Виды цифровой модуляции с применением кодирования, страница 2

Расширенный таким образом информационный поток подвергают КАМ, а в процессе демодуляции декодирование производят по алгоритму Витерби. Этот алгоритм за счёт знания предыстории процесса и введенной избыточности даёт возможность по критерию максимального правдоподобия выбрать из сигнального созвездия наиболее достоверную точку.

Выбор способов модуляции и вида кодирования сводится к поиску заполнения сигнального множества таким образом, чтобы максимизировать скорость передачи информации при высокой помехоустойчивости. Вариантов при этом множество, так как много возможных многопозиционных конструкций сигналов и достаточно много различных видов кодов. Фактически задача поиска наилучшей СКК в настоящее время является наиболее сложной задачей теории передачи информации.

На рис. 21.2 приведен пример типового сверточного кодера, применяемого совместно с модулятором ФМ-8. На каждые два входных бита кодер, построенный на двух линиях задержки и четырех сумматорах по модулю два, выдаёт на выходе трехсимвольную комбинацию, которая и поступает на модулятор ФМ-8.

Для исключения явления обратной работы, приводящей в данном случае к перестановке двоичных символов, используют специальные коды, нечувствительные к неопределенности фазы опорного колебания при декодировании. Известно несколько видов СКК, нечувствительных к неопределенности фазы восстановленной на приёмной стороне несущей.

Рис. 21.2. Сверточный кодер с относительной скоростью 2/3

В работе [50] показано, что максимальную эффективность кодирования для многоуровневой модуляции можно реализовать, удваивая число точек некодированного сигнального созвездия. При этом [12] набор сигналов увеличивают, не увеличивая размера сигнального множества, как показано на рис. 21.3.

С ростом количества точек в сигнальном пространстве без изменения его размеров возможна работа без расширения полосы частот, так как величина полосы частот зависит только от скорости передачи информации и не зависит от размера алфавита. В канал посылается один символ сигнала, несущий информацию о нескольких битах информационного сообщения и об одном избыточном бите кодирования.

Например, как показано на рис. 21.2, два бита сообщения и один искусственно полученный избыточный бит формируют бит сигнала ФМ-8, длительность которого равна длительности двух информационных бит, то есть одному биту ФМ-4. При этом не реализуется потенциальный выигрыш по скорости передачи информации, и она остаётся удвоенной, т. е. такой же, как при ФМ-4.

Рис. 21.3. Расширение множества сигнальных точек

для решетчатого кодирования в модуляторах ТСМ

При таком расширении набора сигналов уменьшается Хемингово расстояние между соседними точками сигнального созвездия и для некодированной системы это неизбежно вызывает увеличение вероятности ошибки при приёме.

Для кодированной системы близость сигналов в сигнальном пространстве может не иметь большого значения, так как правила кодирования могут запрещать взаимные переходы, обусловленные малым расстоянием Хеминга. При ТСМ основная задача построения модема заключается в таком наложении решетчатых диаграмм кода на сигнальное созвездие, чтобы максимально увеличить расстояние между теми точками, которые могут быть спутаны в приёмнике вероятнее всего.

Решетчатое кодирование, расширяющее множество сигнальных точек без увеличения требуемой полосы частот, позволяет существенно увеличить достоверность передачи информации (от 3 до 6 дБ согласно [12]). Например, кодирование со степенью 2/3 сигналов из ФМ-4 в ФМ-8, как сказано в работе [12], даёт повышение эффективности кодирования до 5,83 дБ.

При этом кодер усложняется незначительно, но декодер становится значительно сложней. Только применение больших интегральных схем и программируемых процессоров дало возможность построения эффективных ТСМ-модемов. Сейчас, практически со стандарта V42, все модемы, например, факсимильной связи используют ТСМ-модуляторы, являющиеся совокупностью какого-либо вида кодирования и КАМ.