Аналоговая модуляция

Виды кодирования сигналов

Выбор способа представления дискретной информации в виде сигналов, подаваемых на линию связи, называется физическим, или линейным, кодированием. Oт выбранного способа кодирования зависит спектр сигналов и, соответственно, пропускная способность линии.

Большинство способов кодирования используют изменение какого-либо параметра периодического сигнала - частоты, амплитуды и фазы синусоиды или же знак потенциала последовательности импульсов. Периодический сигнал, параметры которого изменяются, называют несущим сигналом или несущей частотой, если в качестве такого сигнала используется синусоида.

При передаче дискретных данных по каналам связи применяются два основных типа физического кодирования — на основе синусоидального несущего сигнала и на основе последовательности прямоугольных импульсов. Первый способ часто называется также модуляцией, или аналоговой модуляцией, подчеркивая тот факт что, кодирование осуществляется за счет изменения параметров аналогового сигнала. Второй способ обычно называют цифровым кодированием.

При использовании прямоугольных импульсов спектр результирующего сигнала получается весьма широким. Применение синусоиды приводит к спектру гораздо меньшей ширины при той же скорости передачи информации. Однако для синусоидальной модуляции требуется более сложная и дорогая аппаратура, чем для генерирования прямоугольных импульсов.

В настоящее время все чаще данные, изначально имеющие аналоговую форму — речь, телевизионное изображение, — передаются по каналам связи в дискретном виде, то есть в виде последовательности единиц и нулей. Процесс представления аналоговой информации в дискретной форме называется дискретной модуляцией. Термины «модуляция» и «кодирование» часто используют как синонимы.

Рис. 2.8. Различные типы модуляции

Основные способы аналоговой модуляции показаны на рис.2.8.На диаграмме (рис 2.8, а) показана последовательность битов исходной информации, представленная потенциалами высокого уроним для логической единицы и потенциалом нулевого уровня для логического нуля. Такой способ кодирования называется потенциальным кодом и часто используется при передаче данных между блоками компьютера.

При амплитудной модуляции (рис. 2.8, б) для логической единицы выбирается один уровень амплитуды синусоиды несущей частоты, а для логического нуля — другой. Этот способ редко используется в чистом виде на практике из-за низкой помехоустойчивости, но часто применяется в сочетании с другим видом модуляции — фазовой модуляцией.

При частотной модуляции (рис. 2.8, в) значения 0 и 1 исходных данных передаются синусоидами с различной чистотой —¦₀ и ¦₁). Этот способ модуляции не требует сложных схем в модемах и обычно применяется в низкоскоростных модемах, работающих на скоростях 300 или 1200 бит/с.

При фазозой модуляции (рис. 2.8, г) значениям данных 0 и 1 соответствуют сигналы одинаковой частоты, но различной фазы, например 0 и 180⁰ или 0, 90, 180 и 270⁰.

Поскольку аналоговая модуляция обеспечивает более узкий спектр результирующею сигнала по сравнению с цифровым кодированием при той же скорости передачи исходных данных, то применяется она для передачи дискретных данных по каналам с узкой полосой пропускания. Типичными представителями таких каналов является каналы, предоставляемые в распоряжение пользователям телефонными сетями. Устройство, которое выполняет модуляцию синусоидального сигнала двоичными данными, а затем демодуляцию этих данных на приемной стороне называется модемом.

Низкоскоростные модемы используют метод частотной модуляции. Более высокоскоростные модемы работают на комбинированных способах квадратурной амплитудной модуляции (QAM), для которой характерны 4 уровня амплитуды несущей синусоиды и 8 уровней фазы. Не все из возможных 32 сочетаний метода QAM используются для передачи данных, запрещенные сочетания позволяют распознавать искаженные данные на физическом уровне. Методы аналоговой модуляции обладают свойством самосинхронизации, и обеспечивают хорошее распознавание ошибок.