digital communication

1. ‫دیجیتال‬ ‫مدوالسیونهای‬
‫سوم‬‫بخش‬
Slide 1
Autor:Seyed Mohammad Reza
Razavizadeh

2. Slide
2

‫میتوان‬‫لذا‬‫و‬‫بوده‬‫انتقال‬‫محیطهای‬ ‫از‬‫کامل‬‫مندی‬‫بهره‬،‫مدوالسیون‬‫از‬‫استفاده‬‫اصلی‬‫انگیزۀ‬
‫تاثیر‬‫عوامل‬
‫بن‬‫طبقه‬‫یر‬‫ز‬ ‫ت‬‫ر‬‫بصو‬ ،‫میگردد‬‫مدوالسیون‬ ‫شهای‬‫و‬‫ر‬‫انتخاب‬‫مالک‬‫که‬ ‫ا‬‫ر‬‫مندی‬‫بهره‬‫این‬‫بر‬‫گذار‬
‫نمود‬‫دی‬
:
.1
‫ارسال‬‫ای‬‫ر‬‫ب‬‫نظر‬ ‫مورد‬‫پیام‬‫نوع‬‫اساس‬‫بر‬
:
 voice/video (analog source)
 data (digital source, machine-to-machine communications)
 traffic statistics: continuous / bursty traffic
.2
‫هستیم‬ ‫مجاز‬ ‫که‬‫تاخیری‬‫ان‬‫ز‬‫می‬
.
.3
‫یم‬‫ر‬‫دا‬‫اختیار‬ ‫در‬‫که‬‫انتقالی‬‫محیط‬‫نوع‬
.
.4
‫نظیر‬،‫استفاده‬ ‫مورد‬‫شبکۀ‬‫نوع‬،‫ائی‬‫شبکه‬‫بردهای‬‫ر‬‫کا‬ ‫در‬
:
 cellular wireless networks (GSM, AMPS*)
 RF-LANs (802.11b Wi-Fi, HiperLAN /2)
 wire-line local area networks (Ethernet LANs)
 public switched telephone network (PSTN)
‫مقدمه‬
Autor:Seyed Mohammad Reza
Razavizadeh

3. Slide 3
‫دیجیتال‬‫مدوالسیون‬‫های‬‫شیوه‬‫انواع‬

‫دیجی‬‫مدوالسیون‬‫از‬‫مختلفی‬ ‫های‬‫شیوه‬‫میتوان‬‫کلی‬ ‫فرم‬ ‫در‬ ‫حامل‬‫ادیوئی‬‫ر‬‫سیگنال‬‫مالحظه‬‫با‬
‫نچه‬‫ا‬‫نظیر‬‫تال‬
‫نمائیم‬‫یف‬‫ر‬‫تع‬‫یر‬‫ز‬‫شکل‬‫طبق‬‫داشتیم‬ ‫نالوگ‬‫ا‬‫در‬
:
Autor:Seyed Mohammad Reza
Razavizadeh

4. Slide 4
Amplitude Shift Keying (ASK) , On Off Keying (OOK)
‫دیجیتال‬‫دامنۀ‬‫مدوالسیون‬
ASK
(
1
)

‫یا‬‫دامنۀ‬‫مدوالسیون‬‫در‬
ASK
‫باینری‬ ‫های‬‫داده‬‫کننده‬ ‫مدوله‬ ‫اطالعات‬،
0
‫و‬
1
‫به‬‫وابسته‬ ‫یر‬‫ر‬‫کا‬‫چون‬‫و‬‫بوده‬
‫داده‬‫وضعیت‬
0
‫یا‬
1
‫بنام‬‫میشود‬‫سوئیچ‬‫وضعیت‬‫دو‬‫بین‬
”
‫نی‬‫ز‬‫کلید‬‫مدوالسیون‬
on/off
“
‫شناخته‬‫نیز‬
‫میشود‬
.
"
"
"
"
"
0
"
:
0
"
1
"
:
2
cos
)
(
;
"
0
"
:
2
cos
"
1
"
:
2
cos
)
(
input
Data
RZ
input
Data
RZ
t
f
A
t
x
t
f
A
t
f
A
t
x C
C
C
C
C
C
C
C













Autor:Seyed Mohammad Reza
Razavizadeh

5. Autor:Seyed Mohammad Reza
Razavizadeh
5
Vm(t)
Vc(t)
VASK(t)
Vm(t) : input signal (digital)
Vc(t) : carrier signal
VASK(t) : output signal
ASK
1 0 1 1 0
Unipolar
‫دیجیتال‬‫دامنۀ‬‫مدوالسیون‬
ASK
(
2
)

6. Autor:Seyed Mohammad Reza
Razavizadeh
6
ASK
1 0 1 1 0
X
=
Unipolar
b
R b
R
3 b
R
5
Amplitud, V
f(Hz)
c
f
Amplitud, V
b
c R
f 5

Amplitud, V
Carrier
‫زمان‬‫ه‬‫ز‬‫حو‬ ‫فرکانس‬ ‫ه‬‫ز‬‫حو‬
‫دیجیتال‬‫دامنۀ‬‫مدوالسیون‬
ASK
(
3
)
b
c R
f 5

f(Hz)
f(Hz)

7. Autor:Seyed Mohammad Reza
Razavizadeh
7
‫دیجیتال‬‫دامنۀ‬‫مدوالسیون‬‫باند‬‫پهنای‬
ASK
fm : Max Frequency of input signal (Analogue)
Rb = 1bit x fS =2fm : Min Bit Rate of input signal after 1 bit quantization (digital)
fS =2 fm : Min Sampling Frequency of input signal
‫یودیک‬‫ر‬‫پ‬‫غیر‬ ‫سیگنالهای‬‫ای‬‫ر‬‫ب‬
:
BWASK = RS = Rb = 2fm

8. Slide 8
Slide 8
‫یتها‬‫ز‬‫م‬

‫مدوالسیون‬ ‫انجام‬‫سانی‬‫ا‬

‫میشود‬ ‫استفاده‬ ‫ری‬‫نو‬‫فیبر‬‫بوسیله‬‫انتقال‬‫در‬‫وسیعی‬‫ر‬‫بطو‬
.
‫معایب‬

‫سیگنال‬‫تضعیف‬‫ر‬‫اب‬‫ر‬‫ب‬‫در‬‫حساس‬
(
‫هم‬‫از‬‫ر‬‫دو‬‫نقاط‬‫بین‬‫دهی‬‫تباط‬‫ر‬‫ا‬‫در‬‫مدی‬‫ا‬‫ر‬‫ناکا‬
.)

‫بیت‬‫نرخ‬‫محدودیت‬
‫سیستم‬‫یابی‬‫ز‬‫ار‬
ASK
Autor:Seyed Mohammad Reza
Razavizadeh

9. Slide 9
Frequency Shift Keying (FSK)
‫دیجیتال‬‫فرکانس‬‫مدوالسیون‬
FSK

‫یا‬‫فرکانس‬‫مدوالسیون‬‫در‬
FSK
‫ودی‬‫ر‬‫و‬‫داده‬‫وضعیت‬‫به‬‫وابسته‬ ‫یر‬‫ر‬‫کا‬‫فرکانس‬ ،
0
‫یا‬
1
‫وضعیت‬‫دو‬‫بین‬
‫مختلف‬‫فرکانسی‬
fHi=fC+f
‫و‬
fLow=fC-f
(
‫یر‬‫ر‬‫کا‬‫حول‬
)
‫میشود‬‫سوئیچ‬
:




"
0
"
:
2
cos
"
1
"
:
2
cos
)
(
t
f
A
t
f
A
t
x
Low
C
Hi
C
C


Autor:Seyed Mohammad Reza
Razavizadeh

10. Autor:Seyed Mohammad Reza
Razavizadeh
10
‫دیجیتال‬‫دامنۀ‬‫مدوالسیون‬‫باند‬‫پهنای‬
FSK
fm : Max Frequency of input signal (Analogue)
Rb = 1bit x fS =2fm : Min Bit Rate of input signal after 1 bit quantization (digital)
fS =2 fm : Min Sampling Frequency of input signal
‫یودیک‬‫ر‬‫پ‬‫غیر‬ ‫سیگنالهای‬‫ای‬‫ر‬‫ب‬
:
BWFSK =2(Rb+f )

11. 18 February 2023 11
1. fC = |(49 kHz + 51 kHz)|/2 = 50 kHz
2. f:
 f = |(49 kHz – 51 kHz)|/2 = 1 kHz
3. bandwidth:
BW = 2[1 + 2] = 6 kHz
4. Baud = fb / 1 = 2000 / 1 = 2000 symbol/s
‫مثال‬
‫سیگنال‬
FSK
‫فرکانس‬‫دو‬‫با‬‫ائی‬
51kHz
‫و‬
49kHz
‫ا‬‫ر‬ ‫بیت‬‫نرخ‬،‫کند‬‫می‬‫ایجاد‬ ‫ا‬‫ر‬ ‫دیجیتالی‬‫شده‬ ‫مدوله‬‫سیگنال‬
2kbps
‫مطلوبست‬ ،‫نمایید‬‫فرض‬
:
.1
‫یر‬‫ر‬‫کا‬‫فرکانس‬‫محل‬
.2
‫فرکانس‬‫اف‬‫ر‬‫انح‬ ‫ان‬‫ز‬‫می‬
.3
‫باند‬‫پهنای‬
.4
Baud rate

12. Slide 12
Slide 12
Slide 12
Slide 12

‫ها‬‫مدم‬
(Modulator/demodulator)

‫موبایل‬‫ات‬‫ر‬‫مخاب‬
(
‫سلولی‬
)

‫تباطات‬‫ر‬‫ا‬
HF
(
‫نج‬‫ر‬‫در‬
3-30 MHz
)

‫قدرت‬ ‫خطوط‬‫ی‬‫و‬‫ر‬‫بر‬ ‫دیتا‬‫انتقال‬

‫باالی‬‫بیت‬‫نرخ‬ ‫با‬‫دیتا‬‫خانگی‬ ‫های‬‫شبکه‬
14Mbps

‫تلفنهای‬
Touch Tone
‫شیوه‬‫متداول‬‫بردهای‬‫ر‬‫کا‬
FSK
Autor:Seyed Mohammad Reza
Razavizadeh

13. Slide 13
Slide 13
Slide 13
‫یتها‬‫ز‬‫م‬

‫شیوه‬ ‫با‬‫مقایسه‬ ‫در‬‫سیگنال‬‫کمتر‬‫تضعیف‬‫از‬ ‫ی‬‫دار‬‫ر‬‫برخو‬
ASK

‫به‬‫نسبت‬‫نویز‬‫از‬‫کمتری‬ ‫پذیری‬‫تاثیر‬
ASK
‫دارد‬
.
‫معایب‬

‫نویز‬‫غلبه‬
(prone to noise)
‫ر‬‫دو‬ ‫تباطات‬‫ر‬‫ا‬‫ای‬‫ر‬‫ب‬‫شیوه‬‫این‬‫استفاده‬‫در‬
(
‫حدود‬
1km
‫باال‬‫به‬
)

‫پایین‬‫نسبتا‬‫بیت‬‫نرخ‬ ‫با‬‫انتقال‬‫ای‬‫ر‬‫ب‬‫صرفا‬ ‫ی‬‫توانای‬
(baud rate 4800bps)
‫سیستم‬‫یابی‬‫ز‬‫ار‬
FSK
Autor:Seyed Mohammad Reza
Razavizadeh

14. Slide 14
 MFSK (Multi or M-Array FSK)
 DFSK (Double or Binary FSK)
 dFSK (distributed)
 GFSK (Gaussian)
‫مدوالسیون‬‫شیوه‬‫این‬
FSK
‫پالسهای‬‫دهی‬‫شکل‬‫ر‬‫بمنظو‬‫شکلی‬‫گاوسی‬ ‫فیلترهای‬‫از‬‫که‬‫است‬ ‫ائی‬
FSK
‫ام‬‫ر‬‫ا‬ ‫نهایت‬‫در‬‫و‬
‫میبرد‬‫بهره‬،‫باند‬‫پهنای‬‫موثر‬‫کاهش‬‫نهایت‬‫در‬‫و‬ ‫ی‬‫نهای‬‫موج‬‫زمان‬‫ه‬‫ز‬‫حو‬ ‫ی‬‫نهای‬‫شکل‬ ‫نمودن‬
(
‫ر‬‫توئ‬‫ر‬‫بطو‬‫اکه‬‫ر‬‫چ‬
‫باند‬ ‫پهنای‬‫ی‬
FSK
‫است‬‫نامحدود‬
.)
‫مدوالسیون‬‫شیوه‬‫از‬‫موجود‬‫بلوتوث‬‫مجتمع‬‫ات‬‫ر‬‫مدا‬
GFSK
‫کنند‬‫می‬ ‫استفاده‬
.
 CP-FSK (Continuous Phase)
‫مدوالسیون‬‫های‬‫خانواده‬ ‫هم‬‫انواع‬
FSK
Autor:Seyed Mohammad Reza
Razavizadeh

15. Slide 15
‫شیوه‬‫میشود‬‫توصیه‬‫که‬‫مواردی‬‫و‬‫توجیهی‬‫دالیل‬
FSK
‫انتخاب‬
‫شود‬
:
o
‫باال‬‫فرکانس‬‫بردهای‬‫ر‬‫کا‬
o
‫سیگنالها‬‫سایر‬ ‫با‬‫تداخل‬‫ز‬‫و‬‫بر‬‫امکان‬
/
‫با‬‫نویز‬‫لودگی‬‫ا‬
‫ال‬
•
‫در‬‫یستال‬‫ر‬‫ک‬‫بکارگیری‬‫رت‬‫و‬‫ضر‬
FSK
‫ن‬‫ا‬‫معایب‬‫و‬
(
‫شکنن‬‫و‬‫تی‬‫ر‬‫ا‬‫ر‬‫ح‬‫کنندة‬‫پایدار‬‫سیستم‬‫به‬‫نیاز‬
‫دگی‬
)
‫نسبی‬‫تری‬‫ر‬‫ب‬‫سبب‬
ASK
‫است‬‫گردیده‬
.
•
‫نده‬‫ر‬‫گی‬
FSK
‫مقابل‬‫در‬ ‫حساسیتی‬‫حداقل‬ ‫ستانه‬‫ا‬‫از‬
ASK
‫نویز‬‫خوب‬‫منس‬‫ر‬‫پرفو‬‫نظر‬‫از‬
‫اشغال‬‫با‬ ‫ا‬‫ر‬‫ن‬‫ا‬ ‫بهای‬ ‫البته‬‫که‬‫بوده‬‫دار‬‫ر‬‫برخو‬
‫باند‬‫پهنای‬
‫از‬‫بیشتر‬‫ابر‬‫ر‬‫ب‬‫پانزده‬
ASK
‫پرداخته‬
‫است‬
.
‫مدوالسیونهای‬‫مقایسه‬
ASK
‫و‬
FSK
‫شیوه‬‫میشود‬‫توصیه‬‫که‬‫مواردی‬‫و‬‫توجیهی‬‫دالیل‬
ASK
‫شود‬‫انتخاب‬
:
o
‫پایین‬‫قدرت‬‫بردهای‬‫ر‬‫کا‬
o
‫است‬‫مالک‬‫قیمت‬‫انی‬‫ز‬‫ار‬ ‫که‬‫بردهای‬‫ر‬‫کا‬
.
o
‫است‬‫نظر‬‫مد‬‫ساخت‬‫سادگی‬‫که‬‫مواردی‬
(
‫غیر‬‫و‬‫عمومی‬‫مصارف‬
‫نظامی‬
Autor:Seyed Mohammad Reza
Razavizadeh

16. Slide 16
Phase-Shift Keying
‫دیجیتال‬‫فاز‬‫مدوالسیون‬
PSK

‫یا‬‫فاز‬‫مدوالسیون‬‫در‬
PSK
‫ودی‬‫ر‬‫و‬‫داده‬‫وضعیت‬‫به‬‫وابسته‬‫یر‬‫ر‬‫کا‬ ،
0
‫یا‬
1
‫ی‬‫فاز‬‫وضعیت‬ ‫دو‬‫بین‬
‫مختلف‬
(
‫متقابل‬‫فاز‬‫دو‬‫نده‬‫ر‬‫گی‬‫در‬‫تشخیص‬‫نظر‬‫از‬‫ین‬‫ر‬‫ت‬‫ایمن‬‫و‬‫ین‬‫ر‬‫بهت‬
0
‫و‬
180o
‫میباشد‬
)
‫اگر‬ ‫یکه‬‫ر‬‫بطو‬‫میشود‬‫سوئیچ‬
‫ب‬‫تغییر‬‫با‬‫ولی‬ ،‫میماند‬ ‫باقی‬‫تغییر‬‫بدون‬‫یر‬‫ر‬‫کا‬ ‫فاز‬ ‫نداد‬‫حالت‬‫تغییر‬ ‫ر‬‫مدوالتو‬‫به‬‫وارده‬‫بیت‬
‫یت‬
(
‫از‬‫حال‬
1
‫به‬
0
‫یا‬
‫از‬
0
‫به‬
1
‫باشد‬
)
‫کند‬‫می‬‫تغییر‬‫یر‬‫ر‬‫کا‬‫فاز‬
:.
Autor:Seyed Mohammad Reza
Razavizadeh

17. Autor:Seyed Mohammad Reza
Razavizadeh
17
‫دیجیتال‬‫دامنۀ‬‫مدوالسیون‬‫باند‬‫پهنای‬
PSK
BWbaseband : Max Frequency of input signal (Analogue)
Rb = 1bit x fS =2 BWbaseband : Min Bit Rate of input signal after 1 bit quantization
(digital)
fS =2 BWbaseband : Min Sampling Frequency of input signal
‫یودیک‬‫ر‬‫پ‬‫غیر‬ ‫سیگنالهای‬‫ای‬‫ر‬‫ب‬
:
BWPSK = Rb = 2BWbaseband

18. baseband BPSK baseband
BPSK
BPSK
5 MHz. Minimum 2 10 MHz.
2
Maximum side frequency: 75 MHz.
2
Minimum side frequency: 65 MHz.
2
b
c
c
R
B W B
W
f
W
f
   
 
 
‫مثال‬
‫سیگنال‬
PSK
‫یر‬‫ر‬‫کا‬‫فرکانس‬‫با‬‫ائی‬
70MHz
‫ودی‬‫ر‬‫و‬ ‫بیت‬‫نرخ‬‫و‬
10Mbps
‫مطلوبست‬،‫است‬‫ض‬‫و‬‫مفر‬
:
1
)
‫باند‬ ‫پهنای‬‫مینیمم‬
2
)
‫ی‬‫کنار‬‫باند‬ ‫فرکانسهای‬‫مینیمم‬‫و‬‫یمم‬‫ز‬‫ماک‬

19. Slide 19

BPSK
‫باینری‬
PSK
‫ودی‬‫ر‬‫و‬ ‫بیت‬‫چنانچه‬‫نوع‬‫این‬‫در‬،
”
0
“
‫بیت‬‫ای‬‫ر‬‫ب‬‫و‬‫شده‬ ‫ایجاد‬‫ر‬‫مدوالتو‬‫جی‬‫و‬‫خر‬‫در‬‫سینوسی‬‫موج‬‫یک‬‫باشد‬
”
1
“
‫منفی‬‫دامنه‬‫با‬‫سینوسی‬
(inverted sine wave)
‫گردد‬‫می‬‫تولید‬
.
‫نمود‬‫اشاره‬ ‫یر‬‫ز‬‫موارد‬‫به‬ ‫میتوان‬‫نوع‬‫این‬‫ز‬‫بار‬‫های‬‫ویژگی‬‫از‬
:
o
‫نوع‬‫ین‬‫ر‬‫ت‬‫ساده‬
PSK
o
‫پایین‬‫طیف‬‫اندمان‬‫ر‬
o
‫ائی‬‫ماهواره‬‫تباطات‬‫ر‬‫ا‬‫نظیر‬ ‫ی‬‫سیستمهای‬‫ای‬‫ر‬‫ب‬‫مناسب‬
‫گیهای‬‫ویژ‬
BPSK
Autor:Seyed Mohammad Reza
Razavizadeh

20. Slide 20
‫یتها‬‫ز‬‫م‬

‫تداخل‬‫دیگر‬‫انواع‬‫و‬‫همشنوائی‬،‫فیدینگ‬،‫نویز‬‫ابر‬‫ر‬‫ب‬‫در‬‫باال‬‫مصونیت‬

‫میباشد‬‫شدید‬ ‫اعوجاج‬‫یک‬‫ز‬‫و‬‫بر‬‫به‬‫منوط‬ ‫بگیرد‬‫اشتباه‬‫تصمیم‬‫یک‬‫نده‬‫ر‬‫گی‬‫اینکه‬‫ای‬‫ر‬‫ب‬
.
‫معایب‬

‫سازد‬‫مدوله‬‫ا‬‫ر‬‫نمونه‬‫بر‬‫بیت‬‫یک‬‫است‬ ‫قادر‬‫تنها‬
.

‫باال‬‫بیت‬‫نرخ‬‫با‬ ‫بردهای‬‫ر‬‫کا‬‫ای‬‫ر‬‫ب‬‫نامناسب‬

‫ژی‬‫تکنولو‬‫این‬‫اء‬‫ر‬‫اج‬‫انی‬‫ر‬‫گ‬
‫سیستم‬‫یابی‬‫ز‬‫ار‬
BPSK
20
Autor:Seyed Mohammad Reza
Razavizadeh