Основні види і протоколи модуляції в модемах
Информация - Компьютеры, программирование
Другие материалы по предмету Компьютеры, программирование
ри QPSK. Відсутність різких стрибків фази зумовлює меншу ширину енергетичного спектра OQPSK порівняно з QPSK.
Квадратурна амплітудна модуляція.
Зростаючі вимоги до скорочення смуги частот, яку займають високо-швидкісні цифрові сигнали, обумовили використання багатопозиційних способів амплітудно-фазової модуляції, яка передбачає амплітудну модуляцію синфазної та квадратурної складових. Якщо у формулі (1) модулюючі сигнали приймають значення 1, маємо ФМ-4. Якщо ж для модуляції використовуються чотирирівневі сигнали , виходить 4-рівнева (16-позиційна) КАМ, сигнал з якою можна записати у вигляді:
.
В результаті вихідний сигнал квадратурної схеми змінюється не тільки за фазою, але і за амплітудою. Оскільки в кожному каналі здійснюється амплітудна маніпуляція, цей вид модуляції називають квадратурною маніпуляцією із зміною амплітуди (QASK Quadrature Amplitude Shift Keying) або просто квадратурною амплітудною модуляцією КАМ.
Користуючись геометричним трактуванням, кожний сигнал КАМ можна зобразити вектором в сигнальному (амплитудно-фазовому) просторі (рис.8). Позначаючи тільки кінці векторів, отримуємо зображення у вигляді сигнальної точки, координати якої визначаються значеннями ; .
Сукупність сигнальних точок утворює так зване сигнальне сузіря (signal constellation). Сузіря на рис.8 містить 16 сигнальних точок, кожна з яких відповідає чотирьом інформаційним бітам, що передаються.
Існує декілька способів практичної реалізації КАМ-16, найпоширенішим з яких є спосіб модуляції накладанням (SPM Supersposed Modulation). У схемі, що реалізовує даний спосіб, використовуються два однакових модулятора ФМ-4 (рис.6). Структурна схема модулятора SPM і діаграми, що пояснюють його роботу, зображені на рис.9.
Розглянемо основні протоколи, які використовують ВФМ і КАМ.
Протоколи V.22, V.22bis
Протокол V.22 є дуплексним протоколом модуляції, що передбачає використання ВФМ при частотному розділенні каналів передачі взаємодіючих модемів. Модем, що передає, використовує носійну частоту 1200 Гц; відповідаючий модем частоту 2400 Гц.
Протокол передбачає два режими модуляції ВФМ і ФМ-4. У першому випадку швидкість передачі 600 біт/с, у другому 1200 біт/с.
V.22bis збігається з V.22 за значеннями носійних частот і швидкості модуляції. Передбачаються два режими модуляції ФМ-4 і КАМ-16 з швидкістю передачі 1200 або 2400 біт/с відповідно.
Рисунок 9 Схема модулятора КАМ-16
Протокол V.32, V.32bis.
Протокол V.32 базується на модифікованій КАМ (швидкості передачі 9600, 4800, 2400 біт/с) і передбачає повнодуплексну передачу по двопровідних телефонних каналах (з реалізацією ехо-компенсації). Підтримує КАМ-16; КАМ-32 із застосуванням треліс-кодування (СКК-32).
Протокол модуляції V.32bis забезпечує передачу даних зі швидкістю до 14400 біт/с.
3. Сигнально-кодові конструкції, інші види модуляції
Багатопозиційна КАМ у чистому вигляді недостатньо завадостійка. Тому в усіх сучасних високошвидкісних протоколах КАМ використовують спільно з решітковим кодуванням спеціальним видом згорткового кодування.
У результаті зявився новий спосіб модуляції, званий треліс-модуляцією (ТСМ Trellis Coded Modulation).
Комбінація конкретної КАМ і завадостійкого коду називається сигнально-кодовою конструкцією (СКК). СКК дозволяють підвищити завадостійкість передачі інформації поряд зі зниженням вимог до відношення сигнал/шум у каналі на 3-6 дБ.
При цьому кількість сигнальних точок збільшується удвічі за рахунок додавання до інформаційних біт одного надмірного, утвореного шляхом згорткового кодування. Всі СКК, які застосовуються сьогодні, використовують згорткове кодування зі швидкістю (n1)/n, тобто передаючи один сигнальний елемент, використовують один надмірний двійковий символ.
Розширений у такий спосіб блок бітів модулюють тією самою КАМ. У сучасних високошвидкісних протоколах модуляції (V.32, V.32bis, V.34, V.90 та ін.) обовязково застосовуються СКК.
Протокол V.34 забезпечує швидкість передачі 28800 біт/с, використовує КАМ-16, 32 і 64 з решітковим кодуванням. У даному протоколі значення носійної частоти не фіксоване і вибирається з ряду 1600, 1646, 1680, 1800, 1829, 1867, 1920, 1959, 2000 Гц. Крім того широко використовуються можливості адаптації:
- передкодування, в якому двовимірне сузіря розбивається на концент-ричні кільця, які містять рівні кількості сигнальних точок з приблизно однаковою амплітудою;
- амплітудно-фазова предкорекція сигналу передавача для усунення міжсимвольної інтерференції;
- вибір одного із 11 заздалегідь заданих шаблонів для спектра сигналу передавача для підвищення рівня високочастотних складових спектру, що компенсує спотворення сигналу в абонентських і зєднувальних лініях.
Протокол V.90 використовує 128-рівневу амплітудно-фазову модуляцію (АФМ-128).
Протокол V.90 за наявності цифрової АТС забезпечує асиметричний обмін даними між сервером і користувачем: зі швидкістю 56 кбіт/с з мережі (за рахунок відсутності аналого-цифрового перетворення в цьому напрямі); зі швидкістю 33,6 кбіт/с до мережі.
Протокол V.92 стандартизує максимальну швидкість на ділянці від абонента до сервера, яка дорівнює 48 кбіт/с. Крім того, забезпечується: