數(shù)據(jù)通信第三講

《數(shù)據(jù)通信第三講》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《數(shù)據(jù)通信第三講（93頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、數(shù)據(jù)通信1第三講 頻帶數(shù)據(jù)傳輸 l1概述l2.數(shù)字調(diào)制 2.1 2ASK2.2 2FSK2.3 2PSK 2.4 幾種二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制性能比較l3.多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制 3.1 多進(jìn)制幅移鍵控(MASK)3.2 多進(jìn)制頻移鍵控(MFSK)3.3 多進(jìn)制相移鍵控(MPSK)3.4 幅相鍵控(APK)l4.MODEM 4.1 Modem的分類 4.2有關(guān)Modem的標(biāo)準(zhǔn) 4.2Modem的硬件總體結(jié)構(gòu)及功能 2l模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)都可以用模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)來表示，在傳輸介質(zhì)上進(jìn)行傳輸時(shí)，采用不同的信道（數(shù)字信道和模擬信道）和信號(hào)變換技術(shù)，以取得較好的傳輸質(zhì)量。信號(hào)轉(zhuǎn)換3數(shù)據(jù)信號(hào)的頻帶傳輸l頻帶傳輸系統(tǒng)中的

2、調(diào)制技術(shù)，它可以分成兩種類型：一是利用模擬方法去實(shí)現(xiàn)數(shù)字調(diào)制；一是利用數(shù)字信號(hào)的離散值鍵控載波，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)制。后一種技術(shù)又稱為鍵控法，例如對(duì)載波的振幅、相位和頻率進(jìn)行鍵控，可以獲得振幅鍵控、頻移鍵控和相移鍵控制調(diào)制方式。4l當(dāng)我們將數(shù)據(jù)由一地傳送到另一地時(shí)，必須將其轉(zhuǎn)換為信號(hào)，主要包括以下轉(zhuǎn)換方法：信號(hào)轉(zhuǎn)換類型信號(hào)轉(zhuǎn)換方法信號(hào)轉(zhuǎn)換方法數(shù)字?jǐn)?shù)字/數(shù)字?jǐn)?shù)字模擬模擬/數(shù)字?jǐn)?shù)字?jǐn)?shù)字?jǐn)?shù)字/模擬模擬模擬模擬/模擬模擬5l數(shù)字模擬調(diào)制是基于以數(shù)字信號(hào)（0或1）表示的信息來改變模擬信號(hào)特征的過程。數(shù)字-模擬調(diào)制數(shù)字-模擬調(diào)制6正弦波l模擬信號(hào)是連續(xù)變化的電磁波，它可以按照不同頻率在各種介質(zhì)上傳輸。l正弦波是模

3、擬信號(hào)的最基本形式，可以用振幅、頻率和相位三個(gè)特性來描述。7振幅l信號(hào)的振幅是指在正弦波上的任意一點(diǎn)到水平軸的垂直距離，正弦波的最大值等于波形在垂直軸達(dá)到的最大值。l振幅的計(jì)量單位根據(jù)信號(hào)類型而不同。8不同振幅的正弦波9頻率l頻率是指單位時(shí)間內(nèi)周期的數(shù)量，單位為赫茲（Hz）。l頻率與周期是彼此互為倒數(shù)的關(guān)系（f=1/T）10不同頻率的正弦波11例1：一個(gè)正弦波的頻率為8KHz，求它的周期。解：設(shè)T為周期，f為頻率，則 T=1/f=1/8000=0.000125s=12510-6s =125s正弦波的頻率和周期12頻率和周期的常用單位周期單位周期單位計(jì)量表示計(jì)量表示頻率單位頻率單位計(jì)量表示計(jì)量表

4、示Seconds(s)1 shertz(Hz)1 HzMilliseconds(ms)103 skilohertz(KHz)103 HzMicroseconds(ms)106 smegahertz(MHz)106 HzNanoseconds(ns)109 sgigahertz(GHz)109 HzPicoseconds(ps)1012 sterahertz(THz)1012 Hz13相位l相位用來描述波形相對(duì)于時(shí)間零點(diǎn)的位置，相位用度或者弧度做計(jì)量單位。14不同相位的正弦波15正弦波例子16l波的三個(gè)特性中的任意一個(gè)可以用這種方式改變，從而包括：l幅移鍵控（ASK）l頻移鍵控（FSK）l相移鍵

5、控（PSK）l正交調(diào)幅（QAM）數(shù)字-模擬調(diào)制方式數(shù)字-模擬變換方式17l波特率表示每秒發(fā)送的信號(hào)單元數(shù)，其中信號(hào)單元由一些比特組成；而比特?cái)?shù)是每秒發(fā)送的比特?cái)?shù)。l波特?cái)?shù)而不是比特?cái)?shù)確定所要求的帶寬。比特率和波特率18l數(shù)字調(diào)制技術(shù)的演變可以概括如下。l 基于2ASK由二進(jìn)制向多進(jìn)制方向發(fā)展，產(chǎn)生了正交幅度調(diào)制（QAM）和星座調(diào)制（MQAM）。l 基于2FSK向多進(jìn)制方向發(fā)展，產(chǎn)生了MFSK。19l 基于2PSK向多進(jìn)制方向發(fā)展，產(chǎn)生了QPSK，OQPSK，MPSK以及DPSK和DQPSK等。l 為了進(jìn)一步改善移相中相位躍變帶來的頻譜擴(kuò)展與幅度上的變化，又引入了相位連續(xù)調(diào)制（CPM），其中，最

6、為典型的有：最小頻移鍵控（MSK）、高斯型最小頻移鍵控（GMSK），以及性能更為優(yōu)良的平滑調(diào)頻（TFM）等。20第二講 頻帶數(shù)據(jù)傳輸 l1概述l2.數(shù)字調(diào)制 2.1 2ASK2.2 2FSK2.3 2PSK 2.4 幾種二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制性能比較l3.多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制 3.1 多進(jìn)制幅移鍵控(MASK)3.2 多進(jìn)制頻移鍵控(MFSK)3.3 多進(jìn)制相移鍵控(MPSK)3.4 幅相鍵控(APK)l4.MODEM 4.1 Modem的分類 4.2有關(guān)Modem的標(biāo)準(zhǔn) 4.2Modem的硬件總體結(jié)構(gòu)及功能 21l在模擬信號(hào)傳輸中，發(fā)送設(shè)備產(chǎn)生一個(gè)高頻信號(hào)作為基波來承載信息信號(hào)，這個(gè)基波就稱為載波信號(hào)。接

7、受設(shè)備則將自己的收聽頻率調(diào)整到于所期望的發(fā)送方的載波信號(hào)頻率相同。l數(shù)字信息通過改變載波信號(hào)的一個(gè)或者多個(gè)特性（振幅、頻率和相位）被調(diào)制到載波信號(hào)上，這種形式的改變稱為調(diào)制（或者移動(dòng)鍵控）。載波信號(hào)22l在振幅改變的同時(shí)，頻率和相位保持不變，通過改變載波信號(hào)的強(qiáng)度來表示二進(jìn)制0或1。幅移鍵控ASK23l ASK信號(hào)的產(chǎn)生l ASK信號(hào)的解調(diào)l ASK信號(hào)的功率譜密度24l那個(gè)振幅代表0以及那個(gè)振幅代表1由設(shè)計(jì)者決定。比特持續(xù)時(shí)間是表示一個(gè)比特所需的時(shí)間，在這段時(shí)間內(nèi)信號(hào)的振幅是一個(gè)常數(shù)。采用ASK技術(shù)的傳輸速度收傳輸介質(zhì)的物理特性所限。l在傳輸過程中會(huì)引起電壓值的不期望改變，從而引入噪聲，通常

8、只影響信號(hào)振幅，因此ASK是受噪聲影響最大的調(diào)制技術(shù)。幅移鍵控ASK25第三講 頻帶數(shù)據(jù)傳輸 l1概述l2.數(shù)字調(diào)制 2.1 2ASK2.2 2FSK2.3 2PSK 2.4 幾種二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制性能比較l3.多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制 3.1 多進(jìn)制幅移鍵控(MASK)3.2 多進(jìn)制頻移鍵控(MFSK)3.3 多進(jìn)制相移鍵控(MPSK)3.4 幅相鍵控(APK)l4.MODEM 4.1 Modem的分類 4.2有關(guān)Modem的標(biāo)準(zhǔn) 4.2Modem的硬件總體結(jié)構(gòu)及功能 26l在頻移鍵控中，用不同的載波頻率（相同的幅度）來表示兩個(gè)二進(jìn)制值。頻移鍵控FSK27l FSK信號(hào)的產(chǎn)生l FSK信號(hào)的解調(diào)lFSK信

9、號(hào)的解調(diào)方法很多，可以分為線性鑒頻法和分離濾波法兩大類。l相干解調(diào) FSK信號(hào)的相干解調(diào)原理如圖3-26所示。假設(shè)頻率 代表“1”，頻率 代表“0”。28l非相干解調(diào) FSK信號(hào)的相干解調(diào)原理及產(chǎn)生的信號(hào)波形如圖所示。29圖圖3-27 FSK信信號(hào)號(hào)的的解解調(diào)調(diào)及及波波形形30第三講 頻帶數(shù)據(jù)傳輸 l1概述l2.數(shù)字調(diào)制 2.1 2ASK2.2 2FSK2.3 2PSK 2.4 幾種二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制性能比較l3.多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制 3.1 多進(jìn)制幅移鍵控(MASK)3.2 多進(jìn)制頻移鍵控(MFSK)3.3 多進(jìn)制相移鍵控(MPSK)3.4 幅相鍵控(APK)l4.MODEM 4.1 Modem的分類

10、 4.2有關(guān)Modem的標(biāo)準(zhǔn) 4.2Modem的硬件總體結(jié)構(gòu)及功能 31l相位調(diào)制用載波頻率（相同的幅度）的不同相位來表示兩個(gè)二進(jìn)制值。相移鍵控PSK32l數(shù)字相移鍵控是利用載波的相位變化來傳送數(shù)字信息的調(diào)制方式。相移鍵控可分為絕對(duì)相移鍵（PSK）和相對(duì)相移鍵控（DPSK）。所謂絕對(duì)相移鍵控是指利用載波的不同相位直接表示數(shù)據(jù)信息；而相對(duì)相移鍵控是利用前后碼元載波相位的相對(duì)變化表示信息。33l PSK和DPSK信號(hào)的產(chǎn)生lPSK就是用載波的0相位表示“1”，用載波的相位表示“0”。DPSK是利用相鄰碼元的載波相位的相對(duì)變化傳送數(shù)字信息，即本碼元載波初相與前一碼元載波終相的相位差。l PSK和DP

11、SK信號(hào)的解調(diào)lPSK信號(hào)具有恒定的包絡(luò)，因而不能用包絡(luò)解調(diào)法解調(diào)，應(yīng)采用相干解調(diào)器解調(diào)。34BPSK信號(hào)波形35BPSK信號(hào)功率譜36l PSK信號(hào)的功率譜l當(dāng)調(diào)制信號(hào)為雙極性NRZ數(shù)字序列時(shí)，PSK信號(hào)實(shí)際上是一種雙邊帶調(diào)幅信號(hào)，所以與ASK信號(hào)的帶寬相同。37l數(shù)字相移鍵控是利用載波的相位變化來傳送數(shù)字信息的調(diào)制方式。相移鍵控可分為絕對(duì)相移鍵（PSK）和相對(duì)相移鍵控（DPSK）。所謂絕對(duì)相移鍵控是指利用載波的不同相位直接表示數(shù)據(jù)信息；而相對(duì)相移鍵控是利用前后碼元載波相位的相對(duì)變化表示信息。38l正交調(diào)幅是為每個(gè)比特組合分配一個(gè)給定振幅和相移的信號(hào)。即假設(shè)使用2種不同的振幅和4種不同的相移

12、。把它們結(jié)合起來將允許定義8種不同的信號(hào)。正交調(diào)幅QAM39第二講 頻帶數(shù)據(jù)傳輸 l1概述l2.數(shù)字調(diào)制 2.1 2ASK2.2 2ASK的解調(diào)2.2 2FSK2.3 2PSK 2.4 幾種二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制性能比較l3.多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制 3.1 多進(jìn)制幅移鍵控(MASK)3.2 多進(jìn)制頻移鍵控(MFSK)3.3 多進(jìn)制相移鍵控(MPSK)3.4 幅相鍵控(APK)l4.MODEM 4.1 Modem的分類 4.2有關(guān)Modem的標(biāo)準(zhǔn) 4.2Modem的硬件總體結(jié)構(gòu)及功能 40l1.抗高斯噪聲能力l2.信號(hào)帶寬l3.相干解調(diào)VS.非相干解調(diào)41第二講 頻帶數(shù)據(jù)傳輸 l1概述l2.數(shù)字調(diào)制 2.1 2

13、ASK2.2 2FSK2.3 2PSK 2.4 幾種二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制性能比較l3.多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制 3.1 多進(jìn)制幅移鍵控(MASK)3.2 多進(jìn)制頻移鍵控(MFSK)3.3 多進(jìn)制相移鍵控(MPSK)3.4 幅相鍵控(APK)l4.MODEM 4.1 Modem的分類 4.2有關(guān)Modem的標(biāo)準(zhǔn) 4.2Modem的硬件總體結(jié)構(gòu)及功能 42l3.多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)l二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制的基帶數(shù)字信號(hào)只有兩個(gè)狀態(tài)即“1”，“0”或“+1”，“1”。434PSK和4DPSKl在數(shù)據(jù)通信中，為了提高信息傳輸速率，可以用載波的一種相位代表一組二進(jìn)制信號(hào)碼元，也就是多進(jìn)制碼元。l 4PSK與4DPSK信號(hào)的波形l

14、對(duì)二進(jìn)制數(shù)字序列每兩位數(shù)字編為一組，每一載波相位代表兩個(gè)比特信息，每個(gè)碼元稱為雙比特碼元。44l 4PSK信號(hào)的產(chǎn)生與解調(diào)l4PSK信號(hào)的產(chǎn)生如圖所示，串行輸入的二進(jìn)制碼，每兩位分成一組，若前一位用A表示，后一位用B表示，經(jīng)串/并變換后變成寬度加倍的并行碼；再分別進(jìn)行極性變換，把單極性碼變?yōu)殡p極性碼；然后與載波相乘，形成正交的雙邊帶信號(hào)，經(jīng)加法器輸出形成4PSK信號(hào)。454PSK信號(hào)的產(chǎn)生信號(hào)的產(chǎn)生46QPSK信號(hào)波形（方波基帶信號(hào)）信號(hào)波形（方波基帶信號(hào)）47升余弦脈沖的時(shí)域波形48脈沖成形的QPSK信號(hào)功率譜49脈沖成形的QPSK信號(hào)功率譜50l 4DPSK信號(hào)的產(chǎn)生與解調(diào)l為了產(chǎn)生4DP

15、SK信號(hào)，可在4PSK信號(hào)的基礎(chǔ)上加上一碼變換器來實(shí)現(xiàn)。51M-QAM數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)l前面主要討論的是三種最基本的數(shù)字調(diào)制方式。在現(xiàn)代通信中，需要解決的實(shí)際問題很多，僅僅采用這三種基本的數(shù)字調(diào)制方式是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。l恒包絡(luò)調(diào)制技術(shù)是指已調(diào)波的包絡(luò)保持恒定，已調(diào)波經(jīng)過發(fā)送帶限后，當(dāng)通過非線性部件時(shí)，只產(chǎn)生很小的頻譜擴(kuò)展。52l QAM信號(hào)的產(chǎn)生l在前面已經(jīng)介紹，QAM是用兩路獨(dú)立的基帶信號(hào)對(duì)兩個(gè)互相正交的同頻載波進(jìn)行抑制載波的雙邊帶調(diào)制。l MQAM信號(hào)的解調(diào)lMQAM信號(hào)采取正交相干解調(diào)的方法解調(diào)，其原理圖如圖所示。解調(diào)器首先對(duì)接收到的MQAM信號(hào)進(jìn)行正交相干解調(diào)。53MQAM信信號(hào)號(hào)的的星星座座

16、圖圖54MQAM信號(hào)的解調(diào)原理圖信號(hào)的解調(diào)原理圖55l MQAM的星座圖和系統(tǒng)性能l目前，正交幅度調(diào)制正得到廣泛的應(yīng)用。它的星座圖常為矩形或十字形，如圖所示。其中M=4，16，64，256時(shí)星座圖為矩形，而M=32，128時(shí)則為十字形。前者M(jìn)為2的偶次方，即每個(gè)符號(hào)攜帶偶數(shù)個(gè)比特信息；后者為2的奇次方，每個(gè)符號(hào)攜帶奇數(shù)個(gè)比特信息。56l波特率表示每秒發(fā)送的信號(hào)單元數(shù)，其中信號(hào)單元由一些比特組成；而比特?cái)?shù)是每秒發(fā)送的比特?cái)?shù)。l波特?cái)?shù)而不是比特?cái)?shù)確定所要求的帶寬。比特率和波特率57l增加星座點(diǎn)數(shù)，可以提高比特速率（在相同的波特率也即帶寬下）l增加星座點(diǎn)數(shù)，錯(cuò)誤率增加58第二講 頻帶數(shù)據(jù)傳輸 l1概

17、述l2.數(shù)字調(diào)制 2.1 2ASK2.2 2FSK2.3 2PSK 2.4 幾種二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制性能比較l3.多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制 3.1 多進(jìn)制幅移鍵控(MASK)3.2 多進(jìn)制頻移鍵控(MFSK)3.3 多進(jìn)制相移鍵控(MPSK)3.4 幅相鍵控(APK)l4.MODEM 4.1 Modem的分類 4.2有關(guān)Modem的標(biāo)準(zhǔn) 4.2Modem的硬件總體結(jié)構(gòu)及功能 59調(diào)制解調(diào)器和通信鏈路l l兩端的計(jì)算機(jī)是兩端的計(jì)算機(jī)是DTEDTE設(shè)備，調(diào)制設(shè)備，調(diào)制解調(diào)器是解調(diào)器是DCEDCE設(shè)備。設(shè)備。DTEDTE設(shè)備設(shè)備產(chǎn)生數(shù)據(jù)并通過產(chǎn)生數(shù)據(jù)并通過接口發(fā)送到調(diào)制接口發(fā)送到調(diào)制解調(diào)器，調(diào)制解解調(diào)器，調(diào)制解調(diào)器

18、負(fù)責(zé)數(shù)字和調(diào)器負(fù)責(zé)數(shù)字和模擬轉(zhuǎn)換，以便模擬轉(zhuǎn)換，以便利用電話線傳輸。利用電話線傳輸。60調(diào)制解調(diào)器l l最常見的DCE設(shè)備是調(diào)制解調(diào)器，它將計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為可以通過電話線傳輸?shù)哪M信號(hào)，也把從電話線上接收的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)可以使用的數(shù)字信號(hào)。l l調(diào)制解調(diào)器是指調(diào)制/解調(diào)，調(diào)制器將數(shù)字信號(hào)用ASK、FSK、PSK或QAM轉(zhuǎn)變?yōu)槟M信號(hào)，而解調(diào)器將模擬信號(hào)還原為數(shù)字信號(hào)。61調(diào)制解調(diào)器（Modem）l調(diào)制解調(diào)器的英文“Modem”來自于調(diào)制器（Modulator）和解調(diào)器（Demodulator）的縮寫，世界上有些地方又稱它為數(shù)傳機(jī)（Data Set）。l4.1 Modem的分類l

19、為了適應(yīng)各種不同信道、不同速率的要求，有許多種不同類型的Modem。62l（1）按功能分類的Modeml就功能而言，調(diào)制解調(diào)器分為通用Modem及具有傳真功能的Modem。l（2）按外形分類的Modeml就外形而言，Modem可分為外置式和內(nèi)置式。63l（3）按傳輸速率分類的Modeml調(diào)制解調(diào)器的傳輸速率是以bit/s（bps）為計(jì)算單位的，標(biāo)準(zhǔn)的傳輸速率為1200bit/s，2400bit/s，9600bit/s，14400bit/s，33600bit/s和56000bit/s等。l（4）按操作狀態(tài)分類的Modeml調(diào)制解調(diào)器的操作有同步和異步兩種模式。6465l（5）按數(shù)據(jù)壓縮及檢測錯(cuò)誤

20、方法分類的Modeml調(diào)制解調(diào)器可以以數(shù)據(jù)糾錯(cuò)的方法保證收到的數(shù)據(jù)正確無誤，同時(shí)通過對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮提高有效傳輸速率，其中最常用的是MNP5和V.42bis。l（6）按傳輸介質(zhì)分類的Modeml按傳輸介質(zhì)分類，Modem可以分為有線Modem和無線Modem。66l數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的時(shí)鐘同步l1同步的概念l同步是通信系統(tǒng)中一個(gè)重要的問題，它是進(jìn)行信息傳輸?shù)那疤?。l2位同步l位同步，又稱為比特同步（或碼元定時(shí)），它是數(shù)據(jù)通信中最基本也是最重要的一種同步。67l通常，收發(fā)之間的位同步是通過雙方的位定時(shí)取得的。位定時(shí)的提供形式有三種方法。l（1）專門設(shè)立位定時(shí)傳輸信道l這種方法在短距離傳輸以及利用PCM數(shù)

21、字信道傳輸數(shù)據(jù)時(shí)較適用。l（2）由數(shù)據(jù)電路設(shè)備（DCE）形成位定時(shí)l前面介紹過的Modem中，當(dāng)采用同步Modem時(shí)，通常由Modem形成位定時(shí)。68l（3）由數(shù)據(jù)終端設(shè)備（DTE）形成位定時(shí)l這種方法是利用起止位形成位定時(shí)或利用鎖相環(huán)法形成位定時(shí)兩種方法。前一種方法就是在前面介紹過的異步傳輸方式。這種方法簡單，一般用于低速的數(shù)據(jù)通信中。69l3幀同步l位同步的實(shí)質(zhì)是對(duì)接收信號(hào)碼元脈沖的達(dá)到時(shí)刻進(jìn)行估計(jì)的問題，而幀同步的任務(wù)是對(duì)接收的數(shù)據(jù)比特序列進(jìn)行正確的分組，它一般通過傳輸數(shù)據(jù)格式的特殊設(shè)計(jì)來完成的。l（1）利用規(guī)定的字符建立幀同步l這種方式將幀中的數(shù)據(jù)塊當(dāng)作字符序列，所有的控制信息也取字符

22、形式。70l（2）利用規(guī)定的比特組合建立幀同步l將幀中的數(shù)據(jù)塊當(dāng)作是比特序列，這時(shí)幀的結(jié)構(gòu)如圖所示。一個(gè)特殊的比特組合（如下）標(biāo)志著一個(gè)幀的開始，同樣的標(biāo)志還可以用作幀的結(jié)束標(biāo)志。規(guī)定比特組合建立幀同步的方法規(guī)定比特組合建立幀同步的方法71第二講 頻帶數(shù)據(jù)傳輸 l1概述l2.數(shù)字調(diào)制 2.1 2ASK2.2 2FSK2.3 2PSK 2.4 幾種二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制性能比較l3.多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制 3.1 多進(jìn)制幅移鍵控(MASK)3.2 多進(jìn)制頻移鍵控(MFSK)3.3 多進(jìn)制相移鍵控(MPSK)3.4 幅相鍵控(APK)l4.MODEM 4.1 Modem的分類 4.2有關(guān)Modem的標(biāo)準(zhǔn) 4.2M

23、odem的硬件總體結(jié)構(gòu)及功能 72l調(diào)制解調(diào)器的標(biāo)準(zhǔn)有兩個(gè)：貝爾調(diào)制解調(diào)器和ITU-T調(diào)制解調(diào)器。l目前高速M(fèi)odem的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議如下。l（1）三種調(diào)制協(xié)議l V.32協(xié)議是9600bit/s高速M(fèi)odem的標(biāo)準(zhǔn)調(diào)制協(xié)議。73l V.32bis協(xié)議是14400bit/sModem的標(biāo)準(zhǔn)調(diào)制協(xié)議，是V.32的增強(qiáng)版本，采用TCM調(diào)制方式使傳輸速率達(dá)到14400bit/s，與V.32兼容，線路差時(shí)降到12000bit/s，9600bit/s，7200bit/s和4800bit/s。l V.34協(xié)議采用四維TCM編碼調(diào)制方式等和V8協(xié)商握手等先進(jìn)技術(shù)，使其傳輸速率達(dá)到28.8kbit/s。74l（2）

24、差錯(cuò)控制協(xié)議l差錯(cuò)控制協(xié)議是為了保證傳輸正確而提供的協(xié)議，主要有兩個(gè)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)MNP和V.42。l（3）數(shù)據(jù)壓縮協(xié)議l數(shù)據(jù)壓縮是高速M(fèi)odem的關(guān)鍵技術(shù)，數(shù)據(jù)壓縮有兩個(gè)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：V.42bis和MNP5。l（4）通信軟件l對(duì)于智能型Modem能提供很多高級(jí)功能，但要靠通信軟件完成。75Bell調(diào)制解調(diào)器標(biāo)準(zhǔn)176Bell調(diào)制解調(diào)器標(biāo)準(zhǔn)277調(diào)制解調(diào)器Bell/ITU-T標(biāo)準(zhǔn)比較ITU-TITU-TBellBell波特率波特率比特率比特率調(diào)制技調(diào)制技術(shù)術(shù)V.21V.21103103300300300300FSKFSKV.22V.22212212600600120012004-PSK4-PSKV.2

25、3V.232022021200120012001200FSKFSKV.26V.2620120112001200240024004-PSK4-PSKV.27V.2720820816001600480048008-PSK8-PSKV.29V.29209209240024009600960016-QAM16-QAM78第二講 頻帶數(shù)據(jù)傳輸 l1概述l2.數(shù)字調(diào)制 2.1 2ASK2.2 2FSK2.3 2PSK 2.4 幾種二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制性能比較l3.多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制 3.1 多進(jìn)制幅移鍵控(MASK)3.2 多進(jìn)制頻移鍵控(MFSK)3.3 多進(jìn)制相移鍵控(MPSK)3.4 幅相鍵控(APK)l4.

26、MODEM 4.1 Modem的分類 4.2有關(guān)Modem的標(biāo)準(zhǔn) 4.3 Modem的硬件總體結(jié)構(gòu)及功能 794.3.1 Modem電路的基本結(jié)構(gòu)l下圖給出了同步Modem的調(diào)制-解調(diào)過程。80Modem的基本工作原理的基本工作原理81l4.3.2 Modem的工作過程lModem通常有三種工作方式：掛機(jī)方式、通話方式和聯(lián)機(jī)方式。l4.3.3 Modem的功能l調(diào)制和解調(diào)只是Modem中的基本功能，它的主要功能還包括建立連接的能力，在發(fā)送設(shè)備、接收設(shè)備和終端設(shè)備之間建立同步交換和控制，改變音頻信道的能力，以及維修測試等功能。82l 建立連接l建立Modem之間的連接，可以通過人工撥號(hào)或自動(dòng)呼叫

27、裝置來啟動(dòng)，在接收端同樣由人工完成，也可用自動(dòng)應(yīng)答選擇裝置完成。l 同步與異步方式工作lModem的工作方式必須和與它相連的終端設(shè)備的工作方式相一致，這是一條基本準(zhǔn)則。83l AT命令lAT命令是Hayes標(biāo)準(zhǔn)AT命令的簡稱。這種命令集將現(xiàn)有的通信標(biāo)準(zhǔn)翻譯成一種命令控制的格式。l 均衡l在傳輸線路上，存在著許多種對(duì)數(shù)據(jù)傳輸有不利影響的特性，這些影響都使線路質(zhì)量下降。84l4.3.4 寬帶調(diào)制解調(diào)器簡介l目前Modem若以帶寬區(qū)分，則可以細(xì)分為窄帶Modem和寬帶Modem。窄帶Modem指的是帶寬在56kbit/s以下的Modem，也就是傳統(tǒng)的Modem。寬帶Modem則是指電纜線Modem（

28、Cable Modem）和ADSL Modem。85l（1）56K高速M(fèi)odeml56kbit/s高速M(fèi)odem是1997年才開始上市的撥號(hào)高速調(diào)制解調(diào)器，它的傳輸速率之所以能有高于傳統(tǒng)電話線路上33.6kbit/s的極限速率，是因?yàn)樗捎昧送耆煌?3.6kbit/s的調(diào)制解調(diào)技術(shù)，其工件原理和使用要求與33.6kbit/s高速M(fèi)odem相比也有一定的區(qū)別。86l（2）電纜調(diào)制解調(diào)器l前面介紹的Modem主要是在電話線路上使用的，而電纜調(diào)制解調(diào)器（Cable Modem）主要在有線電視線路上使用的。l（3）ADSL ModemlADSL（非對(duì)稱數(shù)字用戶環(huán)路）是指現(xiàn)有的電話線上加裝ADSL

29、Modem（又稱為ATU-R），利用ADSL技術(shù)（詳細(xì)內(nèi)容見第10章），用戶可以在使用電話時(shí)，同時(shí)以高于一般Modem的速率接入Internet或進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸，而且上網(wǎng)和打電話兩不誤。87傳輸速率l l按照一個(gè)具體設(shè)備每秒能夠傳輸?shù)谋忍財(cái)?shù)來將調(diào)制解調(diào)器分為高速和低速。l l對(duì)于調(diào)制解調(diào)器來說，限制傳輸速率的因素包括：l l帶寬；l l數(shù)據(jù)編碼方式：ASK、FSK、PSK或QAM；l l信號(hào)傳輸模式。88帶寬l l介質(zhì)帶寬受介質(zhì)固有的物理特性的限制，每一條線都有它能夠通過的頻率范圍。信號(hào)頻率太慢不能通過線路的電容，太快則受電感阻礙。l l每條線路都有可以接受的最高頻率和最低頻率，這個(gè)限制范圍稱

30、為帶寬。l l每條線路對(duì)于可以承載的信號(hào)的頻率都有一個(gè)上限和一個(gè)下限，這個(gè)限定范圍就叫帶寬。89電話線的帶寬l l傳統(tǒng)電話線可以承載300-3300Hz范圍的頻率，也就是給出了3000Hz的帶寬，在這個(gè)范圍內(nèi)傳輸語音在存在干擾和扭曲時(shí)不失清晰度。為安全起見傳輸數(shù)據(jù)時(shí)不利用帶寬的邊緣部分，帶寬為2400Hz。90ASK幅移鍵控傳輸速率l lASKASK調(diào)制傳輸所調(diào)制傳輸所需帶寬等于信號(hào)需帶寬等于信號(hào)的波特率。的波特率。l l在單工或半雙工在單工或半雙工模式中，最大比模式中，最大比特率等于最大波特率等于最大波特率為特率為2400Hz.2400Hz.l l在全雙工模式中在全雙工模式中每一方向只有整每

31、一方向只有整個(gè)帶寬的一半，個(gè)帶寬的一半，最大比特率最大比特率1200120091FSK幅移鍵控傳輸速率l lFSKFSK調(diào)制傳輸所需帶調(diào)制傳輸所需帶寬等于信號(hào)的波特率寬等于信號(hào)的波特率加上頻偏。加上頻偏。l l在單工或半雙工模式在單工或半雙工模式中，最大比特率等于中，最大比特率等于最大波特率為最大波特率為2400-2400-(f(fc1c1-f-fc0c0)。l l在全雙工模式中每一在全雙工模式中每一方向只有整個(gè)帶寬的方向只有整個(gè)帶寬的一半，最大比特率一半，最大比特率2400-(f2400-(fc1c1-f-fc0c0)/2)/292PSK和QAM幅移鍵控傳輸速率l l對(duì)于PSK和QAM幅移鍵控傳輸來說，要求的最小帶寬和ASK傳輸一樣。l l由于傳輸?shù)拿恳恍盘?hào)單元可以表示的比特?cái)?shù)不同，比特率卻可能很高。調(diào)制模式調(diào)制模式半雙工半雙工全雙工全雙工ASKASK2400240012001200FSKFSK24002400120012002-PSK2-PSK24002400120012004-PSK4-PSK4-QAM4-QAM48004800240024008-PSK8-PSK8-QAM8-QAM720072003600360016-QAM16-QAM960096004800480093