Причины применения полосовой модуляции

Цифровая модуляция – это процесс преобразования цифровых символов в сигналы, совместимые с характеристиками канала. При узкополосной модуляции (baseband modulation) эти сигналы обычно имеют вид импульсов заданной формы. При полосовой модуляции (bandpass modulation) импульсы заданной формы модулируют синусоиду, называемую несущей волной (carrier frequency), затем следует передача на нужное расстояние с использованием радиочастот. Для этого несущая преобразовывается в электромагнитное поле. Несущая для передачи узкополосных сигналов нужна по следующим причинам:

Передача электромагнитного поля через пространство выполняется с помощью антенн. Размер антенны зависит от длины волны и текущей задачи. Для переносных телефонов размер антенны обычно равен , а длина волны , где c =3*10⁸ м/с– скорость света. Рассмотрим передачу узкополосного сигнала (скажем, имеющего частоту f=3000 Гц) путем сопряжения его непосредственно с антенной без использования несущей. Какая антенна нам понадобится? Возьмем стандарт телефонной промышленности, . Получаем, что для узкополосного сигнала м. Следовательно, длина антенны км. Если же узкополосная информация модулируется несущей более высокой частоты, например, 900 МГц, размер антенны будет составлять м. см. Таким образом, приведенные расчеты показывают, что модулирование несущей частоты, или полосовая модуляция – это этап, необходимый для всех систем, использующих радиопередачу.

Полосовая модуляция имеет и другие важные преимущества при передаче сигналов. При использовании канала более чем одним сигналом, модуляция может применяться для выделения различных сигналов. Этот метод называется уплотнением с частотным разделением. Модуляция может использоваться для преодоления последствий межсимвольной интерференции (intersymbol interference – ISI). Вследствие системной фильтрации принятые импульсы могут перекрываться (как это показано на рисунке 8.1) и вследствие искажения при проходе по каналу связи импульсы могут «размываться» на соседние интервалы передачи символов, таким образом мешая процессу обнаружения.

Рисунок 8.1 Межсимвольная интерференция

Класс схем модулирования, известный как модулирование расширенным спектром, требует полосы, значительно превышающей минимальную полосу, необходимую для передачи сообщения.

Кроме того, модуляция может использоваться для перемещения сигнала в диапазон частот, в котором легко удовлетворяются специфические конструктивные требования, например, относящиеся к фильтрации и усилению.

Полосовая модуляция – это процесс преобразования информационного сигнала в синусоидальную волну. При цифровой модуляции синусоида на интервале Т называется цифровым символом. Синусоиды могут отличаться по амплитуде, частоте и фазе. Таким образом, полосовую модуляцию можно определить как процесс варьирования амплитуды, частоты или фазы (или их комбинаций) радиочастотной несущей согласно передаваемой информации.