество над методом с одной несущей. Типичным методом модуляции с несколькими несущими является ортогональное частотное разделение каналов (ОЧРК или OFDM), которое используется в стандарте LTE мобильной сотовой связи. Сюда также относится метод кодированного ортогонального частотного разделения каналов (КОЧРК или COFDM), который используется, например, для цифрового наземного телевидения DVB-T.
Цифровая модуляция синусоидальной несущей Как и при аналоговой модуляции, для беспроводной передачи цифрового модулирующего сигнала требуется его перенос на более высокие частоты путем модуляции синусоидальной несущей. По-прежнему, цифровым модулирующим сигналом можно воздействовать на один или нескольких параметров несущего колебания, т. е. амплитуду, частоту или фазу. Поскольку цифровой сигнал колеблется между двумя фиксированными значениями сигнала, то считается, что это не модуляция, а манипуляция несущего колебания.
Таким образом, существует три варианта манипуляции которые указывались выше:
ı Амплитудная манипуляция (АМн или ASK)
ı Частотная манипуляция (ЧМн или FSK)
ı Фазовая манипуляция (ФМн или PSK)
С помощью несущей, которая может принимать M = 2n состояний для амплитуды, частоты или фазы, одновременно за один тактовый шаг можно передать группу из n битов. Это значение включено в название метода, например, 2-ASK, 4-PSK или 8-FSK.
Амплитудная манипуляция (АМн)
Если цифровая последовательность битов изменяет только амплитуду несущей, этот процесс называется амплитудной манипуляцией. Для цифрового разряда с высоким логическим уровнем "1" передается несущая с максимальной амплитудой. Для разряда с низким логическим уровнем "0" несущая отключается (рисунок 2-24). АМн может выполняться с использованием нескольких приращений амплитуды несущей. Например, с использованием четырех приращений амплитуды, можно одновременно передать 2 бита (00, 01, 10, 11) с двойной скоростью. Поскольку помехи в канале передачи почти всегда являются амплитудными, многозначная АМн наиболее подвержена помехам.
Частотная манипуляция (ЧМн)
Частотная манипуляция (ЧМн или FSK) имеет место при изменении цифровой последовательностью битов только частоты несущей. В этом случае несущее колебание хаотично изменяется при передаче цифровых данных.В этом случае несущее колебание хаотично изменяется при передаче цифровых данных. Например, в методе 2-FSK двоичные состояния "0" и "1" передаются с помощью частот f1 и f2 (см. рисунок 2-26). Эти две идентификационные частоты расположены симметрично относительно несущей частоты fC. В случае 4-FSK каждая символьная частота одновременно передает два бита, причем каждому из символов 00, 01, 10 или 11 назначается отдельная частота. Переключение между отдельными частотами может быть выполнено несколькими различными способами. Самый простой метод состоит в прямом переключении цифровой информации между двумя отдельными задающими генераторами с частотами f1 и f2. Этот метод известен как "жесткая" частотная манипуляция. Поскольку фазовый угол между отдельными генераторами может быть произвольным, то обычно в момент переключения имеет место прерывистый переходной процесс, обуславливающий прерывистую фазовую характеристику (рисунок 2-25). Фурье-анализ этого типа ЧМн-сигнала показывает чрезмерно высокие требования к полосе пропускания. Для передаваемого прямоугольного сигнала 2-FSK "жесткая" манипуляция может быть описана следующим образом:
Из-за высоких требований к полосе частот, обычно используется частотно-манипулированный сигнал с непрерывной фазовой характеристикой, как показано на рисунке 2- 26. Такой метод модуляции также известен как частотная манипуляция без разрыва фазы (CPFSK). Сигнал может быть сгенерирован, например, с помощью ГУН или квадратурного модулятора. При этом требования к полосе частот здесь ниже, так как отдельные задающие генераторы синхронизированы друг с другом и не допускают никаких разрывов фаз. Таким образом, "жесткая" манипуляция заменяется непрерывной характеристикой. В результате требуется меньшая полоса частот, и метод носит название "мягкая" частотная манипуляция. Тем не менее, поскольку переключение между частотами передачи происходят не скачкообразно, возникает межсимвольная интерференция, которая может осложнить демодуляцию сигнала.
Фазовая манипуляция (ФМн)
При фазовой манипуляции (ФМн или PSK) фаза несущего колебания смещается в соответствии с цифровой последовательностью битов. Каждому передаваемому символу назначается абсолютный фазовый угол. Для лучшего разделения фазовые состояния обычно равномерно распределены по 3600 . Все виды фазовой манипуляции основаны на двоичной фазовой манипуляции (ФМн-2 или 2-PSK), которая также называется двоичной манипуляцией (BPSK). В 2-PSK для отображения двоичного "0" или "1" доступны два фазовых состояния. Таким образом в BPSK передается только один бит для каждого символа. Есть, следовательно, 21 = 2 разных символа или состояния (см. рисунок 2-30). Символьная скорость равна скорости передачи данных.
В результате, при манипуляции прямоугольным сигналом сигнал 2-PSK выглядит следующим образом:
В связи с разновидностью цифровых модуляций появились области их применения некоторые нам очень знакомы.
Сравнение различных взвешенных методов PSK и QAM в таблице 2-5 показывает, что эффективность использования полосы частот возрастает при взвешивании метода, а полоса частот может быть уменьшена для указанной битовой скорости. В таблице также показано, что с увеличением эффективности использования полосы частот, отношение сигнал/шум должно постоянно расти, чтобы оставаться не ниже определенного коэффициента битовых ошибок (BER)
Вот примерно то что мне удалось "надыбать" в интернете для самообучения, и в принципе я более чем ознакомился с данной информацией.Из этого мне понятно что цифровая модуляция это манипуляция цифровым сигналом несущей частоты по этому так и называют.Фоновая модуляция гораздо значимей в цифровой и она много где нас окружает.
Всего доброго и до связи.
| 
