10 DMT, OFDM
Алгоритм модуляции OFDM. Алгоритм ортогонального мультиплексирования с разделением частот (orthogonal frequency division multiplexing - OFDM) является упрощенным вариантом алгоритма DMT. В отличие от DMT, алгоритм OFDM использует единое значение спектральной эффективности для всех частотных каналов.
Описание алгоритма Основные принципы и методы, в соответствии с которыми производится формирование линейного кода OFDM, соответствуют алгоритму DMT. Единственное, но существенное отличие этих двух алгоритмов заключается в способе управления пропускной способностью элементарных каналов. Значения пропускной способности элементарных частотных каналов, которые формируются алгоритмом DMT, могут отличаться в различных частотных диапазонах. Алгоритм OFDM использует одно значение пропускной способности и скорости передачи данных для элементарных каналов всего частотного диапазона.
Основным преимуществом OFDM по сравнению со схемой с одной несущей является её способность противостоять сложным условиям в канале. Низкая символьная скорость делает возможным использование защитного интервала между символами, что позволяет справляться с временным рассеянием и устранять межсимвольные искажения (МСИ). Обеспечение высоких скоростей передачи данных.
Недостатком алгоритма OFDM можно считать невозможность избирательной адаптации пропускной способности элементарных каналов к частотным характеристикам линии. Элементарные частотные каналы OFDM должны быть разделены технологическими
DMT (discrete multitone modulation) – это OFDM с адаптацией передачи к условиям в каждом подканале (bin). Это дискретная многоканальная модуляция. Несущие (bins):
//Надписи на рисунке не очень важны, главное – нарисовать сам график
Данный алгоритм использует не одну, а группу частот несущих колебаний. При использовании этого алгоритма модуляции весь расчетный частотный диапазон линии делится на несколько участков шириной по 4,3125 кГц. Каждый из этих участков используется для организации независимого канала передачи данных.
Преимущества: способен обеспечить высокую скорость и надежность передачи данных. Возможность оперативной и точной адаптации приемо-передающих устройств к характеристикам линии.
Недостатки: громоздкость и недостаточную технологичность. Наиболее сложен в аппаратной реализации.
Различие OFDM и DMT: заключается в способе управления пропускной способностью элементарных каналов. Значения пропускной способности элементарных частотных каналов, которые формируются алгоритмом DMT, могут отличаться в различных частотных диапазонах. Алгоритм OFDM использует одно значение пропускной способности и скорости передачи данных для элементарных каналов всего частотного диапазона.
11 Асинхронное и синхронное форматирование. Цифровое и логическое кодирование.
Асинхронное и синхронное форматирование.
Синхронизация передатчика и приемника нужна для того, чтобы приемник точно знал, в какой момент времени необходимо считывать новую порцию информации с линии связи. При передаче дискретной информации время всегда разбивается на такты одинаковой длительности, и приемник старается считывать новый сигнал в середине каждого такта, то есть синхронизировать свои действия с передатчиком.
На небольших расстояниях хорошо работает схема, основанная на отдельной трактующей линии связи, так что информация снимается с линии данных только в момент прихода тактового импульса.
Асинхронный или старт-стопный режим
Причиной использования такого режима работы является наличие устройств, которые генерируют байты данных в случайные моменты времени. В асинхронном режиме каждый байт данных сопровождается специальными сигналами «старт» и «стоп». Назначение этих сигналов состоит в том, чтобы, во-первых, известить приемник о приходе данных и, во-вторых, чтобы дать приемнику достаточно времени для выполнения некоторых функций, связанных с синхронизацией, до поступления следующего байта. Сигнал «старт» имеет продолжительность в один тактовый интервал, а сигнал «стоп» может длиться один, полтора или два такта, поэтому говорят, что используется один, полтора или два бита в качестве стопового сигнала, хотя пользовательские биты эти сигналы не представляют.
Асинхронным описанный режим называется потому, что каждый байт может быть несколько смещен во времени относительно побитовых тактов предыдущего байта. Такая асинхронность передачи байт не влияет на корректность принимаемых данных, так как в начале каждого байта происходит дополнительная синхронизация приемника с источником за счет битов «старт». Более «свободные» временные допуски определяют низкую стоимость оборудования асинхронной системы.
Синхронный режим При синхронном режиме передачи старт-стопные биты между каждой парой байт отсутствуют. Пользовательские данные собираются в кадр, который предваряется байтами синхронизации. Байт синхронизации - это байт, содержащий заранее известный код, например 0111110, который оповещает приемник о приходе кадра данных. При его получении приемник должен войти в байтовый синхронизм с передатчиком, то есть правильно понимать начало очередного байта кадра. Иногда применяется несколько синхробайт для обеспечения более надежной синхронизации приемника и передатчика. Так как при передаче длинного кадра у приемника могут появиться проблемы с синхронизацией бит, то в этом случае используются самосинхронизирующиеся коды.
Цифровое и логическое кодирование.
При цифровом кодировании дискретной информации применяют потенциальные и импульсные коды. В потенциальных кодах для представления логических единиц и нулей используется только значение потенциала сигнала, а его перепады, формирующие законченные импульсы, во внимание не принимаются. Импульсные коды позволяют представить двоичные данные либо импульсами определенной полярности, либо частью импульса - перепадом потенциала определенного направления.
Логическое кодирование используется для улучшения потенциальных кодов. Логическое кодирование должно заменять длинные последовательности бит, приводящие к постоянному потенциалу, вкраплениями единиц. Как уже отмечалось выше, для логического кодирования характерны два метода - избыточные коды и скрэмблирование.
Избыточные коды основаны на разбиении исходной последовательности бит на порции, которые часто называют символами. Затем каждый исходный символ заменяется новым, который имеет большее количество бит, чем исходный. Например, в логическом коде 4B/5B исходные символы длиной 4 бит заменяются символами длиной 5 бит. Так в коде результирующие символы могут содержать 32 битовые комбинации, в то время как исходные символы могут содержать только 16. Поэтому в результирующем коде можно отобрать 16 таких комбинаций, которые не содержат большого количества нулей, а остальные считать запрещенными кодами. Если приемник принимает запрещенный код, значит на линии произошло искажение.
Скрэмблирование – это перемешивание данных перед передачей их в линию с помощью потенциального кода. На основе входной последовательности А вычисляется выходная В. На приемной стороне выполняется обратное преобразование. Методы скрэмблирования заключаются в побитном вычислении результирующего кода на основании бит исходного кода и полученных в предыдущих тактах бит результирующего кода. Например Bi = Ai* Bi-3 * Bi-5Здесь Bi – двоичная цифра результирующего кода, полученная на i-м такте работы скремблера, Ai – двоичная цифра исходного кода, поступающая на i-м такте на вход скремблера, Bi-3 и Bi-5 – двоичные цифры результирующего кода, полученные на предыдущих тактах работы скремблера.
12 ARQ - методы повторной передачи.
Системы с автоматическим запросом повторной передачи (ARQ — Automatic Repeat reQuest) нужны для поиска и устранения ошибок в передаваемых данных. Распространены следующие методы автоматического запроса:
Запрос ARQ с остановками (stop-and-wait ARQ)
Идея этого метода заключается в том, что передатчик ожидает от приемника подтверждения успешного приема предыдущего блока данных перед тем как начать передачу следующего.
Непрерывный запрос ARQ с возвратом (continuous ARQ with pullback)
Для этого метода необходим полнодуплексный канал. Передача данных от передатчика к приемнику производится одновременно.
Непрерывный запрос ARQ с выборочным повторением (continuous ARQ with selective repeat)
При этом подходе осуществляется передача только ошибочно принятых блоков данных.