Линейные коды и способы модуляции

Преобразование к троичным кодам

Биполярный код использует для передачи троичные сигналы. Это позволяет повысить информационность каждой передаваемой единицы. Одна из первых процедур состоит в сведении двоичных к троичным кодам, что позволяет кодировать комбинации меньшим числом разрядов и тем самым повысить скорость передачи.

Последовательность чисел от 0 до 15 можно закодировать и передать с помощью четырех битов. При троичных кодах для этого потребуется только три разряда. Таким образом, требуемая скорость (в битах) в канале уменьшается и составляет только часть от скорости, требуемой для передачи двоичными кодами. Например, если при передаче двоичными кодами требуется скорость 160 бит/с, то при троичном коде 4B3T (когда 4 двоичных символа передаются с помощью 3 троичных символов) — только 120 бит/c. Одно из частных преимуществ троичного кодирования состоит в избыточности кода. Три троичных символа дают 27 комбинаций, а четыре двоичных — 16. Поэтому для передачи многим двоичным комбинациям можно сопоставить по две троичных комбинации. Это делается для несбалансированных кодов, т.е. тех, в которых преобладают сигналы положительной или отрицательной полярности. Тогда второй код выбирается с обратной балансировкой, и их попеременная передача обеспечивает отсутствие постоянной составляющей в линии. Те коды, которые не имеют второго варианта, выбираются из множества сбалансированных комбинаций, как это показано в табл. 9.3. Этот код получил обозначение 4B3T (так как преобразует четыре двоичных символа в 3 троичных).

Эта тенденция получила дальнейшее развитие в своем применении для расширения пропускной способности канала многоуровневых кодов.

Многоуровневые коды

Основное применение многоуровневые коды получили на абонентских участках для повышения скорости передачи двоичных символов.

В этом случае можно говорить не о повышении скорости передачи по каналу, а об увеличении информационного содержания каждого символа.

Объем передаваемой информации в единицу времени в двоичных символах достигает

,

где

— число уровней, из которых можно производить выбор в каждом такте;

— длительность тактового интервала.

Эта формула показывает скорость передаваемой информации в единицу времени в двоичных символах.

Ее размерность определяется в бит/с.

При она действительно равна частоте тактовых импульсов. При она показывает, сколько двоичных символов переносит многоуровневый сигнал в секунду. Это иллюстрирует рис.9.3. Каждый один из восьми уровней имеет двоичную нумерацию бита. Если импульсы идут с частотой , то скорость передачи бит/с.

При использовании кодеками недвоичных систем исчисления, например десятичной системы, информационная скорость может возрасти еще больше. Скорость передачи в многоуровневых кодах часто измеряют в бодах, при двоичном сигнале она совпадает со скоростью, передаваемой в битах.

Рис. 9.3. Пример кодирования двоичной последовательности по таблице 9.4 четырехуровневым кодом

На рис. 9.3 показан пример передачи четырехуровневого сигнала, при котором за один такт передается два двоичных бита (содержание бода — два бита). Несмотря на более высокую скорость передачи информации, достигнутую благодаря повышенной информационной емкости символа, многоуровневая передача не применяется. Выше уже было отмечено, что помехи и шумы в канале, а также ограничения на уровень сигнала в усилителях воздействуют прежде всего на амплитуду. Поэтому рассматриваемый способ не нашел применения. Однако в сочетании с другими способами (в частности, частотной модуляцией) он дает высокий эффект и хорошую помехоустойчивость. Наибольшее распространение получило сочетание многоуровневой передачи постоянными импульсами совместно с частотной фазовой манипуляцией. Это позволило резко расширить полосу пропускания на абонентском участке. В следующем параграфе рассмотрен один из таких способов.

Способы модуляции

Модуляция — это процесс изменения параметров несущей частоты (амплитуды, частоты или фазы) по заданному закону. Она осуществляется с более низкой скоростью по сравнению с периодом высокочастотного колебания.

Принято выделять еще один способ передачи информации по каналу.

Манипуляция — процесс воздействия на несущую частоту с помощью входного цифрового сигнала с целью изменения ее параметров (амплитуды, частоты, фазы). К настоящему времени имеется большое число способов модуляции и манипуляции. Ниже изложены некоторые способы, которые будут употребляться в рассматриваемых далее приложениях