Многопозиционная модуляция: nФМ, квадратурная амплитудная модуляция (КАМ) и амплитудно-фазовая модуляция (АФМ)
Многопозиционная фазовая модуляция.
Как было показано ранее, скорость модуляции в канале определяется шириной спектра канала:
Канал ТЧ имеет спектр 0,3 - 3,4 к Гц. D Fтч =3,1 к Гц.
Таким образом, максимальная скорость модуляции, которую теоретически можно достичь в кТЧ 6,2 Бод (передача одной боковой) 3,1 кБод (при передаче двух боковых).Реально же в модемах используются скорости модуляции обычно 1200 и 2400 Бод.Если для передачи использовать двухпозиционный сигнал, то скорость передачи информации будет такой же низкой R=B=2400 Бит/сек.Такие скорости сегодня не устраивают потребителя.Выходом в данном случае является использование сигналов переносящих более чем 1 бит информации (то есть многопозиционных сигналов).Многопозиционный сигнал имеет более чем две значащих позиции
Число значащих позиций | информационная емкость элемента |
1 бит | |
2 бит | |
3 бит |
Применение данного принципа к относительно фазовой модуляции называется многопозиционной ОФМ.
Рассмотрим простейший случай Двукратная ОФМ.
двукратная или четырехпозиционная.
При ДОФМ два соседних сигнала могут отличаться по фазе на одно из четырех возможных значений.
Дибит | ||||
![]() |
Первоначально исходная последовательность разбивается на дибиты (по 2 элемента), а затем каждый дибит кодируется на единичном интервале в соответствии с модуляционным кодом.
В данном случае обеспечивается R=2B.
Диаграмма ДОФМ на сигнальной плоскости выглядит так.
Протокол V. 22.
B = 600 Бод. В режиме ОФМ - 600 бит/с. В режиме ДОФМ - 1200 бит/с.
Еще более повысить скорость R можно используя:
трехкратную (восьмипозиционную) или четырехкратную (шестнадцати позиционную ) модуляции.
Однако при увеличении числа разрешенных сдвигов фаз резко уменьшается помехоустойчивость ОФМ.
Уменьшается расстояние между разрешенными сигналами в пространстве. Вследствие этого, ОФМ кратностью более трех не используется.
Для большего увеличения скорости передачи используют амплитудно-фазовую или так называемую квадратурную - амплитудную модуляцию КАМ.
В КАМ изменяется не только фаза, но и амплитуда. На рисунке показана диаграмма КАМ – 16.
Использование КАМ - 16 позволяет при скорости модуляции 2400 Бод,
получать скорость передачи информации 2400 ´ 4 = 9600 бит/с.
Такая модуляция используется в протоколе
V. 32, R до 9600 в.p.s.
Квадратурная модуляция имеет большую помехоустойчивость в сравнении с многократной ОФМ. Но при увеличении числа позиций свыше 16 и ее помехоустойчивость оказывается недостаточно для качественной передачи.
Поэтому во всех современных высокоскоростных протоколах КАМ используется, в совокупности с помехоустойчивым кодированием.
В качестве ПУ кодирования используется один из видов сверточных кодов - решетчатый код. Такое совместное кодирование получило название “Треллис - модуляции” (ТСМ).
При применении Треллис - модуляции число сигнальных точек увеличивается вдвое за счет добавления к информационным битам одного избыточного, образованного путем сверточного кодирования.
Треллис - модуляция используется уже в протоколе V. 32, как альтернатива КАМ - 16. В этом случае к 4 информационным добавлениям 1 проверочный разряд. Получается 32 точки из которых выбирается 16 разрешенных. Треллис – модуляция обеспечивает большую помехоустойчивость.
Треллис - модуляции используется в более поздних протоколах
V. 32 bis - 14.4 b p.s. V.34 bis - 28.8 b p.s.