Телеграфные службы, сети и службы ПД - часть 5

ного на рис. 12.7,  б,  исходный сигнал, прежде чем подать

его на модулятор, необходимо перекодировать (см. рис. 12.7,

в).  Временные   диаграммы,   иллюстрирующие   процесс

получения ОФМ-сигнала, представлены на рис. 12.7.

Информация   о   виде   переданного   единичного   элемента

заключена в разности фаз i-го и (i—1)-го ОФМ-сигнала. Сле-

довательно,   извлечь   эту   информацию   можно   сравнивая

фазу  i-го и (i— 1)-го ОФМ-сигнала в фазовом демодуляторе

(рис.   12.8).  Для   задержки   сигнала   на   время,   равное

длительности   единичного   интервала,   применяется   элемент

памяти   ЭП.   Схема,  представленная   на   рис.   12.8,

осуществляет автокорреляционный (некогерентный) прием.

Иногда такой метод приема  называют "методом сравнения

фаз".   Скачок   фазы   опорного   напряжения   на   180°   вызовет

одиночную ошибку, а не поток ошибок, как при абсолютной

фазовой модуляции.

Если для приема использовать фазовый демодулятор, на

который   подается   когерентное   опорное   напряжение,   то

после

решающего устройства будем иметь сигнал, совпадающий (при

отсутствии ошибок) с перекодированным на передаче. Такой

сигнал  нуждается  в обратном перекодировании. Структурная

схема такого приемника изображена на рис. 12.9. Здесь осуще-

ствляется корреляционный (когерентный) прием, называемый

иногда "методом сравнения полярностей". Сравнение полярно-

стей   осуществляется   в   перекодирующем   устройстве   приема

ПКУ

пр

. Если полярности (i— 1)-го и i-го элементов совпадают,

то на выходе ПКУ

пр

 в качестве i-го элемента выдается 1. Если

полярности (i—1)-го и  i-го элементов разные, то на выходе

ПКУ

пр

 выдается 0.

Очевидно,   что  i-и   элемент   на   выходе   ПКУ

П

  будет   вос-

произведен неправильно, если на его входе исказился (i—1)-й

или  i-и элемент. Вероятность появления неправильного эле-

мента   на   входе   ПКУ

пр

  р

ош

  =  р

фм

,   тогда   вероятность   не-

правильного приема

При автокорреляционном приеме в ФД происходит срав-

нение   по   фазе  i-го   и   (i—1)-го   зашумленных   сигналов,   что

приводит к увеличению вероятности неправильного приема по

сравнению с корреляционным, при котором в ФД сравнивает-

ся по фазе зашумленный сигнал с "чистым" опорным напря-

жением.

Относительная фазовая модуляция используется в модемах,

разработанных по рекомендациям МСЭ-Т  V.26 для работы со

скоростью   1200   бит/с;   для   работы   со   скоростью   2400   бит/с

применяется   многопозиционная   (двукратная)   относительная

фазовая модуляция.

Многопозиционная   фазовая   и   амплитудно-фазовая

модуляция.  Последний   вид   модуляции   называют   еще

квадратурной амплитудной модуляцией (QAM  —  Quadrature

Amplitude Modulation) .

Известно, что если сообщение передается двоичными по-

сылками (двоичным кодом), то скорость передачи информации

не   может   превышать   2

K

F



  бит/с,   или   2   бит/с   на   1   Гц

полосы

пропускания канала. Для повышения удельной скорости пере-

дачи информации необходимо перейти к многократной моду-

ляции (многопозиционным кодам), при которой каждая эле-

ментарная посылка несет более 1 бита информации.

Наибольшее применение многократные методы нашли при

фазовой модуляции. Здесь каждой комбинации из п единичных

двоичных   элементов,   поступивших   от   источника,   ставится   в

соответствие   определенное   значение   фазы   отрезка   несущей.

Правило отображения двоичной последовательности {д.} в

последовательность  сигналов  {s

ik

(t)}  называется  модуляцион-

ным кодом.  Так, при двукратной фазовой модуляции (ДФМ)

передаваемая последовательность разбивается на комбинации

из   двух   элементов.   Очевидно,   что   число   различных   ком-

бинаций   длины  т  равно  2

т

.  Для   ДФМ   2

т

  =  4.   Передача

информации осуществляется дибитами в соответствии с моду-

ляционным кодом (табл. 12.5).

Применительно к двукратной относительной фазовой мо-

дуляции (ДОФМ) Ар соответствует сдвигу фаз между /-м и

(i—1)-м сигналами. На приеме в зависимости от сдвига Ар в

соответствии с табл. 12.5 выдается одна из комбинаций. При

одной и той же скорости модуляции ДОФМ позволяет обеспе-

чить  вдвое  большую  скорость   передачи   информации,   чем

ОФМ. Но так как при ДОФМ минимальный сдвиг по фазе

между сигналами 90, а не 180°, как при ОФМ, вероятность

ошибки при ДОФМ выше. Двукратная относительная фазовая

модуляция в соответствии с рекомендациями МСЭ-Т применя-

ется для передачи информации со скоростью 2400 бит/с.

Увеличение удельных скоростей передачи до 3 бит/(Гц • с) и

выше  может  быть  получено  совместным  использованием  амп-

литудной и фазовой модуляций, причем для сокращения спектра

сигнала в канал передается одна боковая полоса частот [2].

Система сигналов, применяемая при передаче информа-

ции, должна выбираться так, чтобы обеспечить минимальную

Рис.   12.10.  Сигналы   квадратурной

амплитудной модуляции КАМ-16.

вероятность неправильного при-

ема   элемента   при   заданной

средней   мощности   передатчи-

ка. В наилучшей системе сиг-

налов минимальное из рассто-

яний   между   парами   сигналов

должно быть максимальным.

На практике при т = 16 во

многих УПС применяется так

называемая  квадратурная   амплитудная  модуляция   КАМ-16

(рис.   12.10).   Проигрыш   в   помехоустойчивости   при   КАМ   по

сравнению с оптимальной системой сигналов составляет при-

близительно 0,5 дБ.

Отметим, что изменение свойств помехи приводит к изме-

нению структуры оптимальных систем сигналов. Для каналов,

в   которых   имеются   фазовые   флуктуации   (дрожание   фазы),

следует выбирать сигналы, существенно разнесенные по углу.

Такая система сигналов представлена на рис. 12.11. Она отве-

чает рекомендации МСЭ-Т  V.29 и обеспечивает минимальный

угол между векторами 45°, что более чем в 2 раза превышает

аналогичный показатель системы КАМ-16.

Следует отметить, что достижение высокой удельной ско-

рости возможно только в том случае, если УПС адаптивные.

Это   связано   с   непостоянством   параметров   канала   связи   по

времени, а также нестационарным характером действующих в

нем мультипликативных и аддитивных помех. Для адаптации в

состав   УПС   включаются   блоки   идентификации   параметров

канала и помех, оценки которых используются для изменения

параметров   и   структуры   блоков   формирования   и   обработки

сигналов.

К   современным   протоколам,   используемым   в   модемах,

широко представленных различными фирмами, относятся V.32,

V32bis  и   недавно   появившийся   протокол  V.34   [2].   В  V.32

используется   квадратурная   амплитудная   модуляция.   Частота

несущего колебания 1800 Гц, скорость модуляции 2400 Бод.

Имеются режимы двух-, четырех- и шестнадцатипозиционной

QAM. Соответственно информационная скорость может быть

2400, 4800 и 9600 бит/с. Кроме того, для скорости 9600 бит/с

имеет  место альтернативная  модуляция  — 32-позиционная

ТСМ   (Trellis  Code  Modulation).   Применение   модуляции   с

решетчатым,   или   треллис-кодированием   позволяет   повысить

помехозащищенность   передачи   информации.   Суть   этого   ко-

дирования заключается в введении избыточности и использо-

вании при декодировании алгоритма Витерби [1].

В V.32bis частота несущей 1800 Гц и скорость модуляции

2400 Бод. Имеются   режимы  ТСМ-16, ТСМ-32,  ТСМ-64 и

ТСМ-128.   Соответственно   информационная   скорость   может

быть 9600, 12 000 и 14 400 бит/с. Протокол V.32bis — стандарт

де-факто для всех современных модемов.

Название   рекомендации  V.34   "Модем,   обеспечивающий

передачу данных со скоростями 28 800 бит/с для использо-

вания на коммутируемой сети общего пользования и на двух-

точечных двухпроводных выделенных каналах телефонного ти-

па". Ключевым моментом, позволившим столь резко увеличить

скорость передачи информации, стало более полное использо-

вание полосы 0,3—3,4 кГц. Другой важный момент — приме-

нение помехоустойчивого кодирования и, в частности, техники

ТСМ и ряда других новинок.

Следует заметить, что скорость передачи информации

28 800 бит/с при передаче информации в полосе 0,3  +  3,4

сегодня также не является предельной. Уже есть разработки,

позволяющие осуществлять передачу данных со скоростью

33 000 бит/с (V.34+), а в специально организованных каналах

совсем недавно достигнута отметка 56,0 Кбит/с (стандарт толь-

ко начал обсуждаться). Что дальше? Ответ на этот вопрос дает

известная   формула   К.   Шеннона,   согласно   которой   скорость

передачи данных определяется шириной полосы частот, пропу-

скаемых каналом (она нам задана), и отношением мощности

полезного сигнала к мощности шума.

Контрольные вопросы

1. Какие методы защиты от ошибок вам известны?

1. Каково необходимое условие для того, чтобы код был спосо

бен обнаруживать ошибки?

2. В чем отличие понятий расстояние Хемминга и кодовое рас

стояние?

3. Какова связь между кратностью обнаруживаемых и исправ

ляемых ошибок и кодовым расстоянием?

4. Постройте производящую матрицу для кода, у которого

d

0

 = 3, k = 5.

5. Запишите  синдром для  кода   (7,  4), для  которого  a

s

 =

= а

1

 + a

2

, а

6

 = a

1

 + а

3

, a

7

 = а

1

 + а

г

 + а

3

, при появлении

ошибки в а

3

.

6. Запишите кодовую комбинацию циклического кода, у кото

рого Р(х) = х

3

 + х + 1, а исходная кодовая комбинация

имеет вид 1111.

8. Определить содержит или нет принятая кодовая комбинация

циклического кода 1111000 ошибки, если Р(х) = х

3

 + х

2

 + 1.

9. Зачем используются системы с обратной связью?

10.Охарактеризуйте системы с ИОС и РОС.

11.Каковы источники потерь скорости в системе РОС—ОЖ?

12. За счет чего в системах с непрерывной передачей и   сис

темах с адресным переспросом удается повысить скорость

передачи информации по сравнению с системами с РОС—

ОЖ?

13.В чем отличие относительной фазовой модуляции от абсо

лютной фазовой модуляции?

14.Поясните сущность многократной фазовой модуляции.

15.Что такое квадратурная амплитудная модуляция?

16.Дайте краткую характеристику протоколов, используемых в

современных модемах.

Список литературы

1. Минкин Э.Б. Модемные технологии на отечественном рынке телекомму

никаций // Технологии и средства связи. — 1997. — № 1.

2. Модемьк разработка и использование в России. Технологии электронных ком

муникаций. — М.: Эко-трендз, 1996. — Т.62.