17)Процесс представления дискретных данных в виде физических сигналов для их передачи по каналам связи.

Процесс представления дискретных (цифровых) данных в виде непрерывного высокочастотного синусоидального сигнала (несущей) по своей сути является аналоговой модуляцией дискретных данных. Однако, для того чтобы его отличать от аналоговой модуляции непрерывных данных, такое преобразование часто называют манипуляцией. Манипуляция применяется для передачи дискретных данных в виде непрерывных сигналов по каналам с узкой полосой частот. Компьютерные данные – двоичные «1» и «0» – обычно изображаются в виде потенциалов соответственно высокого и низкого уровней. Такой метод представления двоичных данных является наиболее естественным и простым и называется потенциальным кодированием. Время, затрачиваемое на передачу одного бита («1» или «0»), называется битовым интервалом. Длительность tb битового интервала связана с пропускной способностью канала связи C (скоростью передачи) зависимостью: tb = 1/ C . При потенциальном кодировании скорость модуляции B численно совпадает с пропускной способностью канала : B[бод]= C[бит/с]. Для передачи двоичных данных могут использоваться следующие методы манипуляции:

• амплитудная манипуляция: для представления «1» и «0» используются разные уровни амплитуды высокочастотной несущей; из-за низкой помехоустойчивостиэтот метод обычно применяется в сочетании с другими методами, например с фазовой манипуляцией;

• частотная манипуляция: значения «0» и «1» передаются синусоидами с различной частотой; этот метод прост в реализации и обычно применяется в низкоскоростных модемах;

• фазовая манипуляция: значениям «0» и «1» соответствуют синусоиды одинаковой частоты и с одинаковой

амплитудой, но с различной фазой, например 0 и 180 градусов.

На практике обычно используются комбинированные методы модуляции, обеспечивающие более высокие скорости передачи и лучшую помехозащищённость. Например, метод квадратурной амплитудной модуляции основан на сочетании фазовой модуляции с 8 значениями величин сдвига фазы и амплитудной модуляции с 4 уровнями амплитуды. Распознавание ошибок при передаче осуществляется за счёт избыточности кодирования, заключающейся в использовании не всех 32-х возможных комбинаций сигнала.

18) Потенциальное кодирование

Компьютерные данные – двоичные «1» и «0» – обычно изображаются в виде потенциалов соответственно высокого и низкого уровней. Такой метод представления двоичных данных является наиболее естественным и простым и называется потенциальным кодированием.

В потенциальных кодах для представления двоичных единиц и нулей используется разные значения потенциала сигнала. При потенциальном кодировании исходный прямоугольный сигнал, отображающий двоичные «1» и «0», является идеальным теоретическим сигналом, обладающим бесконечным спектром, который получается непосредственно из формул Фурье для периодической функции. Если дискретные данные, содержащие последовательность чередующихся «1» и «0», передаются с битовой скоростью С бит/с, то спектр состоит из постоянной составляющей нулевой частоты и бесконечного ряда гармоник частотами f0 , f1 = 3 f 0 , f2 = 5f 0 , ..., fi = (2i + 1) f 0 , ... , где f 0 = С/2 – частота основной гармоники; i = 0, 1, 2,… . Таким образом, спектр потенциального кода требует для качественной передачи большую полосу пропускания – в пределе равную бесконечности. Следует помнить, что спектр сигнала меняется в зависимости от передаваемых данных. Например, передача длинной последовательности нулей или единиц сдвигает спектр сигнала потенциального кода в сторону низких частот и приводит к появлению в сигнале так называемой постоянной составляющей. В предельном случае, когда передаваемые данные состоят только из единиц (или только из нулей), частота передаваемого сигнала будет равна нулю. При передаче чередующихся единиц и нулей постоянная составляющая отсутствует. Поэтому спектр результирующего сигнала потенциального кода при передаче произвольных данных занимает полосу от некоторой величины, близкой к 0 Гц, до, в пределе, бесконечности. Однако на практике верхний предел спектра обычно ограничивается значениями 3 f0, 5 f0 или 7f0. Гармониками с частотами выше 7f0 можно пренебречь из-за их малого вклада в результирующий сигнал – амплитуда этих гармоник составляет 11% и менее от амплитуды основной гармоники.