مدولاسیونهای دیجیتال (ادامه)

1. بخش چهارم مدولاسیونهای دیجیتال(ادامه) Autor:Seyed Mohammad Reza Razavizadeh

2. مثال سیگنال ویدئویی با BW=4.5MHz به شیوه PCM کد شده مطلوبست: 1) اگر سیگنال با فرکانسی %20 بالای حد نایکوئیست نمونه برداری شود نرخنمونه 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؟ 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

3. شیوه های چندگانه مدولاسیون های دیجیتال • برای 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,… Autor:Seyed Mohammad Reza Razavizadeh

4. مدولاسیون های دیجیتال چندگانه(1) • 4-ASK • در 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. Autor:Seyed Mohammad Reza Razavizadeh

5. مدولاسیون 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

6. مدولاسیون 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

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

8. کاربردها و ویژ گیهای QPSK • QPSK • نوع 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 ازپیچیدگی بالایی برخوردار است. ارتباطات زیر دریائی DTH(DVB-S) Downlink Uplink Footprint Autor:Seyed Mohammad Reza Razavizadeh

9. مدولاسیون های دیجیتال ترکیبی(1) • quadrature 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. Autor:Seyed Mohammad Reza Razavizadeh

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

11. مدولاسیون های دیجیتال ترکیبی(3) نمایش سیگنال 8-QAM، ترکیبBASK وQPSK Autor:Seyed Mohammad Reza Razavizadeh

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

13. مقایسه انواع مختلف صور فلکی QAM • صور 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. Proakis and Salehi, Communications Systems Engineering, Prentice Hall 1994 pp. 653

14. مدولاسیون های دیجیتال ترکیبی(5) Trellis 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. Autor:Seyed Mohammad Reza Razavizadeh

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

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

18. تاثیر غیر خطی بودن تقویت کننده بر QAM(1) Input: Output: Non-Linear Amplifier

19. تاثیر غیر خطی بودن تقویت کننده بر QAM(2) Non-Linear Amplifier Input Constellation – 64 QAM Output Constellation

20. کاربردها و ویژ گیهای QAM • ویژگیهای 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. Autor:Seyed Mohammad Reza Razavizadeh