第十章_调制解调器

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数字信号
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3.1数据传输中常见概念：
信道：传输信息的必经之路称为“信道”。也称为传 送电信号的一条道路。按照信道中传输的信号分类， 可把信道分为模拟信道和数字信道 。 物理信道是指用来传送信号或数据的物理通路，网络 中两个结点之间的物理通路称为通信链路，物理信道 由传输介质及有关设备组成。 逻辑信道也是一种通路但在信号收、发点之间并不存 在一条物理上的传输介质、而是在物理信道基础上， 由结点内部的边来实现。
频率调制(频移键控方式) 频率调制FSK： 频率调制简称调频制，是用数字的基带 信号控制正弦载波信号的频率。它把振幅和相位定为常量 ，而频率为变量，每一种频率值代表一种信息元。这个方 法叫做频移键控FSK。如图所示。
FSK方式的抗干扰能力优于ASK，在音频线路中，传输 速率也只有1200bit/s。FSK还常用于高频无线传输。
2．按传输速率分类
（1）低速MODEM。传输速率在600bit/s以下。 （2）中速MODEM。传输速率在1200bit/s－9600bit/s之间。 （3）高速MODEM。传输速率在9600bit/s以上。
3.4调制解调器的分类 3．按调制方式分类 （1）频移键控（FSK）MODEM。用于远程终端之类的 低速接口传输。 （2）相移键控（PSK）MODEM。用于中速传输。
调制与解调
采用调制解调器也可以把音频信号转换成较高频率的信 号和把较高频率的信号转换成音频信号。所以调制的另一目 的是便于线路复用，以便提高线路利用率。 进行调制时，常把正弦信号 Asin(t + )作为基准信号 或称载波信号。任何载波信号都有三个特征：振幅，频率和 相位。 基于载波信号的三个主要参数，可以 把调制方式分为
3.1数据传输中常见概念：
指通信线上传输信息的速度。有两种表示方法，即信号速 率和调制速率。
信号速率S：指单位时间内所传送的二制位代码的有效位 数，以每秒多少比特数计，即bit/s、b/p、位/秒。信号速 率的高低，由每位所占的时间决定，若一位数据所占的时 间越小，则信号速率越高。设T为传输的电脉冲信号的宽 度或周期，N为电脉冲信号所有可能的状态数，则信号速 率为S=1/T×log2N（bps） 调制速率B：是脉冲信号经过调制后的传输速率，以波特 （BAUD）为单位，通常用于表示调制器之间传输信号的 速率。表示每分钟传送多少电信号单元，若T（秒）表示 调制周期，则调制速率为：B=1/T

3.1数据传输中常见概念：
多路复用是指在数据传输系统中，允许两个或多个数据源共享 同一个传输介质，就像每一个数据源都有自己的信道一样就是指把 若干个彼此无关的信号合并为一个复合信号，并在一条共用信道上 进行传输。 多路复用是将若干个彼此无关的信号合并为一个在一个共用信 道上传输的复合信息的方法，在信号的接收端必须可以将复合信号 分离出来。 多路传输数据时，各路数据的原始基带脉冲其频谱往往是相互 重叠的，不能在同一条线路上直接同时传输，若要使用一对传输线 同时传输多路信息，必须采取措施。目前有两种技术： 一种叫频分多路复用（FDM frequency-division multiplexing ）， 另一种叫时分多路复用（TDM time -division multiplexing ）、
3.1数据传输中常见概念： 数据传输的基本形式 宽带传输是指比音频带宽更宽的频带，指传 输介质的频带宽度较宽的信息传输，一般在 300-400MHz左右。使用这种宽频带传输的系 统，称为宽带传输系统。它可以容纳全部广 播，并可进行高速数据传输。宽带传输系统 多是模拟信号传输系统。
宽带传输的优点
一般说，宽带传输与基带传输相比有以下优点： (1)能在一个信道中传输声音、图像和数据信息， 使系统具有多种用途； (2)一条宽带信道能划分为多条逻辑基带信道， 实现多路复用，因此信道的容量大大增加； (3)宽带传输的距离比基带远，因基带直接传送 数字，传输的速率愈高，传输的距离愈短。
电话线上传送的按照声音的强弱幅度连续变化的电 信号称为模拟信号(analog signal)；模拟信号的 信号电平是连续变化的；
V(t)
模拟信号
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3.1数据传输中常见概念：
计算机所产生的电信号是用两种不同的电平
去表示0、1比特序列的电压脉冲信号，这种电 信号称为数字信号(dligital signal）；
三种：调幅、调频和调相。
振幅调制(幅移键控方式) 振幅调制ASK：振幅调制简称调幅制，也就是用数字 的基带信号控制正弦载波信号的振幅。它是把频率和 相位定为常量，而振幅为变量，每一种振幅值代表一 种信息元。这个方法叫做幅移键控ASK。如图所示。
Байду номын сангаас
ASK方式易受突变干扰的影响，是一种不理想的调制方式 。在传输声音的音频线路中，传输的典型速率只能达到 1200bit/s。
波分多路复用（WDM wave -division multiplexing ） 。
3.1数据传输中常见概念：
符号速率又叫信号速率，记为N。它表示单位时间内(每秒) 信道上实际传输的符号个数或 脉冲个数(可以是多进制)。 符号速率的单位是波特，即每秒的符号个数。 信息传输速率，简称传信率，通常记为R。它表示单位时 间内系统传输(或信源发出)的信息量，即二进制码元数。 在二进制通信系统中，信息传输速率R(比特／秒)等于信 号速率。对于多进制两者不相等。例如四进制中符号速率 为2400波特，其信息速率为4800bit／s；而八进制的信息 速率为7200bit／s等等。它们的关系为式中m为符号的进 制数 。
3.3Modem的结构
交直流转换电源
接串口
接MODEM
接电话外线 接电话机
SPK 电源开关 电源插座
MIC 接串口 RS-232口
LINE PHONE
外置式MODEM
PCMCIA MODEM
3.4调制解调器的分类
1．按应用环境分类 （1）音频MODEM:用电话信道传输数字信号时应采用音频调制 解调器。 （ 2 ） 基 带 MODEM: 它 的 传 输 速 率 较 高 ， 可 达 到 64Kbit/s － 2Mbit/s，主要用于网络用户接入高速线路中。 （3）无线MODEM:在短波及卫星通信中，都应使用与信道特点 相适应的调制解调器。
3.1数据传输中常见概念：
模拟通信：信号源发出的模拟信号，并且以模拟信号 传输。 数字通信：信号源发出的是模拟数据，而以数字信号 的形式进行传输，这种通信方式叫数字通信。
计算机采用数字信道传输的原因： （1）误码率低，通信质量高。
（2）数字传输能以声音、数字、电视、传真，甚至视频电话之类的图像混合 在一个信道传输，有效地利用设备。
相位调制(相移键控方式) 相位调制PSK：相位调制简称调相制，是用数字的基带信 号控制正弦载波信号的相位。它把振幅和频率定为常量， 而相位为变量，每一种相位值代表一种信息元。这个方法 叫做相移键控PSK。如图所示。
PSK方式较FSK方式有更强的抗干扰能力和更高的效率， 在音频线路中，传输速率可达9600bit/s。
3.1数据传输中常见概念： 同步与异步传输的区别 1.异步传输是面向字符的传输，而同步传输是面向 比特的传输。 2.异步传输的单位是字符而同步传输的单位是帧。 3.异步传输通过字符起止的开始和停止码抓住再同 步的机会，而同步传输则是以数据中抽取同步信息。 4.异步传输对时序的要求较低，同步传输往往通过 特定的时钟线路协调时序。 5.异步传输相对于同步传输效率较低。
3.1数据传输中常见概念：
串行传输与并行传输 串行传输:数据在一个信道上一位一位依次传输。数据线数 目与与传输数据无关 特点： 1. 通信线路数小，线路 利用率高适合于远距 离传输。 2. 在发送端和接收端需 要并/串转换和串/并 转换。 3. 需要实施同步措施， 以确保不产生错字。
3.1数据传输中常见概念：
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。不采取任何措施利用模拟
信道来传输数字信号必然会出现很大差错（失真）， 故在普通电话网上传输数据，就必须将数字信号变换 到电话网原来设计时所要求的音频频谱内（即300Hz －3400Hz）。
调制就是用基带脉冲对载波波形某个参数进行控制， 形成适合于线路传送的信号。
3.4调制解调器的分类 MODEM有硬猫和软猫之分。一般说来，MODEM的数据 传输工作由两部分电路共同完成：一是DSP(数字信 号处理)部分，主要完成信号转换等功能；二是控 制部分，主要完成规范通信协议，数据传输中数据 流控制以及传输数据的压缩、纠错等功能。 硬猫就是将两部分电路的功能集成到内部芯片中； 软猫就是只将DSP功能集成到芯片中，而“控制部 分”的电路功能设计成通过软件完成，具体实施时 由CPU处理完成。
（3）相位幅度调制（PAM）MODEM。它常用于高速传 输。
4．按特性分类 （1）人工拨号MODEM （2）自动拨号/应答式MODEM （3）智能MODEM
3.4调制解调器的分类 5．按安装位置分类 （1）内置式 (3)USB Modem 6．按操作模式分类 （1）同步 （2）异步式MODEM 7.按使用线路分类 (1).PSTN (2).DDS (3). LEASED LINE （2）外置式 (4) PCMCIA卡式Modem
3.2调制解调器的原理及功能
一般人的语音频率范围是300—3400Hz，为了进 行话音信号在普通的电话系统中传输，在线路上 给它分配一定的带宽，国际标准取4KHz为一个标准话 路所占用的频带宽度。在这个传输过程中：语音信号 以300—3400Hz频率输入，发送方的电话机把这个语 音信号转变成模拟信号，这个模拟信号经过一个频分 多路复用器进行变化，使得线路上可以同时传输多路 模拟信号，当到达接收端以后再经过一个解频的过程 把它恢复到原来的频率范围的模拟信号，再由接收方 电话机把模拟信号转换成声音信号。
3.1数据传输中常见概念： 数据传输的基本形式 所谓频带传输，就是把二进制信号(数字信号) 进行调制交换，成为能在公用电话网中传输 的 音频信号(模拟信号)，将音频信号在传输 介质中传送到接收端后，再由调制解调器将 该音 频信号解调变换成原来的二进制电信号。 这种把数据信号经过调制后再传送，到接收 端后又 经过解调还原成原来信号的传输，称 为频带传输。
串行传输与并行传输 并行传输:数据在多个信道上同时传输。数据线数目与传输 数据相同并可能多一校验线 特点： 1. 不需要对传输代码进 行时序转换 2. 需要数据线数目多。 3. 传输速率高。
3.1数据传输中常见概念：
串行通信分为异步传输与同步传输两种。 异步传输：异步传输将比特分成小组进行传送，小组可以是8 位的1个字符或更长。发送方可以在任何时刻发送这些比 特组，而接收方从不知道它们会在什么时候到达。 异步传输方式并不要求发送方和接收方的时钟完全一 样，字符与字符间的传输是异步的。 同步传输：数据的传送是以一个数据区块为单位，因此同步 传输又称为区块传输。是以同步的时钟节拍来发送数据信 号的，因此在一个串行的数据流中，各信号码元之间的相 对位都是固定的（即同步的）。 同步传输方式中发送方和接收方的时钟是统一的、字 符与字符间的传输是同步无间隔的。
调制解调器
3.1数据传输中常见概念： 数据可分为模拟数据与数字数据两种。
模拟数据：如果数据在某个时间取连续值, 则称为模拟数据.例如温度和压力。 数字数据：若数据取离散值，则称数字数 据。例如文本信息、整数、二进制数字等。
3.1数据传输中常见概念：
信号：是数据的电磁波或电编码。是数据的 具体表示形式。
（3）利用已有线路可获得更高的数据传输率。
（4 ）随着集成电路芯片的价格不断降低，数字传输及其相应的交换设备比 模拟设备便宜很多。
3.1数据传输中常见概念：
数据传输的基本形式
基带传输：
所谓基带，就是指电信号所固有的基本频带， 简称基带。数字信号的基本频带是从0至若 干兆赫，由传输速率决定。
当利用数据传输系统直接传送基带信号，不 经频谱搬移时，则称之为基带传输 。
解调 就是 当已调制信号到达接收端时，将经过调制 器变换过的模拟信号去掉载波恢复成原来的基带数字 信号。
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（港台称之为数据机）。跟据Modem的谐音， 亲昵地称之为“猫”。它是在发送端通过调制将数 字信号转换为模拟信号，而在接收端通过解调再将 模拟信号转换为数字信号的一种装置。