第十章调制解调器优秀课件.ppt
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1、第十章调制解调器第十章调制解调器第1页,本讲稿共45页3.13.1数据传输中常见概念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。第2页,本讲稿共45页信号:是数据的电磁波或电编码。是数据的具体表示形式。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;3.13.1数据传输中常见概念数据传输中常见概念:第3页,本讲稿共45页3.13.1数据传输中常见概念数据传输中常见概念
2、:l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);第4页,本讲稿共45页3.13.13.13.1数据传输中常见概念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。第5页,本讲稿共45页3
3、.13.13.13.1数据传输中常见概念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。(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。第6页,本讲稿共45页3.13.1数据传输中常见概念数据传输中常见概念:数据传输的基本形式数据传输的基本形式基带传输基
4、带传输:所谓基带,就是指电信号所所谓基带,就是指电信号所固有固有的基本频带,的基本频带,简称基带。数字信号的基本频带是从简称基带。数字信号的基本频带是从0至若干兆至若干兆赫,由传输速率决定。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,则称之为谱搬移时,则称之为基带传输基带传输。第7页,本讲稿共45页3.13.1数据传输中常见概念数据传输中常见概念: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
5、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。数据传输的基本形式数据传输的基本形式第8页,本讲稿共45页3.13.1数据传输中常见概念数据传输中常见概念: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。数据传输的基本形式数据传输的基本形式第9页,本讲稿共45页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
6、,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。第10页,本讲稿共45页串行传输与并行传输串行传输与并行传输串串行行传传输输:数数据据在在一一个个信信道道上上一一位位一一位位依依次次传传输输。数数据据线线数数目目与与与与传输数据无关传输数据无关特点:特点:1.1.通通信信线线路路数数小小,线线路路利利用用率高适合于远距离传输。率高适合于远距离传输。2.2.在在发发送送端端和和接接收收端端需需要要并并/串转换和串串转换和串/并转换。并转换。3.3.需需要要实实
7、施施同同步步措措施施,以以确保不产生错字。确保不产生错字。3.13.1数据传输中常见概念数据传输中常见概念:第11页,本讲稿共45页串行传输与并行传输串行传输与并行传输并并行行传传输输:数数据据在在多多个个信信道道上上同同时时传传输输。数数据据线线数数目目与与传传输输数数据据相相同同并可能多一校验线并可能多一校验线特点:特点:1.1.不不需需要要对对传传输输代代码码进进行行时时序转换序转换2.2.需要数据线数目多。需要数据线数目多。3.3.传输速率高。传输速率高。3.13.1数据传输中常见概念数据传输中常见概念:第12页,本讲稿共45页串行通信分为异步传输与同步传输两种。串行通信分为异步传输与
8、同步传输两种。异异步步传传输输:异异步步传传输输将将比比特特分分成成小小组组进进行行传传送送,小小组组可可以以是是8 8位位的的1 1个个字字符符或或更更长长。发发送送方方可可以以在在任任何何时时刻刻发发送送这这些些比比特特组组,而而接接收收方方从从不不知知道它们会在什么时候到达。道它们会在什么时候到达。异异步步传传输输方方式式并并不不要要求求发发送送方方和和接接收收方方的的时时钟钟完完全全一一样样,字符与字符间的传输是异步的。字符与字符间的传输是异步的。同同步步传传输输:数数据据的的传传送送是是以以一一个个数数据据区区块块为为单单位位,因因此此同同步步传传输输又又称称为为区区块块传传输输。是
9、是以以同同步步的的时时钟钟节节拍拍来来发发送送数数据据信信号号的的,因因此此在在一一个个串串行行的的数数据据流流中中,各各信信号号码码元元之之间间的的相相对对位位都都是是固固定定的的(即即同同步的)。步的)。同同步步传传输输方方式式中中发发送送方方和和接接收收方方的的时时钟钟是是统统一一的的、字字符符与与字字符符间间的传输是同步无间隔的。的传输是同步无间隔的。3.13.1数据传输中常见概念数据传输中常见概念:第13页,本讲稿共45页3.13.13.13.1数据传输中常见概念数据传输中常见概念:vv同步与异步传输的区别同步与异步传输的区别同步与异步传输的区别同步与异步传输的区别 vv1.1.1.
10、1.异步传输是面向字符的传输,而同步传输是面向异步传输是面向字符的传输,而同步传输是面向异步传输是面向字符的传输,而同步传输是面向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。比特的传输。比特的传输。比特的传输。vv2.2.2.2.异步传输的单位是字符而同步传输的单位是帧。异步传输的单位是字符而同步传输的单位是帧。异步传输的单位是字符而同步传输的单位是帧。异步传输的单位是字符而同步传输的单位是帧。vv3.3.3.3.异步传输通过字符起止的开始和停止码抓住再同异步传输通过字符起止的开始和停止码抓住再同异步传输通过字符起止的开始和停止码抓住再同异步传输通过字符起止的开始和停止码抓住再同步的
11、机会,而同步传输则是以数据中抽取同步信息。步的机会,而同步传输则是以数据中抽取同步信息。步的机会,而同步传输则是以数据中抽取同步信息。步的机会,而同步传输则是以数据中抽取同步信息。vv4.4.4.4.异步传输对时序的要求较低,同步传输往往通过异步传输对时序的要求较低,同步传输往往通过异步传输对时序的要求较低,同步传输往往通过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。特定的时钟线路协调时序。特定的时钟线路协调时序。特定的时钟线路协调时序。vv5.5.5.5.异步传输相对于同步传输效率较低。异步传输相对于同步传输效率较低。异步传输相对于同步传输效率较低。异步传输相对于同步传
12、输效率较低。第14页,本讲稿共45页3.13.1数据传输中常见概念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-di
13、vision multiplexing),另一种叫时分多路复用(TDM time-division multiplexing)、波分多路复用(WDM wave-division multiplexing)。第15页,本讲稿共45页3.13.1数据传输中常见概念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
14、者不相等。例如四进制中符号速率为2400波特,其信息速率为4800bits;而八进制的信息速率为7200bits等等。它们的关系为式中m为符号的进制数。第16页,本讲稿共45页3.13.1数据传输中常见概念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/Tlog2N(bps)调制速率B:是脉
15、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 第17页,本讲稿共45页3.23.23.23.2调制解调器的原理调制解调器的原理调制解调器的原理调制解调器的原理及功能及功能及功能及功能 一般人的语音频率范围是一般人的语音频率范围是3003400Hz,为了进行,为了进行话话音信号在普通的电话系统中音信号在普通的电话系统中传输,在线路上给它分传输,在线路上给它分配一定的带宽,国际标准取配一定的带宽,国际标准取4KHz为一个标准话路所占用为一个标准话路所占用的频带宽度。在这个传
16、输过程中:语音信号以的频带宽度。在这个传输过程中:语音信号以3003400Hz频率输入,发送方的电话机把这个语音信号转变频率输入,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。换成声音信号。第18页,本讲稿共45页计
17、计算算机机内内的的信信息息是是由由“0”和和“1”组组成成数数字字信信号号,而而在在电电话话线线上上传传递递的的却却只只能能是是模模拟拟电电信信号号。不不采采取取任任何何措措施施利利用用模模拟拟信信道道来来传传输输数数字字信信号号必必然然会会出出现现很很大大差差错错(失失真真),故故在在普普通通电电话话网网上上传传输输数数据据,就就必必须须将将数数字字信信号号变变换换到到电电话话网网原原来来设设计计时时所要求的音频频谱内(即所要求的音频频谱内(即300Hz3400Hz)。)。调调制制就就是是用用基基带带脉脉冲冲对对载载波波波波形形某某个个参参数数进进行行控控制制,形形成成适合于线路传送的信号。
18、适合于线路传送的信号。解解调调就就是是当当已已调调制制信信号号到到达达接接收收端端时时,将将经经过过调调制制器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。变换过的模拟信号去掉载波恢复成原来的基带数字信号。第19页,本讲稿共45页ModemModemModemModem,其实是,其实是,其实是,其实是ModulatorModulatorModulatorModulator(调制器)与(调制器)与(调制器)与(调制器)与DemodulatorDemodulatorDemodulatorDemodulator(解调器)的简称,中文称为调制解(解调器)的简称,中文称为调制解(解调器)的简称,中
19、文称为调制解(解调器)的简称,中文称为调制解调器(港台称之为数据机)。跟据调器(港台称之为数据机)。跟据调器(港台称之为数据机)。跟据调器(港台称之为数据机)。跟据ModemModemModemModem的谐音,的谐音,的谐音,的谐音,亲昵地称之为亲昵地称之为亲昵地称之为亲昵地称之为“猫猫猫猫”。它是在发送端通过调制将数。它是在发送端通过调制将数。它是在发送端通过调制将数。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字信号转换为模拟信号,而在接收端通过解调再将字信号转换为模拟信号,而在接收端通过解调再将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
20、一种装置。模拟信号转换为数字信号的一种装置。模拟信号转换为数字信号的一种装置。模拟信号转换为数字信号的一种装置。第20页,本讲稿共45页调制与解调调制与解调调制与解调调制与解调 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三种:调幅、调频和调相。第21页,本讲稿共45页振幅调制振幅调制(幅移键控方式幅移键控方式幅移键控方式幅移键控方式)振幅调制A
21、SK: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。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。第22页,本讲稿共45页频率调制频率调制(频移键控方式频移键控方式频移键控方式频移键控方式)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A
22、SK,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。第23页,本讲稿共45页相位调制相位调制(相移键控方式相移键控方式相移键控方式相移键控方式)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。第24页,本讲稿共45页3.3Modem3.3Modem的结构的结构的结构的结构第25页,本讲稿共45页外置式MODEM第26页,本讲稿共45页
23、PCMCIA MODEM第27页,本讲稿共45页3.43.4调制解调器的分类调制解调器的分类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/s2Mbit/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。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/s9600bit/s之间。(3)高速MODEM。传输速率在9600bit/s以上。第28页,本讲稿共45页3.43.
24、4调制解调器的分类调制解调器的分类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。(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第29页,本讲稿共45页3.43.4调制解调器的分类调制解调器的分类5按安装位置分类按安装位置分类(1)内置式)内置式 (2)外置式)外置式 (3)USB Modem (4)PCMCIA卡式卡式Modem 6按操作模式分类按操作模式分类(1)同步)同步(2)异步式)异步式MODEM7.
25、按使用线路分类按使用线路分类(1).PSTN(2).DDS (3).LEASED LINE第30页,本讲稿共45页3.43.4调制解调器的分类调制解调器的分类vvMODEMMODEMMODEMMODEM有有有有硬猫硬猫硬猫硬猫和和和和软猫软猫软猫软猫之分。一般说来,之分。一般说来,之分。一般说来,之分。一般说来,MODEMMODEMMODEMMODEM的数据的数据的数据的数据传输工作由两部分电路共同完成:一是传输工作由两部分电路共同完成:一是传输工作由两部分电路共同完成:一是传输工作由两部分电路共同完成:一是DSP(DSP(DSP(DSP(数字信数字信数字信数字信号处理号处理号处理号处理)部分
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