In der Elektronik und dem Fernmeldewesen ist Modulation der Prozess, einen oder mehr Eigenschaften einer periodischen Hochfrequenzwellenform, genannt das Transportunternehmen-Signal mit einem modulierenden Signal zu ändern, das normalerweise zu übersendende Information enthält. Das wird auf eine ähnliche Mode einem Musiker getan, der einen Ton (eine periodische Wellenform) von einem Musikinstrument durch das Verändern seines Volumens, das Timing und Wurfs abstimmt. Die drei Schlüsselrahmen einer periodischen Wellenform sind sein Umfang ("Volumen"), seine Phase ("Timing") und seine Frequenz ("Wurf"). Einige dieser Eigenschaften kann in Übereinstimmung mit einem niedrigen Frequenzsignal modifiziert werden, das abgestimmte Signal zu erhalten. Normalerweise wird eine sinusoid Hochfrequenzwellenform als Transportunternehmen-Signal verwendet, aber ein Quadratwelle-Pulszug kann auch verwendet werden.

Im Fernmeldewesen ist Modulation der Prozess, ein Nachrichtensignal, zum Beispiel ein Digitalbit-Strom oder ein analoges Audiosignal innerhalb eines anderen Signals zu befördern, das physisch übersandt werden kann. Die Modulation einer Sinus-Wellenform wird verwendet, um ein Basisband-Nachrichtensignal in ein Passband-Signal, zum Beispiel niederfrequentes Audiosignal in ein Radiofrequenz-Signal (RF Signal) umzugestalten. In Radiokommunikationen haben Kabelfernsehen-Systeme oder das Publikum Telefonnetz zum Beispiel geschaltet, elektrische Signale können nur über ein beschränktes passband Frequenzspektrum, mit der spezifischen (Nichtnull) tiefer und den oberen Abkürzungsfrequenzen übertragen werden. Das Modulieren eines Sinuswelle-Transportunternehmens macht es möglich, den Frequenzinhalt des übertragenen Signals so nahe zu behalten, wie möglich zur Zentrum-Frequenz (normalerweise die Transportunternehmen-Frequenz) des passband.

Ein Gerät, das Modulation durchführt, ist als ein Modulator und ein Gerät bekannt, das leistet, ist der inverse Betrieb der Modulation als ein Demodulator (manchmal Entdecker oder demod) bekannt. Ein Gerät, das beide Operationen tun kann, ist ein Modem (vom "Modulator-Demodulator").

Zielen

Das Ziel der Digitalmodulation ist, einen Digitalbit-Strom über ein Analogon bandpass Kanal, zum Beispiel über das geschaltete Telefonnetz des Publikums zu übertragen (wo ein Bandfilter die Frequenzreihe auf zwischen 300 und 3400 Hz beschränkt), oder über ein beschränktes Radiofrequenzband.

Das Ziel der analogen Modulation ist, ein analoges Basisband (oder lowpass) Signal, zum Beispiel ein Audiosignal oder Fernsehsignal, über ein Analogon bandpass Kanal an einer verschiedenen Frequenz, zum Beispiel über ein beschränktes Radiofrequenzband oder einen Kabelfernsehen-Netzkanal zu übertragen.

Analoge und digitale Modulation erleichtert gleichzeitig sendende Frequenzabteilung (FDM), wohin mehrere niedrige Pass-Informationssignale gleichzeitig über dasselbe geteilte physische Medium, mit getrennten passband Kanälen (mehrere verschiedene Transportunternehmen-Frequenzen) übertragen werden.

Das Ziel von Digitalbasisband-Modulationsmethoden, auch bekannt als Liniencodieren, sollen einen Digitalbit-Strom über einen Basisband-Kanal, normalerweise eine nichtgefilterte Kupferleitung wie ein Serienbus oder ein verdrahtetes lokales Bereichsnetz übertragen.

Das Ziel von Pulsmodulationsmethoden ist, ein engbandiges analoges Signal, zum Beispiel ein Anruf über einen Breitbandbasisband-Kanal oder in einigen der Schemas als wenig Strom über ein anderes Digitalübertragungssystem zu übertragen.

In Musik-Synthesizern kann Modulation verwendet werden, um Wellenformen mit einem umfassenden Oberton-Spektrum mit einer kleinen Zahl von Oszillatoren aufzubauen. In diesem Fall ist die Transportunternehmen-Frequenz normalerweise in derselben Ordnung oder viel tiefer als die modulierende Wellenform. Sieh zum Beispiel Frequenzmodulationssynthese oder Ringmodulationssynthese.

Analoge Modulationsmethoden

In der analogen Modulation wird die Modulation unaufhörlich als Antwort auf das analoge Informationssignal angewandt. Allgemeine analoge Modulationstechniken sind:

• Umfang-Modulation (AM) (hier wird der Umfang des Transportunternehmen-Signals in der Übereinstimmung mit dem sofortigen Umfang des modulierenden Signals geändert)
• Modulation des doppelten Seitenfrequenzbandes (DSB)
• Modulation des doppelten Seitenfrequenzbandes mit dem Transportunternehmen (DSB-WC) (verwendet im Radio von AM Sendeband)
• Übertragung des unterdrückten Transportunternehmens des doppelten Seitenfrequenzbandes (DSB-SC)
• Doppeltes Seitenfrequenzband hat Transportunternehmen-Übertragung (DSB-FERNSTEUERUNG) reduziert
• Einseitenbandmodulation (SSB oder SSB-AM)
• SSB mit dem Transportunternehmen (SSB-WC)
• SSB hat Transportunternehmen-Modulation (SSB-SC) unterdrückt
• Restliche Seitenfrequenzband-Modulation (VSB oder VSB-AM)
• Quadratur-Umfang-Modulation (QAM)
• Winkelmodulation, die ungefähr unveränderlicher Umschlag ist
• Frequenzmodulation (FM) (hier wird die Frequenz des Transportunternehmen-Signals in der Übereinstimmung mit dem sofortigen Umfang des modulierenden Signals geändert)
• Phase-Modulation (PM) (hier wird die Phase-Verschiebung des Transportunternehmen-Signals in der Übereinstimmung mit dem sofortigen Umfang des modulierenden Signals geändert)

Digitalmodulationsmethoden

In der Digitalmodulation wird ein analoges Transportunternehmen-Signal durch ein getrenntes Signal abgestimmt. Digitalmodulationsmethoden können als zum Analogon digitale Konvertierung, und der entsprechende demodulation oder die Entdeckung als Konvertierung des Analogons-zu-digital betrachtet werden. Die Änderungen im Transportunternehmen-Signal werden aus einer begrenzten Zahl der M alternative Symbole (das Modulationsalphabet) gewählt.

Gemäß einer Definition des Digitalsignals ist das abgestimmte Signal ein Digitalsignal, und gemäß einer anderen Definition, die Modulation ist eine Form der zum Analogon digitalen Konvertierung. Die meisten Lehrbücher würden Digitalmodulationsschemas als eine Form der Digitalübertragung betrachten, die zur Datenübertragung synonymisch ist; sehr wenige würden es als analoge Übertragung betrachten.

Grundsätzliche Digitalmodulationsmethoden

Die grundsätzlichsten Digitalmodulationstechniken basieren auf der Texteingabe:

• Im Fall von PSK (Texteingabe der Phase-Verschiebung) wird eine begrenzte Zahl von Phasen verwendet.
• Im Fall von FSK (Frequenzverschiebungstexteingabe) wird eine begrenzte Zahl von Frequenzen verwendet.
• Im Fall davon FRAGEN (Texteingabe der Umfang-Verschiebung), eine begrenzte Zahl von Umfängen werden verwendet.
• Im Fall von QAM (Quadratur-Umfang-Modulation) wird eine begrenzte Zahl von mindestens zwei Phasen und mindestens zwei Umfängen verwendet.

In QAM sind ein Inphase-Signal (ich, signalisieren zum Beispiel eine Kosinus-Wellenform), und ein Quadratur-Phase-Signal (das Q-Signal, zum Beispiel eine Sinus-Welle) Umfang, der mit einer begrenzten Zahl von Umfängen abgestimmt ist und summiert ist. Es kann als ein Zwei-Kanäle-System gesehen werden, jedes Kanalverwenden FRAGEN. Das resultierende Signal ist zu einer Kombination von PSK gleichwertig, und FRAGEN.

In allen obengenannten Methoden wird jede dieser Phasen, Frequenzen oder Umfänge ein einzigartiges Muster von binären Bit zugeteilt. Gewöhnlich verschlüsseln jede Phase, Frequenz oder Umfang eine gleiche Anzahl von Bit. Diese Zahl von Bit umfasst das Symbol, das durch die besondere Phase, die Frequenz oder den Umfang vertreten wird.

Wenn das Alphabet aus alternativen Symbolen besteht, vertritt jedes Symbol eine Nachricht, die aus N Bit besteht. Wenn die Symbol-Rate (auch bekannt als die Baudrate) Symbole/Sekunde ist (oder baud), ist die Datenrate Bit/Sekunde.

Zum Beispiel, mit einem Alphabet, das aus 16 alternativen Symbolen besteht, vertritt jedes Symbol 4 Bit. So ist die Datenrate viermal die Baudrate.

Im Fall von PSK, FRAGEN SIE oder QAM, wo die Transportunternehmen-Frequenz des abgestimmten Signals unveränderlich ist, wird das Modulationsalphabet häufig auf einem Konstellationsdiagramm günstig vertreten, zeigend, dass der Umfang von mir an der X-Achse und dem Umfang des Q-Signals an der Y-Achse für jedes Symbol signalisiert.

Modulator und Entdecker-Grundsätze der Operation

PSK und, FRAGEN und manchmal auch FSK, werden häufig erzeugt und haben das Verwenden des Grundsatzes von QAM entdeckt. Ich und Q-Signale können in ein Komplex-geschätztes Signal I+jQ verbunden werden (wo j die imaginäre Einheit ist). Das resultierende so genannte gleichwertige Lowpass-Signal oder gleichwertige Basisband-Signal sind eine Komplex-geschätzte Darstellung des reellwertigen abgestimmten physischen Signals (das so genannte Passband-Signal oder RF-Signal).

Das sind die allgemeinen durch den Modulator verwendeten Schritte, um Daten zu übersenden:

1. Gruppieren Sie die eingehenden Datenbit in Kennwörter, ein für jedes Symbol, das übersandt wird.
2. Stellen Sie die Kennwörter zu Attributen, zum Beispiel Umfänge von mir und Q-Signalen (das gleichwertige niedrige Pass-Signal), oder Frequenz oder Phase-Werte kartografisch dar.
3. Passen Sie das Pulsformen oder eine andere Entstörung an, um die Bandbreite zu beschränken und das Spektrum des gleichwertigen niedrigen Pass-Signals normalerweise mit der Digitalsignalverarbeitung zu bilden.
4. Leisten Sie digital zur analogen Konvertierung (DAC) von mir und Q-Signalen (da heute der ganze obengenannte normalerweise mit der Digitalsignalverarbeitung, DSP erreicht wird).
5. Erzeugen Sie eine hohe Frequenzsinus-Transportunternehmen-Wellenform, und vielleicht auch einen Kosinus-Quadratur-Bestandteil. Führen Sie die Modulation zum Beispiel aus indem Sie den Sinus und die Kosinus-Wellenform mit mir und Q-Signalen multiplizieren, auf das gleichwertige niedrige Pass-Signal hinauslaufend, das Frequenz ist, die zum abgestimmten Passband-Signal oder RF-Signal ausgewechselt ist. Manchmal wird das mit der DSP Technologie, zum Beispiel direkte Digitalsynthese mit einem Wellenform-Tisch statt der analogen Signalverarbeitung erreicht. In diesem Fall der obengenannte sollte DAC Schritt nach diesem Schritt getan werden.
6. Erweiterung und Analogon bandpass durchscheinend, um harmonische Verzerrung und periodisches Spektrum zu vermeiden

An der Empfänger-Seite leistet der Demodulator normalerweise:

1. Entstörung von Bandpass.
2. Automatische Gewinn-Kontrolle, AGC (um die Verdünnung zu ersetzen, zum Beispiel verwelkend).
3. Die Frequenzverschiebung des RF-Signals zum gleichwertigen Basisband I und der Q-Signale, oder zu einem Signal der Zwischenfrequenz (IF), durch das Multiplizieren des RF-Signals mit einer lokalen Oszillator-Sinuswelle und Kosinus-Welle-Frequenz (sieh den superheterodyne Empfänger-Grundsatz).
4. Die Stichprobenerhebung und Konvertierung des Analogons-zu-digital (ADC) (Manchmal vorher oder statt des obengenannten Punkts, zum Beispiel mittels undersampling).
5. Gleichungsentstörung, zum Beispiel ein verglichener Filter, Entschädigung für die Mehrpfad-Fortpflanzung, Zeit, sich, Phase-Verzerrung und Frequenz das auswählende Verblassen ausbreitend, um Zwischensymbol-Einmischung und Symbol-Verzerrung zu vermeiden.
6. Entdeckung der Umfänge von mir und Q-Signalen, oder der Frequenz oder Phase WENN Signal.
7. Quantization der Umfänge, Frequenzen oder Phasen zu den nächsten erlaubten Symbol-Werten.
8. Von den gequantelten Umfängen, Frequenzen oder Phasen zu Kennwörtern kartografisch darstellend (hat Gruppen gebissen).
9. Parallel-serielle Konvertierung der Kennwörter in wenig Strom.
10. Geben Sie den resultierenden Bit-Strom für die weitere Verarbeitung wie Eliminierung irgendwelcher Fehlerkorrekturcodes weiter.

Wie für alle Digitalnachrichtensysteme üblich ist, muss das Design sowohl des Modulators als auch Demodulators gleichzeitig getan werden. Digitalmodulationsschemas sind möglich, weil das Paar des Sender-Empfängers vorherige Kenntnisse dessen hat, wie Daten verschlüsselt und im Kommunikationssystem vertreten werden. In allen Digitalnachrichtensystemen werden sowohl der Modulator am Sender als auch der Demodulator am Empfänger strukturiert, so dass sie inverse Betriebe durchführen.

Nichtzusammenhängende Modulationsmethoden verlangen kein Empfänger-Bezugsuhr-Signal, das mit der Absendertransportunternehmen-Welle synchronisierte Phase ist. In diesem Fall werden Modulationssymbole (aber nicht Bit, Charaktere oder Datenpakete) asynchron übertragen. Das Gegenteil ist zusammenhängende Modulation.

Liste von allgemeinen Digitalmodulationstechniken

Die allgemeinsten Digitalmodulationstechniken sind:

• Texteingabe der Phase-Verschiebung (PSK):
• Binärer PSK (BPSK), mit M=2 Symbolen
• Quadratur PSK (QPSK), mit M=4 Symbolen
• 8PSK, mit M=8 Symbolen
• 16PSK, mit M=16 Symbolen
• Differenzial PSK (DPSK)
• Differenzial QPSK (DQPSK)
• Ausgleich QPSK (OQPSK)
• π/4-QPSK
• Frequenzverschiebungstexteingabe (FSK):
• Audiofrequenzverschiebungstexteingabe (AFSK)
• Mehrfrequenzverschiebungstexteingabe (M ary FSK oder MFSK)
• Doppelton-Mehrfrequenz (DTMF)
• Texteingabe der Umfang-Verschiebung (ASK)
• Auf - von der Texteingabe (von OOK) BITTEN die allgemeinsten, zu bilden
• M ary restliche Seitenfrequenzband-Modulation, zum Beispiel 8VSB
• Quadratur-Umfang-Modulation (QAM) - eine Kombination von PSK und FRAGT:
• Die polare Modulation wie QAM eine Kombination von PSK und FRAGT.
• Methoden der dauernden Phase-Modulation (CPM):
• Texteingabe der minimalen Verschiebung (MSK)
• Texteingabe der minimalen Verschiebung von Gaussian (GMSK)
• Dauernd-phasige Frequenzverschiebungstexteingabe (CPFSK)
• Modulation der orthogonalen gleichzeitig sendenden Frequenzabteilung (OFDM):
• getrennter Mehrton (DMT) - einschließlich der anpassungsfähigen Modulation und des Bit-Ladens.
• Elementarwelle-Modulation
• Gitterwerk hat Modulation codiert (TCM), auch bekannt als Gitterwerk-Modulation
• Ausbreitungsspektrum-Techniken:
• Ausbreitungsspektrum der direkten Folge (DSSS)
• Das Zwitschern hat Spektrum ausgebreitet (CSS) gemäß IEEE 802.15.4a CSS verwendet das pseudostochastische Codieren
• Frequenzsprungverfahren hat Spektrum ausgebreitet (FHSS) wendet sich an ein spezielles Schema für die Kanalausgabe

MSK und GMSK sind besondere Fälle der dauernden Phase-Modulation. Tatsächlich ist MSK ein besonderer Fall der Unterfamilie von CPM, der als dauernd-phasige Frequenzverschiebungstexteingabe (CPFSK) bekannt ist, die durch einen rechteckigen Frequenzpuls (d. h. einen geradlinig zunehmenden Phase-Puls) einer mit dem Symbol maliger Dauer (Gesamtansprechnachrichtenübermittlung) definiert wird.

OFDM basiert auf der Idee von der gleichzeitig sendenden Frequenzabteilung (FDM), aber die gleichzeitig gesandten Ströme sind alle Teile eines einzelnen ursprünglichen Stroms. Der Bit-Strom wird in mehrere parallele Datenströme, jeder gespalten, der über seinen eigenen Unterträger mit einem herkömmlichen Digitalmodulationsschema übertragen ist. Die abgestimmten Unterträger werden summiert, um ein OFDM-Signal zu bilden. Dieses Teilen und das Wiederkombinieren helfen mit behandelnden Kanalschwächungen. OFDM wird als eine Modulationstechnik aber nicht eine Mehrfachtechnik betrachtet, da er Ein-Bit-Strom über einen Nachrichtenkanal mit einer Folge von so genannten OFDM Symbolen überträgt. OFDM kann zur Mehrbenutzerkanalzugriffsmöglichkeit in der orthogonalen Frequenzabteilung vielfachen Zugang (OFDMA) und Mehrtransportunternehmen-Codeabteilung vielfacher Zugang (Festordner-CDMA) Schemas erweitert werden, mehreren Benutzern erlaubend, dasselbe physische Medium durch das Geben verschiedener Unterträger oder das Verbreiten von Codes verschiedenen Benutzern zu teilen.

Der zwei Arten des RF Macht-Verstärkers, Verstärker (Verstärker der Klasse C) schaltend, kostet weniger und verwenden weniger Batteriemacht als geradlinige Verstärker derselben Produktionsmacht. Jedoch arbeiten sie nur mit relativ Signalen der unveränderlichen Umfang-Modulation wie Winkelmodulation (FSK oder PSK) und CDMA, aber nicht mit QAM und OFDM. Dennoch, wenn auch umschaltende Verstärker für normale QAM Konstellationen völlig unpassend sind, häufig wird der QAM Modulationsgrundsatz verwendet, um umschaltende Verstärker mit diesen FM und andere Wellenformen zu steuern, und manchmal werden QAM Demodulatoren verwendet, um die durch diese umschaltenden Verstärker ausgestellten Signale zu erhalten.

Digitalbasisband-Modulation oder das Liniencodieren

Der Begriff Digitalbasisband-Modulation (oder Digitalbasisband-Übertragung) ist zu Liniencodes synonymisch. Das sind Methoden, einen Digitalbit-Strom über einen analogen Basisband-Kanal (a.k.a. lowpass Kanal) das Verwenden eines Pulszugs, d. h. einer getrennten Zahl von Signalpegeln, durch das direkte Modulieren der Stromspannung oder des Stroms auf einem Kabel zu übertragen. Allgemeine Beispiele sind einpolig, nicht kehren zur Null (NRZ), Manchester und abwechselnden Zeichen-Inversion (AMI) codings zurück.

Pulsmodulationsmethoden

Pulsmodulationsschemas zielen darauf, ein engbandiges analoges Signal über einen analogen Basisband-Kanal als ein Zwei-Niveaus-Signal durch das Modulieren einer Pulswelle zu übertragen. Einige Pulsmodulationsschemas erlauben auch dem engbandigen analogen Signal, als ein Digitalsignal (d. h. als ein gequanteltes Signal der diskreten Zeit) mit einer festen Bit-Rate übertragen zu werden, die über ein zu Grunde liegendes Digitalübertragungssystem, zum Beispiel ein Liniencode übertragen werden kann. Das sind nicht Modulationsschemas im herkömmlichen Sinn, da sie nicht Kanalcodierschemas sind, aber als Quelle betrachtet werden sollten, die Schemas, und in einigen Fällen Umwandlungstechniken des Analogons-zu-digital codiert.

Analogon-über-Analogon-Methoden:

• Pulsumfang-Modulation (PAM)
• Pulsbreite-Modulation (PWM)
• Pulspositionsmodulation (PPM)

Methoden des Analogons-über-digital:

• Pulscode-Modulation (PCM)
• Differenzial PCM (DPCM)
• Anpassungsfähiger DPCM (ADPCM)
• Delta-Modulation (DM oder Δ-modulation)
• Modulation des Delta-Sigmas ( Δ)
• Unaufhörlich Variable neigt Delta-Modulation (CVSDM), auch genannt Modulation des Anpassungsfähigen Deltas (ADM)
• Pulsdichte-Modulation (PDM)

Verschiedene Modulationstechniken

• Der Gebrauch auf - von der Texteingabe, um Morsezeichen-Code an Radiofrequenzen zu übersenden, ist als Operation der dauernden Welle (CW) bekannt.
• Anpassungsfähige Modulation
• Raummodulation Eine Methode, wodurch Signale innerhalb des Luftraums, wie das abgestimmt werden, das in Instrument-Landungssystemen verwendet ist.

Siehe auch

• Demodulation
• Elektrische Klangfülle
• Modulationsordnung
• Typen von Radioemissionen
• Kommunikationskanal
• Kanalzugriffsmöglichkeiten
• Kanal, der codiert
• Liniencode
• Fernmeldewesen
• Modem
• RF Modulator
• Codec
• Ringmodulation