Модуляция с несколькими несущими
Модуляция с несколькими несущими относится к методам перехода от последовательной передачи к параллельной. Это позволяет упростить требования к передающей аппаратуре, хотя усложняет логику передачи. Поэтому созданная в примерно в 1950-х годах эта технология не могла широко применяться, пока не были разработаны последовательные процессоры и микросхемы, реализующие быстрое преобразование Фурье.
Этот метод модуляции называется ортогональным частотным разделением каналов — ОЧРК (OFDM — Orthogonal Frequency Division Multiplexing). В Северной Америке она называется многотональной модуляцией (DTM — Discrete MultiTone). За редким исключением эти термины взаимозаменяемы.
Принцип организации такой модуляции заключатся в том, что последовательный поток информации из символов разбивается на подблоков.
Частотная полоса, занимаемая системой передачи данных, разбивается на поддиапазоны, и образуются узкие каналы. Например, Полоса 1, 0994 МГц разбивается на 255 подканалов по 4,3125 КГц.
Основные
устройства, обеспечивающие модуляцию
с несколькими несущими по принципу
ОЧРК, показаны на рис. 9.10. Каждый подканал
работает на своей несущей. Если обозначить
частоту первой несущей
,
то вторая несущая будет иметь частоту
и
т.д., для
-го
канала эта частота будет равна
.
Если
для каждого из
подблоков
применить квадратурную модуляцию, то
получим
квадратурных
(ортогональных) функций типа
.
Если функции всех подканалов просуммировать,
то получим функцию, аналогичную функции,
которая называется рядом Фурье.
Рис. 9.10. Модуляция с несколькими несущими
Функция, полученная в результате модуляции, отличается от ряда Фурье тем, что она конечна. Для увеличения точности обработки и исключения взаимного влияния каналов реальная функция дополняется "префиксом", содержащим несколько значений ряда Фурье (псевдоканалов). Он устанавливается перед последовательностью квадратурных сигналов. Это увеличивает точность получения функции и позволяет более четко отделять подканалы друг от друга.
Сумма функций, полученных в результате модуляции, "свертывается" с помощью обратного преобразования Фурье в одну функцию , которая преобразуется в цифровую форму и передается в линию.
На приемном конце происходит переход из цифровой в аналоговую форму, происходит прямое преобразование Фурье, квадратурные функции каждого канала демоудулируются и собираются в одну последовательность.
Этот вид модуляции используется в асимметричной цифровой абонентской линии (ADSL). Одним из примечательных свойств этого вида модуляции является то, что она может согласовывать спектр информационного сигнала со спектром физического канала. Поскольку общий сигнал является составляющим нескольких сигналов в узком спектре, увеличение затухания отдельных частот (например, при наличии боковых отводов) не влияют на сигнал в целом.
Краткие итоги
Скорость, которая необходима для передачи сигналов импульснокодовой модуляции — ИКМ, — требует специальных мер для передачи сигналов даже на небольшие расстояния. Поэтому для передачи цифровых сигналов по линии применяются специальные коды (линейные коды).
Для устранения постоянной составляющей применяются биполярные коды. Они используют три уровня сигнала — нулевой, положительный и отрицательный.
При длительной последовательности нулей в исходном сигнале (допускается не более 14 нулей) отсутствие передних фронтов на приеме может привести к расхождению генераторов, что в свою очередь приведет к появлению ошибок в информации. Поэтому для биполярного кода применяется алгоритм, позволяющий увеличить плотность единиц.
При абсолютном биимпульсном коде для передачи логической единицы применяется направление изменения фронта в средней части тактового импульса. При передаче сигнала "1" используется падение фронта, а для передачи "0" применяется возрастание фронта в средней части тактового импульса.
Преобразование к троичным кодам позволяет повысить информационность каждой передаваемой единицы. Одна из процедур состоит в сведении двоичных к троичным кодам, что позволяет кодировать комбинации меньшим числом разрядов и тем самым повысить скорость передачи. Последовательность чисел от 0 до 15 можно закодировать и передать с помощью четырех битов. При троичных кодах для этого потребуется только три разряда. Таким образом, требуемая скорость (в битах) в канале уменьшается и составляет только часть от скорости.
Многоуровневые коды применяются для повышения скорости передачи двоичных символов. В этом случае можно говорить не о повышении скорости передачи по каналу, а об увеличении информационного содержания каждого символа.
Модуляция — это процесс изменения параметров несущей частоты (амплитуды, частоты или фазы) по заданному закону. Она осуществляется с более низкой скоростью по сравнению с периодом высокочастотного колебания.
Манипуляция — процесс воздействия на несущую частоту с помощью входного цифрового сигнала с целью изменения ее параметров (амплитуды, частоты, фазы).
Фазовая манипуляция передает информацию путем воздействия цифрового сигнала на фазу частотного сигнала.
Представление синусоидального колебания как линейной комбинации синусоидального и косинусоидального колебаний с нулевой начальной фазой называется квадратурным представлением.
Квадратурно-амплитудная модуляция (КАМ) представляет собой дальнейшее развитие фазовой модуляции. Фазовая модуляция может быть представлена как сумма двух амплитудно-модулированных сигналов (I-канал и Q-канал), которые при сложении в канале дают фазово-модулированный сигнал. Таким образом, применяются две координаты — фаза и амплитуда.
Амплитуднофазовая модуляция с подавлением несущей представляет особую форму КАМ. При этом не используется генератор несущей частоты, и ее значение не передается на исходящий конец (она "вырезается" фильтром).
Модуляция с несколькими несущими относится к методам перехода от последовательной передачи к параллельной. Принцип организации такой модуляции заключатся в том, что последовательный поток информации из символов разбивается на подблоков. Частотная полоса, занимаемая системой передачи данных, разбивается на поддиапазоны, и образуются узкие каналы.