что такое поднесущая частота
Что такое поднесущая частота
Н. — А каким образом доставляют цветному телевизору 
дополнительную информацию, которая придает цвета черно-белому изображению?
Л. — Для этого необходимо передавать сигналы цветности. Я позволю себе напомнить тебе, что этим термином обозначают ощущение цветового тона и насыщенности, вызываемое Спектральным составом света. Принцип трехцветного способа.
Н. — Надеюсь, Любознайкин, ты не скажешь мне, что кроме одной передающей яркость волны для доставки относительных величин трех основных цветов нам. потребуются еще три волны!
Что станет тогда с пресловутым «загромождением 
Л. — Успокойся, дорогой друг. Для передачи всех сигналов мы ограничимся только одной несущей волной. Но мы оснастим ее своего рода искусственной рукой, которую назовем поднесущей, она и будет посланцем цветности (рис. 27).
Н. — Все лучше и лучше! Прежде всего, что представляет собой поднесущая?
Л. — Речь идет о хитром приеме, которым часто пользуются в технике электросвязи и, в частности, в многоканальной телефонии. Ты знаешь, что телевизионные передачи ведутся в диапазоне метровых и особенно дециметровых волн, частоты которых измеряются сотнями мегагерц. Ты также знаешь, что видеосигналы занимают полосу в несколько мегагерц 
в европейском 
-строчном стандарте). Модулируемая несущая располагается так, что по одну и другую стороны от ее частоты находятся две боковые полосы модуляции. Для уменьшения места, занимаемого передачей, в спектре частот значительную часть боковой полосы подавляют.
Н. — Все это, Любознайкин, я давно знаю, ведь ты мне это объяснил еще тогда, когда обучал меня основам радиотехники.
Л. — А теперь предположим, что ты модулируешь свою несущую сигналом только одной частоты, скажем, 
.
Н. — Этот сигнал породит две боковые частоты модуляции, отстоящие от частоты несущей волны на 
в большую и в меньшую стороны.
Рис. 27. Спектр частот, занимаемых несущей, модулированной по амплитуде сигналом яркости, и поднесущей, не модулированной (вверху) или модулированной сигналами цветности (внизу).
Л. — Совершенно правильно. Впрочем, мы можем убрать одну из этих двух боковых. А теперь предположи, что эти колебания с частотой 
, которые и являются поднесущей, в свою очередь модулируются сигналами значительно более низкой частоты.
Н. — Но это заколдованный круг! Как я полагаю, в этом случае по обе стороны поднесущей частоты образуются боковые полосы частот модуляции. При графическом воспроизведении чистая, т. е. синусоидальная, поднесущая представляет собой простую вертикальную линию. В случае модуляции она превращается в прямоугольник, ширина которого определяется наибольшей величиной модулирующей частоты.
Просто о сложном: OFDM-модуляция
Введение
Изучая теорию технологий беспроводных сетей доступа или сетей сотовой связи, неизбежно, так или иначе, можно столкнуться с такой аббревиатурой, как OFDM. Обратившись к википедии, мы обнаружим там следующее: «OFDM (англ. Orthogonal frequency-division multiplexing) — мультиплексирование с ортогональным частотным разделением каналов, является цифровой схемой модуляции, которая использует большое количество близко расположенных ортогональных поднесущих. Каждая поднесущая модулируется по обычной схеме модуляции (например, квадратурная амплитудная модуляция) на низкой символьной скорости, сохраняя общую скорость передачи данных, как и у обычных схем модуляции одной несущей в той же полосе пропускания. На практике сигналы OFDM получаются путём использования БПФ (быстрое преобразование Фурье)».
Думаю после прочтения данного объяснения для большинства читателей тема OFDM как была непонятной, так ей и осталась. Это неудивительно, поскольку при описании используются довольно нетривиальные и непростые термины. Рядовой читатель спросит, что это еще за ортогональное частотное разделение каналов? Тот, кто хотя бы частично знаком со спектральным анализом может удивиться, откуда здесь взялось быстрое преобразование Фурье?
В данной статье сделана попытка объяснить суть OFDM модуляции простым языком, так сказать «на пальцах» без сильного углубления в математический анализ и теорию цифровой обработки сигналов.
Краткая биография OFDM
Параллельная передача данных с частотным разделением была придумана еще в середине 60-х годов прошлого века и использовалась, как и большинство известных сегодня технологий, сначала только в военных системах. В те времена военные, используя OFDM, уже осуществляли параллельную передачу данных с использованием 34 поднесущих.
В 1980-х стали рассматривать применение OFDM в коммерческих системах: в первую очередь в высокоскоростных модемах и цифровых мобильных сетях. В 1990-х OFDM модуляцию стали использовать в цифровом радиовещании (DAB), в наземном телевещании, при передаче видео высокой четкости HDTV, а также в известных технологиях последней мили ADSL, HDSL.
Долгое время OFDM не находила весьма широкого распространения в других системах связи по причине сложной технической реализации. Решение задачи формирования OFDM сигнала аналоговыми методами весьма проблематично. Развитие вычислительных систем и методов цифровой обработки сигналов позволяет применять сегодня OFDM модуляцию в самых различных системах – от радио до проводных линий и даже волоконно-оптических.
В чем же смысл OFDM?
Несмотря на то, что метод дословно расшифровывается как мультиплексирование с ортогональным частотным разделением, его все-таки в первую очередь относят к методам цифровой модуляции. Дело в том, что метод OFDM использует одновременно и модуляцию и мультиплексирование, но мультиплексирование особенное. Обычное мультиплексирование подразумевает объединение различных сигналов от разных источников, здесь же происходит объединение составных частей одного и того же сигнала.
Постараемся объяснить все на простом примере. Представьте, что нам надо передать из одного пункта в другой стеклянный витраж. Для этого в нашем распоряжении есть некоторый ресурс, допустим 4 тележки (в случае передачи информации в качестве ресурса можно было бы считать доступный для передачи диапазон частот).
В случае OFDM мы разбираем наш стеклянный витраж на некоторое определенное количество частей, для примера пусть их будет 4. Далее каждая тележка перевозит свою часть посылки (витража), при этом тележки катятся одновременно параллельно друг другу. Допустим на пути у нас встречается одна преграда в виде камня (в случае передачи информации – узкополосная помеха). Одна из тележек наезжает на камень, соответственно одна из частей посылки не доходит до пункта приема.
Однако большее количество частей витража все-таки было корректно получено, поэтому с помощью интуиции и волшебства (помехоустойчивого кодирования), есть шанс восстановить недостающую в результате падения одной тележки часть посылки.
Как бы все было, не применяя OFDM? При традиционном подходе для наискорейшей передачи всей посылки мы также задействуем все доступные ресурсы, но будем транспортировать витраж целиком на всех 4 тележках (используем высокоскоростной метод модуляции, занимающий всю полосу канала). Допустим, на пути у нас также встречается одна преграда в виде камня. В результате одна из тележек наезжает на камень, витраж падает и разбивается вдребезги.
Алгоритма, по которому в данном случае распался на части наш витраж, мы не знаем, поэтому собрать по кусочкам заново мы его не можем. Итог: целый витраж не доехал до пункта приема (потерян немалый объем данных, здесь даже помехоустойчивое кодирование нас не спасет). Таким образом, можно сказать, что один из основных девизов OFDM: «не надо класть все яйца в одну корзину».
Одной из особенностью OFDM является то, что все тележки могут двигаться параллельно практически вплотную и при этом не мешать друг другу. При передаче информации роль тележек выполняют поднесущие сигналы, т.е. множество несущих колебаний (если забыли, что это такое, почитайте в любом учебнике основы модуляции). Вспомним фильм Терминатор 2 и представим, что тележки сделаны из жидкого металла. В связи с этим даже если при движении пути тележек частично перекрываются, они не мешают друг другу, комфортно сосуществуют вместе и движутся дальше. Существует аналогичный эффект по отношению к передаче сигналов – ортогональность сигналов. Обычно для объяснения термина ортогональность сигналов приводят интегральное математическое выражение. Однако поскольку было дано обещание объяснять все на пальцах, можно просто уяснить следующее. Ортогональные сигналы обладают замечательным свойством – их взаимная энергия равна нулю. Ортогональность поднесущих позволяет на приёме выделить каждую из них из общего сигнала даже в случае частичного перекрытия их спектров. Поскольку поднесущие располагаются вплотную друг к другу и даже частично накладываются друг на друга (см. рис. 3) спектральная эффективность модулированного OFDM сигнала получается высокой.
Рис. 3 – Изображение поднесущих на частотной оси
Как видно из рисунка, каждая поднесущая представлена отдельным пиком. Обратите внимание, что в точке пика каждой поднесущей значение остальных поднесущих равно нулю. На оси времени каждой кривой соответствует свой модулированный сигнал. Сумма всех этих сигналов дает сложный по форме OFDM-сигнал.
Параметры поднесущих сигналов (например, синусойд) подбираются таким образом, чтобы они были по отношению друг к другу ортогональны. Для быстрой реализации данного действия с помощью вычислительных устройств используют алгоритм обратного быстрого преобразования Фурье (ОБПФ). То есть мы нарочно представляем, что значения сигнала перед блоком ОБПФ относятся к частотной области. Тогда на выходе блока ОБПФ мы получаем значения сигнала на временной оси. Объединяя все значения, мы получаем сложный составной OFDM сигнал.
Важно отметить, что в данной упрощенной схеме представлены не все блоки, имеющиеся в реальных системах с OFDM. Здесь для упрощения схемы не приведены блоки добавления защитных бит и циклического префикса, являющегося неотъемлемой частью технологии.
В виду того, что ОБПФ работает эффективно с массивами размерности 2^k, количество поднесущих выбирается аналогичной кратности. Например, в WiMAX число поднесущих выбирается от 128 до 2048 и может занимать полосы частот от 1,25 МГц до 20 МГц.
Для каждой из поднесущих используется свой формат модуляция в зависимости от требований и величины помех в канале.
На приемном конце все блоки приведенной выше схемы инвертируются (вместо ЦАП ставится АЦП, вместо обратного БПФ – прямое БПФ) и ставятся в обратном порядке.
В чем же заключается изюминка OFDM, что обусловило его популярность во всех современных системах связи?
Текущее применение OFDM. На сегодняшний день наиболее известно применение OFDM модуляции в беспроводных системах связи Wi-Fi, WiMax, LTE, в наземных системах цифрового телевидения DVB-T, в системах кабельного телевидения DVB-C, в технологии ADSL и это далеко не все примеры.
Важно отметить, что в данной статье рассмотрены только некоторые основные моменты OFDM. Если вы хотите разобраться в этой теме более серьезно, то стоит обратить внимание также на такие моменты как добавление циклического префикса для устранения помех и борьбы с замираниями, процедуры тактовой и фазовой синхронизации, использование пилотных поднесущих и др.
Тема: Поднесущие частоты одного канала
Обратные ссылки
Опции темы
посмотрите в книгах СПИ формирование первичной группы ПГ-1 каналов с ЧРК, там все это есть. Теорию надо учить.
А я тоже не понимаю. Несущая, она и в Африке несущая. Еще ее можно как-нибудь промодулировать.
PS. Указанной выше литературы не читал, ибо от многыя знания многыя скорбя!
я собсно не связную специальность заканчивал и не могу блестать красивыми и правильными терминами. Если дет чёт не так написал, прошу исправить или дополнить.
Данный вопрос на пальцах рассказать не просто. а вот понять. иногда рассказанное на пальцах понять легче чем написанное в умой книге.. точнее потом подход к этой книге кажется более понятным.
Ибо в вопросах терминологии много копий сломано было, и будет. И наверно, не один инфаркт был заработан. Здоровье превыше всего! И физическое, и психическое.
В заключении следует отметить, что это спектры тракта передачи, со своими генераторами поднесущих частот, балансными модуляторами и канальными полосовыми фильтрами в кол-ве 14 шт. представляют собой многоканальную систему передачи с частотным разделением каналов (ЧРК).
На приёмной стороне осуществляется электрический процесс подобный описанному в обратном порядке.
Процедура модуляции с использованием поднесущей в RFID-системах
В радиочастотной технологии широко распространено использование модулированной поднесущей. Использование поднесущей позволяет организовать многоуровневую модуляцию. Процедуры модуляции с применением поднесущей используются в основном в RFID-cиcтeмax с индуктивной связью в диапазонах частот 6.78 МГц, 13.56 МГц или 27.125 МГц и при модуляции нагрузкой для передачи данных от транспондера к считывателю. Модуляция нагрузки RFID-системы с индуктивной связью имеет эффект, аналогичный АSК-модуляции ВЧ напряжения на антенне считывателя.
Преимущество использования поднесущей становится очевидным, если обратить внимание на генерируемый частотный спектр. Благодаря модуляции поднесущей кодированным потоком данных текущая информация содержится в боковых полосах модуляционных составляющих. Одна из двух модуляционных составляющих поднесущей может быть отфильтрована и демодулирована. В принципе, безразлично, какая используется частота, поскольку информация содержится в каждой боковой полосе.
Процедура модуляции с использованием поднесущей в RFID-системах
из категории » Техническая информация » в сервисах:
Просто нажмите на кнопку нужного Вам сервиса и данная статья будет сохранена.
А поднесущая это боковая полоса несущей радиочастоты, которая модулируется для отправки дополнительной информации. Примеры включают обеспечение цвета в системе черно-белого телевидения или обеспечение стерео в монофоническом радиовещании. Нет физической разницы между несущей и поднесущей; «суб» означает, что он был получен из несущей, которая была амплитудно-модулирована устойчивым сигналом и имеет постоянную частотную зависимость от него.
Содержание
FM стерео
За AM вещание, другой аналог (AM стерео) и цифровой (HD Радио) используются для создания стереофонического звука. Модулированные поднесущие типа, используемого в ЧМ-вещании, непрактичны для АМ-вещания из-за относительно узкой полосы пропускания сигнала, выделенной для данного АМ-сигнала. В стандартных радиостанциях AM-диапазона вся выделенная полоса частот AM-сигнала от 9 кГц до 10 кГц может использоваться для звука.
Телевидение
Аналогично аналог телевидение сигналы передаются с черное и белое яркость часть как основной сигнал, а цвет цветность как поднесущие. Черно-белый телевизор просто игнорирует лишнюю информацию, так как для нее нет декодера. Чтобы уменьшить полосу пропускания цветовых поднесущих, они фильтруются для удаления более высоких частот. Это стало возможным благодаря тому, что человеческий глаз видит гораздо больше деталей в контраст чем в цвете. Кроме того, передаются только синий и красный, а зеленый определяется путем вычитания двух других из яркости и принятия остаток. (Видеть: YIQ, YCbCr, YPbPr) Разные системы телевещания использовать разные частоты поднесущих, помимо различий в кодирование.
Что касается звуковой части, МТС использует поднесущие в видео, которые также могут нести три аудиоканала, в том числе один для стерео (тот же метод слева-минус-право, что и для FM), другой для вторые аудиопрограммы (Такие как описательный видео сервис для слабовидящих и двуязычных программ), и еще третий скрытый для студии, чтобы общаться с репортерами или техниками на местах (или для техник или же вещательный инженер на удаленном передатчик сайт, чтобы поговорить со студией), или любой другой телевизионная станция может посчитать нужным. (Смотрите также NICAM, A2 стерео.)
В РФ-переданном композитное видео, поднесущие остаются в сигнале основной полосы частот после основной несущей демодуляция быть разделенным в приемнике. Монофонический аудиокомпонент передаваемого сигнала находится на отдельной несущей, а не является неотъемлемой частью видеокомпонента. В проводных видеосоединениях композитное видео сохраняет интегрированную структуру сигнала поднесущей, найденную в переданном сигнале основной полосы частот, в то время как S-Video размещает сигналы цветности и яркости на отдельных проводах, чтобы устранить перекрестные помехи поднесущих и увеличить ширину полосы и силу сигнала (рисунок Острота и яркость).
Частное аудио
Перед спутник, Музак и аналогичные услуги были переданы универмаги на поднесущих FM. Точность звука поднесущей была ограничена по сравнению с основным аудиоканалом FM-радио. [ нужна цитата ] Соединенные Штаты Федеральная комиссия связи (FCC) также разрешено букмекерские конторы в Нью-Йорк состояние, чтобы получить скачки результаты государственной игровой комиссии по той же технологии. [ нужна цитата ]
Подобные и другие услуги на поднесущих FM-вещания называются Вспомогательный орган по коммуникациям (SCA) от FCC в Соединенные Штаты, и как Мультиплексные операции вспомогательной связи (SCMO) Канадская комиссия по радио, телевидению и электросвязи (CRTC) в Канада.
Преобразование данных
До 2012 года MSN Direct использованные поднесущие для передачи трафика, цены на газ, время просмотра фильмов, Погода и другая информация для GPS навигационные устройства, наручные часы, и другие устройства. Многие из поднесущих были со станций, принадлежащих Очистить канал. Технология была известна как DirectBand.
FMeXtra на FM используются десятки небольших COFDM поднесущие для передачи цифрового радио в полном внутриполосный на канале манера. Удаление других аналоговых поднесущих (например, стерео) увеличивает либо качество звука, либо доступные каналы, что позволяет отправлять не звуковые сигналы. метаданные вместе с ним, такие как обложки альбомов, тексты песен, информация об исполнителе, данные о концертах и многое другое.
Телеметрия и фолбэк
Многие станции используют поднесущие для внутренних целей, например для получения телеметрия обратно с пульта передатчик, часто расположен в труднодоступном месте на вершине горы. Инженер станции может носить с собой декодер и знать все, что не так, пока станция находится в эфире и он находится в пределах досягаемости. В этом суть беспроводной передатчик / студия связи.
По беспроводной сети связь со студией / передатчиком (STL) передаются не только поднесущие радиостанции, но и другие дистанционное управление команды также.
Прерывистый фолдбек, например, для дистанционное вещание, также возможен по поднесущим, хотя его роль ограничена.
Спутники MCPC
Аналоговый спутниковое телевидение и наземный аналог микроволновая печь реле связь полагается на поднесущие, передаваемые с видеоносителем на спутнике транспондер или микроволновый канал для аудиоканалов видеопотока. Обычно это частоты 5,8, 6,2 или 6,8 МГц (несущая видеосигнала обычно находится ниже 5 МГц на спутниковом транспондере или микроволновом реле). Дополнительные поднесущие иногда передаются на частоте около 7 или 8 МГц для дополнительного звука (например, радиостанций) или данных с низкой или средней скоростью. Это называется несколько каналов на несущую (MCPC).
Сейчас это в основном заменено цифровое ТВ (обычно DVB-S, DVB-S2 или другой MPEG-2-система), где аудио и видео данные упаковываются вместе (мультиплексированный) в одном Транспортный поток MPEG.