ساختار کلی سیستم های مخابراتی، مدولاسیون چیست؟ و انواع مدولاسیون

در اين بخش ابتدا به تشريح مخابرات راديويي و اصطلاحات مي پردازيم. و سپس به تفصیل در مورد مدارهای مخابرای، مدولاسیون و انواع آن می پردازیم.

مخابرات بيسيم

ارتباطات بيسيم يكي از روش هاي ديرينه ارسال اطلاعات در فواصل دور مي باشد . عمده ترين مزيت استفاده از آن سيار و قابل جابجايي بودن آن در مكان هاي مختلف است . استفاده از بي سيم در ماشين ها , هواپيماها , كشتي ها و وسايل حمل و نقل نتيجه اين مزيت است . از سالها قبل مشخصه هاي اصلي انتقال راديويي از قبيل مدولاسيون ,آنتن , محيط انتقال و اجزاي تشكيل دهنده شامل فرستنده و گيرنده تماماً شناسايي شده اند . با ظهور الكترونيك ديجيتال و استفاده از داده هاي ديجيتالي براي نشان دادن مقادير عددي , تكنيك هاي ارسال راديويي نيز متحول شده است . با استفاده از اين تكنيك ها سيستم هاي راديويي ديجيتال مزيت هاي زيادي پيدا نموده اند .
انتشار امواج راديويي در فضا و كيفيت ارتباطات راديويي به پارامترهاي محيط بين دو نقطه مبدا و مقصد وابسته است .
عوامل محيطي عبارتند از :
- با افزايش فاصله بين دو نقطه ارتباطي ،افت فضاي آزاد مسير افزايش مي يابد كه در نتيجه توان دريافتي درگيرنده كاهش مي يابد .
- ارتقاع و مشخصات موانع موجود بين مسير ارتباطي سبب افزايش افت توان موج ارسالي شده كه اين افت ناشي ازافت شكست, تفرق و انعكاس موج در مسير بين دو نقطه بوجود مي آيد.
-روابط جوي محيط از عوامل تاثيرگذار بر كيفيت ارتباط راديويي است كه باعث ايجاد فيدينگ در امواج مي شود. 
عوامل سيستمي عبارتند از :
• در انتشار امواج راديويي فركانس موج (فركانس كارير) از پارامترهاي مهم و تعيين كننده در محاسبه افت فضاي آزاد, انعكاس و شكست موج ارسالي بشمار مي آيد.
• با افزايش ارتفاع آنتن ها, افت هاي انعكاس و انكسار موج ارسالي كاهش يافته و منجر به كاهش افت نهايي مسيرمي شود.
• امواج ارسالي كانالهاي مجاور و يا دور يك لينك راديويي توسط آنتن گيرنده دريافت شده و باعث تداخل راديويي وايجاد نويز و خطا در پيغام اصلي مي شود.
• مدولاسيون سيگنالهاي ارسالي به صوررت هاي مدولاسيون دامنه, (AM) فاز (PM) و فركانس انجام مي گيرد.
كه مزاياي آن عبارتند از : جلوگيري از تداخل بين كانالهاي مجاور , فائق آمدن بر مشكلات تشعشع امواج راديويي ,غلبه بر محدوديت هاي محيط ارسال راديويي و مناسب سازي ابعاد آنتن هاي مورد استفاده مي باشد .

تعاريف و اصطلاحات

 مدلاسيون 
مدولاسيون در مهندسي عبارت است از سوار کردن سيگنال اطلاعات (سيگنال باند پايه يا پيام) بر روي سيگنال معمولاً فرکانس بالاتري (سيگنال حامل به منظور افزايش برد سيگنال و بهره‌وري انتقال و استفاده بهتر از پهناي باند کانال. در مدولاسيون يکي از خواص سيگنال حامل (مثلاً دامنه، فرکانس، فاز يا ...) با توجه به تغييرات سيگنال پيام تغيير داده مي‌شوند.

 ضرورت مدلاسيون:
1- از پهناي باند استفاده‌اي بهينه شود و هر پيام در کانال خاصي قرار گيرد. 
2- مسافت انتقال پيام (که در فرکانس‌هاي پايين کم است.) افزوده شود.
3- اگر کانال مخابراتي شامل فضاي آزاد باشد در اين صورت براي انتشار و دريافت سيگنال آنتن‌هايي مورد نياز است طول اين آنتن‌ها متناسب با طول موج سيگنال فرستاده شده‌است. بسياري از سيگنال‌هاي صوتي داراي مولفه فرکانسي ۱۰۰ هرتز يا پايين تر هستند. براي ارسال اين سيگنال‌ها اگر سيگنال مستقيما انتشار يابد به آنتن‌هايي با طول حدود km ۳۰۰ نياز است. اما اگر از مدولاسيون براي سوار کردن سيگنال بر روي يک فرکانس حامل مثلاً Mhz ۱۰۰استفاده کنيم در اين صورت طول آنتن‌ها حدود يک متر خواهد بود.

 نقشه يک لينک راديويي:

نقشه لينک راديويي

 مولتي پلکسينگ (تسهيم ) : 
براي مدولاسيون همانطور که اشاره شد احتياج به يک کارير داريم که با اين همه گستردگي اطلاعات احتياج به ميليارده کارير و آنتن ميباشد که غير ممکن است براي جلوگيري از اين مشکل از مولتي پلکس استفاده ميشود که موجهاي پيام را با فرکانسهاي دلخواه ماند قطاري در کنار هم قرار ميدهيم و با يک فرکانس کلي مدولاسيون را انجام ميدهيم .
ارسال همزمان چند سيگنال پيام روي يک کانال را مولتي پلکس ميگوييم. 
FDM : مولتي پلکس فرکانسي (در بالا توضيح داده شده است) 
TDM : مولتي پلکس زماني براي سنکرون کردن استفاده ميشود. 
PCM : مدولاسيون کد – پالس که در شبکه تلفن کاربرد دارد

شرح کلي ساختار مخابراتي :

ساختار کلي سيستم مخابراتي

1- منبع سيگنال ميکروفن – دوربين ويا ساير مبدل هاي معمول است که اطلاعات خبر را به سيگنال مناسب الکتريکي تبديل مي کند .

2- سيگنال الکتريکي توليد شده به اندازه کافي تقويت شده و غالبا“ از يک فيلتر پايين گذر براي محدود شدن پهناي باند کل سيستم عبور داده مي شود.

3- نوسان ساز بکار رفته موج حامل راديويي فرکانس بالاي مورد نياز فرستنده را توليد مي کند.دربعضي ازفرستنده ها براي افزايش فرکانس کار موج حامل از ضرب کننده هاي فرکانس استفاده مي شود. مهم ترين خصوصيت لازم براي نوسان ساز پايداري فرکانس ( Frequency Stability) است و به اين جهت از نوسان ساز کريستالي براي توليد موج حامل استفاده مي شود.

4- براي افزايش دامنه نوسانات توليد شده يک و يا چندين طبقه تقويت کننده لازم است تا دامنه لازم براي عملکرد درست مدولاتور فراهم آيد. 

5- مدولاتور سيگنال هاي خبر و موج حامل را با هم ترکيب و سيگنال مدوله شده بدست مي آيد يکي از مشخصات اين سيگنال متناسب با اطلاعات خبر و طيف فرکانس حوالي فرکانس موج حامل قرار داده مي شود.

6- براي افزايش فرکانس موج حامل در بسياري از فرستنده ها از يک نوسان ساز ديگر و مخلوط کننده ) mixer) که بين مدولاتور و تقويت کننده RF قرار مي گيرد استفاده مي شود.

7- تقويت کننده RF براي افزايش دامنه سيگنال مدوله شده جهت اعمال به آنتن به کار رفته است اين تقويت کننده شامل چندين طبقه و آخرين طبقه آن تقويت کننده اي با توان بالا است که به آنتن وصل مي شود.

8- عناصر فعال در فرکانس هاي بالا داراي مدار معادلي شامل خازن هستند براي انتقال حداکثر توان از خروجي تقويت کننده به بار- لازم است مدار هاي تطبيق امپدانس بين بار ( آنتن ) و خروجي تقويت کننده قرار داد تا شرايط تطبيق امپدانس ( Impedance Matching ) به وجود آيد.

9- آنتن فرستنده سيگنال الکتريکي را به موج الکترومغناطيس با مشخصات مطلوب از جهت انتشار و نوع پلاريزاسيون مناسب تبديل مي کند .ساده ترين نوع آنتن دوقطبي نصف طول موج است که داراي طول فيزيکي ) 2/ גּ ) و גּ طول موج در فرکانس موج حامل است .

ساختار گيرنده سيستم مخابراتي

1- در سمت گيرندگي در بخش آنتن گرنده موج الکترومغناطيس ارسال شده به سيگنال الکتريکي تبديل مي شود در واقع آنتن گيرنده مبدل موج الکترومغناطيس از فضاي آزاد به ورودي گيرنده است و سيگنال مناسب براي تقويت کننده را فراهم مي آورد. 

2- براي انتقال حداکثر توان از آنتن به ورودي لازم است مدار تطبيق امپدانس بين آنتن و تقويت کننده قرار داد تا از حداکثر توان دريافتي که عموما“ مقدار کمي است استفاده کرد.

3- تقويت کننده فرکانس راديويي پس ازآنتن براي تقويت کننده سيگنال فرکانس بالاي دريافت شده به کار رفته است اين تقويت کنننده از نوع سيگنال کوچک و پهناي باند نسبتا“ کم است از وظايف مهم اين مدار محدود کردن نويز ورودي به گيرنده –حذف سيگنال تصوير ( Image Signal ) و ساير سيگنال ها و فرستنده ناخواسته مي باشد . همچنين افزايش توان سيگنال به اندازه کافي و مناسب در ورودي مخلوط کننده از ديگر وظيفه اين قسمت مي باشد .

4- مخلوط کننده براي کاهش فرکانس مرکزي سيگنال مدوله شده به کار رفته است داراي دو ورودي سيگنال مدوله شده و سيگنال ديگر نوسان ساز محلي  (Local Oscillator - lo ) است و سيگنال مدوله شده را به فرکانس مياني IF منتقل ميکند . عمل انتقال فرکانسي يک سيگنال در مدار مخلوط کننده به عناصر غير خطي نياز دارد.

5- نوسان ساز محلي در گيرنده چنان تنظيم مي شود که سيگنال دريافتي به فرکانس مياني مورد نظرمنتقل شود در سيستم هاي پخش براي دريافت فرستنده هاي مختلف مي توان با تنظيم همزمان فرکانس اين نوسان ساز وپاسخ فرکانس تقويت کننده RF ورودي سيگنال مدوله شده تمام فرستنده ها را بهفرکانس ثابت مياني تبديل نمود و گيرنده سوپرهترودين بدست آورد.

6- تقويت کننده فرکانس مياني (Intermediate Frequency) توان سيگنال را به اندازه مناسب براي اعمال به طبقه آشکار ساز افزايش مي دهد. هم چنين پاسخ فرکانسي اين تقويت کننده چنان است که تمام سيگنال هاي نا خواسته حذف و سيگنال مورد نظر انتخاب و تقويت مي شود . حالت انتخاب گري ( Selectivity ) گيرنده مخابراتي در اين مدار انجام مي شود.

7- آشکار ساز ( Detector ) به عنوان بار آخرين طبقه تقويت کننده IF قرار دارد و سيگنال اطلاعات اوليه را بازيابي مي کند .

8- فيلتر و تقويت کننده بعد از آشکار ساز براي حذف سيگنال هاي اضافي و تقويت سيگنال اطلاعات مورد نظر به کار رفته است . اين تقويت کننده توان سيگنال آشکار شده را به اندازه کافي براي پخش در طبقه نهايي افزايش مي دهد .

9- آخرين واحد گيرنده مدار کنترل بهره اتوماتيک ( Automatic Gain Control ) است .
در مواردي که فاصله بين گيرنده و فرستنده زياد است توان کمي در ورودي به گيرنده خواهد رسيد هم چنين وقتي فاصله بين اين دو کم است توان نسبتا“ زيادي به گيرنده خواهد رسيد و ممکن است خروجي طبقات مختلف خصوصا“تقويت کننده IF به شرايط حدي قطع و اشباع برسد.

براي جلوگيري از اين مسئله و به جهت آنکه در شرايط مختلف خروجي آشکار ساز سيگنالي با دامنه تقريبا“يکسان درشرايط مختلف باشد لازم است بهره طبقات مختلف تقويت کننده IF را کنترل نمود.
اين کار با کنترل کارعناصر فعال توسط مدار AGC انجام مي پذيرد.

10 – اسيلاتور مداري است که وظيفه آن توليد امواج متناوب با دامنه و فرکانس ثابت است .عوامل محيطي باعث تغييرات در نوسان مي شود.براي غلبه بر اين موضوع از کريستال کوارتز که پايداري بالاي دارد استفاده مي شود.
ساختمان اسيلاتور از دو قسمت تشکيل شده است.
1- تقويت کننده 
2- مدار برگشتي يا فيديک

بلوک دياگرام گيرنده /فرستنده :

بلوک دياگرام کامل سيستم گيرنده مخابراتي

فرستنده / گيرنده استفاده شده در اين پروژه از مدلاسيونهاي FSK استفاده مي کند و مي توان از آن در کاربردهاي FDMA بهره برد که در اين بخش ابتدا به شرح انواع مدلاسيون و سپس به شرح کامل FSK مي پردازيم و در نهايت به توضيح FDMA مي پردازيم .
مدولاسيون انواع مختلفي دارد. همچنين مدولاسيون به انواع آنالوگ و ديجيتال هم تقسيم مي‌شود. براي اشاره به مدولاسيون‌هاي ديجيتال بيشتر از اصطلاح کليدزني استفاده مي‌شود.
در مدولاسيون سيگنال فرکانس بالا (حامل) بر اساس سيگنال پيام تغيير داده مي‌شود. سيگنال حامل خواص مختلفي دارد که مي‌تواند بر اساس سيگنال پيام تغيير داده شوند و از اين رو انواع مختلفي از مدولاسيون پديد مي‌آيد.
مدولاسيون دامنه (AM ): سطح يا دامنه سيگنال حامل بر اساس تغييرات سيگنال پيام تغيير داده مي‌شود. 
مدولاسيون فركانس (FM ): فركانس سيگنال حامل بر اساس تغييرات سيگنال پيام تغيير داده مي‌شود. 
مدولاسيون فاز (PM ): فاز سيگنال حامل بر اساس تغييرات سيگنال پيام تغيير داده مي‌شود.

مدلاسيون

مدولاسيون دامنه AM شامل فرايند تغيير دامنه يک موج حامل که معمولا يک موج حامل بسامد راديويي طبق مشخصات سيگنال يا علامتي ديگر(مانند سيگنال‌هاي صوتي حاصل از صداي انسان يا وسايل موسيقي)و يکي از روش‌هاي ارسال خبر به وسيله امواج راديويي مي باشد.

مدلاسيون دامنه و فاز

مدولاسيون فرکانس FM نوعي از پخش راديويي است. اينها سيگنال هايي هستند که توسط ايستگاههايي راديويي ايجاد مي‌شوند و نواحي مختلف پخش مي‌شوند.
نوع ديگر مدولاسيون آنالوگ PM ميباشد که به اندازه FM کار برد ندارد .

 مدلاسيون فاز

نوع ديگر مدلاسيون SM ميباشد که نوعي از مدلاسيون دامنه است .
نوع ديگر مدلاسيون آنالوگ QAM است که نوعي ترکيب مدلاسيون آنالوگ و ديجيتال ميباشد.
از ديگر انواع مدلاسيون دامنه با حذف کنار باند SSB است که نسبت به مدولاسيون معمولي پهناي باند کمتري دارد.

PCM بيتي يک سيگنال آنا لوگ
مدولاسيون کد پالس pcm يک شيوه کدگذاري رقمي سيگنال انالوگ در مخابرات است. در اين مدلاسيون بزرگي سيگنال در فواصل زماني ثابت و مساوي اندازه‌گيري شده و سپس کوانتيزه مي‌شود. نتيجه کوانتيزه‌کردن سيگنال آنالوگ به صورت عضوي از مجموعه‌اي محدود قابل نمايش است (به عنوان نمونه عددي بين ۰ تا ۲۵۵). از آن‌جا که اعضاي اين مجموعه با عددي صحيح قابل بيان‌اند مي‌توان از روش‌هاي متداول مخابرات ديجيتال براي ذخيره‌سازي، مقاوم سازي نسبت به خطا و ارسال سيگنال بر کانال مخابراتي استفاده کرد. از کدينگ PCM در تلفن‌هاي ديجيتال، سيستم‌هاي صوتي ديجيتال، صداي کامپيوتر و برخي پخشکننده‌هاي صوت ديجيتال استفاده مي‌شود.

اين مدولاسيون به دو عامل بستگي دارد: 
سرعت نمونه برداري و تعداد سطوح کوانتيزه‌کردن. شرط لازم براي سرعت‌نمونه‌برداري اين است که فرکانس نمونه‌برداري بيش‌تر از فرکانس ناي کو ئيست سيگنال آنالوگ باشد. هم‌چنين با افزايش تعداد سطوح کوانتيزه‌کردن سيگنال ديجيتالِ معادل تقريب بهتري از سيگنال آنالوگ اوليه خواهد بود. در مدولاسيون کد پالس استفاده‌شده در CD هاي صوتي فرکانس نمونه‌برداري ۴۴٫۱کيلوهرتز و تعداد سطوح کوانتيزه‌کردن ۶۵۵۳۶ (معادل ۱۶ بيت) است.
مدلاسيون مورد استفاده ماژول HM-TR از مدلاسيون FSK استفاده مي کند از اين رو در ادامه FSK را بيشتر شرح ميدهم .

مدولاسيون (FSK ):
(Frequency-Shift keying) يک شماي مدولاسيون فرکانس است که در آن اطلاعات ديجيتال از طريق تغييرات گسسته فرکانس موج حامل ارسال مي شود. ساده ترين نوع FSK نوع FSK باينري ( BFSK) مي باشد. BFSK به صورت ضمني بيان کننده استفاده از دو فرکانس جدا براي ارسال اطلاعات باينري (0ها و 1 ها) مي باشد. با اين شما، "1" به عنوان فرکانس علامت و "0" به عنوان فرکانس فاصله ناميده مي شود. نمودار حوزه زمان FSK در شکل 2-4 نشان داده شده است.

شکل هاي ديگر FSK
Minimum-Shift keying:
Minimum Frequency-Shift keying يا Minimum-Shift keying يک شکل خاص کارآمدتر FSK همزماني است. در MSK اختلاف بين فرکانس بالاتر و پايين تر برابر نصف نرخ بيت است. بنابراين، شکل موج هاي استفاده شده براي نشان دادن بيت 0 و 1 دقيقاً برابر نصف دوره تناوب حامل اختلاف دارند. اين کوچک ترين انديس مدولاسيون FSK است که مي توان انتخاب کرد تا شکل موج هاي 0 و 1 متعامد باشند. يک نوع از MSK که GMSK ناميده مي شود در استاندارد تلفن همراه GSM استفاده مي شود.
FSK به طور عام در کاربردهاي Caller ID و اندازه گيري از راه دور مورد استفاده قرار مي گيرد.

Audio FSK
Audio Frequency-Shift keying يک روش مدولاسيون است که در آن اطلاعات ديجيتال به وسيله تغييرات فرکانس (گام) آهنگ صدا، نشان داده مي شود، در حالي که سيگنال کد شده حاصل مناسب براي ارسال از طريق راديو يا تلفن شود. به طور عادي صداي ارسال شده بين دو آهنگ صدا تغيير مي کند: يکي، همان "علامت"، نشان دهنده يک باينري؛ ديگري، همان "فاصله"، نشان دهنده صفر باينري.
AFSK از FSK معمول در اجراي مدولاسيون در فرکانس هاي باند پايه متفاوت است. در کاربرد هاي راديويي، سيگنال مدوله شده AFSK به صورت عادي براي مدوله کردن يک حامل RF (با استفاده از يک روش مرسوم، مثل AM يا FM) براي ارسال استفاده مي شود.
AFSK هميشه براي ارتباطات پر سرعت استفاده نمي شود، زيرا کارآيي اين روش هم از نظر توان و هم از نظر پهناي باند خيلي کمتر از روش هاي ديگر مدولاسيون مي باشد. علاوه بر سادگي آن، AFSK مزيتي دارد که سيگنال کد شده از ميان لينک هاي AC-coupled، شامل بيشتر تجهيزاتي در اصل براي حمل موسيقي يا گفتار طراحي شده اند.

کاربردها
بيشتر مودم هاي خط تلفن هاي اوليه از Frequency-Shift keying براي ارسال و دريافت داده، با نرخ هاي حداکثر تا 300 بيت بر ثانيه استفاده کردند. براي مثال مودم رايج Bell 103 از اين روش استفاده کرد. حتي امروزه، Caller ID امريکاي شمالي از باود 1200 AFSK با استاندارد Bell 202 استفاده مي کند. برخي ميکرو کامپيوتر هاي اوليه از نوع خاصي از مدولاسيون AFSK، استاندارد کانزاس سيتي، براي ذخيره داده ها بر روي کاست هاي صوتي استفاده کردند. AFSK هنوز هم به طور گسترده اي در راديوهاي آماتور استفاده مي شود. دستگاه کنترل راديويي از FSK، استفاده مي کند، ولي آن را در عوض FM و PPM مي نامند.
AFSK همچنين در سيستم اعلام فوريت ايالات متحده (USEAS) براي ارسال اطلاعات اخطار استفاده مي شود. همچنين در سيستمهاي هواشناسي راديويي امريکا و کانادا و ... اين روش به کار برده مي شود.

FSK روشي براي ارسال سيگنال هاي ديجيتال است . اگر دو حالت باينري موجود يعني صفر و يک منطقي را توسط يک شکل موج آنالوگ تعريف کنيد ، صفر منطقي در اين روش توسط يک موج با فرکانس خاص و يک منطقي نيز توسط موجي ديگر با فرکانس متفاوت تعريف مي شود . يک مدم FSK اطلاعات باينري موجود در کامپيوتر را به سيگنال FSK تبديل مي کند تا بتوان آن ها را روي خطوط تلفن ، کابل ها ، فيبر نوري و يا به صورت بي سيم ارسال کرد . اين مدم همچنين ميتواند سيگنال هاي FSK رسيده را نيز به حالت هاي صفر و يک ديجيتال تبديل کند تا کامپيوتر بتواند آن ها را بفهمد .

روش FSK 
روش هاي مدولاسيون ديجيتال FSK : FSK يکي از روش هاي مدلاسيون ديجيتال است که در آن فرکانس موج سينوسي حامل بر اساس سيگنال پيام تغيير مي کند . از ديگر روش هاي مدولاسيون ديجيتال ASK و PSK را مي توان نام برد که در ASK دامنه و در PSK فاز موج حامل تغيير مي کند.
در روش FSK از يک حامل ( يا دو حامل ) با فرکانس هاي متفاوت براي 0 و 1 استفاده مي شود . سيگنال مدوله شده منتج ممکن است همچون جمع دو سيگنال دامنه مدوله شده باشد که فرکانس حامل شان متفاوت بوده است .

مدلاتور FSK :
به دليل اينكه اغلب كانال‌هاي مخابراتي، پاسخ بسيار ضعيفي در مجاورت فركانس صفر دارند، لذا به عنوان كانال ميان‌گذر در نظر گرفته مي‌شوند. براي انتقال اطلاعات توسط كانال‌هاي ميان‌گذر، اطلاعات را بايستي توسط يك موج حامل با فركانس مناسب ارسال نمود.
با توجه به اينكه اطلاعات ورودي ديجيتال است و كانال انتقال آنالوگ، لذا بايستي از مدلاسيوني استفاده كرد كه داده‌هاي ديجيتال را به آنالوگ تبديل كند تا به سهولت از كانال انتقال عبور داد.
FSK يکي از روش هاي مدلاسيون ديجيتال است که در آن فرکانس موج سينوسي حامل، بر اساس سيگنال پيام تغيير مي‌کند. اگر موج كرير اصلي را ACos(ωct) در نظر بگيريم، آنگاه در مدلاسيون FSK هنگامي كه ورودي برابر با صفر منطقي باشد، مدلاتور موج كريري با مشخصه ACos((ωc-ωd)t) را به ديتاي ورودي نسبت مي‌دهد و هرگاه ورودي برابر با يك منطقي باشد، مدلاتور موج كريري با مشخصه ACos((ωc+ωd)t) را به ديتاي ورودي نسبت مي دهد. در واقع در اين نوع از مدلاسيون ديجيتال، به ازاي صفر و يك منطقي دو موج سينوسي با دو فركانس متفاوت ارسال مي‌كنيم.
امروزه FSK رايج ترين روش مدولاسيون است که در ساخت مودم‌هاي PLC براي کاربردهاي خانگي يا اصطلاحا indoor استفاده مي‌شود و تقريبا بيشتر مودم‌هاي PLC که تا کنون توليد شده‌اند، از اين نوع مدلاسيون استفاده مي‌کنند. 
تراشه‌اي كه در اين پروژه عمل مدلاسيون را انجام مي‌دهد، PLL مي‌باشد.

VCO :
اسيلاتور کنترل شده با ولتاژ به اختصار VCO يک اسيلاتور الکترونيکي است، که براي کنترل فرکانس نوسان توسط ولتاژ، طراحي شده‌است. فرکانس نوسان متناسب با ولتاژ DC ورودي، تغيير مي‌کند، مي‌توان سيگنال پيام را به VCO (اسيلاتور کنترل شده با ولتاژ) داد و مدولاسيون فرکانس (FM)، مدولاسيون فاز (PM) و مدولاسيون پهناي پالس (PWM) را بدست آورد.

کنترل فرکانس در VCO:
در فرکانس‌هاي بالا، عنصر کنترل شونده با ولتاژ، عموماً ديود واراکتور است که به قسمتي از مدار تانک اسيلاتور LC ، متصل است .در فرکانس‌هاي پايين ، ديگر روش‌هاي تغيير فرکانس همچون دگرگوني در سرعت شارژ خازن ، يعني منبع جريان کنترل شونده با ولتاژ ، استفاده مي‌شود .

اسيلاتور کريستالي کنترل شونده با ولتاژ:
يک اسيلاتور کريستالي کنترل شونده با ولتاژ (VCXO) زماني استفاده مي‌شود که ، فرکانس کار به مقدار تنظيمات نسبي کوچک (مقدار دقيق فرکانس يا فاز اسيلاتور بسيار حياتي باشد) يا با اعمال يک ولتاژ متغير در ورودي کنترلي اسيلاتور ، مي‌خواهيم ، تداخلات راديو فرکانسي را بر روي يک رنج فرکانسي براي رفع ايراد ، حذف کنيم .
اسيلاتورهايي هستند که بر روي رنج‌هاي فرکانسي پهناور کار مي‌کنند . اسيلاتورهاي متغيير فرکانس (VFOs) ، به وسيله مقدار يکي از مدارات تعيين کننده فرکانس ، فرکانس خود را تغيير مي‌دهند . يک اسيلاتور کنترل شونده با ولتاژ (VCO) يکي از عناصر تعيين کننده فرکانس است که به صورت الکتريکي کنترل مي‌شود .

کاربردهاي VCO:
VCOها در مواردي همچون زير استفاده مي‌شوند:
فانکشن ژنراتور 
براي تغيير تن موزيک در تهيه موزيک الکترونيکي 
حلقه فاز قفل شونده PLL

يک حلقه قفل فاز قفل شده يا PLL :
مباني عملکرد PLL :
PLL در تمامي مدارات الکترونيکي نقش کليدي دارد. با وجود PLL مي توان نقطه شروع و پايان تصوير را در تلويزيون ثابت نگاه داشت. در تلويزيونهاي رنگي به PLL ديگري نياز است تا رنگهاي تصوير حفظ شوند و به عنوان مثال رنگ آبي به سبز متمايل نشود. در تمام سيستمهاي مخابراتي بدون وجود PLL کيفيت سيگنال دمدوله شده کاملا تصادفي بوده و بسته به نوع روش مدولاسيون در فرستنده، سيگنال شامل اطلاعات دچار تضعيف و يا اغتشاش3 خواهد شد.
PLL مداري است که باعث مي شود خروجي يک سيستم، خروجي سيستم ديگري را دنبال نمايد. به عبارت دقيقتر PLL مداري است که که سيگنال خروجي را که توسط يک نوسان ساز4 ايجاد شده با سيگنال ورودي يا سيگنال مرجع5 يکسان مي سازد. در حالت يکسان سازي6 يا حالت قفل7، خطاي فاز ميان خروجي نوسان ساز و سيگنال مرجع صفر يا بسيار کوچک است.
اگر خطاي فاز افزايش يابد يک مکانيسم کنترلي به گونه اي روي نوسان ساز عمل مي کند که خطا تا کمترين حد کاهش يابد. در اين مکانيسم کنترلي فاز سيگنال خروجي روي فاز سيگنال مرجع قفل مي شود که به همين دليل حلقه قفل فاز8 خوانده شده است.
اساس کار PLL توسط مثالي از PLL خطي يا LPLL توضيح داده شده است. يک PLL متشکل از بخشهاي زير مي باشد .
1- يک نوسان ساز کنترل شونده با ولتاژ (VCO)
2- يک آشکارساز فاز (PD)
3- يک فيلتر پايين گذر (LPF)
در برخي از PLL ها به جاي VCO از 9 CCO استفاده مي شود که در اين حالت خروجي آشکارساز فاز يک منبع جريان کنترل شده است با اين وجود عملکرد آنها کاملا يکسان است.
در فهرست زير سيگنالهاي مورد علاقه در مدار PLL آورده شده است.
* سيگنال ورودي يا مرجع 
* فرکانس زاويه اي سيگنال مرجع 
* سيگنال خروجي VCO 
* فرکانس زاويه اي سيگنال خروجي 
* سيگنال خروجي آشکارساز فاز 
* سيگنال خروجي فيلتر پائين گذر
* خطاي فاز که اختلاف فاز ميان سيگنالهاي و است.

حال پس از يک نگاه کلي به PLL، به شرح عملکرد سه بخش سازنده سيستم الف مي پردازيم. VCO در فرکانس زاويه ي نوسان مي کند که توسط سيگنال خروجي فيلتر تعيين مي شود و از رابطه زير پيروي مي کند:

فرکانس (زاويه اي) مرکزي VCO و ضريب VCO با واحد است.
PD که آشکارساز فاز نيز ناميده مي شود وظيفه مقايسه فاز سيگنال خروجي و سيگنال مرجع را بر عهده دارد که رابطه آن دربازه محدودي به صورت خطي متناسب با خطاي فاز است. 
سيگنال خروجي از PD متشکل از يک مولفه dc و يک مولفه ac سوار شده بر آن است که نامطلوب مي باشد و توسط يک فيلتر پايين گذر که معمولا از درجه يک است حذف مي شود.
يک سيستم کنترلي الکترونيکي است، که يک سيگنال قفل شده فاز متناسب با ورودي يا مرجع، مي‌سازد. PLL در يک فيدبک منفي مشترک توسط مقايسه خروجي «اسيلاتور کنترل شونده با ولتاژ (VCO)» و ورودي فرکانس مرجع، با آشکارساز فاز، انجام مي‌پذيرد. آشکارساز فاز براي هدايت فاز اسيلاتور، به سيگنال مرجع ورودي، استفاده مي‌شود. اين نوع از مدارات بطور گسترده در راديو، ارتباطات مخابراتي، کامپيوترها و ديگر کاربردهاي الکترونيکي استفاده مي‌شود، که به اين ترتيب است: ساخت يک يا چند فرکانس، که از لحاظ پايداري و ثبات به فرکانس مرجع برسد.

فناوري دسترسي: 
سه نوع روش معمول جهت دسترسي به سيستم انتقال اطلاعات توسط شبكه‌هاي راديوئي عبارتنداز: 
- دسترسي چند‌گانه‌ي تقسيم بسامدي FDMA : كه هر تماس را برروي يك بسامد مجزا قرار مي‌دهد. 
- دسترسي چندگانه‌ي تقسيم زماني TDMA : هر تماس را به بخشي از يك زمان روي يك بسامد واگذار مي‌كند. 
- دسترسي چندگانه‌ي تقسيم كدي CDMA : كه به هر تماس يك كد منحصر اختصاص داده و به كل طيف پخش مي‌كند. در قسمت اول هر يك از اين سه روش عبارت «دسترسي چندگانه» را مي‌بينيم، اين بدين مفهوم است كه هر سلول امكان برقراري ارتباط بيش از يك نفر را در يك زمان فراهم مي‌آورد. 
۱- FDMA: در اين روش كل طيف بسامد به چندين كانال تقسيم مي‌شود، اين روش اكثراً جهت سامانه‌هاي آنالوگ به كار مي رود ولي قابليت طراحي به صورت ديجيتال را نيز دارد، اما جهت سامانه ‌هاي ديجيتالي كارآيي موثر نخواهد داشت. 

۲- TDMA: از يك پهناي باند نازك ۳۰khz كيلوهرتز و به طول ۶.۷ ميلي‌ثانيه جهت تقسيم زمان به سه بخش استفاده مي‌كند. هر مكالمه ۱/۳ حجم زماني معمول را در اين حالت اشغال نموده و موجب فشرده‌سازي و افزايش بهره‌وري مي‌گردد و باعث افزايش تعداد كانال‌هاي هر سلول خواهد شد. اين سامانه در باند‌هاي ۹۰۰ و ۱۸۰۰ مگاهرتز در اروپا و آسيا و نيز ۱۹۰۰ مگاهرتز در آمريكا مورد استفاده قرار دارد. متأسفانه باند ۱۹۰۰ GSM كه در آمريكا كاربرد دارد با سامانه ‌هاي جهاني همساز نيست. 

۳- CDMA:  يك تفاوت كلي با سامانه TDMA دارد. در اين روش بعد از تبديل سيگنال‌ها به ديجيتال آن‌ها را بر روي كل پهناي باند موجود انتشار مي‌دهند و همچنين به هر تماس و سيگنال‌ يك كد منحصر به فرد اختصاص مي‌دهند. در اين حالت گيرنده‌ نيز جهت بازيابي اطلاعات از كد مشابه مختص هر تلفن استفاده مي‌نمايد. بازده‌ي اين سامانه ۸ الي ۱۰ برابر سامانه ‌هاي آنالوگ (AMPS) است و ظرفيت را به ميزان چشم‌گيري افزايش خواهد داد.