Методы передачи дискретных данных на физическом уровне Аналоговая модуляция

При передаче дискретных данных по каналам связи применяются два основных типа физического кодирования:

1. На основе синусоидального несущего сигнала

2. На основе последовательности прямоугольных импульсов

Первый способ называется аналоговой модуляцией, а второй цифровым кодированием. Эти способы отличаются шириной спектра результирующего сигнала и сложность аппаратуры необходимой для их реализации. При использовании прямоугольных импульсов спектр результирующего сигнала получается весьма широким. Применение синусоиды приводит к спектру гораздо меньшей ширины при той же скорости передачи информации. Однако для реализации синусоидальной модуляции требуются более дорогая аппаратура. В настоящее время все чаще данные изначально имеющие аналоговую форму, передаются по каналам связи в дискретном виде, что называется дискретной модуляцией. Аналоговая модуляция применяется для передачи дискретных данных по каналам с узкой полосой частот. Типичным представителем, которых является канал тональной частоты, предоставляемый распоряжение пользователей телефонных сетей.

Аналоговая модуляция является таким способом физического кодирования при котором информация кодируется изменением амплитуды, частоты или фазы синусоидального сигнала несущей частоты. Рассмотрим основные способы аналоговой модуляции:

01.11.2012

На диаграмме А показана последовательность бит исходной информации представленная потенциалами высокого уровня для логической единицы и потенциалом нулевого уровня для логического нуля.

При амплитудной модуляции (рисунок Б) для логической единицы выбирается один уровень амплитуды синусоиды несущей частоты, а для логического нуля другой. Способ редко используется на практике в чистом виде из-за низкой помехоустойчивости, но часто применялся в сочетании с фазовой модуляцией.

При фазовой модуляции (рисунок В) значениям данных ноль и один соответствуют сигналы одинаковой частоты, но разной фазы.

При частотной модуляции (рисунок Г) значение нулей и единиц исходных данных передаются синусоидами с различной частотой. Этот способ модуляции широко применялся в низкоскоростных моделях.

Цифровая модуляция

При цифровом кодировании дискретной информации применяют потенциальные и импульсные коды. В потенциальных кодах для представления логических единиц и нулей используют только значение потенциала сигнала, а его перепады, формирующие законченные импульсы во внимание не принимаются. Импульсные коды позволяют представить двоичные данные, либо импульсами определенной полярности, либо частью импульса, т.е. перепадом потенциала определенного направления. При использовании прямоугольных импульсов для передачи дискретной информации необходимо выбрать такой способ кодирования, который одновременно достигал бы нескольких целей:

1. Имел при одной и той же битовой скорости наименьшую ширину спектра результирующего сигнала. Более узкий спектр сигналов позволяет на одной и той же линии (с одной и той же полосой пропускания) добиваться более высокой скорости передачи данных.

2. Обеспечивал синхронизацию между приемником и передатчиком. В сетях применяются самосинхронизирующиеся коды сигналы которых несут для передатчика указания о том, в какой момент времени нужно осуществлять распознавание очередного бита. Любой резкий перепад сигнала (так называемый фронт сигнала) может служить хорошим указанием для синхронизации приемника и передатчика. Синхронизация приемника и передатчика нужна для того, чтобы приемник точно знал в какой момент времени необходимо считывать новую информацию с линии связи.

3. Обладал способностью распознавать ошибки. Распознавание и коррекция искаженных данных осуществляется протоколами канального, сетевого, транспортного или прикладного уровней.

4. Обладал низкой стоимостью реализации.

Вывод: требования предъявляемые к методам кодирования противоречивые, поэтому каждый из рассматриваемых далее методов цифрового кодирования обладает своими преимуществами и недостатками по сравнению с другими методами.

10.11.2012

Даже при наличии высокоточного тактового генератора приемник может ошибиться с момента съема данных, т.к. частоты двух генераторов никогда не бывают полностью идентичными. Поэтому при высоких скоростях обмена данными и длинных последовательностях единиц или нулей, небольшой рассогласование тактовых частот может привести к ошибки в целый такт, и соответственно к считыванию некорректного значения бита. В чистом виде код ‘’NRZ’’ в сетях не поддерживается.