Манипуляция (модуляция)

Манипуляция (цифровая модуляция) — в теории передачи дискретных сообщений процесс преобразования последовательности кодовых символов в последовательность сигналов (частный случай модуляции — при дискретных уровнях модулирующего сигнала).

Виды манипуляций

Существуют следующие типы манипуляций:

• Частотная манипуляция
• Фазовая манипуляция
• Амплитудная манипуляция
• Квадратурная амплитудная манипуляция

Частотная манипуляция

Частотная манипуляция (ЧМн, англ. Frequency Shift Keying (FSK)) — вид манипуляции, при которой скачкообразно изменяется частота несущего сигнала в зависимости от значений символов информационной последовательности. Частотная манипуляция весьма помехоустойчива, поскольку помехи искажают в основном амплитуду, а не частоту сигнала.

Амплитудная манипуляция

Амплитудная манипуляция (АМн; англ. amplitude shift keying (ASK)) — изменение сигнала, при котором скачкообразно меняется амплитуда несущего колебания. При цифровой передаче данных применяется канальное кодирование, в соответствии с кодом которого происходит манипуляция с сигналом в соответствии с видом кодирования. К таким манипуляциям относятся RZ код, NRZ код, Манчестер-II, MLT-3, PAM-5.

Фазовая манипуляция

Фазовая манипуляция (ФМн, англ. phase-shift keying (PSK)) — один из видов фазовой модуляции, при которой фаза несущего колебания меняется скачкообразно в зависимости от информационного сообщения.

• 
  Двоичная фазовая манипуляция (BPSK)
• 
  Квадратурная фазовая манипуляция (QPSK)
• 
  Восьмеричная фазовая манипуляция (8-PSK)

Квадратурная амплитудная манипуляция

Сигнальное созвездие 16 позиционного КАМн сигнала (16-QAM с применением кода Грея)

Квадратурная амплитудная манипуляция (КАМ, англ. Quadrature amplitude modulation (QAM)) — манипуляция, при которой изменяется как фаза, так и амплитуда сигнала, что позволяет увеличить количество информации, передаваемой одним состоянием (отсчётом) сигнала. В англоязычной литературе такой тип манипуляции часто называют QAM, обозначение QASK применяется редко.

Решётчатая кодированная модуляция

При использовании блочного или свёрточного кодирования помехоустойчивость радиосвязи повышается за счёт расширения полосы частоты и усложнения радиоаппаратуры без повышения отношения сигнал/шум (ОСШ). Для сохранения помехоустойчивости при том же значении ОСШ можно уменьшить используемую полосу частот и упростить радиоаппаратуру с помощью применения решётчатой кодированной модуляции (TCM), которая впервые была разработана в 1982 году Унгербоком. В основе TCM лежит совместный процесс кодирования и манипуляции.

В качестве примера рассмотрим комбинированный кодер/модулятор, общая структура которой показана на рисунке. Бит b0 позволяет выбрать одно из двух созвездий, которые получились при первом разделении. Далее выбор определяется в зависимости от бит b1 и b2.

• 
  Разделение 8-фазового созвездия для решётчатой кодированной модуляции
• 
  TCM-модулятор

Литература

• Прокис Дж. Цифровая связь = Digital Communications / Пер. с англ. под ред. Д. Д. Кловского. — М.: Радио и связь, 2000. — 800 с. — ISBN 5-256-01434-X.
• Скляр Б. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение = Digital communications: Fundamentals and Applications. — 2-е изд. — М.: Вильямс, 2003. — 1104 с. — ISBN 5-8459-0386-6.
• Феер К. Беспроводная цифровая связь: методы модуляции. / Пер. с англ. под ред. В. И. Журавлёва. — М.: Радио и связь, 2000. — 520 с. — ISBN 5-256-01444-7