Информатика в техническом университете / Информатика в техническом университете. Телекоммуникации и сети

2. Основы телекоммуникации

Так как любой дискретный сигнал состоит из компонент различной часто­ ты, то на вход приемного устройства поступают только те компоненты, часто­ ты которых находятся внутри полосы пропускания. Ограниченность полосы про­ пускания приводит к частотньп^ искажениям сигнала. Известно, что амплитуда каждой из частотных гармоник снижается с ростом частоты. Поэтому, чем шире полоса пропускания среды передачи, тем большее число высокочастот­ ных компонент проходит по линии связи, а следовательно, тем надежнее будет полученный сигнал воспроизводить переданный сигнал.

Искаэюеиие из-за задерэ/ски определяется тем, что скорость распростра­ нения синусоидального сигнала по линии связи изменяется с изменением час­ тоты. Следовательно, при передаче цифрового сигнала различные компоненты, из которых образован сигнал, достигают приемника с различными задержка­ ми. Результатом этого является искажение сигнала, называемое искажением, вызванным задержкой. Степень искажения растет с увеличением скорости пе­ редачи битов, что вызвано следующей причиной: по мере роста скорости битов некоторые частотные компоненты, связанные с передачей данного бита, за­ держиваются и начинают влиять на частотные компоненты следующего бита. Поэтому искажения из-за задержки называют также межсимвольными взаим­ ными помехами. В результате действия этого искажения в моменты измере­ ния поступивший сигнал изменяется. Так как обычно поступивший сигнал из­ меряется в номинальном центре каждого битового интервала, то, следовательно, при увеличении скорости битов искажение из-за задержки может привести к некорректной интерпретации полученного сигнала.

Шумы постоянно присутствуют в реальном канале. В отсутствие переда­ ваемого сигнала в идеальной линии связи должен быть нулевой уровень элек­ трического сигнала. Однако на практике в линии имеют место случайные всплес­ ки даже тогда, когда никакой сигнал не передается. Эти всплески называют уровнем шумов в линии, и в пределе по мере затухания передаваемого сигнала его уровень становится сравнимым с уровнем шума. Важным параметром, связанным со средой передачи является отношение мощности полученного сигнала Ц к мощности уровня шумов Р^: SNP = Р^/Р^. Отношение S/N называ­ ют отношением сигнал-шум и обьино выражают в децибелах:

Совершенно очевидно, что высокое значение отношения свидетельствует о высокой мощности сигнала по отношению к имеющемуся уровню шумов и по­ этому характеризует сигнал хорошего качества. Наоборот, низкое значение отношения S/N свидетельствует о сигнале низкого качества.

Помехоустойчивость линии определяет ее способность уменьшать уро­ вень помех, создаваемых внешней средой, на внутренних проводниках. Поме­ хоустойчивость линии зависит от типа используемой физической среды, а так­ же от экранирующих и подавляющих помехи средств самой линии. Наименее помехоустойчивыми являются радиолинии, хорошей устойчивостью обладают

50

2.1. Понятие системы передачи данных

кабельные линии и отличной - волоконно-оптические линии, малочувствитель­ ные ко внешнему электромагнитному излучению. Обычно для уменьшения помех, появляющихся из-за внешних электромагнитных полей, проводники эк­ ранируют и/или скручивают.

Перекрестные наводки NEXT (Near End Cross Talk) определяют помехоус­ тойчивость кабеля к внутренним источникам помех, когда электромагнитное поле сигнала, передаваемого выходом передатчика по одной паре проводни­ ков, наводит на другую пару проводников сигнал помехи. Если ко второй паре будет подключен приемник, то он может принять наведенную внутреннюю помеху за полезный сигнал. Показатель NEXT, вьфаженный в децибелах, равен

где Р^^^^ - мощность выходного сигнала, Р^^^ - мощность наведенного сигнала. Показатель NEXT обычно используют применительно к кабелю, состояще­

му из нескольких витых пар, так как в этом случае взаимные наводки одной пары на другую могут достигать значительных величин.

Пропускная способность (throughput) линии характеризует максималь­ но возможную скорость передачи данных по линии связи. Пропускная способ­ ность измеряется в битах в секунду - бит/с, а также в производных единицах: кбит/с, Мбит/с и т. д.

Пропускная способность линии связи зависит не только от ее характерис­ тик, таких как амплитудно-частотная характеристика, но и от того, какие сиг­ налы передаются-аналоговые или цифровые. Если значимые гармоники сиг­ нала (т. е. те гармоники, амплитуды которых вносят основной вклад в результирующий сигнал) попадают в полосу пропускания линии, то такой сиг­ нал будет хорошо передаваться данной линией связи и приемник сможет пра­ вильно распознать информацию, отправленную по линии передатчиком. Если же значимые гармоники выходят за границы полосы пропускания линии связи, то сигнал будет значительно искажаться, приемник будет ошибаться при рас­ познавании информации, а значит, информация не сможет передаваться с за­ данной пропускной способностью.

Выбор способа представления дискретной информации в виде сигналов, подаваемых на линию связи, называется физическим или линейным кодирова­ нием. От выбранного способа кодирования зависит спектр сигналов и, соот­ ветственно, пропускная способность линии. Таким образом, для одного способа кодирования линия может характеризоваться одной пропускной способностью, а для другого - другой.

Теория информации говорит, что любое различимое и непредсказуемое из­ менение принимаемого сигнала несет в себе информацию. В соответствии с этим прием синусоиды, у которой амплитуда, фаза и частота остаются неизмеьшыми, информации не несет, так как изменение сигнала хотя и происходит, но является хорошо предсказуемым. Большинство способов кодирования ис­ пользуют изменерше какого-либо параметра периодического сигнала: частоты,

51

2. Основы телекоммуникации

амплитуды и фазы синусоиды или же знак потенциала последовательности импульсов. Периодический сигнал, параметры которого изменяются, называ­ ют несущим сигналом, сигналом-переносчиком или несущей частотой, если в качестве такого сигнала используется синусоида.

Если сигнал изменяется так, что равновероятно можно различить только два состояния его информативного параметра, то в соответствии с оценкой Р. Хартли любое изменение сигнала, как отмечалось выше, будет соответ­ ствовать наименьшей единице информации - биту. Если же сигнал может иметь более двух различимых состояний, то любое его изменение будет нести не­ сколько бит информации.

Количество изменений информативного параметра несущего периодичес­ кого сигнала в секунду измеряется в бодах (baud). Период времени между соседними изменениями информативного параметра сигнала называется так­ том работы передатчика или бодовым интервалом.

Пропускная способность линии в бит/с в общем случае не совпадает с чис­ лом бод. Она может быть как выше, так и ниже числа бод, что зависит от способа кодирования.

Если сигнал имеет более двух различимых состояний, то пропускная спо­ собность в бит/с будет выше, чем число бод. Например, если информативны­ ми параметрами являются фаза и амплитуда синусоиды, причем различаются 4 состояния фазы в О, 90, 180 и 270° и два значения амплитуды сигнала, то информационный сигнал может иметь 8 различимых состояний. В этом случае модем, работающий со скоростью 2400 бод (с тактовой частотой 2400 Гц) передает информацию со скоростью 7200 6РГГ/С, так как при одном изменении сигнала передается 3 бита информации.

При использовании сигналов с двумя различимыми состояниями может на­ блюдаться обратная картина. Это часто происходит потому, что для надежно­ го распознавания приемником пользовательской информации каждый бит в пос­ ледовательности кодируется с помощью нескольких изменений информативного параметра несущего сигнала. Например, при кодировании единичного значения бита импульсом положительной полярности, а нулевого значения бита - им­ пульсом отрицательной полярности, физР1ческий сигнал дважды изменяет свое состояние при передаче каждого бита. При таком кодировании пропускная спо­ собность линии в два раза ниже, чем число бод, передаваемое по линии.

На пропускную способность линии оказывает влияние не только физичес­ кое, но и логическое кодирование. Логическое кодирование выполняется до физического кодирования и подразумевает замену бит исходной информации новой последовательностью бит, несущей ту же информацию, но обладающей, кроме этого, дополрштельными свойствами, например возможностью для при­ емной стороны обнаруживать ошибки в принятых данных. Сопровождение каж­ дого байта исходной информации одним битом четности - это пример очень часто применяемого способа логического кодирования при передаче данных с помощью модемов. Другим примером логического кодирования может слу-

52

2.1. Понятие системы передачи данных

ЖИТЬ шифрация данных, обеспечивающая их конфидешщальность при переда­ че через общественные каналы связи. При логическом кодировании чаще всего исходная последовательность бит заменяется более длинной последователь­ ностью, поэтому пропускная способность канала по отношению к полезной ин­ формации при этом уменьшается.

Достоверность передачи данных характеризует вероятность искажения для каждого передаваемого бита данных. Иногда этот же показатель называют интенсивностью битовых ошибок (BER - Bit Error Rate). Значение BER для каналов связи без дополнительных средств защиты от ошибок (например, са­ мокорректирующихся кодов или протоколов с повторной передачей искажен­ ных кадров) составляет, как правило, \Q~^- 10"^ в оптоволоконных линиях связи - 10"^. Значеьше достоверности передачи данных, например, -Ю""* говорит о том, что в среднем из 10000 бит искажается значение одного бита.

Искажения бит происходят как из-за наличия помех на линии, так и по при­ чине искажений формы сигнала ограниченной полосой пропускания линии. По­ этому для повышения достоверности передаваемых данных нужно повьппать степень помехозащищенности линии, снижать уровень перекрестных наводок в кабеле, а также использовать более широкополосные линии связи.

Пропускная способность среды передачи

Чем выше частота несущего периодического сигнала, тем больше инфор­ мации в единицу времени передается по линии и тем выше пропускная способ­ ность линии при фиксированном способе физического кодирования. Однако, с другой стороны, с увеличением частоты периодического несущего сигнала увеличивается и ширина спектра этого сигнала, т. е. разность между макси­ мальной и минимальной частотами того набора синусоид, которые в сумме дадут выбранную для физического кодирования последовательность сигналов. Линия связи передает этот спектр синусоид с теми искажениями, которые оп­ ределяются ее полосой пропускания. Чем больше несоответствие между по­ лосой пропускания линии и шириной спектра передаваемых информационных сигналов, тем больше сигналы искажаются и тем вероятнее ошибки в распоз­ навании информации принимающей стороной, а значит, скорость передачи ин­ формации на самом деле оказывается меньше, чем можно бьшо предполо­ жить.

Связь между полосой пропускания линии и ее максимально возможной про­ пускной способностью, вне зависимости от принятого способа физического кодирования, установили Шеннон и Хартли. Эта формула называется законом Шеннона-Хартли:

где С - максимальная пропускная способность линии, бит/с; В - ширина поло­ сы пропускания линии, Гц; SNP - отношение мощностей сигнала и шума.

53

2. Основы телекоммуникации

Из формулы (2.23) видно, что хотя теоретического предела пропускной спо­ собности линии с фиксированной полосой пропускания не существует, на прак­ тике такой предел имеется. Действительно, повысить пропускную способность линии можно за счет увеличения мощности передатчика или же уменьшения мощности шума (помех) на линии связи. Обе эти составляющие поддаются изменению с большим трудом. Повышение мощности передатчика ведет к значительному увеличению его габаритов и стоимости. Снижение уровня шума требует применения специальных кабелей с хорошими защитными экранами, что весьма дорого, а также снижения шума в передатчике и промежуточной аппаратуре, чего достичь весьма не просто. К тому же влияние мощностей полезного сигнала и шума на пропускную способность ограничено логарифми­ ческой зависимостью, которая растет далеко не так быстро, как прямо-про­ порциональная. Так, при достаточно типичном исходном отношеьши мощности сигнала к мощности шума в 100 раз, повышение мощности передатчика в 2 раза даст только 15 % увеличения пропускной способности линии.

Найквист вывел формулу, определяющую зависимость максимальной ско­ рости передачи информации (данных) С [бит/с] от ширины полосы пропускания В без учета шума в канале:

где М- число различимых состояний информативного параметра сигнала. Если сигнал имеет 2 состояния, то пропускная способность равна удвоенно­

му значению ширины полосы пропускания линии связи.

Если же передатчик использует более чем 2 устойчивых состояния сигнала для кодирования данных, то пропускная способность линии повышается, так как за один такт работы передатчик передает несколько бит исходных данных.

Пример. Модем в телефонной сети общего пользования применяет метод квадратурной амплитудной модуляции с 8-ю уровнями (4 значения фазы х 2 значения амплитуды для каждой фазы) на каждый сигнальный элемент. Если полоса пропускания телефонной сети равна 3100 Гц, то согласно формуле Найквиста максимальная скорость передачи данных будет равна:

С =2В \og^M== 2 • 3100 • log^S = 18600 биг/с.

Хотя формула Найквиста явно не учитывает наличие шума, косвенно его влияние отражается в выборе числа состояний информативного параметра сиг­ нала. Для повышения пропускной способности канала хотелось бы увеличить это число до значительной величины, но на практике этого сделать нельзя из-за шума на линии. Поэтому число возможных состояний сигнала фактически ог­ раничивается соотношением мощности сигнала и шума, а формула Найквиста определяет предельную скорость передачи данных в том случае, когда количе­ ство состояний уже выбрано с учетом возможностей устойчивого распознава­ ния приемником.

Передача данных на физическом уровне

Под данными понимают информацию, закодированную в цифровой форме. При передаче данных по каналам связи применяют два основных типа физи-

54

2.1. Понятие системы передачи данных

ческого кодирования - на основе синусоидального несущего сигнала и на осно­ ве последовательности прямоугольных импульсов. Первый способ часто на­ зывают также модуляцией или аналоговой модуляцией, подчеркивая тот факт, что кодирование осуществляется за счет изменения параметров аналогового сигнала. Второй способ обычно назьгоают цифровым кодированием. Эти спо­ собы отличаются шириной спектра результирующего сигнала и сложностью аппаратуры, необходимой для их реализации.

При использовании прямоугольных импульсов спектр результирующего сиг­ нала получается весьма широким. Это не удивительно, если вспомнить, что спектр идеального импульса имеет бесконечную ширину. Применение синусо­ иды приводит к спектру гораздо меньшей ширины при той же скорости переда­ чи информации. Однако для реализации синусоидальной модуляции необходи­ ма более сложная и дорогая аппаратура, чем для реализации прямоугольных импульсов.

В настоящее время все чаще данные, изначально имеющие аналоговую форму - речь, телевизионное изображение, - передают по каналам связи в дис­ кретном виде, т. е. в виде последовательности единиц и нулей. Процесс пред­ ставления аналоговой информации в дискретной форме называется дискрет­ ной модуляцией.

При передаче данных по непрерьгоному (аналоговому) каналу связи ис­ пользуют определенный физический процесс, называемый сигналом-пере­ носчиком. Математической моделью его может служить функция времени s(t, v4, 5,...) , зависящая также от параметров А, В, ... Некоторые параметры сиг­ налов фиксированы при данньпс условиях передачи, и тогда они вьшолняют роль идентифшщрующих параметров. Другие подвергаются воздействию со сторо­ ны передатчика, и в этом случае выполняют роль информативных параметров.

Модуляция - отображение на передающей стороне множества возможных значений входного сигнала на множество возможных значений информативно­ го параметра сигнала-переносчика. На приемной стороне возникает обратная задача - восстановить исходный сигнал, т. е. осуществить демодуляцию.

Как правило, аналоговую модуляцию применяют для передачи дискретных данных по каналам с узкой полосой частот, типичным представителем кото­ рых является канал тональной частоты (ТЧ), предоставляемый в распоряже­ ние пользователям общественных телефонньпс сетей. Этот канал передает частоты в диапазоне от 300 до 3400 Гц, таким образом, его полоса пропускания равна 3100 Гц. Строгое ограничение полосы пропускания канала ТЧ связано с использованием аппаратуры уплотнения и коммутации каналов в телефонных сетях. Устройство, осуществляющее модуляцию несущей синусоиды на пере­ дающей стороне и демодуляцию на приемной стороне, носит название модем (модулятор-демодулятор).

Амплитуцная модуляция. В системах с амплитудной модуляцией (AM) модулирующая функция X(t) изменяет амплитуду высокочастотной гармони­ ческой функции 5(/) сигнала-переносчика:

55

2. Основы телекоммуникации

Амплигуцно-модулированный сигнал име­ ет вид:

5(0=^{8т(О/ + Ф)+ —со8[(0-со,)^ + Ф]-—cos[(Q +со^)/ + Ф]}. (2.27)

Амплитудно-модулированный сигнал имеет дискретный (линейчатый) спектр, состоящий из трех линий (рис. 2.7): несущей частоты -Q и двух боко­ вых частот (Q - cOj) и (Q + cOj) - одна ниже, другая выше несущей частоты. Их называют верхней и нижней боковыми частотами. Нижняя боковая - это зер­ кальное отображение верхней боковой по отношению к частоте несущей Q. Из формулы (2.27) видно, что вся информащм о модулирующей функции полнос­ тью содержится в любой из боковых частот.

Система с AM, которая передает обе боковых и несущую частоту, извест­ на, как двухполосная система (DSB - double sidebaud). Несущая не несет ника­ кой полезной информации и может быть удалена, но с несущей или без, полоса сигнала DSB вдвое больше полосы изначального сигнала. Для сужения рабо­ чей полосы частот канала связи возможно вытеснение не только несущей, но и одной из боковых, так как они несут одну информацию. Этот вид AM известен, как однополосная модуляция с подавленной несущей SSB-SC (Single Sideband Suppressed Carrier). Этот вид модуляции создает новый сигнал, идентичный оригиналу, но сдвинутый вверх по частоте. Частоту несущей выбирают в соот­ ветствии с условиями среды передачи. Демодуляция сигнала AM достигается п>тем смешивания модулированного сигнала с несущей той же самой часто­ ты, что и на модуляторе. Изначальный сигнал затем получают как отдельную частоту (или полосу частот) и его можно отфильтровать от других сигналов. При использовании SSB-SC несущая для демодуляции генерируется на месте, и она может не совпадать с частотой несущей на модуляторе. Небольшая раз­ ница между двумя несущими частотами является причиной несовпадения вос­ станавливаемых частот, что присуще телефонным цепям.

Амплитудная модуляция с использованием цифровых сигналов. Осо­ бым случаем амплитудной модуляции является случай, когда нижний из двух уровней амплитуд доведен до нуля; тогда процесс модуляции состоит во вклю­ чении и выключении несущей. Однако скачки в передаваемой энергии делают этот вид модуляции, не подходящим для передачи данных по сетям связи. Пря­ моугольная волна содержит высокочастотные компоненты, и на практике в

56

2,1. Понятие системы передачи данных

системах АМ-сигнал данных пропускают через фильтр 1шжних частот до мо­ дулятора. Это скругляет прямоугольную волну, но не влияет на информащпо, содержащуюся в сигнале данных. Поскольку бинарный сигнал данных имеет составляющие вплоть до нулевой частоты, верхняя и нижняя боковые частоты фактически встретились на частоте Q. Это обстоятельство делает затрудни­ тельным подавление несущей или одной боковой и несущей, без влияния на оставшуюся полосу. Для уменьшения полосы модулированного сигнала можно реально убрать большую часть одной полосы, оставив только небольшой ее конец рядом с несущей. Потери информации нет, так как нижняя полоса просто дублирует информацию верхней полосы. Описанный подход назьюается VSB (VSB - vestigial sideband) - модуляция с частично подавленной боковой. При разумном построении фильтра в системах VSB можно подавить несущую. Это приведет к подавлению и части верхней полосы, но остаток нижней полосы, который будет сохранен, восполнит недостающие частоты. Правильная одно­ полосная амплитудная модуляция с цифровым модулирующем сигналом мо­ жет быть достигнута только путем скрэмблирования (scrambeing - перемеши­ вание) изначальных данных (т. е. внося беспорядочность в поток бит) с целью удаления низкочастотных компонентов, которые образуются от ряда последовательньпс единиц или нулей. Это влечет рассоединение боковых частот от несущей частоты, что позволяет отфильтровать одну боковую и несущую.

Импульсная амплитудная модуляция (РАМ - pulse amplitude modulation). Она использует модулирующий цифровой сигнал и реализует кодирование бо­ лее чем одного бита на бод путем кодирования бинарного сигнала данных в сигнал с более чем двумя уровнями. Для примера, биты бинарного сигнала данных могут быть разбиты на пары. Возможны четыре комбинации пары бит и каждая пара может быть представлена одним из четьфех уровней амплиту­ ды. Закодированный четырехуровневый сигнал имеет половину скорости в бодах изначального сигнала данных и может быть использован для амплитудной модуляции несущей обычным образом.

Частотная модуляция. В системах частотной модуляции (ЧМ) частота несущей изменяется в соответствии с формой модулирующего сигнала. В этом случае частота Q несущей (сигнала-переносчика s(t) = ^sin Q /) модулируется функцией cos cOj/:

где Aco /Q - коэффициент модуляции (относительное изменение частоты); Асо - девиация частоты.

Здесь Р =Асо/со. - индекс модуляции.

57

2. Основы телекоммуникации

При Р « 1

=^[sinQ/ + (p/2) sin((0, + Q)/ + (p/2) sin(©,-Q)r],

T. e. спектр частот ЧМ-сигнала практически не отличается от спектра АМ-сиг- нала.

Системы, в которых модулирующим сигналом является бинарный сигнал и, следовательно, несущая переключается сигналами с одной частоты на другую при неизменной амплитуде, называют системами FSK (Frequency SMft Keying)

Частотная модуляция помехоустойчива, поскольку искажению при помехах подвергается в основном амплитуда сигнала, а не частота. Необходимая для этого вида модуляции ширина спектра сигнала может быгь значительно уже всей полосы пропускания канала. Частотная модуляция превосходит ампли­ тудную в устойчивости к некоторым воздействиям, присутствующим в теле­ фонной сети и ее следует использовать на более низких скоростях, где не тре­ буется большая полоса частот. FSK является асинхронной техникой модуляции, для нее не требуется синхроимпульсов в модеме.

Фазовая модуляция. При фазовой модуляции (ФМ) информативным па­ раметром сигнала-переносчика служит фаза Ф несущей частоты Q:

Пусть модулирующей функцией является синусоида X(t) = sin ш/, тогда фазомодулированный сигнал будет описываться вьфажением :

s(t) = ^[sin(Q t + Ф)cos(Aф sin ю/) + cos(Q / + Ф)sin(Aф sin ©/)]. (2.32)

Отсюда видно, что ЧМ и ФМ-сигналы похожи по форме. Различие заключа­ ется лишь в том, что коэффициент модуляции для ФМ-сигнала Аф постоянен, а индекс модуляции для ЧМ-сигнала р зависит от частоты модулирующего сиг­ нала cOj.

При использовании ФМ для передачи данных каждому информационному элементу - биту - ставится в соответствие определенное значение фазы (на­ пример, О - для передачи нуля, 180 - для передачи единицы).

При фазоразиостиой модуляции (DPSK - Differential Phase Shift Keying) каждому информационному элементу ставится в соответствие не абсолютное значение фазы, а ее изменение относительно предьщущего значения. Если ин­ формационный элемент есть дибит, то в зависимости от его значения (00, 01, 10 или 11) фаза сигнала может измениться на 90, 180,270 или не измениться вовсе. Из теории информации известно, что фазовая модуляция наиболее ин­ формативна, однако увеличение числа кодируемых бит вьппе трех (8 позиций поворота фазы) приводит к резкому снижению помехоустойчивости. Поэтому в высокоскоростных модемах применяются комбинированные амплитудно-фа­ зовые методы модуляции.

58

2.1. Понятие системы передачи данных

Квадратурно-амплитудная модуляция. Многопозиционную амплитуд­ но-фазовую модуляцию называют еще квадратурной амплитудной моду­ ляцией (QAM - Quadrature Amplitude Modulation). В данном виде модуляции для повышения пропускной способности используют одновременную манипу­ ляцию двух параметров несущего колебания - амплитуды и фазы. Каждое воз­ можное состояние модулированного сигнала (вектор сигнала или точка сиг­ нального пространства) характеризуется определенным значением амплитуды

ифазы, которые входят в так называемое созвездие,

Внастоящее время используют модуляции, в которых количество кодируе­ мых на одном бодовом интервале информационных бит может доходить до 8, а, cooTBCTCTBcifflo, созвездие иметь число состояний сигнала в сигнальном про­ странстве - до 256.

Однако с ростом модуляционной скорости и числа состояний сигнала устой­ чивость к помехам многопозиционной QAM-модуляции быстро снижается, что связано с уменьшением энергии элемента сигнала и различий между соседни­ ми допустимыми состояниями сигналов. Значительное повышение реальной помехоустойчивости на скоростях передачи 9600 бит/с и более было достигнуто, благодаря применению комбинации модуляции с решетчатым кодрфованием.

Модуляция с решетчатым кодированием. В современных высокоско­ ростных протоколах используют так называемую модуляцию с решетчатым кодированием или треллис-кодированием (ТСМ - Trellis Coded Modulation), которая позволяет повысить помехозащищенность передачи информации и сни­ зить требования к отношению сигнал/шум в канале от 3 до 6 дБ, Суть этого кодирования заключается во введении избыточности в пространство сигналов за счет чего создаются корреляционные связи между передаваемыми симво­ лами. Пространство сигналов расширяется вдвое путем добавления к инфор­ мационным битам еще одного, который образуется посредством сверточного кодирова1шя над частью информационных бит и введения элементов запазды­ вания. Расширенная таким образом группа подвергается все той же многопо­ зиционной амплитудно-фазовой модуляции. В процессе демодуляции принятого сигнала проводится его декодирование по весьма изощренному алгоритму Витерби, позволяющему за счет введенной избыточности и знания предыстории выбрать по критерию максимального правдоподобия из сигнального простран­ ства наиболее достоверную точку и, тем самым, определить значения инфор­ мационных бит.

Если все принято без ошибок, то треллис-бит просто удаляется. А вот если ошибки бьши, то с очень большой вероятностью последовательность, содер­ жащая сбойные биты, окажется запрещенной. При помощи специального ите­ ративного алгоритма осуществляется поиск по решетке (отсюда и название). Декодер Витерби находит «наиболее подходящую» разрешенную последова­ тельность и заменяет ею сбойную. Причем, с весьма большой вероятностью эта замена действительно окажется верной. Треллис-коды построены таким образом, что они защищены от перепутывания именно соседних состояний в

59