Klíčování amplitudovým posuvem

Klíčování amplitudovým posuvem je forma amplitudové modulace, která reprezentuje digitální data pomocí změn amplitudy nosné vlny.

Každá digitální modulace používá pro reprezentaci digitálních dat konečný počet diskrétních signálů. ASK používá konečný počet amplitud, a každé z nich je přiřazen určitý vzorek binárních čísel. +more Obvykle každá amplituda kóduje stejný počet bitů. Každý bitový vzorek tvoří symbol, který je reprezentován konkrétní amplitudou. Demodulátor, který je navržen speciálně pro sadu symbolů používanou modulátorem, určuje amplitudu přijímaného signálu a mapuje ji zpět na symbol, který reprezentuje, a tím získává původní data. Frekvence a fáze nosné se nemění.

ASK je stejně jako AM lineární modulace citlivá na atmosférický šum, zkreslení, podmínky šíření na různých trasách v PSTN, atd. Modulace i demodulace ASK je poměrně jednoduchá. +more ASK se používá i pro přenos digitálních dat optickým vláknem. Vysílače s LED používají krátký impuls pro binární 1 a nepřítomnost světla pro binární 0. Laserové vysílače mají obvykle základní nízký proud, který způsobuje, že vysílač stále vyzařuje světlo o nízké intenzitě. Tato nízká intenzita reprezentuje binární 0, zatímco vyšší amplituda světelné vlny reprezentuje binární 1.

Nejjednodušší a nejčastější formou ASK je dvoustavová (binární) modulace. Logická jednička odpovídá přítomnosti nosného kmitočtu a logická nula jeho nepřítomnosti. +more Anglicky se tento typ modulace nazývá on-off keying (OOK), a typickým použitím je vysílání Morseovy abecedy (viz provoz CW).

Pro přenos více bitů zároveň byla vyvinuta sofistikovanější schémata kódování, využívající více úrovní amplitudy. Například, čtyři úrovně amplitudy reprezentují dva bity. +more Systém s osmi úrovněmi může reprezentovat tři bity, a tak dále. Tyto formy ASK vyžadují dostatečný odstup signálu od šumu, protože z podstaty přenášených dat se i vysílací výkon po dobu vysílání pohybuje kolem střední hodnoty.

Příklad ASK

Přenosový systém používající ASK lze rozdělit na tři bloky. První z nich reprezentuje vysílač, druhý lineární model účinků kanálu, třetí přijímač. +more Dále se používá následující značení:.

* Ht(f) je nosná vlna * Hc(f) je impulzní odezva kanálu * n(t) je šum v kanálu * Hr(f) je filtr v přijímači * L je počet úrovní, které se používají při přenosu * Ts je doba trvání symbolu

Různé symboly jsou reprezentovány různou amplitudou. Pokud maximální povolená hodnota amplitudy je A, pak všechny možné amplitudy jsou v intervalu [-A, A] a lze je zapsat vztahem:

v_i = \frac{2 A}{L-1} i - A; \quad i = 0,1,\dots, L-1

rozdíl mezi dvěma napěťovými úrovněmi je:

\Delta = \frac{2 A}{L - 1}

Budeme uvažovat, že podle obrázku jsou symboly v [n] generovány náhodným zdrojem S. Impulsní generátor vytváří impulsy s plochou v[n]. +more Tyto impulsy jsou odeslány do filtru H_t a budou odeslány do kanálu. Jinými slovy, pro každý symbol se vysílá nosná s jinou relativní amplitudou.

Signál s (t) z vysílače lze vyjádřit ve tvaru:

s (t) = \sum_{n = -\infty}^\infty v[n] \cdot h_t (t - n T_s)

Signál přijatý přijímačem po průchodu kanálem H_r(t) je:

z(t) = n_r (t) + \sum_{n = -\infty}^{\infty} v[n] \cdot g (t - n T_s)

přičemž používáme značení:

n_r (t) = n(t) * H_r (f)

g(t) = h_t (t) * H_c (f) * h_r (t)

kde * označuje konvoluci dvou signálů. Signál z[k] po A/D převodu lze vyjádřit ve tvaru:

z[k] = n_r [k] + v[k] g[0] + \sum_{n \neq k} v[n] g[k-n]

V tomto vztahu druhý člen reprezentuje symbol, který se má vyhodnotit. Ostatní členy vyjadřující nežádoucí signál: první člen je působení šumu, poslední reprezentuje mezisymbolovou interferenci.

V případě, že filtry jsou voleny tak, aby g(t) vyhovovalo Nyquistovu ISI kritériu, pak k mezisymbolové interferenci nedochází a hodnota sumy bude nulové, takže dostáváme:

z[k] = n_r [k] + v[k] g[0]

Tj. přenos bude ovlivněn pouze šumem.