<-На зміст->

 

2.4 Модуляція типу CAP

 

Алгоритм амплітудно-фазової модуляції з придушенням несучої carrier less amplitude modulation/phase modulation (CAP) є одним з найширше використовуваних в даний час на DSL лініях алгоритмів модуляції. Цей алгоритм був розроблений фахівцями компанії GlobeSpan Inc. в той час, коли ця компанія була частиною компанії Paradyne у складі AT&T. В даний час патент на використання алгоритму амплітудно-фазової модуляції з придушенням несучої для формування лінійного коду належить компанії GlobeSpan Inc. Алгоритм CAP є одним з різновидів алгоритму QAM, його особливість полягає в спеціальній обробці модульованого інформаційного сигналу перед його відправкою в лінію. В процесі цієї обробки із спектра модульованого сигналу виключається складова, яка відповідає частоті несучого коливання QAM.
Після того, як приймач приймає переданий інформаційний сигнал, він спочатку відновлює частоту коливання несучої, а після цього відновлює інформаційний сигнал. Такі маніпуляції із спектром виконуються для того, щоб зменшити частку неінформативної складової в спектрі переданого інформаційного сигналу. Це у свою чергу робиться для того, щоб забезпечити велику дальність поширення сигналу та зменшити рівень перехресних завад в сигналів, які передаються одночасно по одному кабелю.
Дійсно, з модульованого сигналу пропонується виключити саме ту гармонічну складову, яка повинна була використовуватися для перенесення корисного сигналу. Проте якщо детальніше розглянути схему формування сигналу, стане зрозуміло, що алгоритм CAP в частині формування лінійного коду практично нічим не відрізняється від класичних алгоритмів гармонічної амплітудної модуляції.
На рисунку 2.13, а) відмічений спектр переданого корисного сигналу. Максимальна частота цього сигналу має значення . Частота модульованого коливання-носія має значення . Після виконання процедури гармонічної амплітудної модуляції спектр корисного сигналу переноситься в область частоти  і набуває дзеркальних складових           (рис. 2.13, б). Для забезпечення відновлення переданого сигналу на приймальному кінці достатньо передати тільки одну з дзеркальних компонент спектра модульованого сигналу. Гармоніка з частотою  також є компонентом спектра модульованого сигналу, проте при відновленні сигналу і без неї теж можна обійтися. Теоретично амплітуда цієї гармоніки несе інформацію про рівень постійної складової переданого сигналу (складова спектра сигналу з частотою = 0). Через це дана гармоніка не є повною мірою інформативною, і її втрата не вплине на якість відновленого прийнятого сигналу. Хоча виключення гармоніки  з переданого сигналу призводить до виникнення певних труднощів при відновленні прийнятого сигналу, ця процедура цілком виправдана, оскільки дозволяє істотно зменшити рівень неінформативного сигналу, який передається в лінію. На  рисунку 2.13, в) показаний спектр модульованого коливання, який сформований відповідно до принципів алгоритму CAP.

Рисунок 2.13 – Спектральне відображення утворення модуляції САР

Таким чином, основні принципи формування лінійного коду алгоритму CAP відповідають принципам формування лінійного коду QAM. Відмінності вказаних алгоритмів полягають у включенні додаткових процедур, які використовуються для формування і відновлення спектра САР-модульованого сигналу.
Одна з можливих структурних схем формування сигналу, що модулюється відповідно до принципів алгоритму CAP, зображена на рисунку 2.14.
В даному випадку для придушення гармоніки несучого коливання використовуються синфазний і квадратурний фільтри. Для адекватного відновлення сформованого таким чином сигналу на приймальній стороні повинні бути виконані відповідні процедури із відновлення несучого коливання.
Після відновлення несучої приймач, який функціонує відповідно до алгоритму CAP, відновлює переданий сигнал, використовуючи при цьому ті ж алгоритми, що і приймач QAM-модульованого коливання. Тому   приймач CAP може взаємодіяти з передавачем QAM.

Рисунок 2.14 – Структура формування сигналу САР

Алгоритм CAP може бути використаний для формування лінійного коду в різних технологіях DSL. На рисунку 2.15 подано схематичне зображення спектрів САР-модульованих MSDSL сигналів.
В даному випадку використання алгоритму САР доцільно, оскільки при використанні частотних діапазонів, що перетинаються, переданого і прийнятого сигналів одним з основних чинників, який обмежує дальність поширення сигналу в лінії, є ступінь ефективності придушення в приймачі відлуння переданого сигналу (echo cancellation).
Оскільки в загальному випадку рівень сигналу, який передається в лінію формувачами CAP, нижчий (за рахунок придушення несучої), відповідно меншим буде і рівень відлуння від передавача.

Рисунок 2.15 – Спектри САР-модульованих MDSL-сигналів

Даний алгоритм може бути також використаний для формування лінійного коду в асиметричних високошвидкісних системах приймання-передавання технологій ADSL і VDSL. Для цих технологій істотним чинником є можливість частотного розділення інформаційних сигналів, які одночасно приймаються і передаються по одній парі проводів. На   рисунку 2.16 подано схематичне зображення спектра CAP-модульованого сигналу RADSL.
На рисунку 2.16 до 200 кГц подано спектр переданого сигналу (Upstream), а від 200 кГц – спектр сигналу, який приймається  (Downstream). Пунктирною лінією на рисунку 2.16 позначені рівні перехресних завад, що викликані передачею сигналів такого же типу по всіх останніх 49 парах проводів даного кабелю і реєструються на ближньому кінці (NEXT).
У таблиці 2.6 подано результати оцінювання відношення сигнал/шум SNR* залежно від типу використовуваного алгоритму CAP. Згідно з означенням відношення SNR* відповідає рівню завади, при якій BER в сигналі, що приймається, не перевищуватиме значення 10–7.

Рисунок 2.16 – Спектр САР-модульованого сигналу для RADSL-технології

Слід відзначити, що, як і у разі QAM, завадостійкість алгоритму модуляції зменшується при підвищенні його спектральної ефективності.

         Таблиця 2.6 – Залежність відношення сигнал/шум від типу модуляції

Оскільки алгоритм амплітудно-фазової модуляції з приглушенням несучої є алгоритмом типу QAM, йому властиві всі позитивні якості, які властиві цьому класу алгоритмів – відносна простота реалізації і висока спектральна ефективність. Безперечною перевагою алгоритму САР є висока енергетична ефективність сформованого сигналу. Саме цей алгоритм теоретично здатний забезпечити максимальні значення спів-відношення SNR і, отже, передачу сигналу на найбільші відстані. Всі ці корисні якості алгоритму модуляції CAP дозволяють застосовувати його для побудови ефективних і економічних приймально-передавальних пристроїв широкого спектра технологій DSL – від SDSL до VDSL.
Основним недоліком цього методу є відсутність документа, який визначає процедури, відповідно до яких виконується перетворення сигналу. Відсутність цього документа пояснюється політичними і економічними причинами. Одною з причин, які приводять до заборони впровадження цієї технології, є сильна підтримка альтернативної відносно  САР – технології DMT, якій надає перевагу комітет T1E1 ANSI. Іншою причиною є недостатня гнучкість ліцензійної політики, яку проводить господар патенту на CAP – компанія GlobeSpan. Ці причини, які не можна назвати технічними, в той самий час є достатньо вагомими для того, щоб стримувати процеси впровадження алгоритму САР в перспективні системи DSL.

 

<-На зміст->