Модуляция при передаче дискретных сигналов

При передаче дискретной информации посредством модуляции единицы и нули кодируются изменением амплитуды, частоты или фазы несущего синусоидаль­ного сигнала. В случае когда модулированные сигналы передают дискретную информацию, вместо термина «модуляция» иногда используется термин «мани­пуляция»: амплитудная манипуляция (Amplitude Shift Keying, ASK), частотная манипуляция (Frequency Shift Keying, FSK), фазовая манипуляция (Phase Shift Keying, PSK).

Пожалуй, самый известный пример применения модуляции при передаче дис­кретной информации — это передача компьютерных данных по телефонным ка­налам. Типичная амплитудно-частотная характеристика стандартного абонент­ского канала, называемого также каналом тональной частоты, представлена на рис. 9.2. Этот составной канал проходит через коммутаторы телефонной сети и соединяет телефоны абонентов. Канал тональной частоты передает частоты в диапазоне от 300 до 3400 Гц, таким образом, его полоса пропускания равна 3100 Гц. Такая узкая полоса пропускания вполне достаточна для качественной передачи голоса, однако она недостаточно широка для передачи компьютерных данных в виде прямоугольных импульсов. Решение проблемы было найдено благодаря аналоговой модуляции. Устройство, которое выполняет функцию мо­дуляции несущей синусоиды на передающей стороне и обратную функцию демо­дуляции на приемной стороне, носит название модем (модулятор-демодулятор).

Рис. 9.2. Амплитудно-частотная характеристика канала тональной частоты

На рис. 9.3 показаны различные типы модуляции, применяемые при передаче дискретной информации. Исходная последовательность битов передаваемой информации приведена на диаграмме, представленной на рис. 9.3, а.

При амплитудной модуляции для логической единицы выбирается один уро­вень амплитуды синусоиды несущей частоты, а для логического нуля — другой (рис. 9.3, б). Этот способ редко используется в чистом виде на практике из-за низкой помехоустойчивости, но часто применяется в сочетании с другим видом модуляции — фазовой модуляцией.

ф₂

Рис. 9.3. Различные типы модуляции

При частотной модуляции значения нуля и единицы исходных данных переда­ются синусоидами с различной частотой — f₀ и f_х (рис. 9.3, в). Этот способ моду­ляции не требует сложных схем и обычно применяется в низкоскоростных моде­мах, работающих на скоростях 300 и 1200 бит/с. При использовании только двух частот за один такт передается один бит информации, поэтому такой способ на­зывается двоичной частотной манипуляцией (Binary FSK, BFSK). Может также использоваться четыре различных частоты для кодирования двух битов инфор­мации в одном такте, такой способ носит название четырехуровневой частотной манипуляции (four-level FSK). Применяется также название многоуровневая частотная манипуляция (Multilevel FSK, MFSK).

При фазовой модуляции значениям данных 0 и 1 соответствуют сигналы оди­наковой частоты, но различной фазы, например 0 и 180° или 0, 90, 180 и 270° (рис. 9.3, г). В первом случае такая модуляция носит название двоичной фазо­вой манипуляции (Binary PSK, BPSK), а во втором — квадратурной фазовой манипуляции (Quadrature PSK, QPSK).