Interfész technika - Modulációs eljárások

• ASK - Amplitude Shift Keying - amplitúdóbillentyűzés
  A jelkészlet elemei:
  • s₁(t)=A cos(ω_vt)
  • s₂(t)=0

• FSK - Frequency Shift Keying - frekvenciabillentyűzés A jelkészlet elemei:
  • s₁(t)=A cos(ω_vt)
  • s₂(t)=A cos((ω_v+Dω)t) ahol: Dω - a frekvencialöket

• PSK - Phase Shift Keying A jelkészlet elemei:
  • s₁(t)=A cos(ω_vt)
  • s₂(t)=A cos((ω_vt+Dφ)t) ahol: Dφ=π - a fázislöket

• QAM - Quadrature Amplitude Modulation - Kvadratúra amplitúdó moduláció
  Itt egy vivőfrekvenciának mind a szinuszos, mind a koszinuszos összetevőjét amplitúdóban moduláljuk. A jelkészlet elemei a következő összefüggésből határozhatók meg:
  s(t)=a(t)cos(ω_vt)-b(t)sin(ω_vt)=sqrt(a^2(t)+b^2(t)) cos (ω_vt+φ(t))
  ahol:
  a(t) és b(t) a két moduláló jel időfüggvénye
  φ(t)=arctg(b(t)/a(t)
  A modulált jel amplitúdómodulációt és fázismodulációt egyaránt tartalmaz. Ezzel a modulációval egyidejűleg két jelet lehet az átviteli úton ugyanabban a frekvenciasávban továbbítani.

• QPSK vagy 4QAM - négyállapotú fázismoduláció
  Ez a moduláció a QAM speciális esete, amikor a(t)=+/-1, és b(t)=+/-1. Ebből következően a jelkészlet négy elemű.
  Adatátvitelnél a(t)-hez és b(t)-hez az adatjel két egymást követő bitjét rendelik. Ezáltal a jelzési sebesség a bitsebesség fele lesz.
  A modulátor és demodulátor blokkvázlata:

            modulátor             átviteli út                demodulátor
               +---+                                  +---+  +----+  +---+
       a(t)----| x |------+                      +----| x |--| LP |--| K |--->a(t)
               +-+-+      |                      |    +-+-+  +----+  +---+
                 |        |                      |      |
               +-+-+    +-+-+                    |    +-+-+
               |π/2|    | + |-----> s(t) ----->--|    |π/2|
               +-+-+    +-+-+                    |    +-+-+
       vivő -->--|        |      az s(t)-ből  ->-|------|
               +-+-+      |       kinyert ref.jel|    +-+-+  +----+  +---+
       b(t)----| x |------+                      +----| x |--| LP |--| K |--->b(t)
               +---+                                  +---+  +----+  +---+
  
  
  x - szorzó áramkör
  π/2 - fázistoló
  LP - aluláteresztő
  K  - komparátor
  

  Az átviteli út torzításainak hatását az a(t) és b(t) jelekre a szemábra felvételével vizsgálhatjuk. Amennyiben az a(t) és b(t) jelek együttesen is rendelkezésre állnak, készíthetünk az oszcilloszkóppal kétdimenziós szemábrát is, olymódon, hogy x-y módban jelenítjük meg a jeleket az oszcilloszkópon, mintha Lissajous görbét akarnánk felvenni fázisszög méréshez. Innen adódik az ábra másik elnevezése: fázisábra, de léteznek további elnevezések is: fazorábra, vektorelrendezés, vektorábra, jeltér diagram.
  A következő ábra szemlélteti a QPSK jel fázisábráját.

  
         időfüggvény                            fázisábra
  
    ^a(t)                                     ^b(t)
    |                                         |
    1----        --d-    t                 b  |     a
    --a----b---c--------->                *   1    *
   -1    --------                             |
    |                                 -- -1--------1---->a(t)
                                           c  |     d
    ^b(t)                                 *   -1   *
    |                                         |
    1--------            t                    |
    --------------------->
   -1        --------
    |
  
  
  

  A QPSK jel fázisábrája a jelkészletnek megfelelően négy pont. Ideális átvitel esetén ezek a pontok zérus méretűek, zajos átvitel esetén kiterjedtek.

• 16QAM - 16 állapotú QAM
  Ez a moduláció a QAM speciális esete, amikor mindkét összetevő amplitúdója négy különböző érték lehet. Ebből következően a jelkészlet 16 elemű.
  Adatátvitelnél a(t)-hez és b(t)-hez az adatjel négy egymást követő bitjét rendelik. Ezáltal jelzési sebessége a bitsebesség negyede lesz.
  A következő ábra szemlélteti a 16QAM jel fázisábráját.

  
  
                       ^b(t)
           *       *   |    *      *
                       |
                       |
           *       *   |    *      *
                       |
        ------------------------------>a(t)
                       |
           *       *   |    *      *
                       |
                       |
           *       *   |    *      *
                       |
  
  

• CAP - Carrirerless Amplitudo/Phase Modulation
  Ez egy az AT&T által kidolgozott - a HDSL, ADSL modemekben alkalmazott - QAM alapú modulációs eljárás.

• DMT (Discrete MultiTone modulation) - Diszkrét több vivős moduláció.
  Ez egy az Amati Communications által kidolgozott QAM alapú modulációs eljárás
  Alkalmazás: első: 19,2 kbit/s modem, ADSL modemek.

  Ennek lényege az, hogy a frekvenciatartományban az átvitelre használt frekvenciasávot több, egymás utáni kis sávszélességű csatornára osztják, és azokon külön-külön (párhuzamosan) viszik át a továbbítandó információt.
  Az egyes csatornákban a moduláció QAM. Az állapotok számát -és ezzel együtt az időegység alatt továbbított bitek számát a sávszélességet a csatornákban a jel/zaj viszony határozza meg, mely csatornánként eltérő lehet. Ezt illusztrálja a következő ábra:

  

  Az ábra baloldalán az egyes csatornák által átvitt bitek száma látható zajmentes (ideális) esetben. A középső ábrán a modulált jel, az áthallott jel és egy rádió jel (HF) spektruma látható egymásra rajzolva. A jobboldali ábra, a ténylegesen átvitt bitek számát mutatja. Látható, hogy a magasabb frekvenciák felé a az időegység alatt átvitt bitek száma - máskáppen mondva a csatornák sávszélessége - csökken az áthallás miatt, továbbá a rádió frekvenciájának környezetében nincs is átvitel.

  A sávszélesség szót itt két értelemben is használtuk. Az első a klasszikus értelmezés, a frekvenciatartományban kettő, egy felső- és egy alsó frekvencia különbsége. A második, később bevezetett értelmezés szerint a sávszélesség egy digitális csatornán az időegység alatt átvitt bitek száma.