Informationsgehalt der Amplitudenmodulation gegenüber der Einseitenbandübertragung

Ein amplitudenmoduliertes Funksignal mit der Trägerfrequenz C, das Frequenzen von 0 bis F enthält, verwendet Ausgangsfrequenzen im Bereich CF bis C + F oder eine Gesamtbandbreite von 2F. Ein Modulationsansatz, der als Einseitenbandmodulation bezeichnet wird, lässt entweder die Frequenzen unter C oder die über C weg und überträgt einfach die anderen auf der Basis, dass die Frequenzen auf der anderen Seite von C "redundant" sind.

Es scheint jedoch, dass es Informationsgehalt in den scheinbar "redundanten" Frequenzen gibt. Wenn beispielsweise das auf einem 1-MHz-Träger zu modulierende Signal eine Sinuswelle bei 100 Hz wäre, würde ein AM-Signal zwei Frequenzen enthalten: 999.900 Hz und 1.000.100 Hz. Das Empfangen und Demodulieren beider Frequenzen würde ein 100-Hz-Signal ergeben, dessen Phase mit der des Originals übereinstimmt.

Wenn das Signal einseitig bandmoduliert wäre (nehmen wir oben an), wäre das modulierte Signal einfach ein kontinuierliches 1.000.100Hz-Signal. Obwohl ein Empfänger, der auf genau 1.000.000 Hz eingestellt war, erkennen könnte, dass es sich bei dem Signal um ein 100-Hz-Signal handelt, sehe ich keine Mittel, mit denen er etwas über die Phase des Signals bestimmen könnte.

Andererseits scheint es möglich zu sein, zwei Signale in derselben Bandbreite amplitudenmoduliert zu haben, wenn die Trägerwellen um 90 Grad phasenverschoben wären, vorausgesetzt, der Empfänger könnte erkennen, welche Trägerwelle welche war. Wenn die zu modulierenden Signale keinen Gleichstromgehalt hätten, könnte man ein solches Ergebnis erzielen, indem der Basispegel eines Trägers den des anderen Trägers wesentlich übersteigt. Der Empfänger würde auf das erste Signal phasenverriegelt, wenn die primäre Trägerstärke (0 Grad) maximal wäre.

Wenn man zwei analoge Kommunikationskanäle gleichzeitig nutzen kann, würde die Amplitudenmodulation von zwei Signalen mit Trägerfrequenzen, die um 90 Grad phasenverschoben sind, die gleiche Bandbreiteneffizienz bieten wie die Einseitenbandmodulation? Welche anderen Tricks gibt es?

(Übrigens denke ich über die Idee nach, eine Spreizspektrumübertragung durch Amplitudenmodulation eines Mittelfrequenzsignals (z. B. 100.000 bis 250.000 Hz) auf einem ~ 900-MHz-Träger durchzuführen. Die meisten "Spreizspektrum" -Empfänger, die ich gesehen habe, sind begrenzt einen einzelnen Kanal auf einmal zu empfangen, aber ich würde denken, dass die Verwendung von analoger Modulation und Demodulation es einem DSP ermöglichen würde, viele Kanäle gleichzeitig zu verarbeiten). Um jedoch optimale Ergebnisse zu erzielen, müsste man wahrscheinlich in der Lage sein, die relativen Phasen der empfangenen Signale genau zu bestimmen.

Ihre perfekt einseitig bandunterdrückte trägermodulierte Sinuskurve hat sicherlich eine Phase, die gemessen werden kann. Was Sie jedoch nicht sagen können, ist, welche Beiträge diese gemessene Phase vom Audioeingang und vom HF-Oszillator geleistet hat.

Es gibt eine andere Form der Einseitenbandmodulation, bei der nicht nur ein Seitenband, sondern auch die Trägerkomponente übertragen wird. Dies bietet eine Referenz, die verwendet werden kann, um den Empfangs-LO mit dem Sende-LO zu synchronisieren - normalerweise, um eine genaue Abstimmung sicherzustellen, aber es gibt Ihnen auch die Möglichkeit, die ursprüngliche Audio-Phase wiederherzustellen.

Insbesondere mit modernen DSP-Geräten ist es auch durchaus möglich, zwei separate Audiokanäle zu übertragen, einen auf jedem Seitenband. Dies wird üblicherweise als unabhängige Seitenbandmodulation (ISB) bezeichnet.

Viele Spread-Spectrum-Implementierungen sind DSP-basiert und können mehrere Kanäle gleichzeitig empfangen - GPS ist ein gutes Beispiel.

Beschreiben Sie nicht "nur" die Quadraturmodulation (I / Q)? OTOH Ich bewundere, dass Sie selbst zu dem Schluss gekommen sind, ohne (bewusst) an I / Q zu denken.

Aus dem Wikipedia-Artikel

Wie alle Modulationsschemata überträgt QAM Daten, indem ein Aspekt eines Trägersignals oder der Trägerwelle (normalerweise eine Sinuskurve) als Reaktion auf ein Datensignal geändert wird. Im Fall von QAM wird die Amplitude von zwei Wellen, die um 90 Grad phasenverschoben zueinander (in Quadratur) sind, geändert (moduliert oder getastet), um das Datensignal darzustellen. Die Amplitudenmodulation von zwei Trägern in Quadratur kann äquivalent als sowohl Amplitudenmodulation als auch Phasenmodulation eines einzelnen Trägers angesehen werden.

Bei der Standardamplitudenmodulation sind im zweiten Seitenband keine zusätzlichen Informationen vorhanden. Sie können einen von ihnen ohne theoretischen Verlust unterdrücken. Dies liegt daran, dass das Signal, das zum Modulieren des Trägers verwendet wird, einen reellen Wert hat. Realwertige Signale haben eine Fourier-Transformation, die hermitisch symmetrisch zur Frequenz Null ist. Daher können Sie bei nur einem einseitigen Spektrum leicht berechnen, was das andere Seitenband enthalten würde.

In Ihrer Frage scheinen Sie besorgt darüber zu sein, die Phase des Modulationssignals zu bestimmen, indem Sie die Phase der hochkonvertierten Komponente bei 1 MHz + 100 Hz beobachten. In diesem Fall besteht keine Beziehung. Wie der Name schon sagt, führt die Amplitudenmodulation zu einem Träger, dessen Amplitude je nach Modulationssignal variiert. Es gibt zu keinem Zeitpunkt eine Beziehung zwischen der Phase des Basisband-Audiosignals und der Phase des übertragenen Trägers.

Sie haben auch richtig abgeleitet, dass die Quadraturmodulation funktioniert. Zwei orthogonale Träger (dh um 90 Grad phasenverschoben) können modulierte Signale übertragen, die unabhängig voneinander erfasst werden können. Dies wird häufig in Techniken mit Phasenverschiebungstasten wie QPSK sowie in Ansätzen mit Amplituden- und Phasenverschiebungstasten wie den verschiedenen Varianten von QAM verwendet.

In Bezug auf Ihr vorgeschlagenes Projekt (ich nehme an, Sie schlagen ein Spreizspektrumsystem mit direkter Sequenz vor) werden Spreizspektrumsysteme normalerweise mithilfe von Phasenumtastung und nicht mit Amplitudenverschiebung implementiert. Die Synchronisation ist für Signale mit konstanter Hüllkurve einfacher, und die Leistungsverstärkung ist in diesem Fall normalerweise effizienter. Es ist auch üblich, Spreizspektrumempfänger zu finden, die gleichzeitig Daten von mehr als einem Gleichkanalsender empfangen können, wie beispielsweise bei CDMA .