Nola eraitsi fase digitalen modulazioa

Irrati maiztasuneko desmodulazioa
Eskuratu jatorrizko datuak digitalki nola erauzten diren fase-aldaketaren uhin-forma batetik.

Aurreko bi orrialdeetan datu analogikoak daramaten AM eta FM seinaleak demodulatzeko sistemak eztabaidatu genituen, hala nola (digitalizatu gabeko audioak). Orain, hirugarren modulazio orokorraren bidez kodetutako jatorrizko informazioa nola berreskuratzeko prest gaude, hots, fase modulazioa.

Hala ere, fase analogikoen modulazioa ez da ohikoa, eta fase digitalaren modulazioa oso ohikoa da. Beraz, zentzuzkoagoa da PM demodulazioa aztertzea RF komunikazio digitalaren testuinguruan. Gai hau aztertuko dugu bitar faseen aldaketako kode (BPSK) erabiliz; hala ere, jakitun da koadro laburtzearen aldaketa (QPSK) haririk gabeko sistema modernoentzat garrantzitsuagoa dela.

Izenak dioen bezala, bitar faseen aldaketen bideratzeak datu digitalak adierazten ditu, fase bat 0 bitari eta fase desberdina binar 1 esleituz. Bi faseak 180 ° bereizten dira demodulazio zehaztasuna optimizatzeko. Bi faseen balioen arteko bereizketak erraztu egiten du. sinboloak deskodetzeko.

Biderkatu eta integratu - eta sinkronizatu
BPSK demoduladorea bi bloke funtzionalek osatzen dute nagusiki: biderkatzailea eta integratzailea. Bi osagai horiek jatorrizko bitarreko datuekin bat datorren seinalea sortuko dute. Hala ere, sinkronizazio zirkuituak ere behar dira, hartzaileak gai izan behar baitu bit-aldien arteko muga identifikatzeko. Hau desberdintasun garrantzitsua da demodulazio analogikoaren eta demodulazio digitalaren artean, beraz, azter dezagun arreta gehiago.

 

Demodulazio analogikoan, seinaleak ez du hasiera edo amaierarik. Imajina ezazu audio seinale bat igortzen ari den FM transmisorea, hau da, musikaren arabera etengabe aldatzen den seinalea. Imajinatu hasieran itzalita dagoen FM hartzailea. 

Erabiltzaileak hargailua potentziatu dezake une oro, eta desmodulazio zirkuituak audio seinalea erauzten duen eramaileari ateratzen hasiko da. Ateratako seinalea bozgorailei anplifikatu eta bidali ahal zaio eta musika normala izango da. 

Hartzaileak ez du ideiarik audio seinaleak abesti baten hasiera edo amaiera adierazten duen edo demodulazio zirkuitua neurri baten hasieran funtzionatzen duen, edo eskuineko taupadan, edo bi taupaden artean. Ez du axola; Berehalako tentsioaren balio bakoitza audio seinalearen une zehatz bati dagokio, eta soinua berriz sortzen da berehalako balio horiek guztiak segidan gertatzen direnean.

Modulazio digitalarekin egoera guztiz bestelakoa da. Ez gara berehalako anplitudeez ari, baizik eta informazio zehatz bat adierazten duen anplitudeen sekuentzia bat da, hots, zenbaki bat (bat edo zero). 

Anplitudeen sekuentzia bakoitza, sinbolo deritzona, iraupen biko berdina duena, aurreko eta hurrengo sekuentzietatik bereiztu behar da: esatariak (goiko adibidetik) modulazio digitala erabiltzen ari bazen eta hartzailea pizten eta demodulatzen hasi bazen. ausazko puntuan, zer gertatuko litzateke? 

Beno, hartzailea ikur baten erdian demodulatzen hasiko balitz, sinbolo baten erdia eta hurrengo ikurraren erdia interpretatzen saiatuko litzateke. Horrek, noski, akatsak ekarriko lituzke; Logika-zero sinbolo bat jarraituta logika-zero sinbolo bat berdina edo zero gisa interpretatzeko aukera berdina izango luke.

Argi dago, beraz, sinkronizazioak lehentasuna izan behar duela edozein RF sistema digitaletan. Sinkronizaziorako ikuspegi zuzen bat pakete bakoitzari aurretiko "prestakuntza sekuentzia" batekin aurreratzea da, zero sinboloak eta sinboloak txandakatuz (goiko diagrama bezala). Hartzaileak zero-bat-zero trantsizio hauek erabil ditzakezu sinboloen arteko denbora-muga identifikatzeko, eta, ondoren, paketean dauden gainerako ikurrak egoki interpreta daitezke sistemaren aurrez definitutako sinboloen iraupena aplikatuz.

Biderketen eragina
Arestian esan bezala, PSKren desmodulaziorako oinarrizko urratsa biderkadura da. Zehatzago esanda, sarrerako BPSK seinalea erreferentziako seinale batez biderkatzen dugu eramaile maiztasuneko berdinarekin. Zer egiten du honek? Ikus dezagun matematika; lehena, produktua bi funtzio sinusikoetarako identifikatu:

 

Sino generiko funtzio hauek maiztasun eta fasea dituzten seinaleak bihurtzen baditugu, hauek ditugu:

Sinplifikatuz, honako hauek ditugu:

Beraz, maiztasun berdineko baina fase desberdinetako bi sinusoide biderkatzen ditugunean, emaitza maiztasun bikoitzaren sinusoidea gehi bi faseen arteko diferentziaren araberakoa da. 

Desplazamendua gakoa da: jasotako seinalearen fasea erreferentziako seinalearen fasearen berdina bada, cos (0 °) dugu, hau da. 1. Jasotako seinalearen fasea 180º desberdina bada. erreferentzia seinalea, cos (180 °) dugu, hau da –1. Horrela, biderkatzailearen irteerak DC desplazamendu positiboa izango du balio bitarretako batentzat eta DC balio negatiboa beste balio bitarrentzako. Desplazamendu hau ikur bakoitza zero edo bat bezala interpretatzeko erabil daiteke.

Simulazioa berrestea
BPSK modulazio eta demodulazio zirkuitu honetan erakusten dizu nola sor daitekeen BPSK seinalea LTspice-n:

Bi iturri sinusoidun (fase = 0 ° eta bata fase = 180 °) bi tentsio kontrolatutako etengailuekin konektatuta daude. Bi etengailuek uhin karratuen kontrol seinale bera dute, eta pizteko eta itzaltzeko erresistentziak bata irekita egon dadin konfiguratuta daude. Bi etengailuen "irteera" terminalak lotuta daude eta op-amp-ek bufferraren emaitza da seinalea. Honela dirudi:




Ondoren, erreferentziako sinusoidea (V4) dugu BPSK uhin-formaren maiztasunarekin berdina eta, ondoren, portaera-tentsio-iturri bat erabiltzen dugu BPSK seinalea erreferentziako seinalearen bidez biderkatzeko. Hona hemen emaitza:




Ikus dezakezuenez, seinale erauzia jaso den seinalearen maiztasunaren bikoitza da eta ikur bakoitzaren fasearen arabera DC desplazamendu positiboa edo negatiboa du. Gero seinale hori bit aldi bakoitzari dagokionez integratzen badugu, jatorrizko datuekin bat datorren seinale digitala izango dugu.

Detekzio koherentea
Adibide honetan, hartzailearen erreferentzia seinalearen fasea sarrerako modulatutako seinalearen fasearekin sinkronizatzen da. Hori erraz egiten da simulazio batean; bizitzan egiazki zailagoa da. Gainera, "Kodetze diferentziala" atal honetan azaltzen den bezala, ezin da erabili igorlearen eta hartzailearen arteko desberdintasun faseen menpe dauden sistemetan. 

Adibidez, hartzailearen erreferentziako seinalea fasetik 90 ° kanpo badago igorlearen garraiatzailearekin, erreferentziaren eta BPSK seinalearen arteko desberdintze fasea beti 90 ° izango da eta cos (90 °) 0. Horrela, DC desplazamendua galdu eta sistema guztiz funtzionala da.

Hori baieztatu daiteke V4 iturriaren fasea 90º-ra aldatuz; hona hemen emaitza:

Laburpena
* Desmodulazio digitalak bit-aldi sinkronizazioa eskatzen du; hartzaileak gai izan behar du ondoko sinboloen arteko mugak identifikatzeko.

* Binary-shift-keying seinaleak bitar daitezke, biderketa bidez integratu ondoren. Biderkatze-pausoan erabilitako erreferentzia-seinaleak igorlearen garraiatzailearen maiztasun bera du.

* Fase-aldatze arrunta fidagarria da hartzailearen erreferentzia seinaleen faseak igorlearen eramaile fasearekin sinkronizazioa mantendu dezakeenean soilik.

Utzi mezu bat 

Mezu zerrenda