Amplituudmanipulatsioon

Allikas: Vikipeedia

Amplituudmanipulatsioon (ing.k. amplitude shift-keying, lühend ASK) on digitaalmodulatsioon, mille korral moduleeritakse kandevõnkumise amplituudi digitaalset informatsiooni kandva signaaliga.

Amplituudmanipulatsiooni vormide hulka kuuluvad: OOK, APSK ja MASK


Modulatsioon[muuda | redigeeri lähteteksti]

Siinuselise kandevõnkumise amplituudmoduleerimine (AM) ja sagedusmoduleerimine (FM)

Modulatsioon on info edastamiseks kasutatava signaali (kandesignaali) mingi parameetri muutmine ülekantava infosignaali muutumise taktis. Modulatsiooni eesmärgiks on tagada piiratud sagedusalas ülekandekanalis signaali edastamine, vähendada edastatava signaali kuju või tema vajaliku parameetri moonutusi ülekandel ja edastada mitut signaali samaaegselt ülekandekanalites. [1]


Digitaalmodulatsioon[muuda | redigeeri lähteteksti]

Digitaalmodulatsiooni korral moduleeritakse pidevat kandevõnkumist piiratud arvu väärtustega digitaalsignaaliga [2]. Kõige lihtsamal kujul on tegu binaarse digitaalsignaaliga, mille kaks võimalikku väärtust on 1 ja 0 [3]. Digitaalse modulatsiooni puhul on eesmä rgiks pigem signaali sümbolte selline edastus, mis võimaldaks vastuvõtjas signaali sümboleid üksteisest vigadeta eristada kui signaali ajaline kuju. Antud modulatsiooni korral võib signaali kuju muutuda sest oluline on vaid signaali äratundmine. Digitaalsete modulatsiooniviiside juures on kvaliteedi näitajaks biti vea tõenäosus. Kandeesignaali moduleerimine toimub kolme võimaliku suuruse manipuleerimisega – kandelaine amplituud, sagedus ja faasinurk. [1] Demoduleerimine võib olla nii koherentne kui ka mittekoherentne. Koherentse demoduleerimise juures on vastuvõtja poolel signaali faas teada kuid mittekoherentse demoduleerimise puhul on signaali faas tadmata. On võimalik vaadelda rohkem kui 1 bittiga edastatavat signaali, näiteks võime signaali vaadelda kui kahe biti kombinatsioone ja üldjuhul on võimalike väärtuste arv M=2^q . Antud signaali korral kasutatakse nn mitmepositsioonilisi modulatsiooniviise. Digitaalset modulatsiooni võib vaadelda kui kaheosalist protseduuri, kus esimeses osas teisednatakse digitaalne sisendsignaal vahepealseks analoogsignaaliks ning teises osas toimub analoog-modulatsioon.[1]

ASK[muuda | redigeeri lähteteksti]

Amplituudmanipulatsioon ehk ASK on digitaalmodulatsioon, mille korral moduleeritakse kandevõnkumise amplituudit digitaalset informatsiooni kandva signaaliga. Selle eesmärgiks on kanda sümbolid üle võimalikult väikeste vigadega. Amplituudmanipulatsiooni puhul on tegu piiratud arv amplituudidega, kus iga amplituud kodeerib võrdne arv bitte. ASK nagu ka AM on lineaarne ning tundlik atmosfääri müradele, moonutustele. ASK on suhteliselt odav protsess. Amplituudmanipulatsiooni kasutatakse näiteks fiiberopikas ning ka mõningates kommunikatsioonisüsteemides just tänu oma lihtsusele. ASK-i puhul manipuleeritakse kandelaine amplituud vastavalt binaarse sisendsignaali väärtusele 1 või 0. LED saatja juures, binaarne 1 tähistab lühikest valguse impulssi ja binaarne 0 sümboliseerib valguse puudumist [4]. Kõige lihtsam ning enam levinud moodus manipuleerida signaali binaarsele süsteemile oleks lülitada amplituudi sisse ning välja. Viimase nimetus on on-off keying ehk OOK. [1] ASK süsteemi võib jaotada kolme blokki. Esimene neist sümboliseerib saatjat, teine on lineaarne mudel kanali mõjudest ning kolmas näitab vastuvõtja struktuuri.

Manipulatsioon saab toimuda kas NRZ või RZ formaadis. NRZ (non-return.to-zero) formaadi puhul on tegu binaarse koodiga kus väärtus 1 on esitatud mingi positiivse pingega ning väärtuse 0 juures on tegemist negatiivse pingega, sellel juhul on pulssidel rohkem energiat kui RZ formaadi puhul. RZ (return to zero) kirjeldab olukorda kui signaal läheb null väärtusele iga pulsi vahe peal. Kõik pulsid on hõlpsasti eristatavad kuid RZ puuduseks NRZ-i ees on see, et RZ kasutab kaks korda suuremat ribalaiust kui NRZ. Samuti on kasutusel mõningates kohtades RZI (return-to-zero, inverted) kus binaarse signaali 0 korral on signaal (mis on lühem kui kella tsükkel) ja kui binaarne signaal on 1 siis impulss puudub. [5]

Amplituudmanipulatsiooni liigid[muuda | redigeeri lähteteksti]

OOK (On-off keying)[muuda | redigeeri lähteteksti]

OOK näide.

OOK puhul on tegu binaarsüsteemiga mis edastab digitaalseid andmeid kandevsignaali eksisteerimise ja puudumisega. Binaarsüsteemi 1 tähistaks kandevsignaali olemasolu mingi teatud kestvusega ja kui signaal puudub siis oleks tegu 0-ga. On-off keying on kõige lihtsamal kujul kasutatud morse koodi edastamiseks raadio sagedustel. OOK kasutatakse ka optilistes kommunikatsioonisüsteemides. Lennunduses on OOK kasutusel näiteks lennujaamades kus pole meeskonda, et piloodid saaksid VHF raadio kaudu lülitada sisse maandumisraja tuled. [6] Kõige lihtsam moodus on-off keying-u teostamiseks on kasutada mingit lülitusseadet. OOK puhul toimub koherentne vastuvõtt ning kasutatakse õige sageduse ja faasiga tüüritavat sünkroondetektorit millele järgneb madalpääsfilter.

MASK[muuda | redigeeri lähteteksti]

MASK ehk M-järku amplituudmanipulatsioon tuleb ennem uurida PAM ehk impulss-amplituud modulatsiooni kuna MASK-i võib pidada PAM alamklassiks. Imulss-amplituud modulatsiooni puhul on informatsioon kodeeritud signaali impulsside ampiltuudidesse. Tegu on analoog impulss modulatsiooni skeemiga. Näide: kahe bitiline modulaator (PAM-4) võtab kaks bitti korraga ja paigutab signaali amplituudi ühele neljast võimalikust väärtusest, näiteks -3volti, -1volt, 1 volt ja 3volti. PAM on kasutusel internetis (Fast Ethernet 100BASE-T2) ja näiteks ka LED draiverite puhul [7]. MASK’i puhul on andmete bititd koondatud n arv gruppidesse. Iga grupp on paigutatud amplituudile. MASK kujutab endast n arv erinevate amplituudidega bitte mitte nagu OOK kus edastati signaali ühe biti kaupa. Kui sümboli kestvus jätta samaks vajab MASK süsteem sama ribalaiust OOK-ga kuid bittide arv on M.järku amplituudmanioulatsiooni juures n korda suurem [8].


APSK[muuda | redigeeri lähteteksti]

APSK ehk amplituud ja faasimanipulatsioon on digitaalne modulasioon kus andmed kantakse edasi kas muutes või või moduleerides nii kandevsignaali amplituudi kui ka faasi. See kombineerib amplituudmanipulatsiooni (ASK) ja faasimanipulatsiooni (PSK), et suurendada sümbolite edastamise hulka ühes sekundis. APSK eelis näiteks 16-QAM ees on väiksem arv võimalikke amplituude mis põhjustab vähem probleeme mitte-lineaarsetes võimendites. [8]

Viited[muuda | redigeeri lähteteksti]

  1. 1,0 1,1 1,2 1,3 Ants Meister. Modulatsioon, Tallinn: TTÜ kirjastus, 1999.
  2. Quadrature Amplitude Modulation.
  3. Modulation.
  4. Amplitude-shift keying.
  5. Non-return-to-zero.
  6. On-off kaying.
  7. Pulse-amplitude modulation.
  8. 8,0 8,1 Fuqin Xiong. Digital Modulation Technique, Norwood: ARTECH HOUSE, 2006.

Vaata ka[muuda | redigeeri lähteteksti]