Потенциальный код 2В1Q

На рис.3.5 показан потенциальный код с четырьмя уровнями сигнала для ко­дирования данных. Это код 2В1Q, название которого отражает его суть — каждые два бита (2В) передаются за один такт сигналом (1 Q ), имеющим четыре состояния.

Паре бит 00 соответствует потенциал -3 В, паре бит 01 соответствует потенциал -1 В, паре 11 — потенциал +3 В, а паре 10 — потенциал +1 В.

При этом способе кодирования требуются дополнительные меры по борьбе с длинными по­следовательностями одинаковых пар бит, так как при этом сигнал превращается в постоянную составляющую. При случайном чередовании бит спектр сигнала в два раза уже, чем у кода NRZ, так как при той же битовой скорости длительность такта увеличивается в два раза.

Рисунок 3.5 – Код 2В1Q

Однако для его реализации мощность передатчика должна быть выше, что­бы четыре уровня четко различались приемником на фоне помех.

Преимущества CAP-модуляции по сравнению с технологией 2B1Q:

1. Большая дальность связи, из-за того, что спектр сигнала CAP (рисунок 3.6) не имеет составляющих выше 260 кГц (более низкочастотный сигнал меньше ослабляется линией)

2. Высокая помехоустойчивость: из-за отсутствия в спектре вч составляющих выше 260 кГц технология CAP нечувствительна к ВЧ наводкам (перекрёстные помехи, помехи от радиостанций). Кроме того, в спектре отсутствуют НЧ составляющие с частотами ниже 40 кГц, что приводит к уменьшению импульсных шумов и НЧ наводок.

3. Сигнал CAP не оказывает влияния в спектре аналогового телефонного канала благодаря отсутствию в его спектре составляющих ниже 4 кГц, что позволяет использовать соседние пары для обычных абонентских или межстанционных соединений.

4. Сигнал CAP меньше оказывает влияний на аппаратуру уплотнения, работающую по соседним парам, т.к. его спектр намного уже, чем спектр сигнала 2B1Q.

Рисунок 3.6 – Сравнение спектровCAP, 2В1Q и HDB-3

Линейный код PAM-ТC

PAM-ТC – амплитудно-импульсная модуляция с треллис кодированием). Если код 2В1Q имеет 4 уровня и позволяет в два раза уменьшить полосу частот передаваемого сигнала, то код РАМ-16 имеет 16 уровней, потенциально он может снизить спектр сигнала в 4 раза (без введения избыточности). Суть данного метода кодировки состоит в увеличении числа уровней (кодовых состояний) с 4 (как в 2B1Q) до 16 и применении специального механизма коррекции ошибок. При треллис-модуляции к каждой группе бит, передаваемых за одно дискретное состояние сигнала, добавляется еще один избыточный треллис-бит. PAM-16 обеспечивает передачу трех бит полезной информации и дополнительного бита (кодирование для защиты от ошибок) в одном символе. 2B1Q - тоже модуляция PAM, но четырехуровневая. Значение добавляемого треллис-бита определяется по особому алгоритму. Расчетом добавляемого треллис-бита занимается специальный кодер. На принимающем модеме для анализа поступающих последовательностей битов предназначен специальный декодер — так называемый декодер Витерби. Если принимаемые последовательности являются разрешенными, то считается, что передача происходит без ошибок и треллис-бит просто удаляется. Если же среди принимаемых последовательностей встречаются запрещенные последовательности, то при помощи особого алгоритма декодер Витерби находит наиболее подходящую разрешенную последовательность, исправляя, таким образом, ошибки передачи.

Итак, смысл решетчатого кодирования — ценой сравнительно небольшой избыточности повысить помехоустойчивость передачи. Технология TC-PAM постоянно совершенствуется. Модемы DSL, работающие в режиме TC-PAM 32/64 обеспечивают скорости до 22,8 Мбит/с (G.shdsl).

3.1.5 DMT (D iscrete M ulti t one) – дискретная многочастотная модуляция

В настоящий момент способ DMT является одним из основных методов модуляции наиболее перспективных технологий xDSL - ADSL и VDSL. В отличие от CAP-модуляции, в данном случае используется не одна, а группа частот несущих колебаний. Применительно к конкретике xDSL-технологий весь расчетный частотный диапазон делится на несколько участков шириной по 4 кГц. Каждый из этих участков используется для организации независимого канала передачи данных. При DMT обычно используется частотный диапазон от 26 кГц до 1,1 МГц, который делится на 256 поддиапазонов по 4 кГц. Каждая из 256 несущих модулируется информационным сигналом по методу QAM. Использование QAM позволяет регулировать скорость (число битов на канал) в каждом из подканалов в зависимости от отношения сигнал/помеха в подканале. DMT по сравнению с CAP позволяет перекрыть большие расстояния.

На этапе вхождения в связь, а именно на этапе проверки качества линии, передатчик, исходя из уровня помех в частотном диапазоне участка, для каждого из отдельных каналов выбирает подходящую схему модуляции. На «чистых» частотных участках с малым уровнем шумов могут быть использованы методы с большими значениями спектральной плотности, например, КАМ-64, в то время, как на более зашумленных участках могут быть использованы более простые алгоритмы модуляции, например ФМ-4. Очевидно, что использование такого принципа регулирования скорости передачи данных позволяет наиболее точно согласовывать параметры модулированного сигнала с параметрами линии, по которой он будет передаваться.

На рисунке 3.7 представлен вариант частотной организации нисходящего участка (от сети к абоненту). В этом случае в направлении абонента организуется 249 частотных каналов.

При передаче данных информация распределяется между независимыми каналами пропорционально их пропускной способности, приемник выполняет операцию демульти плексирования и восстанавливает исходный информационный поток.

Характерно, что частотные диапазоны, которые используются для передаваемого и принимаемого сигналов, перекрываются. На рис. 3.8 представлен вариант частотной организации восходящего участка (от абонента к сети) G.DMT.