Рассмотрим примеры сигналов амплитудной, частотной и фазовой модуляции.

АМ

В течение каждого единичного интервала _ на выходе модема формируется один из двух сигналов:

"1"  Acos(_t+) "0"  пассивная пауза

ЧМ

В течение каждого единичного интервала _ на выходе модема формируется один из двух сигналов:

"1"  Acos(_t+) "0"  Acos(_t+)

__F __F

ОФМ

Информация передается за счет сдвига фазы передаваемого сигнала. Например, при передаче "1" изменения фазы не происходит, при передаче "0" фаза сигнала изменяется на 180⁰ по отношению к предыдущему сигналу.

Многопозиционные (многократные) виды модуляции

ДОФМ

Двойная относительная фазовая модуляция. При использовании ДОФМ каждые два передаваемых двоичных символа (дибит) кодируются одним линейным сигналом. Например,

Дибит	Фаза
00	0
01	900
10	2700
11	1800

Диаграмма сигналов на фазовой плоскости имеет вид

01

Каждый сигнал изображается в виде вектора, исходящего из центра диаграммы и имеющего определенную амплитуду и фазу, или просто в виде точки, являющейся окончанием вектора.

Такая диаграмма сигналов выбирается из соображений минимизации ошибки.

00

10

11

ТОФМ

Тройная относительная фазовая модуляция. Каждые три двоичных символа кодируются одним линейным сигналом, используется 8 сигналов с различными фазами. Фазовый сдвиг между соседними сигналами составляет минимум 45⁰. Эта величина является минимально допустимой с точки обеспечения помехоустойчивого приема.

Диаграмма сигналов на фазовой плоскости имеет вид

000

001

010

011

111

110

100

101

КАМ

Квадратурная амплитудная модуляция представляет собой амплитудно-фазовую модуляцию. Обеспечивает кодирование 4 двоичных символов одним линейным сигналом. Используются 8 значений фаз и 4 значения амплитуды. Кодирование производится в соответствии с двумя таблицами. Обозначим кодируемый квадбит а₁ а₂ а₃ а₄.

Абсолютная фаза а1 Относительная амплитуда 0, 90, 180, 270 0 3 1 5 45, 135, 225, 315 0 2 1 32 Двоичные символы			Изменение фазы
а2	а3	а4
0	0	1	0
0	0	0	45
0	1	0	90
0	1	1	135
1	1	1	180
1	1	0	225
1	0	0	270
1	0	1	315

Для всех случаев уметь рисовать временную диаграмму сигнала на выходе модема при заданной двоичной последовательности на входе.

Значение несущей частоты обычно выбирается в средней части канала ТЧ и равно 1700 – 1800 Гц.

Режимы работы модема

При организации передачи данных возможна работа в одном из трех режимов:

• Симплекс (передача в одном направлении). Одна сторона всегда передает данные, другая только принимает. Этот режим обычно используется для систем сбора данных.

• Полудуплекс (поочередная передача в двух направлениях).

• Дуплекс (одновременная двухсторонняя передача).

Способы разделения направлений передачи и приема

При дуплексном режиме работы модема необходимо обеспечить разделение сигналов передачи и приема. Рассмотрим способы такого разделения.

1. Самый простой способ – подключение к четырех проводному окончанию.

2. При работе по двухпроводной линии можно использовать частотное разделение каналов. Полоса пропускания канала ТЧ разделяется на два частотных подканала, по каждому из которых производится передача в одном направлении. Так как необходимо обеспечить полосу расфильтровки, каждый подканал занимает меньше половины полного спектра. На практике для обеспечения симметричного дуплекса в каждом подканале используется скорость модуляции B_max=600 Бод. Максимальная скорость передачи информации при этом составляет V=2400 бит/с. Рекомендация МККТТ V.22 bis : при передаче со скоростью V=1200 бит/с используется ДОФМ, при передаче со скоростью V=2400 бит/с используется КАМ.

3. Для обеспечения симметричного дуплекса во всех высокоскоростных модемах используется технология эхо-подавления (эхо-компенсации). Эта технология позволяет использовать для дуплексной передачи всю ширину полосы пропускания канала.

Пер S

Пр

R+S₀

УФКС – устройство формирования компенсационного сигнала

Задача демодулятора модема заключается в распознавании входного сигнала R на фоне отраженного от аппаратуры АТС собственного выходного сигнала S₀ , который становится для модема шумом. Его мощность в большинстве случаев превосходит мощность принимаемого полезного сигнала. На этапе вхождения в связь модем посылает зондирующий сигнал, который определяет параметры эхо-отражения: время запаздывания и мощность отраженного сигнала. В соответствии с полученными параметрами УФКС формирует собственный отраженный сигнал S₀, а устройство вычитания удаляет его из принятого сигнала. В простейшем случае УФКС – это искусственная линия задержки с затуханием 2а_ал и временем задержки сигнала 2  _{распространения}.

Рекомендации серии V для модемов канала ТЧ

V.29 – модем на 9600 бит/с для использования на 4-проводных арендованных телефонных каналах. (Дуплексный или полудуплексный режим, КАМ, скремблирование).

V.32 – семейство дуплексных модемов со скоростями передачи до 9600 бит/с для использования на двухпроводных телефонных каналах. (Эхо-компенсация, КАМ, скремблирование).

V.32 bis – 14400 бит/с в двухпроводной линии; V.32 terbo – 19200 бит/с в двухпроводной линии.

Модем по рекомендации V.32 bis использует амплитудно-фазовую модуляцию. При этом задействуется 128 векторов в сигнальном пространстве, скорость модуляции равна 2400 Бод, кратность модуляции равна 6. Для повышения помехоустойчивости используется решетчатое кодирование (коды Треллиса ТСМ) . Коды Треллиса совместно с КАМ позволяют получить так называемую сигнально-кодовую конструкцию СКК с числом сигнальных точек до 128 на одной фазовой плоскости. Кодирование осуществляется по следующему принципу. Шесть информационных бит поступают в кодер и разделяются на две части. Первые 4 бита определяют положение сигнальной точки внутри четверти фазовой плоскости. Последние два бита совместно с последними битами предыдущей шестерки осуществляют в схеме Треллиса такую перекодировку, которая приводит к обязательному перемещению вектора сигнала в другую четверть фазовой плоскости по отношению к предыдущему сигналу.

V.33 – модем на 14400 бит/с для использования на 4-проводных арендованных каналах ТЧ. Используется решетчатое кодирование Треллиса, кратность модуляции равна 6.

V.34 – модем на 28800 и 33600 бит/с для использования на двухпроводных линиях. На одном интервале линейного сигнала кодируется до 9 бит, используется разновидность КАМ с числом сигналов до 960.

V.90 – модем обеспечивает скорость до 56 Кбит/с.

№9

СИНХРОННЫЙ ЦИФРОВОЙ ПОТОК В АБОНЕНТСКОЙ ЛИНИИ

Абонентская линия ISDN (ЦСИС)

Технология ISDN разрабатывалась с целью предоставления пользователям быстрого и надежного доступа к ресурсам глобальных сетей передачи данных с одновременным поддержанием высококачественной телефонной связи.

Основным компонентом линии ISDN является В-канал с пропускной способностью 64 Кбит/с. По каналу можно передавать данные или оцифрованные аудио- или видео сообщения. В качестве канала служебной информации при установлении соединения и разъединении используется D-канал. Его пропускная способность обычно составляет 16 Кбит/с.

В ISDN предусмотрены две стандартные конфигурации каналов, то есть два стандартных интерфейса доступа. Базовый доступ (БД, BRI) представляет собой логическое объединение двух В-каналов и одного D-канала (2B+D). Первичный доступ (ПД, PRI) представляет собой доведенный до абонента цифровой поток (30B+D), причем канал D имеет пропускную способность 64 Кбит/с.

Рассмотрим структуру базового доступа.

S-шина

Абонентская линия

U-интерфейс

Сеть ISDN

До 8 терминалов

NT1

NT1 – сетевое окончание типа 1.

По абонентской линии цифровой поток доводится до пользователя. Точка подключения линии к сетевому окончанию называется U-интерфейс. Сетевое окончание NT соединяет абонентскую линию с аппаратурой пользователя (ООД, ТфА и пр.) через 4-проводную S-шину.

Передача данных по S-шине осуществляется со скоростью 192 Кбит/с (2В=128 Кбит/с, D=16 Кбит/с, остальные биты используются для целей синхронизации, активации S-интерфейса и т.д.) кодом AMI.

Скорость передачи в абонентской линии составляет 160 Кбит/с. Для линейного кодирования в интерфейсе U наиболее часто используются коды 2B1Q и 4B3T. Код 4В3Т представляет каждые 4 передаваемых двоичных символа тремя элементами трехуровневого сигнала (0, +1, -1). Обеспечивает передачу сигнала BRI со скоростью 120 Кбод.

Код 2B1Q используется в России. Выполняет 4-уровневое кодирование сигнала (-3, -1, +1, +3), в результате чего сигнал BRI (160 Кбит/с) передается со скоростью модуляции 80 Кбод, что значительно уменьшает необходимую полосу передачи. Правило кодирования приводится ниже. Положительная полярность линейного сигнала означает, что первый бит равен 1, а отрицательная – что он равен 0. Второй бит 1 указывает на низкий уровень напряжения, 0 – высокий уровень напряжения сигнала.

01 10 00 10 11….. Дибит		Линейный сигнал
Знак	Амплитуда
0	0	-3 (-2,5 В)
0	1	-1 (-0,833 В)
время 1	0	+3 (+2,5 В)
1	1	+1 (+0,833 В)

Технология xDSL

Цифровая абонентская линия DSL позволяет использовать существующие абонентские линии и получать пропускную способность до 54 Мбит/с. В основном эта технология предлагается для доступа в Интернет.

HDSL – высокоскоростная цифровая абонентская линия, скорость передачи до 2 Мбит/с, дуплексный режим.

ADSL – асимметричная цифровая абонентская линия, при длине линии до 3,5 км скорость передачи из сети абоненту составляет до 8 Мбит/с, а в обратную сторону до 640 Кбит/с.

Основные способы модуляции, используемые в xDSL, это амплитудно-фазовая модуляция без высокочастотной несущей САР (несущая подавляется до передачи и восстанавливается на стороне получателя) и дискретный мультитон DMT. В соответствии с принципами дискретного мультитона входящие данные разделяются на множество подканалов, которые организуются в полосе частот до 1 Мгц . В каждом подканале используется КАМ с кратностью 4  12. Кратность модуляции зависит от соотношения сигнал/шум в данном подканале.