1.2.2 Ψηφιακή διαμόρφωση (κωδικοποίηση) αναλογικού σήματος

Κατά την ψηφιακή διαμόρφωση και στις περισσότερες των περιπτώσεων απαιτείται η μετάδοση δύο συμβόλων που αντιστοιχούν στα δυαδικά ψηφία 0 και 1. Ο καλύτερος τρόπος για να μεταδοθεί το σήμα σε ένα φυσικό μέσο είναι να χρησιμοποιηθεί συνεχής, ημιτονοειδής κυματομορφή. Η κυματομορφή αυτή θα πρέπει να διαμορφωθεί με έναν προκαθορισμένο τρόπο προκειμένου να αντιστοιχηθεί το 0 και έναν επίσης προκαθορισμένο αλλά διαφορετικό τρόπο προκειμένου να αντιστοιχηθεί το 1. Πολλοί τρόποι και συνδυασμοί τους έχουν χρησιμοποιηθεί για την ψηφιακή διαμόρφωση αναλογικού σήματος. Οι πιο βασικοί από αυτούς είναι η Διαμόρφωση Μεταλλαγής Πλάτους, η Διαμόρφωση Μεταλλαγής Συχνότητας και η Διαμόρφωση Μεταλλαγής Φάσης ^[1] .

Υπάρχουν δύο βασικές κατηγορίες ψηφιακής διαμόρφωσης (κωδικοποίησης) σημάτων. Η πρώτη κατηγορία αναφέρεται ως μονοπολική δεδομένου ότι περιλαμβάνει τη στάθμη 0 και άλλη μια που αντιστοιχεί στο 1. Έτσι μπορούν να αντιστοιχηθούν στο 0 και το 1 αντίστοιχα. (πχ. 0 V & 2.5 V). Η δεύτερη κατηγορία αναφέρεται ως διπολική γιατί εκτός από τη μηδενική στάθμη (0 V) υπάρχουν δύο ακόμα στάθμες η μία μικρότερη και η άλλη μεγαλύτερη από το 0 (πχ. -5 V & 5 V). Περισσότερη όμως εμβάθυνση σε αυτό το πεδίο, είναι εκτός του πλαισίου αυτής της κατάρτισης.

1.2.2.α. Διαμόρφωση Μεταλλαγής Πλάτους

Η Διαμόρφωση Μεταλλαγής Πλάτους (Amplitude Shift Keying – ASK), αποτελεί ίσως την πιο απλή μορφή ψηφιακής κωδικοποίησης.  Ένα φέρον σήμα σταθερής συχνότητας, λαμβάνει ένα συγκεκριμένο πλάτος που αντιστοιχεί στο ψηφίο 0 και ένα άλλο πλάτος που αντιστοιχεί στο ψηφίο 1. Καθώς το πλάτος του διαμορφωμένου σήματος αλλάζει, ο δέκτης αντιλαμβάνεται τη μεταβολή από το 0 στο 1 και αντιστρόφως.

Είναι φανερό ότι στη συγκεκριμένη κωδικοποίηση αλλά και πολύ περισσότερο στις επόμενες, πολύ μεγάλη σημασία έχει ο χρόνος που ο δέκτης πρέπει να «αποφασίσει» αν έλαβε 0 ή 1. Η σημασία λοιπόν του χρονισμού είναι μεγάλη στα ψηφιακά συστήματα επικοινωνίας. Στο επόμενο σχήμα (Εικόνα 1.6.) φαίνονται δύο απλά παραδείγματα ASK διαμόρφωσης^[2].

Εικόνα 1.6. Παραδείγματα ASK διαμόρφωσης

1.2.2.β. Διαμόρφωση Μεταλλαγής Συχνότητας

Η Διαμόρφωση Μεταλλαγής Συχνότητας (Frequency Shift Keying – FSK) είναι επίσης μια απλή μορφή ψηφιακής κωδικοποίησης. Ένα φέρον σήμα σταθερού πλάτους, λαμβάνει μία συγκεκριμένη συχνότητα που αντιστοιχεί στο 0 και μια επίσης συγκεκριμένη αλλά διαφορετική από την προηγούμενη συχνότητα που αντιστοιχεί στο 1.

Καθώς η συχνότητα του διαμορφωμένου σήματος αλλάζει, ο δέκτης αντιλαμβάνεται τη μεταβολή από το 0 στο 1 και αντιστρόφως. Στο επόμενο σχήμα (Εικόνα 1.7) φαίνεται ένα απλό παράδειγμα FSK διαμόρφωσης^[3].

Εικόνα 1.7 Παράδειγμα FSK διαμόρφωσης.

1.2.2.γ. Διαμόρφωση Μεταλλαγής Φάσης

Η Διαμόρφωση Μεταλλαγής Φάσης (Phase Shift Keying – PSK) αποτελεί την τρίτη βασική μορφή ψηφιακής διαμόρφωσης φέροντος σήματος. Ένα φέρον σήμα σταθερού πλάτους και σταθερής συχνότητας, αλλάζει φάση καθώς τα δεδομένα μεταβάλλονται από το 0 στο 1 και αντιστρόφως. Η σημασία του χρόνου που εξετάζουμε το διαμορφωμένο σήμα είναι καθοριστική. Λάθος στιγμή δειγματοληψίας είναι απολύτως σίγουρο ότι θα παραγάγει λάθος συμβολοσειρά. Στο επόμενο σχήμα (Εικόνα 1.8) φαίνεται ένα απλό παράδειγμα PSK διαμόρφωσης. Υπάρχουν δύο βασικές τεχνικές διαμόρφωσης φάσης. Η μία τεχνική που ονομάζεται μέθοδος σταθερής αναφοράς, χρησιμοποιεί στο δέκτη ένα σήμα αναφοράς που βρίσκεται σε σταθερή φάση και σε σχέση με αυτό, ο δέκτης ερμηνεύει τη λήψη 0 ή 1. Η άλλη τεχνική που ονομάζεται διαφορική διαμόρφωση φάσης, με περισσότερες από μία παραλλαγές. Κατά την τεχνική διαφορικής διαμόρφωσης φάσης, χρησιμοποιούνται οι μεταβολές της φάσης του διαμορφωμένου σήματος, προκειμένου ο δέκτης να ερμηνεύσει τη λήψη 0 ή 1^[4].

Εικόνα 1.8. Διαμόρφωση PSK (σταθερής αναφοράς).

Στα Δίκτυα Υπολογιστών, η περισσότερο χρησιμοποιούμενη μέθοδος ψηφιακής διαμόρφωσης, είναι γνωστή ως Διαμόρφωση Manchester^[5].