<<
>>

Передача данных на физическом уровне

Под данными понимают информацию, закодированную в цифровой форме. При передаче данных по каналам связи применяют два основных типа физи- ческого кодирования - на основе синусоидального несущего сигнала и на осно­ве последовательности прямоугольных импульсов.
Первый способ часто на­зывают также модуляцией или аналоговой модуляцией, подчеркивая тот факт, что кодирование осуществляется за счет изменения параметров аналогового сигнала. Второй способ обычно называют цифровым кодированием. Эти спо­собы отличаются шириной спектра результирующего сигнала и сложностью аппаратуры, необходимой для их реализации. При использовании прямоугольных импульсов спектр результирующего сиг­нала получается весьма широким. Это не удивительно, если вспомнить, что спектр идеального импульса имеет бесконечную ширину. Применение синусо­иды приводит к спектру гораздо меньшей ширины при той же скорости переда­чи информации. Однако для реализации синусоидальной модуляции необходи­ма 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 дис­кретном виде, т. е. в виде последовательности единиц и нулей. Процесс пред­ставления аналоговой информации в дискретной форме называется дискрет­ной модуляцией. При передаче данных по непрерывному (аналоговому) каналу связи ис­пользуют определенный физический процесс, называемый сигналом-пере- носчиком. Математической моделью его может служить функция времени s(t, А, В,...) , зависящая также от параметров А, В,... Некоторые параметры сиг­налов фиксированы при данных условиях передачи, и тогда они выполняют роль идентифицирующих параметров. Другие подвергаются воздействию со сторо­ны передатчика, и в этом случае выполняют роль информативных параметров.
Модуляция - отображение на передающей стороне множества возможных значений входного сигнала на множество возможных значений информативно­го 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 кото­рых является канал тональной частоты (ТЧ), предоставляемый в распоряже­ние пользователям общественных телефонных 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 пере­дающей стороне и демодуляцию на приемной стороне, носит название модем (модулятор-демодулятор). Амплитудная модуляция. В системах с амплитудной модуляцией (AM) модулирующая функция X(i) изменяет амплитуду высокочастотной гармони­ческой функции s(t) сигнала-переносчика: Амплитудно-модулированный сигнал имеет дискретный (линейчатый) спектр, состоящий из трех линий (рис. 2.7): несущей частоты -Пи двух боко­вых частот (П - со,) и (П + со,) - одна ниже, другая выше несущей частоты. Их называют верхней и нижней боковыми частотами. Нижняя боковая - это зер­кальное отображение верхней боковой по отношению к частоте несущей П. Из формулы (2.27) видно, что вся информация о модулирующей функции полнос­тью содержится в любой из боковых частот.

Система с AM, которая передает обе боковых и несущую частоту, извест­на, как двухполосная система (DSB - double sidebaud). Несущая не несет ника­кой полезной информации и может быть удалена, но с несущей или без, полоса сигнала DSB вдвое больше полосы изначального сигнала.

Для сужения рабо­чей 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 соот­ветствии с условиями среды передачи. Демодуляция сигнала AM достигается путем смешивания модулированного сигнала с несущей той же самой часто­ты, 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 раз­ница между двумя несущими частотами является причиной несовпадения вос­станавливаемых частот, что присуще телефонным цепям. Амплитудная модуляция с использованием цифровых сигналов. Осо­бым случаем амплитудной модуляции является случай, когда нижний из двух уровней амплитуд доведен до нуля; тогда процесс модуляции состоит во вклю­чении и выключении несущей. Однако скачки в передаваемой энергии делают этот вид модуляции, не подходящим для передачи данных по сетям связи. Пря­моугольная волна содержит высокочастотные компоненты, и на практике всистемах AM-сигнал данных пропускают через фильтр нижних частот до мо­дулятора. Это скругляет прямоугольную волну, но не влияет на информацию, содержащуюся в сигнале данных. Поскольку бинарный сигнал данных имеет составляющие вплоть до нулевой частоты, верхняя и нижняя боковые частоты фактически встретились на частоте П. Это обстоятельство делает затрудни­тельным 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 называется 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 одно­полосная амплитудная модуляция с цифровым модулирующем сигналом мо­жет бьггь достигнута только путем скрэмблирования (scrambeing - перемеши­вание) изначальных данных (т. е. внося беспорядочность в поток бит) с целью удаления низкочастотных компонентов, которые образуются от ряда последо­вательных 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 бо­лее 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 четырех уровней амплиту­ды. 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) = Л sin й t) модулируется функцией cos со,/: т. е. 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 Shift 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 быть значительно уже всей полосы пропускания канала. Частотная модуляция превосходит ампли­тудную в устойчивости к некоторым воздействиям, присутствующим в теле­фонной сети и ее следует использовать на более низких скоростях, где не тре­буется большая полоса частот. FSK является асинхронной техникой модуляции, для нее не требуется синхроимпульсов в модеме. Фазовая модуляция. При фазовой модуляции (ФМ) информативным па­раметром сигнала-переносчика служит фаза Ф несущей частоты Q: (2.31) ) Отсюда видно, что ЧМ и ФМ-сигналы похожи по форме. Различие заключа­ется лишь в том, что коэффициент модуляции для ФМ-сигнала Д
<< | >>
Источник: В .А. Галкин, Ю .А. Григорьев. Телекоммуникации и сети. 2003

Еще по теме Передача данных на физическом уровне:

  1. 18.1. Особенности информационных правоотношений, возникающих при производстве, передаче и потреблении персональных данных
  2. § 29 Передача и переход прав по обязательствам. – Римская конструкция права передачи. – Облегчение передачи новейшим законодательством. – Передаточная надпись. – Ограничения передачи. – Действие передачи. – Ответственность передатчика и права приобретателя. – Вступление в право кредитора или суброгация. – Русский закон передачи. – Передача заемных писем. – Переход требований к кредиторам.
  3. Физические упражнения для раскрытия и заряда чакр (1-3-й уровни аурического поля)
  4. Сознание распространяет себя от высших уровней Божественности до низшего уровня первого измерения камня и минералов. Всё Бог в разном выражении.
  5. Истинное желание—это когда желания одного уровня гармонируют с желаниями другого уровня.
  6. Глава 80 - Гражданского кодекса Украины Спасение здоровья и жизни физического лица, имущества физического или юридического лица
  7. Статья 44. Опека над имуществом физического лица, признанного безвестно отсутствующим, а также физического лица, место пребывания которого неизвестно
  8. Интервью с официальными лицами или представителями их пресс-служб чреваты двумя проблемами: опасностью невольного искажения информации при передаче, интерпретации фактов, а также передачей намеренно дозированных сведений.
  9. Григорьев Ю.А., Ревунков Г.И.. Банки данных, 2002
  10. Банк данных
  11. 18.4. Права субъекта персональных данных
  12. Оценка данных о личности.
  13. 12.4. Анализ эмпирических данных
  14. Анализ и интерпретация полученных данных
  15. 18.7. Уполномоченный по правам субъектов персональных данных