Graduately/content/pocitacove-site/1-rocnik/05-signaly-a-modulace.md

---

id: site-1-signaly-a-modulace puvodni: net.5 nazev: Signály a modulace popis: 4 snímky o signálech a modulaci a pak kvíz. nazev_cviceni: Kvíz: signály a modulace nadpis_kvizu: Kvíz k signálům a modulaci

Výklad

Analogový a digitální signál

Signál

• Analogový signál je spojitý. Mezi dvěma hodnotami nabývá i všech hodnot mezi nimi, třeba napětí na mikrofonu nebo teplota.
• Digitální signál je diskrétní. V počítači nabývá jen hodnot 0 a 1, takže se dá uložit a zkopírovat bez postupného šumu.
• Perioda T je doba jednoho opakování. Frekvence f = 1/T říká, kolikrát za sekundu se průběh zopakuje. Jednotka je hertz.
• Amplituda A je velikost výchylky od středu. Fázový posun Φ říká, o kolik je průběh posunutý proti jinému signálu se stejnou frekvencí.

Tip: frekvence a perioda jsou převrácené hodnoty. Platí f = 1/T.

Základní typy modulace

Modulace

• AM, amplitudová modulace, mění velikost nosné podle zprávy. Používá ji třeba rozhlas na středních vlnách. Rušení amplitudu snadno pokazí.
• FM, frekvenční modulace, mění kmitočet nosné a amplitudu nechává. VKV rádio je odolnější proti šumu než AM.
• PM, fázová modulace, posouvá fázi nosné. Změna fáze a změna frekvence spolu souvisejí, proto se FM a PM často popisují podobně.
• Bez modulace by pomalá zpráva, třeba hlas, na rádiové frekvenci sama neodešla. Nosná je rychlá vlna, zpráva ji jen tvaruje.

Modulace nasadí zprávu na nosnou vlnu, aby prošla kabelem nebo éterem. Tomu se říká přenos v přeloženém pásmu.

QPSK a 256-QAM

Kombinované

• QPSK má čtyři fázové stavy. Čtyři možnosti jsou dva bity, takže jeden symbol nese 2 bity.
• 256-QAM skládá amplitudu i fázi do 256 stavů. 256 = 2^8, takže jeden symbol nese 8 bitů.
• Wi-Fi a kabelové modemy QAM používají, protože za stejnou šířku pásma přenesou víc dat než prosté AM.
• Hustší konstelace chce čistší signál. Když je rušení velké, přijímač spadne na řidší modulaci s menším počtem bitů na symbol.

Jeden stav signálu, symbol, může nést víc než jeden bit. Čím víc stavů, tím víc bitů, ale tím snáz se stavy zamění.

Modulační, přenosová a šířka pásma

Rychlosti

• Modulační rychlost je počet změn signálu za sekundu. Jednotka je baud, Bd/s. U QPSK jedna změna nese 2 bity, takže bitů je víc než baudů.
• Přenosová rychlost je množství informace za sekundu, v bit/s. Když symbol nese víc bitů, přenosová rychlost je vyšší než modulační.
• Šířka pásma je rozsah frekvencí, který kanál propustí. U vozovky je to počet pruhů: užší pásmo znamená nižší strop rychlosti.
• Nyquistův a Shannonův vztah z šířky pásma a šumu odvozují, kolik bitů za sekundu kanál vůbec unese. Větší pásmo nebo čistší signál strop zvedne.

Baud a bit za sekundu nejsou totéž. Baud počítá změny signálu, bit za sekundu počítá přenesenou informaci.

Kvíz

Digitální signál nabývá:

• Libovolných spojitých hodnot
• Diskrétních hodnot 0 a 1
• Jen frekvence FM
• Jen šířky pásma

Frekvence f je:

• Stejná jako amplituda
• f = 1/T
• Jen fázový posun
• Počet bitů v QPSK

AM, FM a PM jsou:

• Typy kabelů
• Základní typy modulace
• Jen CRC metody
• Typy serverů

QPSK přenáší v jednom prvku:

• 1 bit
• 2 bity
• 8 bitů
• 256 bitů

256-QAM přenáší v jednom prvku:

• 2 bity
• 4 bity
• 8 bitů
• 16 bitů

Modulační rychlost se udává v:

• Jen bit/s
• Baud (Bd/s)
• Jen metrech
• Jen hertzech amplitudy

Přenosová rychlost vyjadřuje:

• Počet změn signálu za sekundu
• Velikost přenesené informace [bit/s]
• Jen fázový posun
• Jen periodu T

Šířka pásma určuje:

• Jen barvu kabelu
• Maximální možnou přenosovou rychlost
• Jen počet serverů
• Jen start-bit