دانلود مقاله مدولاسیون QAM
رشته مخابرات انتقال
چکیده
در این پژوهش به بررسی مدولاسیون QAM می پردازیم. به بررسی ابعاد مختلفی از مدولاسیون QAM خواهیم پرداخت.در ابتدا به تعریف مختصری از مدولاسیون و در ادامه مدولاسیون QAM را به طور کامل مورد مطالعه قرار می دهیم.
مدولاسیون در مهندسی عبارت است از سوار کردن سیگنال اطلاعات (سیگنال باند پایه∗ یا پیام) بر روی سیگنال معمولاً فرکانس بالاتری (سیگنال حامل∗) به منظور افزایش برد سیگنال و بهره‌وری انتقال و استفاده بهتر از پهنای باند کانال. در مدولاسیون یکی از خواص سیگنال حامل (مثلاً دامنه، فرکانس، فاز یا …) با توجه به تغییرات سیگنال پیام تغییر داده می‌شوند. به طور کلی فرایند گنجاندن سیگنال حاوی اطلاعات در سیگنالی دیگر را مدولاسیون می نامند.همچنین اخذ سیگنال حاوی اطلاعات دمدولاسیون نام دارد.
کلیدواژه: مدولاسیون ، مدولاسیون QAM ، سیگنال ، مخابرات
مقدمه
در انواع وسیعی از سیستم های مهندسی مفهومی بنام مدولاسیون نقشی محوری ایفا می نماید. در حالت کلی ، یک سیستم مدولاسیون سیستمی است که در آن سیگنالی جهت کنترل پارامتری از سیگنالی دیگر بکار گرفته می شود.
اگر کانال مخابراتی شامل فضای آزاد باشد در این صورت برای انتشار و دریافت سیگنال آنتن هایی مورد نیاز است طول این آنتن ها متناسب با طول موج سیگنال فرستاده شده است. بسیاری از سیگنال های صوتی دارای مولفه فرکانسی ۱۰۰ هرتز یا پایین تر هستند. برای ارسال این سیگنال ها اگر سیگنال مستقیما انتشار یابد به آنتن هایی با طول حدود ۳۰۰km نیاز است. اما اگر از مدولاسیون برای سوار کردن سیگنال بر روی یک فرکانس حامل مثلا ۱۰۰Mhz استفاده کنیم در این صورت طول آنتن ها حدود یک متر خواهد بود.
بیان مسئله
ﺷﻨﺎﺳﺎﻳﻲ ﻧﻮع ﻣﺪوﻻﺳﻴﻮن، در ﺳﺎل ﻫﺎی اﺧﻴﺮ ﺗﻮﺟﻪ ﻓﺰاﻳﻨﺪه ای را ﭼﻪ در ﺑﺨﺶ ﻫﺎی ﻧﻈﺎﻣﻲ و ﭼﻪ در ﺑﺨﺶ ﻫﺎی ﺗﺠﺎری ﺑـﻪ ﺧﻮد ﺟﻠﺐ ﻛﺮده اﺳﺖ . در اﻳﻦ راﺳﺘﺎ اﻛﺜﺮ روش ﻫﺎی ﺗﺸ ﺨﻴﺺ و ﻃﺒﻘﻪ ﺑﻨﺪی ﻣﺪوﻻﺳـﻴﻮن ﺑﺮﻣﺒﻨـﺎی اﺳـﺘﻔﺎده از ﻣﻮﻟﻔـﻪ ﻫـﺎی ﺳﻴﮕﻨﺎل ﻣﺪوﻟﻪ ﺷﺪه اﺳﺘﻮار ﺑﻮده اﺳﺖ . در اﻳﻦ ﻣﻘﺎﻟﻪ ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از ﻣﻨﻈﻮﻣﻪ ﻋﻼﺋﻢ ﺳﻴﮕﻨﺎل ﻣﺪوﻟﻪ ﺷﺪه، ﺑﻜﺎرﮔﻴﺮی اﻟﮕـﻮرﻳﺘﻢ ﺧﻮﺷﻪﺑﻨﺪی TTSAS و اﻧﻄﺒﺎق آن ﺑﺎ اﻟﮕﻮی اﺳﺘﺎﻧﺪارد، ﻣﻮﻓﻖ ﺑﻪ ﺗﻔﻜﻴﻚ ﺳﻄﻮح و ﺷﻨﺎﺳﺎﻳﻲ ﻣﺪوﻻﺳﻴﻮن ﻫﺎی ﺧﺎﻧﻮاده QAM ﺷﺪﻳﻢ. ﻧﺘﺎﻳﺞ ﺑ ﺪﺳﺖ آﻣﺪه ﺣﻜﺎﻳﺖ از ﺗﻮاﻧﺎﻳﻲ اﻳﻦ روش در ﺷﻨﺎﺳﺎﻳﻲ ﻣﺪوﻻﺳﻴﻮن ﺑﺎ دﻗﺖ ﺑﺎﻻ و ﺳﺮﻋﺖ ﻫﻤﮕﺮاﻳﻲ ﻣﻨﺎﺳﺐ، در ﺣﻀﻮر ﻧﻮﻳﺰ دارد.
اهمیت و ضرورت مدولاسیون
از پهنای باند استفاده‌ای بهینه شود و هر پیام در کانال خاصی قرار گیرد.
مسافت انتقال پیام (که در فرکانس‌های پایین کم است.) افزوده شود.
اگر کانال مخابراتی شامل فضای آزاد باشد در این صورت برای انتشار و دریافت سیگنال آنتن‌هایی مورد نیاز است طول این آنتن‌ها متناسب با طول موج سیگنال فرستاده شده‌است. بسیاری از سیگنال‌های صوتی دارای مولفه فرکانسی ۱۰۰ هرتز یا پایین تر هستند. برای ارسال این سیگنال‌ها اگر سیگنال مستقیماً انتشار یابد به آنتن‌هایی با طول حدود ۳۰۰km نیاز است. اما اگر از مدولاسیون برای سوار کردن سیگنال بر روی یک فرکانس حامل مثلاً ۱۰۰Mhz استفاده کنیم در این صورت طول آنتن‌ها حدود یک متر خواهد بود.
انواع مدولاسیون
مدولاسیون دامنه (AM)
مدولاسیون فرکانس (FM)
مدولاسیون فاز (PM)
مدولاسیون AM
مدولاسیون AM یکی از روشهای پخش امواج رادیویی است که تقریبا در مدتی نزدیک به۳/۲ ازقرن بیستم، رایجترین شیوه پخش امواج رادیویی خصوصا پخش همگانی بوده وهم اکنون نیزاستفاده وسیعی دارد. این شیوه بیشتر توسط ایستگاههای رادیویی که رویکرد پخش اخبار داشته ویا اغلب حجم مطالب مورد انتشارآنها را (صحبت کردن) تشکیل می دهد، مورد استفاده واقع می گردد . این درحالیست که ایستگاههای رادیویی عمومی وپخش موسیقی در دهههای اخیر ازشیوه پخش FM استقبال نمودند.روشAM تا قبل از جنگ جهانی اول برای ایستگاههای رادیویی کلامی و موسیقی استفاده می شد، اما در دهه بعد از جنگ اول جهانی فعالیت این دستگاهها به اوج خود رسید.
فهرست مطالب:
چکیده أ
مقدمه. ۲
اهمیت و ضرورت مدولاسیون. ۳
انواع مدولاسیون. ۳
مدولاسیون FM.. 5
مدولاسیون خطی. ۶
مدولاسیون DSB. 7
مدولاسیون تک کنار باندی (SSB) 7
مدولاسیون VSB. 8
مدولاسیون QAM.. 9
تعریف مدولاسیون QAM.. 12
مودم QAM.. 14
بخش فرستنده ۱۵
مبدل انالوگ به دیجیتال. ۱۶
بخش :Mapping. 17
بخش Filtering. 20
فیلتر FIR. 21
بخش Modulation. 21
بخش گیرنده ۲۱
دمدولاتور I-Q. 22
دیجیتال کردن دیتا ۲۳
محاسبه احتمال خطا ۲۳
محاسبه احتمال خطا برای مدولاسیون ۱۶QAM.. 24
صورت فلکی یا Constellation مدولاسیونهای ترکیبی. ۲۸
کاربردها و ویژگی های QAM.. 30
مخابرات بیسیم. ۳۱
مولتی پلکسینگ (تسهیم) ۳۲
شرح کلی ساختار مخابراتی. ۳۳
ساختار کلی سیستم مخابراتی. ۳۳
ساختار گیرنده سیستم مخابراتی. ۳۵
بلوک دیاگرام کامل سیستم گیرنده مخابراتی. ۳۸
مدلاسیون دامنه و فاز ۴۰
مدلاسیون فاز ۴۰
PCM بیتی یک سیگنال آنا لوگ.. ۴۰
مدولاسیون (FSK ): 41
شکل های دیگر FSK. 42
کاربردها ۴۳
روش FSK. 44
مدلاتور FSK : 45
VCO. 45
کنترل فرکانس در VCO. 46
اسیلاتور کریستالی کنترل شونده با ولتاژ: ۴۶
کاربردهای VCO. 46
مبانی عملکرد PLL : 47
فناوری دسترسی: ۴۹
مدولاسیون و آشکارسازی. ۵۰
مدولاسیون دامنه ای: ۵۱
زوج تفاضلی جفت شده از راه امیتر (ECP) بعنوان یک ضرب کننده آنالوگ: ۵۲
اصلاح با استفاده از تفاضل: ۵۶
مدولاتور های :AM.. 59
دمدولاسیون دامنه ای (AM Demodulation) 62
مدولاسیون فرکانسی: ۶۴
تحلیل کیفی. ۶۸
تحلیل کمی. ۶۸
دمدولاسیون فرکانسی: ۷۰
منابع. ۷۶
فهرست اشکال
شکل ۱: مدولاسیون QAM.. 13
شکل۲: بلوک‌دیاگرام فرستنده-گیرنده ۱۵
شکل۳:امواج ورودی و خروجی به ADC. 16
شکل۴:دیاگرام فضای حالت ۱۶QAM.. 18
شکل۵:نمایش مولفه Iو Q در حوزه زمان. ۱۹
شکل۶:: مشخصه فیلتر نایکوئیست ایده ال با پاسخ ضربه بدون ISI 20
شکل۷: دیاگرام فضای حالت ۱۶QAM.. 24
شکل۸: دیاگرام فضای حالت ۶۴QAM.. 25
شکل۹: منحنی احتمال خطای ۱۶QAM و ۶۴ QAM بر حسب N0/Eb. 26
شکل۱۰: صورت فلکی. ۲۸
شکل۱۱: سیگنال ۸-QAM.. 29
شکل۱۲: صورت فلکی سیگنال ۱۶-QAM بدون حضور نویز ۲۹
شکل ۱۳: صورت فلکی سیگنال ۱۶-QAM با حضور نویز ۳۰
شکل۱۴: ساختار سیستم مخابراتی. ۳۳
شکل ۱۵: گیرنده سیستم مخابراتی. ۳۵
شکل۱۶: بلوک دیاگرام کامل سیستم گیرنده مخابراتی. ۳۸
شکل ۱۷: مدولاسیون PM,FM.. 39
شکل ۱۸: مدولاسیون فاز ۴۰
شکل ۱۹: مدولاسیون FSK. 42
شکل۲۰: موج ورودی و خروجی ED: 64
شکل۲۱: نحوه پیاده سازی VCO. 66