Есть ли в модеме ацп
Обновлено: 03.07.2024
Модем - это физическое аппаратное устройство, которое функционирует для получения данных от провайдера интернет-услуг через средства связи, такие как кабели, провода или оптоволоконные кабели. [1] Само слово представляет собой сокращенную форму модулятора-Демодулятора, так как устройство выполняет модуляцию и демодуляцию аналоговых сигналов на цифровые сигналы и обратно, чтобы облегчить передачу данных в сеть. [2] Получая аналоговые сигналы с пакетами данных, модем может преобразовать их в цифровой сигнал, который может использоваться вашим устройством. В качестве альтернативы, когда ваше устройство отправляет информацию в Интернет, оно делает это в виде цифровых сигналов, которые преобразуются модемом в аналоговый сигнал для передачи в центральный концентратор. Основная функция этого устройства заключается в переводе цифровых и аналоговых данных в соответствии с условиями использования или транспортировки. [3]
Cодержание
Функциональность
Модем устанавливает соединение между домашней или офисной сетью и провайдером интернет-услуг. Общая настройка подключения аппаратных компонентов, необходимых для установления соединения, выглядит следующим образом: [4]
- Компьютер или устройство
- модем
- Поставщик интернет-услуг
- интернет
Благодаря модуляции и демодуляции, потоки данных могут перемещаться к вашему дому или офисному модему и обратно к ISP и обратно. [5] Модуляция - это преобразование цифровых данных в аналоговые сигналы. Это делается на передающем конце соединения или там, откуда посылается сигнал. Этот процесс преобразования аналоговых сигналов в цифровые также называется процессом оцифровки данных. [6] Демодуляция - это преобразование аналоговых данных в цифровые, которые могут быть использованы или проанализированы. Этот процесс происходит на приемном конце линии передачи данных. Устройства, осуществляющие модуляцию, называются модуляторами, а компоненты, способные демодулировать сигналы, называются демодуляторами.
Иногда модемы называют аналого-цифровым преобразователем (АЦП) или цифровым аналоговым преобразователем (ЦАП). [7]
Компьютеры способны принимать, обрабатывать и анализировать только цифровые данные. Однако большинство линий передачи данных не могут передавать цифровые данные до тех пор, пока они не будут преобразованы в аналоговую форму. Аналоговые сигналы передаются по телефонным проводам и кабелям. Если устройство должно принимать эти сигналы данных напрямую, оно не сможет обрабатывать полученную информацию. Таким образом, необходим КАД.
- Кевитирование со сдвигом амплитуды (ASK)
- Кевитирование частотного сдвига (FSK)
- Клавиши фазового сдвига (PSK)
- Дифференциальный PSK (DPSK)
Классификация
Модемы выполняют общую функцию. Однако существуют различные типы модемов, которые могут быть классифицированы в зависимости от различных категорий. Можно выделить 5 основных оснований для дифференциации: (1) Физическое оборудование, (2) Линейное подключение, (3) Режим передачи, (4) Направленная мощность, (5) Провайдер подключения. [8]
Физические аппаратные средства
В основном, 2 типа модемов могут быть идентифицированы на основе физического оборудования. [9] Это внешние и внутренние модемы. Внешний модем - это отдельное аппаратное устройство, не находящееся внутри компьютера или устройства. Как правило, внешние модемы легче узнаваемы большинством пользователей. Это устройства, которые подключаются к провайдеру через провод или кабель к вашему дому или офису, и другое подключение к маршрутизатору или компьютеру. Другим типом модема, который не так легко идентифицировать, как предыдущий, является внутренний модем. Также известный как бортовой модем, это физический компонент, который работает так же, как внешний модем, но теперь интегрирован в ваш компьютер.
Подключение линии
Это зависит от типа соединения, которое модем получает. Двухпроводное или четырехпроводное соединение различается в зависимости от количества пар проводов, используемых для установления соединения. Двухпроводное соединение использует одну пару линий для приема и передачи данных. В то время как 4-х проводное соединение имеет отдельные линии, предназначенные для приема и отправки сигналов.
Режим передачи
2 типа режимов передачи определяются на основе времени или сигнализации, применяемой для передачи данных. Для асинхронной передачи не устанавливается сигнализация, в то время как синхронные потоки данных являются непрерывными. Это связано с тем, что все биты данных синхронизированы тактовым сигналом, который обеспечивает устойчивую передачу данных.
Направленная мощность
Направленная мощность относится к способности линии проводить прием и передачу. 2 типа модемов классифицируются в зависимости от направления передачи данных; полнодуплексный и полудуплексный модемы имеют различную пропускную способность по направлению. Полнодуплексный модем способен одновременно передавать данные в обоих направлениях, в то время как полудуплексный модем способен принимать данные только в одном направлении за раз.
Провайдер подключения
Тип модема, необходимого для подключения, также зависит от типа установленного соединения. Если кабельное соединение обеспечивает подключение к Интернету в вашем доме или офисе, необходим кабельный модем. Таким же образом, когда линия DSL или коммутируемое соединение обеспечивает доступ в Интернет к вашей сети, необходим модем DSL или модем Dial-up, соответственно.
Также доступны другие типы модемов со специализированными функциями: [10]
Факс-модемы
Эти модемы могут отправлять и принимать факсы, помимо возможности преобразования сигналов передачи данных в сеть и обратно. Факс-модемы наиболее полезны в офисах или малых предприятиях, где стабильное соединение необходимо для улучшения связи.
Интеллектуальные модемы
Интеллектуальный модем имеет собственную внутреннюю память только для чтения, которая позволяет ему выполнять самодиагностику.
Модемы малой протяженности
Часто используется в частных сетевых подключениях. Это может быть использовано для получения стандарта высокоскоростных соединений для передачи данных, которые позволяют управлять удаленными устройствами в сети.
Беспроводные модемы
Эти модемы больше не требуют проводного соединения для передачи данных на устройства, подключенные к сети. Беспроводной модем использует либо радиоволны, либо инфракрасные волны для облегчения передачи данных на локальные устройства в частной сети.
История
Лишь в 1958 году широко использовался термин "модем". Они были известны как устройства, которые соединяли центры управления, аэровокзалы и радиолокационные площадки в рамках системы ПВО США "Сейдж". [13] Первый коммерческий модем Bell 103, также известный как Dataphone, был выпущен компанией AT&T в 1963 году. [14] Bell 103 был способен на полнодуплексную передачу и использовал технику модуляции FSK, которая позволяла ему отправлять и принимать данные со скоростью 300 бит/сек. [15] В 1977 году Дейл Хизерингтон и Деннис Хейз изобрели набор AT-команд Hayes Standard, известный как модем 80-103A, который был первым установленным модемом ПК. [16]
При установлении коммутируемого соединения использовались модемы. Модем dial-up обеспечивал ограниченную скорость передачи данных 56 Кбит/сек. [17] Этот модем 56K был разработан доктором Брентом Тауншендом в 1996 году. Это было относительно быстрое соединение в свое время. Однако использование коммутируемого соединения представляло собой недостаток требования использовать телефонную линию при подключении к Интернету. Это означало, что при подключении пользователя к сети телефонные звонки не разрешалось принимать и совершать.
Общие вопросы
Общим моментом путаницы является различие между модемами и маршрутизаторами. При обычной домашней настройке оба устройства являются устройствами, которые помогают подключить компьютер к Интернету. Однако у каждого из них есть свои специфические функции. Маршрутизатор - это устройство, позволяющее другим устройствам, таким как компьютер, смартфон или планшет, подключаться к той же сети. [18] Когда устройство подключено к маршрутизатору, оно теперь принадлежит частной сети. Модем отличается от маршрутизатора тем, что он не устанавливает соединения внутри сети, а, скорее, соединяет сеть с провайдером. Модем отвечает за обеспечение доступа к Интернету, в то время как маршрутизатор распределяет этот доступ к подключенным устройствам. [19]
Недавно провайдеры интернет-услуг разработали гибридные устройства на базе модема-роутера, которые выполняют обе функции. Объединение двух устройств с совместными функциями в одном устройстве упростило процесс настройки.
Еще одно оконечное устройство, которое включается в телефонную сеть , — это модем (модулятор/демодулятор). Модем преобразует компьютерные данные в аналоговый или цифровой сигнал ( модуляция ), который может передаваться по телефонной линии и достигать другого модема. Удаленный модем переводит полученный сигнал снова в данные (демодуляция) и посылает эти данные на свой компьютер .
Поскольку модем относится к устройствам систем передачи данных и изучается в рамках другой дисциплины, рассмотрение этого терминала будет кратким.
Модем состоит из следующих блоков [4.14,4.23] (рис. 4.1):
- устройство сопряжения с каналом связи (в него входят согласующий линейный трансформатор с элементами защиты, схема набора номера, цепь определения сигнала посылки вызова и других акустических сигналов (например, сигнала "занято"), АЦП , ЦАП , фильтры передачи и приема;
- цифровой сигнальный процессор ( Digital Signal Processor — DSP );
- контроллер протоколов и управления (с элементами памяти);
- интерфейсный узел сопряжения с компьютером RS232.
На рисунке не показаны следующие внешние устройства:
- терминал передачи данных DTE (Data Terminal Equipment ) в данном случае — это компьютер;
- оконечное ( терминальное) оборудование данных (ООД). Термин [4.18] применяется для обозначения устройств, использующих передачу данных. DTE подключается к сети передачи данных через аппаратуру передачи данных ( DCE );
- оборудование передачи данных. DCE ( Data Communication Equipment ) — аппаратура передачи данных или аппаратура коммутации данных (АПД или АКД ). Это аппаратные средства, обеспечивающие установку, поддержку и разрыв соединения по сети передачи данных . В данном случае — это модем и непоказанная станция.
Рассмотрим отдельные блоки.
Устройства сопряжения с каналом связи
Устройства сопряжения с каналом связи отвечают за преобразование сигнала из цифровой формы в аналоговую, переход от четырехпроводной системы передачи к проводной и обратное преобразование. Оно обеспечивает модуляцию и передачу по каналу с обнаружением и обработкой ошибок. Эти вопросы будет рассмотрены в дальнейшем при описании аппаратуры уплотнения и способов модуляции.
Цифровой сигнальный процессор
Представляет собой устройство, обрабатывающее поступающие сигналы в реальном масштабе времени [4.31]. В модеме он обеспечивает работу алгоритмов кодировки и декодирования информации, алгоритмы авторизации и другие логические действия.
Протоколы
Протокол — это набор формализованных правил, процедур и спецификаций, определяющих формат и способ передачи данных. [4.18, 4.23, 4.30]
Протоколы, предназначенные для работы модемов по телефонным каналам, представлены в рекомендациях ITU -T и обозначаются V.xx.
Все модемы V можно условно разделить на три группы:
- асинхронные (работающие по протоколам V.21, V.23);
- асинхронно-синхронные (работающие по протоколам V.22, V.22 bis, V.26, V.32 bis, V.34, V.90, V.92);
- синхронные.
Полное описание этих протоколов содержится в материалах ITU -T. Краткое описание можно прочитать в [4.40].
Основные протоколы модемов перечислены в таблице 4.1. Во второй строке этой таблицы приведены применяемые для данного протокола способы модуляции и манипуляции. Некоторые из них будут рассмотрены в этом курсе. Для более детального их изучения можно рекомендовать [4.2].
- скорость 56 Кбит/с в направлении от центральной станции к пользователю и
- от пользователя к центральной станции (48 Кбит/с)
- использует стандарт сжатия V.44
Наиболее распространенный в настоящее время протокол V.32 предназначен для передачи данных по двухпроводной линии в дуплексном режиме на скорости 9600 Кбит/с по нормальным коммутируемым телефонным линиям. В большинстве случаев он оснащается средствами, выполняющими протокол сжатия данных V.42 bis (на передающем и приемном концах). Тогда скорость передачи и приема возрастает до 38400 бит/с. Кроме того, протокол предусматривает обратный канал для служебных функций, обеспечивающий скорость 4800 Кбит/с.
Модификация V.32 bis обеспечивает наивысшую скорость 14,4 Кбит/с и, так же как и в предыдущем случае, обеспечивает взаимодействие с протоколом сжатия V. 42bis .
Это протокол, как и другие существующие протоколы сжатия данных (например, MNP -5), на передающем конце убирает избыточность текста, заключающуюся, например, в последовательной передаче одинаковых символов, и заменяет ее более короткой служебной информацией. На приемном конце эта удаленная информация восстанавливается. Одно из положительных свойств протокола V.42 состоит в том, что операция сжатия осуществляется над "проходящей информацией" ("on the fly ") без большой задержки в памяти устройств. Степень сжатия во многом зависит от передаваемой информации. В настоящее время в среднем протоколы обеспечивают сжатие от 2 до 4 раз. При использовании этого протокола реальная скорость может возрасти для:
- V.32 9600 + сжатие данных = 38400 бит/с
- V. 32bis 14400 + сжатие данных = 57600 бит/с
- V.34 28800 + сжатие данных = 115600 бит/с
Протокол V.90 применяется с 1998 года для модемов, использующих для обмена каналы с импульсноцифровой модуляцией. Они обеспечивают скорость 56 Кбит/с. Это протокол обеспечивает асимметричный обмен данными, а именно 56 Кбит/с в направлении от центральной станции к пользователю и 33,6 Кбит/с. в направлении "пользователь — центральная станция". Для работы используется обычная телефонная линия, выполненная из меди.
Протокол V.92 применяется с 2000 года, в нем имеются следующие улучшения:
Модулятор-демодулятор , или просто модем , представляют собой аппаратные устройства , которое преобразует данные в цифровом формате, предназначенные для обмена данных непосредственно между устройствами с специализированной проводкой, в один подходящие для среды передачи , таких как телефонные линии или радио. Модем модулирует один или несколько сигналов несущей для кодирования цифровой информации для передачи и демодулирует сигналы для декодирования передаваемой информации. Цель состоит в том, чтобы создать сигнал, который можно было бы легко передавать и надежно декодировать для воспроизведения исходных цифровых данных.
Модемы могут использоваться практически с любыми средствами передачи аналоговых сигналов, от светодиодов до радио . Обычный тип модема является тот , который превращает цифровые данные о наличии компьютера в модулированный электрический сигнал для передачи по телефонным линиям , чтобы быть демодулируются другим модемом на стороне приемника для восстановления цифровых данных.
СОДЕРЖАНИЕ
Скорости
Исторически модемы часто классифицировались по их символьной скорости , измеряемой в бодах . Единица передачи данных обозначает количество символов в секунду или количество раз в секунду, когда модем отправляет новый сигнал. Например, стандарт ITU V.21 использовал звуковую частотную манипуляцию с двумя возможными частотами, соответствующими двум отдельным символам (или одному биту на символ), для передачи 300 бит в секунду с использованием 300 бод. Напротив, исходный стандарт ITU V.22, который мог передавать и принимать четыре различных символа (два бита на символ), передавал 1200 бит, посылая 600 символов в секунду (600 бод) с использованием фазовой манипуляции .
Многие модемы имеют изменяемую скорость, что позволяет использовать их в среде с неидеальными характеристиками, например в телефонной линии низкого качества или слишком длинной. Эта возможность часто является адаптивной, так что модем может обнаруживать максимальную практическую скорость передачи во время фазы подключения или во время работы.
Общая история
Модемы выросли из-за необходимости подключать телетайпы к обычным телефонным линиям вместо более дорогих арендованных линий, которые ранее использовались для телетайпов и автоматических телеграфов на основе токовой петли . Самыми ранними устройствами, удовлетворяющими определению модема, могут быть мультиплексоры, используемые новостными агентствами в 1920-х годах.
В 1941 году союзники разработали систему шифрования голоса под названием SIGSALY, которая использовала вокодер для оцифровки речи, затем зашифровала речь с помощью одноразового блокнота и закодировала цифровые данные в виде тонов с использованием частотной манипуляции. Это также был метод цифровой модуляции, что сделало его одним из первых модемов.
Коммерческие модемы в основном не стали доступны до конца 1950-х годов, когда быстрое развитие компьютерных технологий создало спрос на способ соединения компьютеров друг с другом на большие расстояния, в результате чего компания Bell, а затем и другие предприятия начали производить все большее количество компьютерных модемов для использования. по коммутируемым и арендованным телефонным линиям.
Более поздние разработки будут производить модемы, которые работают по кабельным телевизионным линиям , линиям электропередач и различным радиотехнологиям , а также модемы, которые достигают гораздо более высоких скоростей по телефонным линиям.
Набрать номер
Модем с коммутируемым доступом передает компьютерные данные по обычной коммутируемой телефонной линии, которая не предназначена для передачи данных. Это контрастирует с модемами выделенных линий , которые также работают по линиям, предоставляемым телефонной компанией, но которые предназначены для использования данных и не налагают тех же ограничений сигнализации.
Модулированные данные должны соответствовать частотным ограничениям обычного речевого аудиосигнала. Ранние модемы, включая модемы с акустической связью , полагались на связывающиеся стороны или устройство автоматического вызова для набора номера и установления голосового соединения перед переключением своих модемов на линию; более современные устройства могут выполнять действия, необходимые для соединения вызова через телефонную станцию, например, поднимать линию, набирать номер, понимать сигналы, отправленные обратно оборудованием телефонной компании (тональный сигнал набора номера, звонок, сигнал занятости), распознавать входящие сигналы вызова и отвечая на звонки.
Модемы для коммутируемого доступа бывают самых разных скоростей и возможностей, многие из которых способны тестировать линию, по которой они звонят, и выбирать наиболее продвинутый режим сигнализации, который может поддерживать линия. Вообще говоря, самые быстрые модемы коммутируемого доступа, когда-либо доступные потребителям, никогда не превышали 56 кбит / с и никогда не достигали этой скорости в обоих направлениях.
Коммутируемый модем когда-то был широко известной технологией, так как он массово продавался потребителям во многих странах для коммутируемого доступа в Интернет . В 1990-е годы десятки миллионов людей в Соединенных Штатах использовали модемы удаленного доступа для доступа в Интернет.
Служба коммутируемого доступа с тех пор в значительной степени вытеснена широкополосным Интернетом , таким как DSL , который обычно все еще использует модем, но совсем другого типа, который все еще может работать по обычной телефонной линии, но с существенно ослабленными ограничениями.
История
1950-е годы
Массовое производство модемов телефонных линий в Соединенных Штатах началось в 1958 году как часть системы противовоздушной обороны SAGE , соединяющей терминалы на различных авиабазах, радиолокационных станциях и командно-диспетчерских центрах с центрами управления SAGE, разбросанными по США и США. Канада .
Вскоре после этого, в 1959 году, технология модемов SAGE стала коммерчески доступной как Bell 101 , которая обеспечивала скорость 110 бит / с. Белл назвал этот и несколько других ранних модемов «наборами данных».
1960-е
Некоторые ранние модемы были основаны на частотах тонального набора, такие как модемы тонального набора в стиле Bell 400.
Стандарт Bell 103A был представлен AT&T в 1962 году. Он обеспечивал полнодуплексное обслуживание со скоростью 300 бит / с по обычным телефонным линиям. Использовалась частотная манипуляция , при этом отправитель вызова передавал с частотой 1070 или 1270 Гц, а отвечающий модем передавал с частотой 2025 или 2225 Гц.
Модем 103 в конечном итоге станет стандартом де-факто, когда на рынок выйдут сторонние (модемы, не относящиеся к AT&T), и на протяжении 1970-х годов независимые модемы, совместимые со стандартом Bell 103 де-факто, были обычным явлением. Примеры моделей включают Novation CAT и Anderson-Jacobson . Более дешевым вариантом был модем Pennywhistle , предназначенный для сборки из легко доступных деталей.
Телетайпам был предоставлен доступ к удаленным сетям, таким как Teletypewriter Exchange, с использованием модема Bell 103. AT&T также произвела устройства по сниженной стоимости, модемы 113D только для отправления и 113B / C только для ответа.
1970-е
201A данные Телефон был синхронный модемом с использованием два бит на символ фазовой манипуляции (PSK) , кодирующую, достигая 2000 бит / с полудуплексным по сравнению с обычными телефонными линиями. В этой системе два тона для любой одной стороны соединения передаются на тех же частотах, что и в системах 300 бит / с, но немного сдвинуты по фазе.
В начале 1973 года Vadic представил VA3400, который работал в полнодуплексном режиме со скоростью 1200 бит / с по обычной телефонной линии.
В ноябре 1976 года AT&T представила модем 212A, похожий по конструкции, но использующий для передачи более низкую частоту. Он не был совместим с VA3400, но мог работать с модемом 103A на скорости 300 бит / с.
В 1977 году Vadic ответил тройным модемом VA3467, модемом только для ответа, проданным операторам вычислительных центров, которые поддерживали режим Vadic 1200 бит / с, режим AT&T 212A и режим 103A.
1980-е годы
Значительным прорывом в модемах стал Hayes Smartmodem , представленный в 1981 году. Smartmodem представлял собой стандартный модем прямого подключения 103A 300 бит / с, но в нем был введен командный язык, который позволял компьютеру делать запросы управления, такие как команды для набора номера. или отвечать на звонки через тот же интерфейс RS-232, который используется для передачи данных. Набор команд, используемый этим устройством, стал де-факто стандартом, набором команд Hayes , который был интегрирован в устройства многих других производителей.
Автоматический набор номера не был новой возможностью - он был доступен через отдельные устройства автоматического вызова и через модемы с использованием интерфейса X.21, - но Smartmodem сделал его доступным в одном устройстве с повсеместным интерфейсом RS-232, что сделало эту возможность доступной. практически из любой системы или языка.
Внедрение Smartmodem значительно упростило обмен данными и облегчило доступ к ним. Это обеспечило растущий рынок для других поставщиков, которые лицензировали патенты Hayes и конкурировали по цене или путем добавления функций. В конечном итоге это привело к судебному иску по поводу использования запатентованного командного языка Hayes.
Модемы набора номера обычно оставались на уровне 300 и 1200 бит / с (в конечном итоге став такими стандартами, как V.21 и V.22 ) до середины 1980-х годов.
В 1984 году была создана V.22bis , система со скоростью 2400 бит / с, аналогичная по концепции системе Bell 212 со скоростью 1200 бит / с. Это увеличение скорости передачи данных было достигнуто путем определения четырех или восьми различных символов, которые позволяли кодировать два или два символа. три бита на символ вместо одного. К концу 1980-х многие модемы могли поддерживать такие улучшенные стандарты, и работа со скоростью 2400 бит / с стала обычным явлением.
Увеличение скорости модема значительно улучшило скорость отклика онлайн-систем и сделало передачу файлов практичной. Это привело к быстрому росту онлайн-сервисов с большими файловыми библиотеками, что, в свою очередь, дало больше оснований для покупки модема. Быстрое обновление модемов привело к такому же быстрому росту использования BBS.
Введение микрокомпьютер систем с внутренними слотами расширения сделаны небольшие внутренние модемы практичным. Это привело к появлению серии популярных модемов для шины S-100 и компьютеров Apple II, которые могли напрямую набирать номер, отвечать на входящие вызовы и полностью зависать от программного обеспечения, что является основным требованием системы доски объявлений (BBS). Например, оригинальная CBBS была создана на машине S-100 с внутренним модемом Hayes, за ней последовал ряд аналогичных систем.
В этот период эхоподавление стало особенностью модемов, что улучшило полосу пропускания, доступную для обоих модемов, позволяя им игнорировать собственные отраженные сигналы.
Дополнительные улучшения были внесены за счет кодирования с квадратурной амплитудной модуляцией (QAM), которое увеличило количество битов на символ до четырех за счет комбинации фазового сдвига и амплитуды.
При передаче со скоростью 1200 бод был получен стандарт V.27ter 4800 бит / с, а при передаче со скоростью 2400 бод - 9600 бит / с V.32. Частота несущей была Гц +1650 в обеих системах.
Внедрение этих высокоскоростных систем также привело к разработке цифрового факсимильного аппарата в 1980-х годах. В то время как ранняя технология факсимильной связи также использовала модулированные сигналы на телефонной линии, цифровой факс использовал стандартное цифровое кодирование, используемое компьютерными модемами. В конечном итоге это позволило компьютерам отправлять и получать факсимильные изображения.
1990-е годы
В начале 1990-х годов были представлены модемы V.32, работающие со скоростью 9600 бит / с, но были дорогими и только начинали выходить на рынок, когда был стандартизирован V.32bis, который работал со скоростью 14 400 бит / с.
Подразделение микросхем Rockwell International разработало новый набор микросхем драйверов, включающий стандарт V.32bis, и установило на него агрессивную цену. Supra, Inc. заключила краткосрочную эксклюзивную договоренность с Rockwell и на его основе разработала SupraFAXModem 14400 . Представленный в январе 1992 года по цене 399 долларов (или меньше), он был вдвое дешевле более медленных модемов V.32, которые уже присутствовали на рынке. Это привело к ценовой войне, и к концу года V.32 был мертв, так и не введен в эксплуатацию, а модемы V.32bis были широко доступны по цене 250 долларов.
V.32bis был настолько успешным, что старые высокоскоростные стандарты не имели особых преимуществ. Компания USRobotics (USR) дала отпор версии HST на 16 800 бит / с, в то время как AT&T представила единовременный метод 19 200 бит / с, который они назвали V.32ter , но ни один нестандартный модем не продавался хорошо.
При цифровой модуляции возможны следующие ее виды:
· минимальная частотная манипуляция;
По заданию необходимо использовать фазовую манипуляцию (модуляцию цифрового сигнала). Фазовая манипуляция (англ. phase-shift keying (PSK)) была разработана в начале развития программы исследования дальнего космоса; сейчас схема PSK широко используется в коммерческих и военных системах связи. Фазоманипулированный сигнал имеет следующий вид:
Фазовый член цi(t) может принимать М дискретных значений.
В построении модема будет использоваться QPSK.
Квадратурная фазовая манипуляция иногда называется 4-PSK. В QPSK (англ. Quadrature Phase Shift Keying) используются созвездие из четырех точек, размещенных на равных расстояниях на окружности. Используя 4 фазы, QPSK может кодировать два бита на символ, как показано на рисунке, для минимизации BER - удвоенная вероятность для BPSK. Анализ показывает, что скорость может быть увеличена в два раза относительно BPSK при той же полосе сигнала, либо оставить скорость прежней, но уменьшить полосу вдвое.
Хотя QPSK может рассматриваться как квадратурная модуляция, ее проще рассматривать в виде двух независимых модулированных несущих сдвинутых на 90°. При таком подходе четные (нечетные) биты используются для модуляции синфазной составляющей, а нечетные (четные) - квадратурной составляющей несущей. Так как BPSK используется для обеих составляющих несущей, то они могут быть демодулированы независимо.
В результате, вероятность ошибки на бит для QPSK такая же как и для BPSK:
Однако, так как в символе два бита, то величина ошибки на символ возрастает:
При высоком отношении с/ш (это необходимо для реальных QPSK систем) вероятность м. б. примерно оценена по следующей формуле:
Как и при BPSK, существует проблема неопределенности начальной фазы в приемнике. Поэтому QPSK с дифференциальным кодированием на практике используется чаще.
Отличие QPSK от АМн, ЧМн в том что плотность передаваемой информации в расчёте на частотную ширину канала (на символ, на герц) выше единицы.
Например, в АМн плотность много меньше единицы (0,1-0,001 бит на герц) - это связано с необходимостью накопления энергии в фильтрах в первых малочувствительных приёмниках (например, русский изобретатель радио Попов использовал АМн в первом в мире приёмнике). В ЧМн этот показатель приближается к единице (0,1-1) бит на символ (герц). Например, в GMSK, применяемому в GSM плотность информации равняется 1.
Этот вид модуляции используется например в стандарте сотовой связи CDMA2000 1X EV-DO.
Рисунок 14 - Фазовое созвездие для квадратурной ФМн.
В качестве блоков модуляции будут использоваться блоки раздела Communications BlocksetModulationDigital Baseband ModulationPM QPSK Modulator Baseband, а в качестве блоков демодуляции - элементы того же раздела QPSK Demodulator Baseband.
Так как, после АЦП аналоговый сигнал преобразуется в параллельный цифровой, то на входе модема необходимо установить демультиплексор с размерностью 7, а на выходе мультиплексор с размерностью 7.
Блок модема изображен на рисунке 13:
Рисунок 15 - Модем.
Воздействие шумов и помех
Сформированный в результате модуляции сигнал поступает в канал связи, где он подвергается воздействию шумов и помех. Поэтому функции моделирования каналов связи должны обеспечивать внесение в сигнал искажений согласно используемым статистическим моделям.
Можно воспользоваться функцией awgn, которая позволяет добавить к сигналу аддитивный белый нормальный шум, реализовав при этом заданное отношение сигнал/шум. При этом мощность сигнала, знать которую необходимо для расчета требуемого уровня шума, может задаваться в явном виде либо измеряться автоматически.
y = awgn(. powertype);
Добавляет белый гауссов шум к вектору сигнала x. Скаляр snr задает отношение сигнал/шум в децибелах. Если значения x являются комплексными, функция awgn добавляет комплексный шум. При этом предполагается, что мощность сигнала x равна 0 дБ.
То же, что и предыдущий вариант синтаксиса, но в данном случае параметр sigpower указывает мощность сигнала x в децибелах.
То же, что y = awgn(x,snr), но мощность сигнала не считается равной 0 дБ, а автоматически измеряется.
То же, что y = awgn(x,snr,sigpower), но целочисленный параметр state позволяет задавать внутреннее состояние генератора гауссовых случайных чисел MATLAB (функция randn).
То же, что y = awgn(x,snr,'measured'), но целочисленный параметр state позволяет задавать внутреннее состояние генератора гауссовых случайных чисел MATLAB (функция randn).
y = awgn(. powertype)
То же, что предыдущие варианты синтаксиса, но в данном случае строковый параметр powertype задает единицы измерения, использованные при указании параметров snr и sigpower. Возможные значения параметра powertype - 'dB' и 'linear'. При значении 'linear' мощность измеряется в ваттах.
Таким образом, для реализации помех воспользуемся блоком MATLAB Fcn с настройками, указанными на рисунке 15:
Рисунок 16 - Блок MATLAB Fcn.
Рисунок 17 - Реализация белого шума.
Схема ЦАП изображена на рисунке 16:
Рисунок 18 - Схема АЦП.
В состав АЦП входят блоки конвертора (Bit to Integer Converter), задержки исполнения на период дискретизации (Zero-Order Hold2) и квантования (Quantizer2).
Блок Bit to Integer Converter предназначен для преобразования цифрового сигнала в целочисленный аналоговый. Его настройки соответствуют блоку Integer to Bit Converter1 в АЦП:
Рисунок 19 - Настройка блока Bit to Integer Converter.
Блока Zero-Order Hold2 обеспечивает задержку входного сигнала на период дискретизации. Основным назначением блока является экстраполяция входного сигнала на интервале дискретизации. Но он также может быть использован для согласования работы дискретных блоков, имеющие разные такты дискретности.
Следующим элементом в ЦАП является квантователь. Он обеспечивает квантование с одинаковым шагом по уровню. Рассчитаем значения его параметров.
Читайте также: