Download
1 / 19
200 likes | 414 Views
QAM, QPSK és OFDM modulációs eljárások. Készítette: Molnár Richárd Molnár István. 2011, Miskolci Egyetem. M odulációs eljárások. A z előadásban a QAM , QPSK és az OFDM modulációról lesz szó valamint azokat egymással összehasonlítva nézzük meg azok előnyeit és hátrányait.
E N D
QAM, QPSK és OFDM modulációs eljárások Készítette: Molnár Richárd Molnár István 2011, Miskolci Egyetem
Modulációs eljárások Az előadásban a QAM, QPSK és az OFDM modulációról lesz szó valamint azokat egymássalösszehasonlítva nézzük meg azok előnyeit és hátrányait.
A QPSK moduláció A QPSK (Quadrature Phase-Shift Keying) olyan modulációs eljárás, ahol a vivőjel négy fázissal rendelkezhet. Vagyis az információt a jel fázisának változása hordozza, miközben az amplitúdója állandó marad. Ezek következők: 45, 135, 225 és 315 fokos eltolással.
A QPSK előnye • Fontos, hogy a QPSK használatával a jel egy fázisváltozása 2 bit információt hordoz. • Ez nagy előrelépés a bináris fázisbillentyűzéshez (BPSK) képest (ahol csak 1 bit átvitele történik a jel egy fázisváltozás során).
A QPSK a 4-QAM modulációra hasonlít, konstelációs képük megegyezik, bár a két modulációs eljárás alapjaiban különbözik egymástól. A következő két kép a QPSK konstellációját szemlélteti a gyakorlatban a vevő oldalon (hozzáadott zajjal). QPSK
QPSK használata Digitális: • A DVB-T három különböző modulációs sémát biztosít (QPSK, 16QAM, 64QAM).
A QAM moduláció A mikrohullámú technikából tudjuk, hogy a fázis változtatásával milyen jó minőségben lehet digitális jeleket átvinni. Az eddig alkalmazott megoldások (pl. QPSK) hátránya, hogy a fázis változása közben az amplitúdó feleslegesen állandó értékű. A QAM (kvadratúra amplitúdómoduláció) moduláció olyan eljárás, amelyben egymást követően különböző amplitúdójú és fázisú szinusz csomagokat küldünk a vevő számára.
QAM • A QAM jelnek azt a szakaszát, amelyen belül a jel amplitúdója és fázisa nem változik, szimbólumnak nevezzük. Az 1 másodpercen belül kiküldött szimbólumok száma adja a szimbólum sebességet. • A táblázat a QAM változatait mutatja. A QPSK a 4-QAM modulációra hasonlít, konstellációs képük megegyezik, bár a két modulációs eljárás alapjaiban különbözik egymástól.
A QAMjel mindenszimbólumban „a” amplitúdóval és „fi” fázissal jellemezhető. Az amplitúdó és fázis értékek vektorait koordináta rendszerbe rajzolva kapjuk a konstellációs diagramot. A következő két kép a 16QAM konstellációját szemlélteti a gyakorlatban a vevő oldalon (hozzáadott zajjal). 16QAM
QAM felhasználása Analóg: • A QAM-et használják az NTSC és PAL televíziós rendszerekben. Digitális: • A 64-QAM és 256-QAM eljárásokat gyakran alkalmazzák a digitális kábeltévé rendszerekben. • A DVB-T három különböző modulációs sémát biztosít (QPSK, 16QAM, 64QAM). A magyarországi DVB-T a 64QAM-et használja.
OFDM • Az OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) moduláció lényege, hogy több ezer vivőt állítunk elő, azokat QAM-ben külön-külön moduláljuk, és az így kialakított összetett jelet hosszú ideig sugározzuk a vevő számára. • A vételi oldalon a demodulátor számára az OFDM jel rövid szakasza értelmezhetetlen, kimenőjel csak a 896 µs (8k módban) hosszú keret (amelyen belül a több ezer vivő QAM modulációja található) feldolgozásával állítható elő. Az OFDM jel demodulátora hosszú időn keresztül nem ad kimenőjelet, majd a szimbólum végén egyszerre adja át a több ezer vivő által szállított bitek halmazát (ezt láthattuk a távközlés 1 tárgy qpsk ofdm matlab feladatánál is). Fizikailag a demodulált kimenőjelet egy memóriába írva kapjuk meg a szimbólum végén.
OFDM • Két változatban dolgozták ki. A 2k néven ismert mód 2048 vivővel, a 8k néven ismert 8192 elméleti vivővel dolgozik. • Az egyes szimbólumok után bizonyos ideig tartó védelmi idő következik miután következik a soron következő szimbólum továbbítása. A védelmi időt a szimbólumidő 1/4, 1/8, 1/16, 1/32 részére lehet megválasztani. A védelmi idő növelésével egyre nagyobb kiterjedésű hálózatok építhetők, de csökken a hasznos adatsebesség.
Az OFDM felhasználása • IEEE 802.11a, g, n wlan • DVB-T, ISDB-T digitális televízió
QAM VS OFDM • A QAM jelnél a 150 ns-os szimbólum-idő miatt a néhány méterrel hosszabb úton terjedő rádióhullám már komoly zavart okoz. Az OFDM esetében hosszabb szimbólumidő és a védelmi idő beiktatásával csökkenthető a reflexiók miatt kialakul szimbólum áthallás ha a védelmi időt úgy választjuk meg, hogy a késve érkező szimbólumnak vége legyen a következő szimbólum kezdete előtt. • Az OFDM azért éppen így került kialakításra, és azért ilyen bonyolult, hogy a reflexiókat el tudja viselni.
