Modulasi

Pikeun kagunaan "modulasi" dina widang musik, tingali modulasi (musik).

Dina telekomunikasi, modulasi nyaéta prosés numpangkeun sinyal informasi ku cara ngarobah-robah hiji gelombang périodik dina cara nu sarupa saperti saurang musisi ngamodulasi nada sahiji alat musik ku cara ngarobah-robah volume, timing jeung pitch. Biasana gelombang sinusoida nu boga frékuénsi luhur (gancang) digunakeun sabagé sinyal pamawa. Tilu paraméter utama gelombang sinusoida nyaéta amplitudo ("volume"), fase ("timing") jeung frékuénsi ("pitch"). Tilu paraméter kasebut bisa dirobah-robah luyu jeung sinyal informasi nu boga frékuénsi handap (laun).

Alat anu ngalaksanakeun modulasi katelah modulator sedengkeun alat nu ngalakukeun operasi kabalikanana (nimukeun deui atawa nurunkeun informasi tina sinyal nu ditumpangan) disebut demodulator (kalan-kalan disebut detector atawa demod). Alat anu bisa ngalakukeun modulasi sakaligus demodulasi disebut modem (singkatan tina gabungan dua terminologi kasebut).

Hiji conto basajan: Telepon kabel dirancang pikeun ngirimkeun sora, upamana nada, jeung lain pikeun ngirimkeun sinyal digital (anu aya dina dua kaayaan pareum jeung hurung atawa bit 0 jeung bit 1). Sanajan kitu, komputer-komputer (anu ngagunakeun sinyal digital) bisa ngalakukeun komunikasi ngaliwatan kabel telepon (pikeun sinyal analog) ku jasana modem. Modem bisa ngarobah bit-bit digital jadi nada-nada nu disebut simbul-simbul. Lamun aya opat simbul pilihan (bayangkeun alat musik anu bisa ngahasilkeun opat nada nu béda, hiji nada dina hiji waktu), simbul kahiji ngawakilan runtuyan bit 00, nu kadua 01, katilu 10 jeung nu kaopat 11. Lamun modem ngamaénkeun sahiji wirahma nu ngandung 1000 simbul per detik, mangka laju simbulna 1000 simbul/detik atawa 1000 baud. Lantaran tiap simbul ngawakilan hiji pesen nu ngandung dua bit digital, mangka laju bitna 2000 bit per detik.

Tujuan tina modulasi digital nyaéta pikeun ngirimkeun aliran bit digital ngaliwatan hiji kanal panyaring pita analog, contona kabel telepon dina jaringan telepon umum (di mana sahiji filter ngawatesan wilayah frékuénsi ti 300 nepi 3400 Hz) atawa hiji pita frékeuénsi radio terbatas (kawates).

Tujuan tina modulasi analog nyaéta pikeun ngirimkeun hiji sinyal analog panyaringpitahandap, contona hiji sinyal audio atawa sinyal TV, ngaliwatan hiji kanal panyaringpita analog, contona frékuénsi radio kawates atawa channel jaringan TV kabel.

Modulasi analog jeung digital ngamungkinkeun frequency division multiplexing (FDM), di mana sababaraha sinyal informasi lolos saringanhandap dikirimkeun sakaligus ngaliwatan médium fisik nu sarua, ngagunakeun kanal saringan pita nu béda-béda. Ku cara kieu, hiji médium bisa diliwatan ku leuwih ti hiji sinyal.

Tujuan tina métoda modulasi pitadasar digital singkatan tina digital baseband modulation methods, anu katelah ogé line coding, nyaéta pikeun ngirimkeun aliran bit digital ngaliwatan channel saringanhandap, bakuna hiji kawat tambaga anu tanpa saringan saperti serial bus atawa local area networkl (nu maké kabel.

Tujuan tina métoda modulasi pulsa nyaéta pikeun ngirimkeun sahiji sinyal analog pitasempit, contona ucapan atawa sora telepon anu ngaliwatan hiji channel saringanhandap pitarubak, atawa, dina sababaraha sistem, sabagé aliran bit nu ngaliwatan sistem transmisi digital liana.

Métoda modulasi analog

Dina modulasi analog, modulasina diterapkeun sacara sinambung ngéngklokan sinyal informasi analog nu katarima.

Hiji sinyal sora (gambar luhur) bisa ditumpangkeun kana gelombang maké métoda modulasi amplitudo (AM) (gambar tengah) atawa modulasi frékuénsi (FM) (gambar handap).

Téknik modulasi analog nu ilahar nyaéta:

• Modulasi amplitudo (tarjamahan tina amplitude modulation – AM)
  • Modulasi pita sisi ganda (tarjamahan tinda double-sideband modulation – DSB)
    • Modulasi pita sisi ganda bari gelombang pamawa teu ditindes (tarjamahan tina double-sideband modulation with unsuppressed carrier (DSB-WC) (digunakeun dina pita radio AM)
    • Pamancaran pitasisi ganda kalawan gelombang pamawa ditindes (tarjamahan tina double-sideband suppressed-carrier transmission (DSB-SC))
    • Pamancaran pitasisi ganda kalawan gelombang pamawa dikurangan (tarjamahan tina double-sideband reduced carrier transmission (DSB-RC)
  • Modulasi pita sisi tunggal (tarjamahan tina single-sideband modulation)
    • Modulasi pita sisi tunggal (tarjamahan tina single-sideband modulation anu ngawengku SSB, atawa SSB-AM), mirip pisan jeung
    • modulasi pitasisi tunggal gelombang pamawa ditindes, tarjamahan tina single-sideband suppressed carrier modulation (SSB-SC)
  • Modulasi pita sisi vestigial, tarjamahan tina vestigial-sideband modulation (VSB, atawa VSB-AM)
• Modulasi sudut
  • Modulasi frékuénsi, tarjamahan tina frequency modulation (FM)
  • Modulasi fase (PM)
  • Modulasi sudut umum, tarjamahan tina general angular modulation (campuran antara modulasi frékuénsi jeung modulasi frékuénsi pikeun ngahasilkeun unjuk gawé pangalusna (contona, FM nu maké préémphasis-deémphasis (PDE) )

Métoda modulasi digital

Dina modulasi digitall, hiji sinyal pamawa anu analog ditumpangan (dimodulasi) ku aliran bit digital tina sinyal nu panjangna sarua atawa sinyal nu panjangna robah-robah. Hal ieu bisa digambarkeun sabagé bentuk konvérsi analog ka digital. Parobahan dina sinyal pamawa dipilih tina sajumlah pilihan simbul anu aya finite ( aksara modulasi).

Téknik-téknik modulasi digital anu paling dasar nyaéta:

• Dina hal CW, digunakeun pangalompokan on-off keying tina sinyal-sinyal anu panjangna robah-robah.
• Dina hal PSK, digunakeun sajumlah fase anu tangtu.
• Dina hal FSK, digunakeun sajumlah frékuénsi anu tangtu..
• Dina hal ASK, digunakeun sajumlah amplitudo.
• Dina hal QAM, sinyal safase (sinyal I, misalna bentuk gelombang kosinus) jeung sinyal fase 4 ruang (sinyal Q, contona gelombang sinus) dimodulasi amplitudona ku sajumlah amplitudo. Hal ieu bisa ditingali sabagé jumlah amplitudo nu tangtu. Hal ieu bisa ditingali sabagé sistem dua channel. Sinyal nu dihasilkeun mangrupa gabungan PSK jeung ASK, kalayan saeutikna dua fase, jeung saeutikna dua amplitudo.

Masing-masing fase, frékuénsi atawa amplitudo dibéré hiji pola bit binér nu mandiri. Biasana, fase, frékuénsi atawa amplitudo ngodekuen sajumlah bit anu sarua. Sajumlah bit ieu ngandung simbul-simbul anu dilambangkeun ku fase husus.

Lamun aksara diwangun ku $M=2^{N}$ simbul pilihan, masing-masing simbul ngalambangkeun sahiji pesen anu diwangun ku $N$ bit. Lamun laju simbul (katelah ogé sabagé laju baud) dinyatakeun sabagé $f_{S}$ simbol/detik (atawa baud), laju datana nyaéta $Nf_{S}$ bit/detik.

Contona, upama aksara diwangun ku 16 simbul pilihan, masing-masing simbul ngalambangkeun 4 bit. Jadi laju datana opat kali laju baud.

Dina hal PSK, ASK jeung QAM, supaya gampang, aksara modulasi mindeng dijelaskeun ku hiji diagram konstélasi, anu nunjukkeun amplitudo sinyal I dina sumbu-x, jeung amplitudo sinyal Q dina sumbu-y, pikeun tiap simbul.

PSK jeung ASK, sarta sakapeung ogé FSK, bisa dibangkitkeun jeung didetéksi ngagunakeun prinsip QAM. Sinyal I jeung sinyal Q bisa digabungkeun kana sinyal nu hargana kompléks nu disebut sinyal lolossaringhandap sababad atawa sinyal pitadasar sababad. Ieu téh perlambang sinyal fisik anu ditumpangan hargana (disebut ogé sinyal pitalolos atawa sinyal RF).

Di handap ieu nyaéta cara-cara umum nu digunakeun ku modulator pikeun mancarkeun data:

1. Kolompokkeun data anu datang kana kecap-kecap konci;
2. Gambarkeun kecap-kecap kode kana atribut-atribut, misalna amplitudo-amplitudo sinyal-sinyal I jeung Q (sinyal lolossaringanhandap sababad), atawa niléy-niléy frékuénsi jeung fase.
3. Atur panghasil rupa pulsa (tarjamahan tina pulse shaping) atawa sababaraha panyaring liana pikeun ngawatesan rubakpita jeung ngawangun spéktrum, sacara husus ngagunakeun pamrosés sinyal dijitel
4. Konversi dijitel ka analog (digital-to-analog conversion (DAC)) sinyal-sinyal I jeung Q (lantaran kiwari sakabéh nu di luhur biasana kahontal ngagunakeun pamroses sinyal dijitel (tarjamahan tina digital signal processing (DSP)). Kadang-kadang léngkah saterusna ogé kahontal ngagunakeun DSP, jeung saterusna DAC kudu digunakeun saenggeusna.
5. Tumpangan bentuk gelombang pamawa frékuénsi luhur, ngahasilkeun sinyal lolos saringanhandap anu digeser frékuénsina kana sinyal pitalolos anu ditumpangan atawa sinyal RF
6. gedékeun jeung saring analog pikeun nyingkahan distorsi harmonic jeung spectrum periodik

Dina alat panarima, demodulator sacara husus ngalakukeun:

1. Panyaringan bandpass.
2. Kadali gain otomatis (AGC) pikeun ngimbangan atenuasi.
3. Pageseran frékuénsi sinyal frékuénsi radio ka sinyal-sinyal I jeung Q baseband nu satara, atawa ka sinyal frékuénsi samentara (IF), ku cara ngalikeun sinyal RF jeung frékuénsi gelombang sinus jeung kosinus osilator lokal
4. Sampling jeung konversi analog-ka-digital (ADC).