Tarmoq texnologiyasi: tushunchasi va mazmuni

9-Maruza
Modulatsiya va uning turlari
Reja:

1. 
   Modulatsiya haqida tushuncha
   
2. 
   Modulatsiyaning turlari
   

Keyingi yillada apparatli ta’minot va signallarga raqamli ishlov berishda erishilgan yutuqlar raqamli qabul qilgich va uzatkichlarni, analoglilariga nisbatan arzonroq, ishlashi tezkor va kam energiya talab qiluvchi qurilmalar sifatida nomoyon etdi. Undan tashqari raqamli modulyasiya analogli modulyasiyaga nisbatan juda ko’p afzalliklarga egadir, ya’ni signal spektridan foydalanishda nisbatan yuqori samaradorlikka ega, xatoliklarni to’g’rilashda samarali uslublarga ega, kanaldagi xalallarga chidamli, ko’pstasionar murojatlar uchun samarali uslublarga ega, undan tashqari ruxsat etilmagan murajatlardan himoyalash va axborot xavfsizligi juda yaxshi hisoblanadi. Xususan, yuqori darajali raqamli modulyasiya qilish metodlari, ya’ni ko’p marotabali kvatraturali amplituda modulyasiya, analogli modulyasiyaga qaraganda spektrdan juda samarali foydalanishni ta’minlaydi.Signallarni raqamli uzatishda qo’llaniladigan kodlashtirish va kodli modulyasiya qilishga erishish, bunday signallarni shovqinlarga va so’nib qolishlarga kam ta’sirchan qiladi va korreksiyalash metodlari va bir qancha tashuvchilardan foydalanish belgilar orasidagi interferensiyani kamaytirish imkoniyatini beradi. Raqamli modulyasiyada qo’llaniladigan spektrlarni kengaytirish metodlari, so’nish ta’sirlarini bir vaqtda yo’qotish yoki qabul qilishda ko’p nurli tarqaluvchi signallarni jamlash va interferensiyaga qarama – qarshi turishi va undan tashqari ko’p signallarn qabul qilish imkoniyatini yaratadi. Raqamli modulyasiya qilishda berilganlarni shifrlash juda sodda bo’lib, bu ruxsat etilmagan murajatlardan axborotlarni himoyalash va juda yuqori xavfsizlikni ta’minlaydi. Shuning uchun simsiz aloqa uchun keyingi yillarda yaratilayotgan va rejalashtirilayotgan sistemalarning barchasi raqamli hisoblanadi.

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 polosasida 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) + φ₀] = α(t)cos[2π( f_c t + φ(t) + φ₀), (5.48) bu yerda, φ(t) = 2π f(t))t + Ɵ(t), φ₀ 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) + φ₀) cos(2π f_ct) - α(t)sin φ(t) + φ₀)sin(2π f_ct)=

=SI(t)cos(2π fct)-SQ(t)sin(2π fct),

(5.49)

bu yerda, S_I(t) = α(t)cos(φ(t) + φ₀) - S(t) signalning sinfazali tashkil etuvchisi, S_Q(t)

• 
  α(t)sin φ(t) + φ₀) – 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.