По способу передачи информации

• Синхронные

• Асинхронные

В настоящее время скорости передачи данных постоянно возрастают. Однако есть верхний предел. Так как канал является неидеальной линией для передачи информации, то он препятствует быстрой передачи информации по каналу. Для канала связи справедлива следующая формула Шеннона

где - полоса частот, который занимает сигнал, передаваемый в линию

- отношение мощностей сигнала к мощность шума

- скорость передачи данных по каналу

По данной формуле видно, что чтобы увеличить скорость передачи данных лучше увеличивать . Данная схема используется во многих современных системах обмена информацией, например, в ADSL модемах. Однако этот параметр невозможно увеличивать до бесконечности, так как любой канал имеет предел передаваемых по нему частот. Соответственно, рано или поздно, приходится использовать различные способы представления полезной информации таким образом, чтобы уменьшить влияние шума на распознавание сигнала, то есть увеличить параметр. Далее остановимся на подобных методах.

Такими методами являются

• Модуляция

• Скремблирование

• Линейное кодирование

• Сжатие данных

• Повторные посылки

Кроме того для уменьшения эффекта архитектуры современных телефонных проводов используют специальные устройства

• Эхокомпенсаторы

Модуляции

Методов модуляции существует очень много. Для понятия специальных методов опишем для начала самые основные методы модуляции.

Модуляция – процесс изменения одного или нескольких параметров несущего сигнала соответственно с информационным.

Гармонический сигнал имеет вид.

У такого сигнала есть три параметра: амплитуда, частота и фаза. Изменяя эти параметры несущего колебания соответственно информационному колебанию получаем три базовых модуляции: амплитудная, частотная и фазовая.

Амплитудная модуляция – процесс изменения амплитуды несущего колебания в зависимости от информационного сигнала с течением времени.

- модулированный сигнал

- чистый информационный сигнал

Сигнал с амплитудной модуляцией имеет вид

На рисунке изображена амплитудная модуляция гармонического сигнала

Как видно, огибающая во временной области для такого сигнала и является гармоническим колебанием, то есть синусом или косинусом.

Преимущество АМ – Узкая полоса частот

Недостаток амплитудной модуляции – Плохая помехоустойчивость.

Частотная модуляция – процесс изменения частоты несущего колебания в зависимости от информационного сигнала во времени.

Как видно на рисунке, частота сигнала постоянно меняется.

Фазовая модуляция неразрывно связана с частотной, так как мгновенная частота колебания не может изменяться независимо от фазы.

По виду сигнала невозможно сказать, что это – фазовая или частотная модуляция. Но из одной другую получить очень просто. Нужно сдвинуть фазу составляющей с несущей частотой на 90 градусов.

Квадратурная модуляция.

Как было упомянуто выше, фаза колебания не может меняться независимо от мгновенной частоты. Но при этом амплитуда изменяется независимо и от фазы, и от частоты, таким образом попробуем объединить два вида модуляции.

Будем изменять одновременно частоту и амплитуду.

Таким образом, мы получили два сигнала с амплитудной модуляцией. Амплитуды этих колебаний это и . Несущие сдвинуты друг относительно друга на .

Таким образом, один сигнал может нести информацию о двух других.

Такое совместное применение различных видов модуляции даёт выигрыш в скорости передачи. При помощи квадратурного модулятора можно получить частотный модулятор.

Данный вид модуляции широко применяется для передачи цифровых сигналов.

Способы модуляции, применяемые при передачи цифровой информации.

Если мы модулируем цифровой сигнал, то параметры сигнала могут изменяться скачкообразно. Модуляция цифрового сигнала называется манипуляцией.

Манипуляция осуществляется аналогично модуляции

Квадратурная манипуляция.

Принцип действия аналогичен квадратурной модуляции. Представим, что у нас есть цифровой сигнал. Будем сопоставлять значению четырёх бит всевозможные значения вектора.

Таких вариантов будет 16.

Пример

Рассмотрим множество точек

Очевидно, что вектор, проведенный из начала координат в любую из этих точек, будет иметь уникальное сочетание амплитуды и фазы.

Такая картина называется созвездием.

Представим, что первые два бита – это координата по оси X, а вторые по оси Y. Положим самый левый столбец соответствует значению

[0,0] , а самый правый будет соответствовать значению [1,1].

Тогда вектор в примере

Он имеет амплитуду, равную его длине, и фазу, как показано на этом рисунке.

Таким образом, мы можем сопоставить всевозможным комбинациям входного вектора вектора с амплитудой и фазой, которые однозначно определяют их. Чем больше количество точек, тем больше может быть размерность входного вектора. В современных модемах количество точек варьируется от 4 до 1024.

Однако количество точек нельзя увеличивать бесконечно, так как уменьшается расстояние между точками на плоскости. Под воздействием шума в канале, данные вектора при декодировании немного “двигаются”, то есть амплитуда и фаза вектора не точно такие, как были при модуляции, а немного измененные. Таким образом, вектора кодированные одной амплитудой и фазой на приеме будут лежать внутри круга радиуса . Легко увидеть, что , где = расстояние между точками созвездия. Чем больше точек, тем меньше это расстояние. Следовательно, правильное декодирование обеспечивается при меньшем шуме в канале. Если шум в канале велик, то может получиться так, что вектор на приеме окажется вне пределах заданного круга и тогда буду неверно декодированы данные.