Ji°φ Peterka: Co je Φφm ... v poΦφtaΦov²ch sφtφch (4):

Modulace

Obr. 4.1.: K≤dovßnφ p°i p°enosu v zßkladnφm pßsmu

Pot°ebujeme-li p°enßÜet dvojkovß data po signßlov²ch vodiΦφch, m∙₧eme ob∞ mo₧nΘ hodnoty, 0 a 1, reprezentovat pomocφ ·rovnφ nap∞tφ na vodiΦi - nap°. podle obr. 4.1 a/ jednou nulovou a jednou nenulovou ·rovnφ, Φi podle obr. 4.1. b/ jednou zßpornou a jednou nezßpornou ·rovnφ. Pou₧φvajφ se ovÜem i slo₧it∞jÜφ zp∙soby vyjßd°enφ logick²ch hodnot pomocφ ·rovnφ nap∞tφ - p°φkladem m∙₧e b²t tzv. k≤d Manchester II (viz obr. 4.1. c/), kter² se pou₧φvß u lokßlnφch sφtφ Ethernet, a zajiÜ¥uje urΦit² minimßlnφ poΦet zm∞n p°enßÜenΘho signßlu i v p°φpad∞, ₧e mß b²t p°enßÜena delÜφ posloupnost bit∙ stejnΘ hodnoty (nap°. dlouhß °ada nul). VÜechny tyto zp∙soby p°enosu jsou souhrnn∞ oznaΦovßny jako p°enosy v zßkladnφm pßsmu - baseband transmissions.

ProblΘm je vÜak v tom, ₧e mnohΘ p°enosovΘ cesty (nap°. b∞₧nΘ telefonnφ okruhy apod.) jsou vzhledem ke sv²m fyzikßlnφm vlastnostem pro p°enos v zßkladnφm pßsmu prakticky nepou₧itelnΘ, zatφmco jinß mΘdia (nap°. koaxißlnφ kabely) sice pro p°enos v zßkladnφm pßsmu m∙₧eme vyu₧φt, ale nikoli s maximßlnφ mo₧nou efektivitou.

Obr. 4.2.: P°enos v p°elo₧enΘm pßsmu - modulace

Alternativou k p°enosu v zßkladnφm pßsmu je p°enos v p°elo₧enΘm pßsmu - broadband transmission p°i kterΘm je p°enßÜen takov² signßl, kter² se dan²m p°enosov²m mΘdiem Üφ°φ nejlΘpe (s nejmenÜφmi ztrßtami). Typicky jde o pravideln∞ se m∞nφcφ signßl sinusovΘho pr∙b∞hu (tzv. harmonick² signßl), kter² ukazuje obrßzek 4.2 a/. U₧iteΦnß informace se pak p°enßÜφ prost°ednictvφm zm∞n v pr∙b∞hu tohoto signßlu. Lze si p°edstavit, ₧e harmonick² signßl je jak²msi nosiΦem (proto se mu takΘ °φkß nosn² signßl resp. nosnß, anglicky carrier), a u₧iteΦnß informace se na n∞j "nanßÜφ" postupem oznaΦovan²m jako modulace - modulation.

Existujφ r∙znΘ mo₧nosti modulace nosnΘho signßlu:

• amplitudovß modulace - amplitude modulation (AM), p°i kterΘ jsou jednotlivΘ logickΘ hodnoty vyjßd°eny r∙zn²mi hodnotami amplitudy (rozkmitu) harmonickΘho signßlu - viz obr. 4.2. b/,
• frekvenΦnφ modulace - frequency modulation (FM), p°i kterΘ jsou jednotlivΘ logickΘ hodnoty vyjßd°eny r∙zn²mi frekvencemi (kmitoΦty) harmonickΘho signßlu - viz obr. 4.2 c/,
• fßzovß modulace - phase modulation (PM), p°i kterΘ jsou jednotlivΘ logickΘ hodnoty vyjßd°eny r∙znou fßzφ (posunutφm) harmonickΘho signßlu - viz obr. 4.2 d/.

Modulacφ vznikß z analogovΘho nosnΘho signßlu op∞t analogov² signßl. Musφ vÜak b²t mo₧nΘ u n∞ho rozliÜit pot°ebn² poΦet navzßjem r∙zn²ch stav∙, kterΘ mohou reprezentovat diskrΘtnφ logickΘ hodnoty. Pokud modulacφ vznikajφ jen dva navzßjem rozliÜitelnΘ stavy nosnΘho signßlu (jako nap°. p°i fßzovΘ modulaci posunutφm signßlu o 0 stup≥∙ a o 180 stup≥∙), jde o modulaci tzv. dvoustavovou, kterß nese pouze jednobitovou informaci, nebo¥ dva rozliÜitelnΘ stavy nosnΘho signßlu mohou reprezentovat zase jen dv∞ diskrΘtnφ logickΘ hodnoty. Pou₧φvß se vÜak i modulace s v∞tÜφm poΦtem navzßjem rozliÜiteln²ch stav∙ nosnΘho signßlu. Nap°. p°i Φty°stavovΘ fßzovΘ modulaci s posunutφm fßze nosnΘho signßlu o 0, 90, 180 a 270 stup≥∙ m∙₧e jeden stav nosnΘho signßlu reprezentovat jednu ze Φty° mo₧n²ch logick²ch hodnot, a tedy nΘst dvoubitovou informaci. V praxi se jednotlivΘ zp∙soby modulace navzßjem kombinujφ - nap°. v telefonnφch modemech pro vyÜÜφ p°enosovΘ rychlosti se kombinuje fßzovß modulace s modulacφ amplitudovou. Cφlem je toti₧ zv∞tÜit poΦet rozliÜiteln²ch stav∙ nosnΘho signßlu, kter² tak m∙₧e nΘst vφcebitovou informaci.

Nynφ si ji₧ m∙₧eme snadno vysv∞tlit rozdφl mezi modulaΦnφ a p°enosovou rychlostφ:

• ModulaΦnφ rychlost - modulation speed vyjad°uje poΦet zm∞n nosnΘho signßlu za jednotku Φasu (sekundu), a m∞°φ ze v Baudech (zkratkou Bd). ModulaΦnφ ryhlost jeÜt∞ ne°φkß nic o tom, jakΘ mno₧stvφ informace nosn² signßl p°enßÜφ.
• P°enosovß rychlost - transmission speed naopak udßvß objem informace, p°enesen² za Φasovou jednotku. Vyjad°uje se v bitech za sekundu (bits per second, zkratkou bps). P°enosovß rychlost naopak ne°φkß nic o tom, jak rychle se m∞nφ nosn² signßl.

ModulaΦnφ rychlost m∙₧e b²t rovna rychlosti p°enosovΘ, a to prßv∞ v p°φpad∞ dvoustavovΘ modulace. Pokud ale pou₧φvßme nap°. modulaci Φty°stavovou, vyjad°uje jeden stav nosnΘho signßlu dvoubitovou informaci a p°enosovß rychlost je pak Φφseln∞ dvojnßsobnß oproti rychlosti modulaΦnφ.