网络基础 调制与解调

网络基础调制与解调

人们常说的Modem，其实是Modulator（调制器）与Demodulator（解调器）的简称，中文称为调制解调器。也有人跟据Modem的谐音，亲昵地称之为“猫”。大家知道，计算机内的信息是由“0”和“1”组成数字信号，而在电话线上传递的却只能是模拟电信号。于是，当两台计算机要通过电话线进行数据传输时，就需要一个设备负责数模的转换。这个数模转换器就是这里要讨论的Modem。计算机在发送数据时，先由Modem把数字信号转换为相应的模拟信号，这个过程称为“调制”。经过调制的信号通过电话载波传送到另一台计算机之前，也要经由接收方的Modem负责把模拟信号还原为计算机能识别的数字信号，这个过程我们称“解调”。正是通过这样一个“调制”与“解调”的数模转换过程，从而实现了两台计算机之间的远程通讯。

在频带传输系统中，计算机通过调制解调器与电话线路连接。在发送端，调制解调器将计算机产生的数字信号转换成电话交换网可以传送的模拟数据信号；在接收端，调制解调器将接收到的模拟数据信号还原成数字信号传送给计算机。在全双工通信方式中，调制解调器应具有同时发送与接收模拟数据信号的能力。计算机通过调制解调器与电话交换网实现远程通信的结构如图3-23所示。

图3-23 远程通信的结构

根据模拟数据编码类型的不同，可以将调制解调器分成多种类型。图3-24给出了FSK 方式的调制解调器工作原理示意图。发送端调制器是用输入的数字脉冲信号控制两个不同频率振荡器信号的输出来实现数字信号-模拟信号的转换。当输入的数字脉冲信号为高电平（对应于逻辑1）时，频率f1=1270Hz的振荡器有信号输出，当输入的数字脉冲信号为低电平（对应于逻辑0）时，频率f2=1070Hz的振荡器有信号输出。在调制器的输出端，通过组合器将根据输入的数字脉冲信号1、0序列排列顺序控制的两种频率的正（余）弦信号组合起来，就构成了FSK信号。由于对应1、0的两种不同频率的正（余）弦信号是处于电话交换网的通频带内，因此模拟数据信号FSK可以顺利地通过模拟电话交换网到达接收端。在接收端通过设置对应f1、f2两种频率的带通滤波器，将两种不同频率的正（余）弦信号分开，使频率为f1和f2的正（余）弦信号分别通过两个检波器，再将检波器输出信号送给组合器叠加。组合器输出的解调信号对应的数字脉冲信号的高、低电平（即逻辑1与0）的变化规律与调制器输入的数字数据信号的高、低电平变化规律相同。

图3-24 FSK方式的调制解调器工作原理示意图

在完成调制、解调工作原理的初步讨论后，进而要讨论调制解调器如何实现在一对电话线上完成全双工通信的工作原理。图3-25给出调制解调器实现全双工通信的工作原理。在实际计算机通信中，任何一台计算机都需要同时具备发送和接收数据的能力。为了实现在一对电话线上实现全双工通信，标准的FSK 调制解调器都规定了两个频率组，即上、下频带。在一次数据通信中，主动发起通信的一端叫做呼叫端，被动参加通信的一端叫做应答端。通信的两台计算机调制解调器中谁是呼叫端与应答端，完全根据在一次通信过程中是主动发起通信，还是被动响应通信的地位来决定的。如果一个调制解调器被确定为呼叫端，则它使用下频带发送数据，使用上频带接收数据；反之亦然。

图3-25 调制解调器实现全双工通信示意图