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第7章: デジタルバンドパス伝送システム
バイナリキーの方式にはどのようなものがありますか? 対応する変調・復調方式は何ですか? 帯域幅とノイズ耐性 (ビットエラー率) はどれくらいですか? それぞれの長所と短所は？
バイナリ キーイングには 2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK の 4 種類があり、このうち 2DPSK は 2PSK を改良したものです。
2ASK の場合、振幅変調に属し、変調方式にはアナログ乗算と変調が含まれます。アナログ乗算方式とは、2値を特殊なアナログ信号として扱って変調することを指し、キーイング方式は、2値の1または0に応じて搬送波の振幅変化を制御する方式です。
復調方法には、包絡線検波とコヒーレント復調が含まれます。前者は包絡線検波器（全波整流（ダイオード）+ローパスフィルタ）を介し、後者は乗算器（コヒーレントキャリア乗算）+ローパスフィルタを介します。
その帯域幅はベースバンド送信帯域幅の 2 倍です。2ASKのメリットは装置がシンプルで周波数帯域の利用率が高いことですが、デメリットは耐ノイズ性能が低いことです。
2FSKの場合、周波数変調に属し、変調方式には直接周波数変調方式とキースイッチ方式があります。名前が示すように、周波数変調方法は、ベースバンド信号に従って周波数変調器を変調することを指し、2 つの異なる周波数のシンボルを出力することを指します。キーイング ルールは、異なる周波数を持つ 2 つの独立したキャリアの出力を制御することです。主な違いは、周波数変調方式の位相は連続的ですが、キーイング方式の位相は必ずしも連続的ではないことです。直接周波数変調方式は周波数チューナーを直接通過する方式ですが、ここでは示しません。
復調方式には、ノンコヒーレント復調（エンベロープ検出およびゼロクロス検出）とコヒーレント復調があります。実際、コヒーレント復調方法は、バンドパスフィルターを通じて異なる周波数帯域の搬送波を区別し、それぞれ乗算とフィルター処理を実行し、最終的なサンプリングは双方向比較サンプリングです。
ノンコヒーレント復調方式における包絡線検波方法は上記と同様で、最初にバンドパスフィルターを通過し、次に包絡線検波を通過し、最後にペアで比較およびサンプリングします。ゼロクロス検出方法については記載されていません。
その送信帯域幅は、2 つのキャリア周波数の差 + ベースバンド帯域幅の 2 倍です。メリットは耐ノイズ性能が強いことですが、デメリットは占有周波数帯域が広く、周波数帯域の利用率が低いことです。
2PSKの場合、位相変調に属し、変調方式には乗算方式とキーイング方式があります。乗算方法は、ベースバンド信号をバイポーラのノンリターンゼロコードに変換し、搬送波と直接乗算することで、位相変調を実現するために π の位相差が生じるようにします。キーイング方法は、分割することです。キャリア信号を 2 つのチャネルに分割し、1 つのチャネルの位相に位相 π を追加し、ベースバンド信号をスイッチとして使用して出力を制御します。
2PSKの復調方式はコヒーレント復調方式で、ローカルキャリアを乗算し、ローパスフィルターを通し、最終的にサンプリングして判定します。位相が2つしかないので位相曖昧性が非常に発生しやすく、最終判定が1と0で逆転し、最終結果が完全に逆転してしまうため、2DPSKがあります。
2DPSK の考え方は、変調の前後の 2 つのシンボルの位相差が初期位相に基づいており、その前後で差を付けて変調の相対位相を取得するというものです。変調では、まず絶対コードが相対コードに変換され、次に 2PSK 変調が実行されます。
復調方式には位相比較方式とコヒーレント復調方式があり、位相比較方式は受信信号を2つのチャネルに分割し、一方のチャネルを1シンボル時間遅らせて、現在のシンボルと現在のシンボルの差を比較します。前のシンボル、ロード乗算、そして最後にローパスフィルターとサンプリング決定を経ます。コヒーレント復調方式は2PSKと同じですが、最後に逆符号変換を加えて絶対符号に戻します。
2PSK および 2DPSK は 2ASK と同じ帯域幅を持ち、耐ノイズ性能が 2ASK および 2FSK より優れているため、より広く使用されています。もちろん、DPSK の実際の使用量はさらに多くなります。
2値デジタル変調方式のビット誤り率の式は次のとおりで、一般的にビット誤り率は2PSK＞2FSK＞2ASKとなります。
複数のシステムについてはどうですか?
多値方式は元の 2 進デジタル変調をベースにし、2 値を多値方式に変更したもので、基本的な考え方はそれほど変わりませんが、変調と復調の方法がより複雑になります。マルチアリシステムにより伝送効率も大幅に向上します。