Рефераты. Классификация модемных протоколов
В предыдущих протоколах с КАМ информационный элемент
был двумерным, так как значение элемента характеризовалось амплитудой и фазой
сигнала. Рекомендация V.34 предусматривает использование третьего параметра —
времени, который порождает еще два измерения информационного элемента. В этом
случае каждый кодируемый элемент включает в себя два последовательно
передаваемых символа, представляющих собой сигналы, промодулированные по
амплитуде и фазе. Таким образом, в четырехмерном пространстве каждый
информационный элемент (сигнальная точка) имеет четыре координаты и передается
за два символьных интервала. В самой Рекомендации представлено 50 различных
сигнальных созвездий, которые обеспечивают работу на всех скоростях. Переход к
четырехмерным СКК позволил существенно увеличить общее число сигнальных точек,
что, в свою очередь, позволило повысить скорость кода без ухудшения
помехоустойчивости. За один символьный интервал теперь может передаваться от
одного до девяти бит, т.е. одной точке в четырехмерном пространстве может
соответствовать одновременно 18 бит. Однако при формировании ее позиционного
номера, как и ранее, используется лишь один избыточный бит решетчатого кодера.
В Рекомендации V.34 сделан шаг вперед и в области
треллис-кодирования. Здесь используется сверточный код на 16, 32 и 64
состояния, что позволяет повысить помехоустойчивость всей системы сигналов за
счет увеличения свободного евклидова расстояния между соседними путями на
решетчатой диаграмме. Однако это приводит к увеличению задержки на принятие
решения и к повышению требований к объему памяти и вычислительной мощности
процессора модема.
Значение частоты несущей согласно V.34 также не
является фиксированным. Оно выбирается из ряда: 1600, 1646, 1680, 1800, 1829,
1867, 1920, 1959, 2000 Гц.
Большое число возможных значений скорости модуляции,
скорости-передачи и несущей частоты предоставляет модему возможность
использовать имеющуюся полосу частот с максимальной эффективностью.
Особенности
дуплексной передачи
Нововведение протокола V.34 в области организации
дуплексной связи заключается в его асимметричности по многим параметрам.
Передача данных между двумя модемами V.34 может осуществляться не только с разными
скоростями, но и на разных несущих частотах с использованием различных СКК.
В стандарте также предусмотрен режим полудуплексной
передачи, которая предполагает взаимодействие модемов без схем эхокомпенсации.
l
Кроме того, Рекомендация V.34 предусматривает наличие
дополнительного канала со скоростью передачи 200 бит/с, который образуется за
счет временного уплотнения (мультиплексирования). Этот канал может быть
использован как самим модемом для обмена служебной информацией, так и DTE. В
последнем случае он называется вторичным каналом. Вторичный канал является
асинхронным.
Возможности
адаптации
В предыдущих поколениях модемов адаптивная подстройка
под конкретные характеристики канала осуществлялась исключительно на приемном
конце. В отличие от них в модемах V.34 идея адаптации носит глобальный
характер.
В передающую часть модема введен так называемый
генератор колец, способствующий синтезу требуемой формы выходного сигнала. При
КАМ с большим сигнальным пространством диапазон возможных амплитуд сигналов
довольно велик. Из-за этого может возникнуть статистическая зависимость между
передаваемой информацией и уровнем сигнала на выходе. Что может повлечь за
собой ситуации, при которых выходной сигнал будет иметь малую амплитуду в
течение длительного времени. В таких ситуациях возможны сбои декодера и потеря
сигнала на приемной стороне. Также возможно формирование сигнала с большим
пик-фактором (отношение пикового значения мощности к среднему значению), что
приводит к ухудшению общих характеристик системы (увеличивает уровень взаимных
и нелинейных искажений). Для решения этой проблемы Рекомендация предлагает
специальное предкодирование, в котором двумерное созвездие разбивается на
концентрические кольца, содержащие равные количества сигнальных точек с близкой
или одинаковой амплитудой.
Стандарт V.34 предусматривает амплитудно-фазовую
предкоррекцию сигнала передатчика для устранения межсимвольной интерференции.
Эта пред-коррекция позволяет получить выигрыш более 3,5 дБ по сравнению с
линейной коррекцией, применяемой в протоколе V.32. Предыскажения на передающей
стороне вводятся с помощью цифрового фильтра третьего порядка с комплексными
коэффициентами, значения которых передаются от удаленного модема на этапе
вхождения в связь. В результате этой процедуры передаваемый сигнал имеет
искажения, компенсирующие те, которые он приобретает при прохождении по каналу.
За счет этого существенно облегчается работа адаптивного эквалайзера на
приемной стороне.
Помимо этого в Рекомендации заложена возможность
выбора одного из 11 заранее заданных шаблонов для спектра передатчика. Эти
шаблоны предусматривают подъем высокочастотных составляющих спектра, что
компенсирует искажения, вносимые абонентскими и соединительными линиями.
В стандарте V.34 предусмотрено введение в передаваемый
сигнал нелинейных предыскажений. Это позволяет частично скомпенсировать
остаточные специфические искажения сигнала, вносимые аппаратурой ИКМ.
Предыскажения приводят к неоднозначной трансформации сигнального пространства,
увеличивая защищенность его периферийных точек.
Нововведением является использование иерархической
кадровой структуры на физическом уровне. Сигнальные кадры, состоящие из 4-х
четырехмерных информационных элементов (8 символов), объединяются в кадры
данных, которые, в свою очередь, составляют суперкадр. Суперкадр имеет
фиксированную длительность 280 мс. Вследствие этого в систему введены средства
для поддержания синхронизации по кадрам.
Широкие возможности адаптации предусмотрены и на этапе
вхождения в связь.
Вхождение
в связь
Процедура-вхождения в связь состоит из четырех фаз. На
первой фазе модемы выбирают наивысший протокол ITU-T серии V, реализованный в
обоих модемах. На этом этапе соединение устанавливается согласно Рекомендациям
V.25 и V.8. Если оба модема поддерживают протокол V.34, то они переходят ко
второй фазе, в ходе которой производится классификация канала связи. В течение
3 и 4 фазы происходит обучение адаптивного эквалайзера, эхокомпен-сатора и ряда
других систем модема.
После установления соединения процедура адаптации к
каналу связи начинается с того, что передатчик модема посылает в линию
специальный тестовый сигнал, представляющий собой последовательность из 21
гармонического колебания разных частот в диапазоне от 150 до 3750 Гц. Приемник
удаленного модема, принимая этот сигнал, рассчитывает частотную характеристику
канала связи, степень нелинейных искажений, сдвиг частот и ряд других
характеристик канала. Затем выбирается, номинальная скорость модуляции,
значение несу 111ей частоты, уровень передачи, номер шаблона и коэффициенты
предкор-рёктора, скорость передачи данных, число состояний решетчатого кодера,
тип СКК, параметры нелинейного кодера и другая информация о желаемой
конфигурации удаленного передатчика. Такая же процедура выполняется и в
противоположном направлении.
Далее оба модема
обмениваются этими установками. Для этого используются протоколы V.22 (скорость
600 бит/с, ОФМ в частотно-разделенных каналах на несущих 1200 и 2400 Гц) и
V.42.
Преимущества V.34
Рекомендация V.34 реализует системный
подход к решению проблемы помехоустойчивости. Поэтому модем V.34 может работать
с большей скоростью, чем другие на каналах такого же качества. Оценочное место
протокола V.34 относительно других протоколов модуляции и граница Шеннона
иллюстрируются рис. 3.4. Здесь значение вероятности ошибочного приема принято
равным 10-4.
Рис. 3.4. Место протокола V.34
В Рекомендации V.34 предусмотрена возможность передачи
данных со скоростью 33,6 Кбит/с, однако юридически она была закреплена в виде
поправки к стандарту в октябре 1996 г. в Женеве на международной конференции по
стандартизации в области телекоммуникаций. Модемы, поддерживающие такую
скорость, часто называют модемами V.34+ или V.34bis.
3.4. Факс-протоколы
модуляции
3.4.1.
Протоколы V.27, V.27bis, V.27ter
Из протоколов V.27, V.27bis, V.27ter два первых
предназначены для использования на четырехпроводных арендованных линиях, а
V.27ter — на двухпроводных коммутируемых каналах связи. В этих протоколах
применяется относительная фазовая модуляция с частотой несущей 1800 Гц.
Возможна работа на скоростях 2400 и 4800 бит/с. Скорость передачи 2400 бит/с
достигается при скорости модуляции 1200 Бод и использовании ОФМ-4 (ДОФМ).
Соответствие между дибитами и разностью фаз следующее: 00 — 0°, 01 — 90°, 11 —
180°, 10 — 270°. Скорость 4800 бит/с, в свою очередь, достигается посредством
выбора скорости модуляции 1600 Бод и ОФМ-8. Закон кодирования трибитов
значением фазы приведен в табл. 3.2.
Протокол V.27
предусматривает применение самосинхронизирующего скремблера с образующим
полиномом 1+x-6+x - 7 . Схема скремблера
приведена на рис. 3.5.
Таблица 3.2. Кодирование трибитов в модемах V.27
Трибит
Разность фаз
Трибит
Разность фаз
001
0°
111
180°
000
45°
110
225°
010
90°
100
225°
011
135°
101
315°