Опубликован: 03.05.2012 | Доступ: свободный | Студентов: 2640 / 447 | Оценка: 4.39 / 4.14 | Длительность: 19:41:00
Лекция 4:

Цифровая модуляция

Турбо кодирование

Для улучшения устойчивости, передаваемой информации при модуляции применяется метод - турбо кодирование XE "турбо кодирование" (см. рис. 4.23). Наиболее часто этот метод основан на применении двух сверточных кодов и перемежителя (interliving).

Перемежение XE "Перемежение" (перестановка) информации – это изменение позиций блоков информации относительно друг другу.

Турбо кодек показан на рис.4.23а.

Турбокодер XE "Турбокодер" состоит из двух сверточных кодеров,

  • на вход первого поступает исходная последовательность информации,
  • на вход второго поступает информация, которая прошла перемежитель.

Задача перемежителя преобразовать исходный код в псевдослучайную последовательность. Есть несколько алгоритмов перемежения (перестановки). Например, перестановка блоков информации в соответствии с таблицей. Информация размещается в таблице, по строкам потом читается по столбцам или по диагоналям.

Перемежение XE "Перемежение" кода преобразует групповые ошибки в одиночные, которые эффективно исправляются сверточным декодером.

Сверточный декодер содержит два декодера, которые используют исходную (принятую информацию) и результаты перемежения и де – перемежения для снятия ошибок, и передают приемнику.

Декодер

Рис. 4.23. Декодер

Коды Рида Соломона

Как и сверточные коды код Рида Соломона (RS) принадлежит к классу кодов, исправляющих ошибки прямого исправления ошибок FEC (Forward Error Correction), т.е. без использования обратного канала.

Это блочный код, когда блок символов исходных данных длины M поступает на вход RS – кодера, на его выходе получается блок символов длины N при этом R=N-M – количество контрольных символов. Код Рида –Соломона с таким параметрами обычно называют кодом RS(N,M)=RS(N,N-R). Он может исправлять ошибки в \frac R 2 символах Во многих случаях символ представляет байт данных. Таким образом обнаружение и исправление ошибочных 8 битов при этом коде не сложнее, чем исправление одного бита. Широковещательный цифровые телевизионные системы (Digital Video Broadcasting, DVB) используют код RS (204,188). В таком коде R= 16, т.е. по меньшей мере могут быть исправлены восемь символов.

Цифровой много тональный сигнал

В настоящее время имеются две разновидности модуляции с несколькими несущими:

  1. Цифровой многотональный сигнал (DMT –Digital Multi - Tone), цифровой сигнал, который состоит из 256 тональных сигналов в прямом и 16 каналов в обратном направлении, каждый из которых занимает полосу 4 кГц. Данная структура применяется для каналов с асимметричной передачи данных.
  2. Ортогональная частотное разделение каналов (OFDM - Orthogonal Frequency Division Multiplexing) – методика мультиплексирования, которая разделяет полосу канала на множество поднесущих частот, как показано на рис.4.24
Распределение несущих частот в OFDКак уже сказано выше, система с DMT применяется при уплотнении абонентских линий. Одна из примечательных особенностей DMT - её способность согласовывать спектр информационного сигнала с канальной характеристикой

Рис. 4.24. Распределение несущих частот в OFDКак уже сказано выше, система с DMT применяется при уплотнении абонентских линий. Одна из примечательных особенностей DMT - её способность согласовывать спектр информационного сигнала с канальной характеристикой

Эта система модуляции применяется в приложении ADSL для проводных пар абонента. Определенным препятствием использования существующих проводных пар для широкополосной передачи является возможным наличие боковых отводов XE "боковых отводов" .Они приводят к изменениям характеристик каналов, как это например. показано на рис.4.25 .

Большинство широкополосных систем, например ISDN требует удаления отводов из шлейфа. В реализации ADSL с помощью DMT отводы допустимы, так как здесь их присутствие определеяется по характеристикам каналов, после чего передача настраивается на характеристики канала. Система DMT плотность информации (объем передваемых данных) в данной полосе в соответствии с характеристиками отдельных каналов или совокупности поднесущих.

При этом возможно учесть узкополосную интерференцию, которая приводит к изоляции каналов друг от друга.

Использование DMT для согласования пропускной способности подканала и характеристик подканала

Рис. 4.25. Использование DMT для согласования пропускной способности подканала и характеристик подканала

Краткие итоги лекции 4

  • (Одна из важнейших проблем, как на абонентском участке, так и участке соединительных линий обеспечить максимальную скорость передачи цифровой информации.
  • (Если нужно получить высокую скорость передачи данных в условиях ограниченной полосы прибегают к методам повышения информационной емкости передаваемых символов. Одним из таких методов является многоуровневая система, когда каждый сигнал может принимать несколько уровней амплитуды в зависимости от значения исходного символа.
  • (Фазовые методы модуляции являются, в какой - то степени аналогами многоуровневой передачи сигналов, поскольку тоже позволяют увеличить информационную емкость передаваемого символа.
  • (Фазовая модуляция связана с манипуляцией фазы. При такой манипуляции для получения бинарного сигнала в каждом тактовом интервале используется одна из фаз, отличающаяся на 180^\circ.
  • ( Из методов многоуровневой модуляции наибольшее распространение получил метод– генерации сигналов, как линейной комбинации квадратурных сигналов.
  • ( Основной элемент модулятора ФМ – смеситель. Основными элементами модулятора ФМ являются смеситель и фильтр низкой частоты (ФНЧ). Комбинацию смесителя и фильтра низкой частоты (ФНЧ) называют фазовым детектором (ФД).
  • ( В системе 4-ФМ имеются два раздельных потока данных - синфазный I и инверсный Q. Таким образом можно говорить о наличии двух независимых двоичных каналов ФМ с ортогональными несущими \cos\omega_ct и \sin\omega_ct. Способ создания таких двух независимых каналов в пределах одной полосы называют квадратурным мультиплексированием.
  • (Реализации демодуляторов требуется наличие местного опорного колебания синхронизированного с передатчиком, а для многоуровневых систем требуется, как правило, и дополнительное опорное колебание в квадратуре к первому.
  • (Многоуровневые системы работают при более узком спектре (при более низких скоростях передачи символов, но не битов исходных данных). Чем больше уровней в системе тем, больше нужно иметь отношение энергии на бит к плотности шума (коэффициент сигнал-шум) при равной вероятности ошибки.
  • (Квадратурно-амплитудная модуляция - КАМ (QAM – Quadrature Amplitude Modulation) может рассматриваться как расширенная многоуровневая ФМ, в которой два исходных сигнала генерируются независимо. Таким образом, здесь имеют место два полностью независимых квадратурных канала, включающие процессы кодирования и детектирования в основной полосе.
  • (При достаточно большом числе сигнальных точек системы КАМ имеют, как правило, лучшие характеристики, чем системы с ФМ.
  • (Амплитудно- фазовая модуляция с подавлением несущей представляет собой форму КАМ, при которой модуляции устанавливаются фильтры на синфазный канал (канал I) и квадратурный канал (канал Q) для подавления несущей частоты.
  • (Сверточное кодирование – метод непрерывного кодирования и декодирования. В этом случае на вход кодера поступает последовательность символов источника, а с выхода кодера снимается также непрерывная последовательность символов, которая является функцией входных символов и структуры кодера.
  • (Сверточный декодер обычно обрабатывает сигнал по принципу максимального правдоподобия Витерби, последовательность отсчетов принимаемого сигнала сравнивается со всеми возможными входными канальными последовательностями, для определения символа исходных данных выбирается наиболее близкая последовательность.
  • (Решеткой называется ориентированный граф с периодически повторяющейся структурой "ячеек Между процедурой кодирования сверточным кодом и решеткой имеется взаимно однозначное соответствие, которое задается определенными правилами.
  • (Метод - турбо кодирование метод основан на применении двух сверточных кодов и перемежителя (interliving).Перемежение (перестановка) информации – это изменение позиций блоков информации относительно друг другу.
  • (В настоящее время имеются две разновидности модуляции с несколькими несущими: дискретный много тональный сигнал (DMT -Discrete Multi - Tone), Ортогональная частотное разделение каналов (OFDM - Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
Всеволод Машинсон
Всеволод Машинсон
Россия
Владимир Савинов
Владимир Савинов
Украина, Киев, Киевский Политехнический Институт, 1996