مدولاسیون (modulation) در مخابرات راه دور چیست؟
مدولاسیون چیست؟
مدولاسیون، فرآیند کد کردن (encoding) اطلاعات منبع پیام به نحوی است که برای ارسال مناسب باشد. این هدف با تغییر ویژگیهای موج ارسالی قابل دستیابی خواهد بود. با قرار دادن سیگنال پیام بر روی سیگنال با فرکانس بالا تحت عنوان موج حامل (carrier wave) یا سیگنال سینوسی، انواع پیام همچون ویدئو، صدا و داده‌های دیگر قابل ارسال میشود.
در فرآیند مدولاسیون، یک پارامتر موج حامل (مثلا دامنه، فرکانس یا فاز) بر اساس سیگنال مدوله شونده (modulating signal) تغییر میکند. این تغییر همچون یک کد برای انتقال داده عمل میکند. سپس سیگنال مدوله شده (modulated signal) بوسیله فرستنده ارسال میشود. گیرنده، سیگنال مدوله شده دریافتی را دمدوله (demodulate) کرده و اطلاعات اصلی را مجدد بازیابی میکند.
انواع مختلف مدولاسیون
به طور کلی دو نوع مدولاسیون در مخابرات راه دور استفاده میشود: آنالوگ و دیجیتال.
مدولاسیون آنالوگ
در مدولاسیون آنالوگ، موج سینوسی متغیر پیوسته به عنوان موج حامل استفاده میشود که سیگنال پیام یا داده را مدوله میکند.
مدولاسیون آنالوگ چگونه کار میکند؟
یک موج حامل سه ویژگی تعیین کننده دارد که شامل اندازه دامنه، فرکانس و فاز است. این سه ویژگی برای تولید سه نوع مدولاسیون استفاده میشود:
دامنه
یک موج با انرژی بالا از طریق اندازه دامنه زیاد مشخص میشود و یک موج با انرژی کم با اندازه دامنه کم.
شکل 1- دامنه و طول موج یک موج سینوسی
مدولاسیون دامنه
مدولاسیون دامنه یا AM روشی مبتنی بر تغییر دامنه لحظه‌ای سیگنال حامل متناسب با دامنه لحظه‌ای سیگنال پیام است.
شکل 2- مدولاسیون دامنه AM
فرکانس
فرکانس یک موج، تعداد موجهای کامل عبوری از یک نقطه در زمان مشخص است.
شکل 3- فرکانس موج سینوسی
مدولاسیون فرکانس
مدولاسیون فرکانس یا FM، فرآیند تغییر فرکانس لحظه‌ای سیگنال حامل متناسب با دامنه لحظه‌ای سیگنال پیام است.
شکل 4- مدولاسیون فرکانس FM
فاز
فاز، موقعیت یک نقطه در زمان (یک لحظه خاص) در سیکل یک شکل موج است.
شکل 5- فاز موج سینوسی
مدولاسیون فاز
مدولاسیون فاز یا PM، فرآیند تغییر فاز لحظه‌ای سیگنال حامل متناسب با دامنه لحظه‌ای سیگنال پیام است.
شکل 6- مدولاسیون فاز
مدولاسیون دیجیتال
مدولاسیون دیجیتال مشابه آنالوگ است به جز آنکه سیگنال باند پایه دارای سطوح دامنه گسسته است. برای سیگنال باینری یا دودویی، این سیگنال فقط دو سطح دارد که شامل مقدار بالا یا منطقی 1 و مقدار پایین یا منطقی 0 میشود.
ساختار مدولاسیون به سه نوع اصلی میتواند تقسیم‌بندی شود:
- ASK یا مدولاسیون دامنه دیجیتال (Amplitude Shift Keying)
- FSK یا مدولاسیون فرکانس دیجیتال (Frequency Shift Keying)
- PSK یا مدولاسیون فاز دیجیتال (Phase Shift Keying)
مدولاسیون دامنه دیجیتال ASK
این شکل از مدولاسیون بر اساس تغییر دامنه حامل متناسب با سیگنال پیام است.
شکل 7- مدولاسیون دامنه دیجیتال ASK
مدولاسیون فرکانس دیجیتال FSK
این نوع از مدولاسیون، داده‌ها را با تغییر فرکانس حامل ارسال میکند. در نوع باینری این مدولاسیون، حامل دو فرکانس از پیش تعیین شده دارد.
شکل 8- مدولاسیون فرکانس دیجیتال FSK
مدولاسیون فاز دیجیتال PSK
بوسیله PSK، فاز حامل برای انتقال داده جابه‌جا شده و تغییر میکند.
شکل 9- مدولاسیون فاز دیجیتال PSK
چرا مدولاسیون در مخابرات راه دور استفاده میشود؟
مسائل کلیدی زیادی در مخابرات راه دور وجود دارند که مدولاسیون کمک به حل آنها میکند از جمله:
مساله: برخی انواع داده همچون صدا، ویدئو و جریان داده رایانه‌ها، محتوای فرکانسی پایینی دارند و بنابراین نمیتوانند به طور بیسیم به نقاط دور ارسال شوند زیرا در فضا قابل انتشار نیستند.
راه حل: با استفاده از مدولاسیون، موج حامل (که فرکانس بسیار بالاتری نسبت به سیگنال پیام دارد) برای حمل سیگنال پیام استفاده میشود، به این معنی که سیگنال میتواند به نقاط دورتر و با سرعت بیشتر در فضا منتشر شود.
مساله: طول آنتن برای داده صدا، ویدئو و جریانهای بیت دیجیتال بدون مدولاسیون غیرممکن و غیر کاربردی خواهد بود.
راه حل: با استفاده از امواج حامل فرکانس بالا، ابعاد آنتن لازم به طور قابل توجهی کاهش می‌یابد.
مساله: بدون مدولاسیون، انتقال ویدئو، صدا و جریانهای بیت دیجیتال بر روی محدوده‌های فرکانسی یکسان باعث همپوشانی کانالها شده و ایجاد تداخل میکند.
راه حل: امواج رادیویی حامل، محدوده وسیعی از فرکانسها را دارند که به شما اجازه میدهد کانالهای مجزا و بدون همپوشانی برای انتقال اطلاعات انتخاب کنید.
منبع: www.carritech.com
دیدگاه ها (0)