Diskrétní a číslicové modulace


Poznámka: Komentář a doplňující informace jsou umístěny {v složených závorkách , vytištěny kurzívou a zmenšeným písmem}.


Poznámka: Obrázky nejsou v této práci obsaženy pro svou grafickou obtížnost, ale je pouze odkazováno na čísla a strany obrázků vytištěných v učebnici Radioelektronická zařízení II (v podstatě jde jen o tyto obrázky: str. 84 obr. 55 a, b, c, d, e - metody analogové diskrétní modulace při multiplikativním vzorkování; a str. 98 obr. 64 - uspořádání signálových operací při vytváření a přenosu signálu PCM).


Impulsová modulace - úvod:

Impulsová modulace je diskrétní (nespojitá) modulace, která narozdíl od AM, FM, PhM neuskutečňuje přenos spojitě, ale pomocí uměle vytvořených impulsů, jejichž kombinace odpovídá původní informaci. Tento signál je na přenosové trase méně narušitelný šumem a zkreslením. Po přijetí signálů je lze nejen zesílit, ale i regenerovat (tj. obnovit jejich původní parametry) a projev případného zkreslení tak téměř zcela potlačit.

Diskrétní modulační metody jsou založeny na vzorkování časového průběhu spojitého vstupního signálu informace. Při zpracovávání signálu proto spojitý signál informace převedeme v kodéru na impulsy se vzorkovací periodou Tv. Vzorkování musí být dostatečně časté (alespoň fv 2fm), aby mohl být impulsový signál věrným obrazem signálu analogového.


Metody analogové diskrétní modulace

a) Impulsová amplitudová modulace (PAM):

U této modulace mají získané impulsy Fv(t) stejnou šířku a stejnou opakovací periodu Tv, a amplituda jednotlivých impulsů odpovídá okamžité amplitudě spojitého signálu v místě vzorkování (str. 84 obr. 55 a) - průběh informace; b) - vzorkovací impulsy; c) - PAM). Tento signál lze využít přímo v této podobě nebo ho přeměnit na jiného druhy impulsových modulací (PŠM, PPM).

{Při vytváření signálu s PAM lze vzorkování volit tak, aby se časový průběh vzorků Fv(t) během vzorkovacího intervalu s průběhem F(t) spojitého signálu informace shodoval buď stále zcela přesně (str. 87 obr. 57 a) - přesné vzorkování), nebo jen v jedné diskrétní hodnotě (str. 87 obr. 57 b) - nepřesné vzorkování). Pro přesné vzorkování lze jako vzorkovací funkci použít pravoúhlé impulsy, pro nepřesné vzorkování se hodí impulsy trojúhelníkové, popř. lichoběžníkové, kosinusové, apod. Obě metody vzorkování umožňují zpětnou obnovu původní spojité funkce signálu informace.}


b) Impulsová šířková modulace (PŠM):

Při vytvoření signálu s PŠM je informace o amplitudové úrovni vzorků Fv(t) zachycena okamžitou šířkou impulsů. Amplituda impulsů PŠM zůstává konstantní, nepřenáší žádnou součást informace (str. 84 obr. 55 e) - PŠM). Při PŠM musí být mezi sousedními nemodulovanými impulsy ochranný interval se šířku 22.


c) Impulsová polohová modulace (PPM):

Při vytvoření signálu s PPM je informace o amplitudové úrovni vzorků Fv(t) vyjádřena okamžitou polohou (fází) impulsů. Amplituda i šířka impulsů s PPM zůstává konstantní, nepřenáší žádnou informace (str. 84 obr. 55 e) - PPM).


Číslicové modulační metody

a) Impulsová kódová modulace (PCM):

Při PCM odpovídá každé kódové slovo na výstupu kvantizované amplitudě celého vzorku Fv(t) vstupního signálu, tj. amplitudě sejmutého vzorku odpovídá na výstupu kódové slovo, které je kvantizované ve dvojkové soustavě.

Výhody: dvojková soustava PCM signálu má univerzální využití pro veškeré signálové operace při zpracování i při přenosu obrazové informace; jediným podstatným faktorem z hlediska dekódovaní signálu PCM je určení přítomnosti či nepřítomnosti kódového impulsu v přijatém kódovém slovu.

V příkladě uspořádání signálových operací při vytváření a přenosu signálu s PCM na obr. 64 str. 98 jsou pro názornost použita čtyř řádová místa (n = 4, N = 24 = 16 kvantizačních hladin). Ačkoli signál s PCM může po přenosu vykazovat značné tvarové zkreslení, je regenerace symbolů impulsového signálu v širokém rozmezí dokonalá. Předností signálu s PCM je proto malá citlivost na přídavný šum, interferenční rušení, přenosová nebo záznamová zkreslení a snadná regenerace kódovaného signálu jeho tvarováním.

Z hlediska přenosové ekonomie ale není systém PCM příliš úsporný, vede ke značně vysokým přenosovým rychlostem. Zpracování a přenos signálu s PCM může být v sériovém nebo paralelním kódu, přičemž paralelní snižuje vysokou přenosovou rychlost.

Užití: zpracování obrazové informace v relativním nebo reálném čase; telekomunikační systémy s časovým tříděním kanálů, tzv. časový multiplex



b) Diferenční impulsová kódová modulace (DPCM):

Při DPCM odpovídá každé kódové slovo na výstupu vzorkované a kvantizované diferenci (rozdílu) mezi skutečnou amplitudovou úrovní predikovanou (předpokládanou podle několika předcházejících vzorků). Přenáší se informace o znaménku diference (rozdílu) a o velikosti diference (rozdílu).

Tento systém je vhodný pro číslicový přenos obrazové informace, nikoli pro její zpracování.


c) Modulace delta (DM):

Při DM je odpovídající kódové slovo na výstupu tvořeno jediným kódovým znakem vyjadřujícím polaritu přírůstku (delta) zpracovávaného signálu F(t), absolutní velikost přírůstku je zpravidla konstantní.

dlabos.wz.cz