Trellis modulatie

In telecommunicatie, trellis modulatie (ook gekend als Trellis gecodeerde modulatie, of gewoon TCM) is een modulatieschema dat informatie overbrengt met een hoog rendement op bandbeperkte kanalen zoals zoals telefoonlijnen. Gottfried Ungerboock Uitgevonden Trellis -modulatie tijdens het werken voor IBM in de jaren 1970 en beschreef het voor het eerst in een conferentierelier in 1976. Het bleef grotendeels onopgemerkt, totdat hij in 1982 een nieuwe, gedetailleerde expositie publiceerde die plotselinge en wijdverbreide erkenning bereikte.

Eind jaren tachtig, modems opereren Gewone oude telefoondienst (Potten) Typisch bereikt 9.6Kbit/s door vier bits per symbool te gebruiken Qam Modulatie bij 2.400 baud (symbolen/seconde). Dit bitsnelheidsplafond bestond ondanks de inspanningen van veel onderzoekers, en sommige ingenieurs voorspelden dat zonder een belangrijke upgrade van de openbare telefooninfrastructuur, het maximale haalbare tarief voor een POTS-modem 14 kbit/s kan zijn voor tweerichtingscommunicatie (3,429 baud (3,429 baud (3,429 baud (3,429 baud (3,429 baud (3,429 baud (3,429 baud (3,429 baud (3,429 baud. × 4 bits/symbool, met behulp van QAM).

14 kbit/s is slechts 40% van de theoretische maximale bitsnelheid voorspeld door Shannons stelling voor pottenlijnen (ongeveer 35 kbit/s).[1] De theorieën van UngerBoonk hebben aangetoond dat er een aanzienlijk onaangeboord potentieel in het systeem was, en door het concept toe te passen op nieuwe modemstandaarden, nam snelheid snel toe tot 14,4, 28,8 en uiteindelijk 33,6 kbit/s.

Een nieuwe modulatiemethode

Trellis -diagram

De naam latwerk komt voort uit het feit dat een staatsdiagram van de techniek sterk lijkt op een trellisrooster. Het schema is eigenlijk een Convolutional Code van tarieven (r, r+1). De unieke bijdrage van UngerBoonk is om de pariteitscontrole voor elk toe te passen symbool, in plaats van de oudere techniek om het op de bitstream toe te passen, moduleert de bits vervolgens.[verduidelijking nodig] Hij belde het sleutelidee Mapping op ingestelde partities. Dit idee groepeert symbolen in een boomachtige structuur en scheidt ze vervolgens in twee ledematen van gelijke grootte. Bij elke "ledemaat" van de boom zijn de symbolen verder uit elkaar.[verduidelijking nodig]

Hoewel moeilijk te visualiseren in meerdere dimensies, illustreert een eenvoudig eendimension-voorbeeld de basisprocedure. Stel dat de symbolen zich bevinden op [1, 2, 3, 4, ...]. Plaats alle vreemde symbolen in één groep en alle zelfs symbolen in de tweede groep. (Dit is niet helemaal nauwkeurig, omdat Ungerboeck naar het tweedimensionale probleem keek, maar het principe is hetzelfde.) Neem elk ander symbool in elke groep en herhaal de procedure voor elke boomstam. Hij beschreef vervolgens een methode om de gecodeerde bitstroom toe te wijzen aan de symbolen in een zeer systematische procedure. Nadat deze procedure volledig was beschreven, was zijn volgende stap om de algoritmen in een computer te programmeren en de computer naar de beste codes te laten zoeken. De resultaten waren verbazingwekkend. Zelfs de meest eenvoudige code (4-status) produceerde foutenpercentages bijna een duizendste van een equivalent niet-gecodeerd systeem. Twee jaar lang hield UngerBeck deze resultaten privé en bracht ze alleen maar over om collega's te sluiten. Ten slotte publiceerde UNGERBOEck in 1982 een paper waarin de principes van Trellis -modulatie worden beschreven.

Een vlaag van onderzoeksactiviteit volgde, en tegen 1984 de Internationale telecommunicatie -unie had een standaard gepubliceerd, v.32,[2] voor de eerste met trellis gemoduleerde modem bij 9,6 kilobit/s (2.400 baud en 4 bits per symbool). In de komende jaren verdere vooruitgang bij het coderen, plus een overeenkomstige toename van de symboolsnelheid van 2.400 tot 3.429 baud, stelden modems toe om tarieven tot 34,3 kilobits/s te bereiken (beperkt door maximale stroomvoorschriften tot 33,8 kilobits/s). Tegenwoordig gebruiken de meest voorkomende met Trellis gemoduleerde V.34-modems een 4-dimensionale set-partitie-geboden door twee tweedimensionale symbolen als een enkel rooster te behandelen. Deze set gebruikt 8, 16 of 32 staten convolutionele codes om het equivalent van 6 tot 10 bits in elk symbool te persen die de modem verzendt (bijvoorbeeld 2.400 baud × 8 bits/symbool = 19.200 bit/s).

Relevante papieren

  • G. UngerBeeck, "Kanaalcodering met multilevel/fasesignalen", " IEEE Trans. Inf. Theorie, Vol. IT-28, pp. 55–67, 1982.
  • G. Ungerboeck, "Trellis-gecodeerde modulatie met redundante signaalsets Deel I: Inleiding," IEEE Communications Magazine, Vol. 25-2, pp. 5–11, 1987.

Zie ook

Referenties

  1. ^ Forney, G. David; et al. (September 1984). "Efficiënte modulatie voor band-beperkte kanalen". IEEE Journal op geselecteerde gebieden in communicatie. 2 (5): 632–647. doen:10.1109/jsac.1984.1146101. S2CID 13818684.
  2. ^ "ITU-T aanbevelingsdatabase".

Externe links