Digitale Modulationstechniken: 11 wichtige Konzepte

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Diskussionsthema: Digitale Modulationstechniken

Was ist digitale Modulation?

Digitale Modulation definieren:

 "Die Umwandlung von analogem Signal in digitales Signal ist im Grunde als digitale Modulation bekannt, bei der ein digitales Signal aus Binärziffern besteht."

Grundlegende digitale Modulationsmethoden:

grundlegende Kommunikation

Was sind die verschiedenen Modulationstechniken in der digitalen Kommunikation?

 Am meisten wichtige Methoden der digitalen Modulationen sind:

  • PSK (Phase Shift Keying) - Bei dieser digitalen Modulation wird eine bestimmte Anzahl von Phasen verwendet.
  • FSK (Frequenzumtastung) - Bei dieser Umschalttastenmethode wird eine genaue oder begrenzte Anzahl von Frequenzen verwendet.
  • ASK (Amplitude Shift Keying) - Bei dieser Umschalttastenmethode wird eine genaue und begrenzte Anzahl von Amplituden verwendet.
  • QAM (Quadraturamplitudenmodulation) - Hier werden mindestens 2 getrennte Phasen und 2 getrennte Amplituden genommen.

Was ist QPSK-Modulation?

Erläutern Sie die Arbeitsweise von QPSK:

 QPSK ist eine digitale Modulationstechnik, bei der zwei aufeinanderfolgende Bits in der Datensequenz zusammen gruppiert werden, um eine bessere Bandbreiteneffizienz zu erzielen. Wenn die Bits zu Symbolen zusammengefasst werden, wird die Bitrate oder Signalisierungsrate (fb) wird reduziert, wodurch die Bandbreite des Kanals verringert wird.

 QPSK kann als ein M-Array-PSK-Modulationsschema behandelt werden, bei dem M = 4 ist. Wenn wir in einem QPSK-System zwei aufeinanderfolgende Bits kombinieren, erhalten wir als Ergebnis vier verschiedene Symbole. Wenn ein Symbol zum nächsten Symbol wechselt, ändert sich die Phase des Trägers um 90 ° oder π / 2 Bogenmaß. Jedes Symbol wird als Di-Bit bezeichnet.

Als Beispiel können die vier Di-Bits 00, 01, 11 in natürlich codierter Form oder 00, 10, 11, 01 in grau codierter Form sein, wie nachstehend gezeigt dargestellt werden:

QPSK-Signale können ausgedrückt werden als

S (t) = A.c cos Ø (t) 2πfct - A.c sin Ø (t) sin) 2πfct

Wo einc cos Ø (t) bildet die gleichphasige Komponente und A.c sin Ø (t) bildet die Quadraturkomponente. Die QPSK-Signale können auch basierend auf den In-Phase- und Quadratur-Komponenten erzeugt werden.

QPSK
Zeitdiagramm für QPSK.
Bildnachweis: Splash, QPSK-Zeitdiagramm, CC BY-SA 3.0

Was ist eine kohärente Detektionstechnik?

Beschreiben der ASK-Demodulation durch kohärente Erkennung:

 Bei der kohärenten Detektionstechnik wird ein lokaler Träger zur Detektion verwendet. Ein lokales Trägersignal, das am Ende des Empfängers erzeugt wird und am Ende des Senders phasenverriegelt wird. Das empfangene Signal wird mit dem lokalen Träger überlagert, um das Basisbandsignal zu erzeugen.

Die kohärente Erfassung von ASK ist ein lokal erzeugtes Signal mit der gleichen Frequenz und Phase, mit der das übertragene Signal an einen Produktmodulator angelegt wird, wie unten gezeigt

Der Integrator integriert das Ausgangssignal des Produktmodulators über ein Bitintervall T.b und die Ausgabe des Integrators wird mit der voreingestellten Schwelle in einer Entscheidungsvorrichtung verglichen. Wenn der Schwellenwert überschritten wird, gibt es 1 als Symbol und wenn der Schwellenwert nicht überschritten wird, gibt es 0.

Ein synchroner oder kohärenter Detektor sollte zwei Arten der Synchronisation aufweisen. Phasensynchronisation. Eine Phasensynchronisation ist notwendig, da sie die Phasenverriegelung der lokal erzeugten Trägerwelle mit dem übertragenen Signal sicherstellt. Die Zeitsynchronisation ist hier einer der wichtigsten Faktoren, da sie einen festen und besonderen Zeitpunkt für die Entscheidungsoperation im Empfänger in Bezug auf die Schaltzeitpunkte liefert.

Warum wurde das DPSK-Schema der Trägermodulation verwendet?

DPSK in Modulationstechnik:

Wir wissen, dass die Synchronisation der Phase im kohärenten Empfänger mit BPSK ohne diskreten Trägerterm erforderlich ist. Eine Phasenregelkreisschaltung kann verwendet werden, um die Trägerreferenz nur dann zu extrahieren, wenn ein Pilotträger mit niedrigem Pegel zusammen mit dem BPSK-Signal übertragen wird.

In Abwesenheit eines Trägers kann eine Quadrierungsschleife verwendet werden, um die Trägerreferenz von diesem BPSK-Signal zu synchronisieren, um eine kohärente Erfassung bereitzustellen. Dies führt jedoch zu einer Mehrdeutigkeit der 180˚-Phase. Um dieses Problem der Mehrdeutigkeit der 180 ° -Phase zu beseitigen, wird am Sender eine Differenzcodierungstechnik und am Empfänger eine Differenzcodierung verwendet. Diese Signalisierungstechnik zum Kombinieren der differentiellen Codierung mit der Phasenumtastung (PSK) wird als differentielle Phasenumtastung oder DPSK bezeichnet.

In DPSK ist die Eingabesequenz der Binärbits so angeordnet, dass das nächste Bit auf dem vorherigen Bit basieren muss. Am Ende des Empfängers geschieht das Gegenteil, dh das früher empfangene Bit wird zur Erkennung der aktuellen Bits verwendet.

Was sind die Vorteile von PSK gegenüber ASK?

  • ü Die Phasenumtastung wird verwendet, um Daten effizienter als andere Modulationstypen über das HF-Signal zu übertragen. Daher ist diese Methode energieeffektiv.
  • In PSK treten im Vergleich zur ASK-Modulation weniger Fehler auf und belegen auch die gleiche Bandbreite wie ASK.
  • Bessere Datenübertragungsrate, die normalerweise von PSK erreicht wird, dh QPSK, 16 QAM usw.

Was sind die Hauptunterschiede zwischen QAM und QPSK?

 QAM unterscheidet sich von QPSK in Bezug auf die spektrale Breite.

  • Die spektrale Breite des QPSK ist breiter als die des QAM.
  • Zusätzlich hat QAM eine höhere Bitfehlerrate als QPSK.

Was sind die Hauptunterschiede zwischen QPSK und PSK?

  • Bei der Phasenumschalttaste erfolgt die Phasenverschiebung um 180 Grad. Im Fall von QPSK beträgt die Verschiebung ein Vielfaches von neunzig Grad.
  • QAM ist eine Gruppe von Amplitude Shift Key und Phase Shift Key.

Vergleich von binärer Modulation und M-Array-Modulation:

  • Das Wort binär bedeutet zwei Bits. Binär Modulation ist die Art der digitalen Modulationstechnik.
  • M bezeichnet einfach eine Ziffer, die der Anzahl möglicher Kombinationen für eine bestimmte Anzahl binärer Variablen entspricht. M-Array Modulation ist die Art der digitalen Modulationstechnik

 Was sind die Unterschiede zwischen MSK und QPSK?

Digitale Modulation: MSK vs QPSK

Leistungsmetriken für das digitale Modulationsschema:

 Die Bitfehlerrate, die Leistungsspektren und die Bandbreiteneffizienz sind einige der Leistungsmetriken des digitalen Kommunikationssystems. Die wünschenswerten Eigenschaften

  1. BER sollte gut und in Grenzen sein.
  2. Die Signalübertragung sollte einschließlich geringerer Übertragungsbandbreiten erfolgen.
  3. Es sollte eine minimale Sendeleistung verwendet werden.
  4. Das System sollte kostengünstiger sein.

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