Mustaqil ish raqamli modulyasiya va demodulyasiya Bajardi: Tekshirdi

MUSTAQIL ISH

Raqamli modulyasiya va demodulyasiya


Bajardi: _____________________
Tekshirdi: ____________________

2023 YIL
Raqamli modulyasiya va demodulyasiya
Raqamli modulyasiya va demodulyasiyada aloqa kanallari orqali axborotlar
bitlar oqimlari ko’rinishida uzatiladi. Bit bu ikkilik belgilari bo’lib, 1 yoki 0
qiymatlarni qabul qiladi. Bunday bitlar axborot anbalaridan kelib tushadi va
raqamli yoki analogli ko’rinishda (ARO’ bilan birgalikda) bo’lishi mumkin.
Manbadan raqamli yoki ARO’ga ega analogli bitli axborotlar ketma-ketligini olish
uchun axborotlarni siqish talab etiladi. Raqamli modulyasiya axborotli bitlarni
kanal bo’yicha uzatish uchun analogli signalga o’zgartiradi. Demodulyasiya
qilishda kanal bo’yicha qabul qilingan signal asosidagi dastlabki bitlar ketma ketligini tiklash amalga oshiriladi. Raqamli modulyasiya qilishning konkret
metodini tanlashda quyidagi asosiy qarashlarga tayaniladi:
- ma’lumotlarni uzatishda yuqori tezkorlik;
- spektrdan foydalanishda yuqori samaradorlik (chastota diapazonining
minimal qiymati);
- quvvat byudjeti ma’nosida yuqori samaradorlik ( uzatishda talab qilingan
minimal quvvat);
- kanaldagi xalallarga chidamlilik (bitlar bo’yicha xatoliklarning minimal
extimolligi);
- kam quvvatli va unchalik qimmat bo’lmagan qurilmalar yordamida amalga
oshirish.
Ko’pincha bu talablar bir-biriga qarama-qarshi hisoblanib, ular orasida yaxshi
kompromisga erishiladigan modulyasiyalash metodlari tanlanadi.
Raqamli modulyasiya qilishning ikkita asosiy kategoriyasi mavjuddir, ya’ni
amplitudali, faza va chastotali modulyasiya. Chastota-modulyasiyalangan signal
ko’pincha doimiy egiluvchiga ega bo’lib, nochiziqli metodlardan foydalanib
generasiya qilinadi, uni yana doimiy egiluvchi yoki nochiziqli modulyasiya
qiluvchi deb ataladi, amplitudali va fazali modulyasiyani esa, chiziqli modulyasiya
deb ataladi. Chiziqli modulyasiya qilish, nochiziqli modulyasiya qilishga
qaraganda yaxshi spektral xarakteristikalarga ega hisoblanadi, chunki nochiziqli
ishlov berish spektrning kengayishiga olib keladi. Lekin amplitudali va fazali
modulyasiyada axborot uzatilayotgan signalning amplitudasida yoki fazasda
mavjud bo’ladi va ular so’nish va interferensiya ta’sirlarini juda sezuvchan
hisoblanadi. Undan tashqari amplituda va faza modulyasiya uslublari ko’pincha
chiziqli kuchaytirgichlarni talab qiladi, bunday qurilmalar nochiziqli
modulyasiyada qo’llaniladigan nochiziqli kuchaytirgichlarga qaraganda qimmat
turadigan va quvvati jihatdan kam samarali qurilmalar hisoblanadi. Shuning uchun
chiziqli va nochiziqli modulyasiya o’rtasidagi kelishuv, bir tomondan spektrdan
foydalanish samaradorligi bilan, ikkinchi tomondan quvvat bo’yicha samaradorligi
va kanalning o’tkazuvchanligining yomonlashuviga bo’lgan turg’unlikni tanlash
hisoblanadi. Modulyasiya uslubi aniqlangandan so’ng, kombinasiya o’lchamini
tanlash kerak hisoblanadi (holatlar diogrammasi o’lchamini). Ko’p sonli holatlarga
ega modulyasiya uslublari signalning berilgan o’tkazuvchanlik polosas ida
ma’lumotlarni yuqori tezkorlikda uzatilishini ta’minlaydi, lekin apparaturalarning
deffektlariga, shovqinlarga va so’nishlarga juda sezgir hisoblanadi. Ba’zi bir
demodulyatorlarda, uzatilayotgan signalga nisbatan kogerent bo’lgan tayanch faza
talab qilinadi. Bunday kogerent fazani hosil qilish murakkab hisoblanadi yoki
qabul qilgichning murakkabligini oshirib yuboradi. Shuning uchun qabul qilgichda
kogerent tayanch faza talab qilmaydigan modulyasiya uslublari kelajagi porloq
uslublar hisoblanadi.
Chegaralangan o’tkazuvchanlik polosasida modulyasiya qilish tamoyili.
Polosali raqamli modulyasiyaning asosiy tamoyili, axborotli bitlar oqimini chastota
tashuvchi signallar orqali kodlashtirish va so’ngra aloqa kanali bo’yicha uzatish
hisoblanadi. Qabul qilingan signaldan axborotli bitlar oqimini ajratib olish jarayoni
demodulyasiya deb ataladi. Uzatilayotgan signalga kanal orqali kiritilayotgan
buzilishlar, demodulyasiya jarayonida raqamli xatoliklarni keltirib chiqarishi
mumkin. Chegaralangan o’tkazuvchanlik polosasida modulyasiya qilishdan
maqsad, ma’lumotlarda xatoliklar extimolligi minimal bo’lgan hollarda bitlarni
yuqori tkzkorlikda uzatishdan iboratdir.
Umuman modulyasiyalashda axborotlar chastota tashuvchi signalning α(t) –
amplitudasi, f(t) – chastotasi, yoki Ɵ(t) – fazasi bo’yicha kodlashtirilishi mumkin.
Shuning uchun modulyasiyalangan signalni quyidagi ko’rinishda tasvirlash
mumkin:
S(t) = α(t)cos[2π( f
c
+ f(t))t + Ɵ(t) + φ
0
] = α(t)cos[2π( f
c
t + φ(t) + φ
0
), (5.48)
bu yerda, φ(t) = 2π f(t))t + Ɵ(t), φ
0
esa tashuvchi signal fazasining siljishi.
Modulyasiyalangan signalning bunday tasvirlanishi chastotali va fazali
modulyasiyalarni burchak modulyasiyasiga birlashtiradi.
5.48 ifodaning o’ng tomonini sinfazali va kvadratli tashkil etuvchilardan
foydalanib quyidagicha yozish mumkin:
S(t) = α(t)cos(φ(t) + φ
0
) cos(2π f
c
t) - α(t)sin φ(t) + φ
0
)sin(2π f
ct)=
=SI
(t)cos(2π f
c
t)-S
Q
(t)sin(2π f
c
t), (5.49)
bu yerda, S
I
(t) = α(t)cos(φ(t) + φ
0
) - S(t) signalning sinfazali tashkil etuvchisi, S
Q
(t)
= α(t)sin φ(t) + φ
0
) – uning kvadraturali tashkil etuvchisi. S(t) signalni, uning
ekvivalent past chastotali tasvirlanishi orqali ifodalash ham mumkin:
S(t) = Re{ }, (5.50)
bu yerda, u(t) = S
I
(t) + jS
Q
(t) . Bunday tasvirlanishning foydaligi shundaki,
qabul qilgichlar ko’pincha signalning sinfazali va kvadraturali komponentlariga
alohida ishlov beradi.
Amplitudali va fazali modulyasiya. Amplitudali va fazali modulyasiya
qilishda axborotlar oqimi uzatilayotgan signalning amplitudasi yoki fazasi bo’yicha kodlanadi. Bu quyidagicha amalga oshiriladi: T
S
vaqt intervali davomida
K = log2
M bit, uzatilayotgan s(t) signalnig amplitudasi yoki fazasi bo’yicha
kodlanadi, bunda 0 ≤ t < T
s
. Bu davrda uzatilgan S(t) =S
I
(t)cos (2πf
c
t) –
S
Q
(t)sin(2πf
c
t) signalni, uning signalli fazosida, φ
1
(t) = g(t) cos(2πf
c
t+φ
0
) va φ
2
(t)
= -g(t) sin(2πf
c
t+φ
0
) bazis funksiyalari bilan S(t) = =S
i1
φ
1
(t) + S
i2
φ
2
(t) kabi
yozish mumkin, bu yerda g(t)-shakllanilayotgan impuls. [kT,(k+1)T] vaqt intervali
davomida, φ
0
= 0 bo’lganda, i-xabarni uzatish uchun S
I
(t) = S
i1g
(t), S
Q
(t)= S
i2g
(t)
deb qabul qilamiz. Bu sinfazali va kvadraturali tashkil etuvchilar bo’lib,
modulyasiyalashtirilayotgan signalning chastota polosasida joylashgan bo’lib,
ularning spektral xarakteristikalari g(t) impuls shakli orqali aniqlanadi. Xususan,
ularning V o’tkazuvchanlik polosalari g(t) signal chastotasi polosasi kengligiga
tengdir va S(t) uzatilayotgan signal, f
c
markaziy chastotali va 2V o’tkazuvchanlik
polosasi kengligiga ega polosali signalni tasvirlaydi. Amaliyotda V = Kg
/ T
s
deb
qabul qilinadi, bu yerda Kg
impulsning shakliga bog’liq hisoblanadi, ya’ni
to’g’riburchakli impulslar uchun Kg
= 0,5, ko’tarilgan kosinus impulslari uchun
0,5 ≤ Kg
≤ 1 teng hisoblanadi. Shuning uchun to’g’ri burchakli impulslar uchun
g(t) signalning chastota polosasi kengligi 0,5/ T
s
ni tashkil etadi, S(t) signal
polosasi kengligi esa 1/ T
s
ga teng. Amplitudali va faza modulyasiya uchun
signalning yulduzsimonligi {(S
i1, Si2) R2 , i = 1,…,M} yulduzsimon nuqtalar
asosida shakllanadi. S(t) ning ekvivalent past chastotali tasvirlanishi quyidagi
ko’rinishga ega bo’ladi:
S(t) = Re{ } (5.51)
Bu yerda x(t) = (s
i1
+ jsi2
)g(t). Yulduzsimon nuqtalar Si = (si1, si2) belgilar deb
atalib, log
2M bit uzunlikdagi xabarga moskeladi, Ts
vaqt esa belgini uzatish vaqti
deb ataladi. Bunday modulyasiyada uzatish tezkorligi belgi uchun K bit yoki R =
log2 M / Ts
sek/ bitni tashkil etadi.
Amplitudali va faza modulyasiyasining asosiy uchta tipi mavjuddir:
- amplituda-impulsli modulyasiya (AIM) – axborot faqat amplitudada
mavjud bo’ladi;
- fazali manipulyasiya (FMN) - axborot faqat fazada mavjud bo’ladi;
- kvadratli amplitudali modulyasiya (KAM) – axborot ham amplitudada,
ham fazada mavjud bo’ladi.
Raqamli modulyasiya sxemasi K = log2M
belgidagi bitlar miqdori bilan, {S
i, i = 1,…, M} signlning yulduzsimonligi va g(t) impuls shakli bilan aniqlanadi. g(t)
impuls shaklini tanlashda spektrdan foydalanish samaradorligini oshirishga va
belgilar orasidagi interferensiya bilan kurashishga ahamiyat beriladi.
Amplitudali va faza modulyasiyasi belgilarning berilgan ketma-ketligi
davrida 5.10-rasmda ko’rsatilgan modulyatordan foydalanib amalga oshirilishi
mumkin.