Comunicazione digitale - Codifica M-ary

La parola binario rappresenta due bit. M rappresenta una cifra che corrisponde al numero di condizioni, livelli o combinazioni possibili per un dato numero di variabili binarie.

Questo è il tipo di tecnica di modulazione digitale utilizzata per la trasmissione dei dati in cui invece di un bit, vengono trasmessi due o più bit alla volta. Poiché un singolo segnale viene utilizzato per la trasmissione a più bit, la larghezza di banda del canale viene ridotta.

Equazione di M-ary

Se un segnale digitale viene fornito in quattro condizioni, come livelli di tensione, frequenze, fasi e ampiezza, allora M = 4.

Il numero di bit necessari per produrre un dato numero di condizioni è espresso matematicamente come

$$ N = \ log_ {2} {M} $$

Dove

N è il numero di bit necessari

M è il numero di condizioni, livelli o combinazioni possibili con N bit.

L'equazione sopra può essere riorganizzata come

$$ 2 ^ N = M $$

Ad esempio, con due bit, 22 = 4 le condizioni sono possibili.

Tipi di tecniche M-ariane

In generale, le tecniche di modulazione multilivello (M-ary) vengono utilizzate nelle comunicazioni digitali poiché gli ingressi digitali con più di due livelli di modulazione sono consentiti sull'ingresso del trasmettitore. Quindi, queste tecniche sono efficienti in termini di larghezza di banda.

Esistono molte tecniche di modulazione M-ary. Alcune di queste tecniche modulano un parametro del segnale portante, come ampiezza, fase e frequenza.

M-ary ASK

Questo è chiamato M-ary Amplitude Shift Keying (M-ASK) o M-ary Pulse Amplitude Modulation (PAM).

Il amplitude del segnale portante, assume M diversi livelli.

Rappresentanza di M-ary ASK

$ S_m (t) = A_mcos (2 \ pi f_ct) \ quad A_m \ epsilon {(2m - 1 - M) \ Delta, m = 1,2 ... \: .M} \ quad e \ quad 0 \ leq t \ leq T_s $

Alcune caratteristiche importanti di M-ary ASK sono:

  • Questo metodo è utilizzato anche in PAM.
  • La sua implementazione è semplice.
  • M-ary ASK è suscettibile al rumore e alla distorsione.

M-ary FSK

Questo è chiamato M-ary Frequency Shift Keying (M-ary FSK).

Il frequency del segnale portante, assume M diversi livelli.

Rappresentazione di M-ary FSK

$ S_i (t) = \ sqrt {\ frac {2E_s} {T_s}} \ cos \ left (\ frac {\ pi} {T_s} \ left (n_c + i \ right) t \ right) $ $ 0 \ leq t \ leq T_s \ quad e \ quad i = 1,2,3 ... \: ..M $

Dove $ f_c = \ frac {n_c} {2T_s} $ per un numero intero fisso n.

Alcune caratteristiche importanti di M-ary FSK sono:

  • Non sensibile al rumore quanto CHIEDERE.

  • Il trasmesso M numero di segnali sono uguali in energia e durata.

  • I segnali sono separati da $ \ frac {1} {2T_s} $ Hz rendendo i segnali ortogonali tra loro.

  • Da M i segnali sono ortogonali, non c'è affollamento nello spazio del segnale.

  • L'efficienza della larghezza di banda di M-ary FSK diminuisce e l'efficienza energetica aumenta con l'aumento di M.

M-ary PSK

Questo è chiamato M-ary Phase Shift Keying (M-ary PSK).

Il phase del segnale portante, assume M diversi livelli.

Rappresentazione di M-ary PSK

$ S_i (t) = \ sqrt {\ frac {2E} {T}} \ cos \ left (w_o t + \ phi _it \ right) $ $ 0 \ leq t \ leq T \ quad e \ quad i = 1,2 ... M $

$$ \ phi _i \ left (t \ right) = \ frac {2 \ pi i} {M} \ quad dove \ quad i = 1,2,3 ... \: ... M $$

Alcune caratteristiche importanti di M-ary PSK sono:

  • L'inviluppo è costante con più possibilità di fase.

  • Questo metodo è stato utilizzato durante i primi giorni della comunicazione spaziale.

  • Prestazioni migliori rispetto a ASK e FSK.

  • Errore minimo di stima di fase sul ricevitore.

  • L'efficienza della larghezza di banda di M-ary PSK diminuisce e l'efficienza energetica aumenta con l'aumento di M.

Finora abbiamo discusso diverse tecniche di modulazione. L'output di tutte queste tecniche è una sequenza binaria, rappresentata come1s e 0s. Queste informazioni binarie o digitali hanno molti tipi e forme, che vengono discussi ulteriormente.