Modulazione digitale 1

Sistemi di elaborazione dell’informazione Modulo - Tecniche di comunicazione digitale Unità didattica – Standard di rete locale Ernesto Damiani Università di Milano Modulazione Digitale 2

Relazione portante-modulante Carrier: A sin[t +] A = const  = const  = const Amplitude modulation (AM) A = A(t) – modulante  = const  = const Frequency modulation (FM) A = const  = (t) – modulante  = const Phase modulation (PM) A = const  = const  = (t) – modulante 3

Amplitude Shift Keying (ASK) Non usato causa basse prestazioni in presenza di rumore 4 modulante ASK Acos(  t)

Frequency Shift Keying (FSK) 5 Example: The ITU-T V.21 modem standard uses FSK FSK can be expanded to a M-ary scheme, employing multiple frequencies as different states modulante BFSK f 0 =Acos(  c -  )t and f 1 =Acos(  c +  )t f0f0 f0f0 f1f1 f1f1

FSK Spectrum 6 of 30

Phase Shift Keying (PSK) 7 Problema– cambio di fase brusco impossibile Vantaggi: buone performance espandibilità a schemi M-ari modulante BPSK where s 0 =-Acos(  c t) and s 1 =Acos(  c t) s0s0 s0s0 s1s1 s1s1

8 of 30 Binary Phase Shift Keying (BPSK) Portante con ampiezza A c e energia per bit E b Segnale BPSK :

9 of 82 Linear Modulation Techniques: 1.Lineare (cambia ampiezza o fase) 2.Non lineare (canbia frequenza). Tecniche lineari: ampiezza o fase del segnale trasmesso s(t), variano LINEARMENTE con la modulante, m(t). bandwidth efficient (basta una sola frequenza)

10 of 30 Pros & Cons Pro: efficienza uso dello spettro, Contro: apparati a bassa efficienza energetica (non usabili in sistemi mobili)

Efficienza spettrale 11

Esempi di efficienza spettrale GSM Europe Digital Cellular Data Rate = 270kb/s; Bandwidth = 200kHz Bandwidth efficiency = 270/200 = 1.35bits/sec/Hz IS-95 North American Digital Cellular Data Rate = 48kb/s; Bandwidth = 30kHz Bandwidth efficiency = 48/30 = 1.6bits/sec/Hz 12

Tecniche differenziali Modulazione relativa al bit precedente in BPSK 0 = invariato, 1 = Il ricevente demodula ogni bit rispetto al precedente 13

14 of 30

15 of 30

Portante a impulsi 16

Pulse-Amplitude Modulation (PAM) Varia l’ampiezza impulso in accordo con la modulante. In uso nei centralini telefonici digitali private branch exchange (PBX) 17

Pulse-Duration Modulation (PDM) La durata degli impulsi varia con la modulante. 18

Demodulazione ed Estrazione Demodulazione Recupera la modulante Estrazione: recupera I bit dalla modulante Coerente o non-coerente 19

Coerente Usa una stima dell’attenuazione e ritardo introdotta dal canale Sottrae una portante replica Ottiene modulante 20

Non-Coerentw Detection Recupera la modulante estraendo l’inviluppo del segnale modulato Uso di capacità in parallelo al ricevitore Più facile da implementare ma soggetta ad errore 21

QPSK Quadrature Phase Shift Keying (QPSK) coinvolge due sistemi BPSK indipendenti (I- channel e Q-channel). 22

QPSK Constellation Diagram Due bit per valore 23 Carrier phases {0,  /2, , 3  /2} Carrier phases {  /4, 3  /4, 5  /4, 7  /4} Q I I Q

Altri tipi di QPSK 24 I Q I Q I Q Conventional QPSK  /4 QPSK Offset QPSK