Тема 4. Представление информации в каналах связи

Как уже отмечалось, любая линия связи структурно может быть представлена в таком виде (рис.4.1):

Рис.4.1. Структура линии связи

В зависимости от того, какие сигналы передаются по каналу связи, различают аналоговые и цифровые каналы. В аналоговых каналах передатчик осуществляет согласование отправителя с каналом, т.е. преобразует непрерывное или дискретное сообщение в непрерывный сигнал (этим непосредственно занимается трансивер) с такими характеристиками, которые обеспечивают прохождение сигнала по каналу связи – несущая заданной полосы, генератор светового пучка. В этих каналах для наполнения сигнала информацией применяется модуляция различного вида, так как чистая несущая не содержит информации.

В цифровых каналах циркулируют дискретные сигналы, а для передачи данных и аналоговых сигналов используются самосинхронизирующиеся коды и кодово-импульсная модуляция, соответственно.

Рассмотрим основные типы модуляции, начиная с аналоговых каналов и сигналов. Сигнал в виде электромагнитных колебаний описывается как

.

В качестве параметров для вариации при модуляции могут использоваться амплитуда А, частота w, начальная фаза или их комбинации.

Амплитудная модуляция (рис. 4.2).

Сигнал несущей частоты изменяется по мощности или амплитуде. Амплитудная модуляция широко применялась в воспроизведении звука и радиовещании. В чистом виде в системах передачи данных не используется.

Рис. 4.2. Амплитудная модуляция

Частотная модуляция (рис. 4.3).

Изменяется частота несущей, при которой логическому “0” и логической “1” соответствуют разные и легко различаемые частоты.

Рис.4.3. Частотная модуляция

Этот метод широко применяется в оконечных устройствах канала - модемах. Название есть сокращение содержания основных функций устройства – модуляции и демодуляции.

Модуляция выполняется устройством при направлении сигнала в канал, а демодуляция - при приеме из канала. Модемы используются для подключения цифровых устройств к линии передачи аналоговых сигналов, например, к телефонной линии. Большинство модемов разрабатывается применительно к международным и специфическим национальным стандартам таким образом, чтобы оборудование систем связи одного производителя могло взаимодействовать с оборудованием другого производителя. Вот почему есть модемы, работающие на разных скоростях и по разным протоколам.

Фазовая модуляция (рис.4.4).

Ее содержание – изменение фазы волны сигнала несущей частоты. Логическая “1” кодируется изменением фазы сигнала, например, на 180º; логический “0” – сохранением фазы от предыдущего тактового интервала. Чем больше градаций изменения фазы (например, 45º, 90º, 135º, 180º …), тем труднее их распознать при демодуляции (детектировании). Поэтому фазовая модуляция часто сочетается с амплитудной. Например, квадратурно-амплитудная модуляция. И это весьма продуктивно:

Рис.4.4. Применение фазовой модуляции