9.3. Модуляция и кодирование

Модуляция осуществляется для передачи данных с помощью электромагнитного излучения. Обычно, модификации подвергается синусоидальный сигнал именуемый несущей. Несущая, чаще всего, модулируется дискретным сигналом. Все системы в сети взаимодействуют, посылая друг другу дискретные сигналы. Модуляция используется в широкополосных каналах и узкополосных каналах. Основополосные каналы работают без модуляции.

Процесс модуляции и обратный ей процесс-демодуляцию осуществляет абонентская система. Для этого система-передатчик данных относительно медленные изменения значений дискретного сигнала накладывает на несущую и полученный модулированный сигнал передает в канал. Система-адресат осуществляет демодуляцию, разделяя несущую и наложенный на нее сигнал. Последний несет переданные данные, которые обрабатываются в системе-адресате. Модуляция и демодуляция в сетях осуществляется модемами, входящими в состав абонентских систем.

К основным методам модуляции относятся:

1. Амплитудная модуляция, связанная с изменением амплитуды несущей. Здесь высокий потенциал соответствует "единице", а низкий - "нулю". Этот вид модуляции используется редко.

2. Частотная модуляция, состоит в том, что сигналы 0, 1 передаются синусоидами, имеющими различные частоты.

3. Фазовая модуляция, где при изменении от "нуля" к "единице" и от "единицы" к "нулю" фаза синусоидальной несущей изменяется на 180. Применяется в высокоскоростных модемах.

4. Импульсно-кодовая модуляция, в которой аналоговый сигнал кодируется сериями импульсов. Используется в устройствах кодирования-декодирования.

5. Спектральная модуляция, при использовании которой несущая модулируется по частоте в сочетании с третьим, кодовым сигналом. Используется в военной технике и пакетных радиосетях.

В оптическом диапазоне частот используется также метод поляризационной модуляции. Он основан на изменении угла плоскости поляризации света.

Часто из-за использования различных языков, форм представления информации в компонентах систем и сетей, необходимо изменение способа кодирования. Это требует преобразования кода.

При передаче данных используются избыточные коды. Это - коды, которые за счет усложнения их структуры позволяют находить возникающие ошибки. К ним, в первую очередь, относятся коды с обнаружением ошибок. Чаще всего это - циклические избыточные коды. Простая разновидность такого кода - код с контролем по четности. Широко используется для обнаружения ошибок в блоках данных также код Контроля циклической избыточности CRC.

Важное значение имеют коды с исправлением ошибок. Использование этих кодов позволяет с большой вероятностью не только обнаруживать, но и исправлять возникшие при передаче ошибки. Например, код Хемминга позволяет находить и исправлять одиночные ошибки, появляющиеся в блоках данных.

Различают двоичный код и троичный код. Алфавит первого ограничен двумя символами (0,1), а второго - тремя символами (-1, 0, +1).

В каналах часто используются биполярные коды. Здесь единицы представляются чередующимися положительными и отрицательными импульсами. Отсутствие импульсов определяет состояние "нуль". Биполярное кодирование обеспечивает обнаружение одиночной ошибки. Так, если вместо нуля появится единица, либо единица ошибочно сменится на нуль, то это легко обнаруживается. В обоих случаях нарушается чередование полярности импульсов.

Широкую известность в сетях получило манчестерское кодирование, обеспечивающее не только передачу данных, но и синхронизацию этой передачи. Процесс, обратный кодированию, именуют декодированием. Изменение кодов осуществляется благодаря перекодированию данных.