Extras din curs
3.1.Structura si functionarea modemurilor
Pentru a comunica între 2 calculatoare situate la distanta printr-o linie telefonica care
suporta semnale analogice este nevoie de un dispozitiv numit modem. Modemul accepta date
seriale digitale la intrare si le MODuleaza (în amplitudine, frecventa, faza etc.) pentru a le
transmite prin mediul analogic si asigura procesul invers de DEModulare a semnalului analogic
pentru a fi transformat în semnal digital serial.
Modemurile s-au dezvoltat initial pentru a lega statii de un calculator principal, dar acum
modemurile leaga sisteme de calcul si transfera informatii variate: voce, imagini, faxuri, date.
Viteza modemurilor este în continua crestere, astfel s-a ajuns la 56Kbps pe linia telefonica
comutata si uzual se pot obtine canale de 128Kbps pe linia ISDN, dar si viteze mult mai mari pe
linii închiriate (2Mbps) sau prin fibra optica. Telefonia celulara care se raspândeste continuu a
început în ultimii ani sa utilizeze transferul de date, asa încât au aparut modemurile GSM. Pentru
marirea vitezei de transfer a datelor apar noi tipuri de modulatii si algoritmi de comprimare iar
pentru verificarea corectitudinii transferului apar metode noi de corectare a erorilor.
Viteza de transfer a datelor se masoara în bps (bit/s) iar numarul de tranzitii în unitatea de
timp se masoara în Baud (Bd, tranz/s). În 1948 Shannon a demonstrat ca pentru o transmisie de
banda limitata, capacitatea maxima de transfer a canalului C este:
log 2
W.log(1 S N)
C
+
= , unde:
S/N este raportul semnal zgomot;
W este banda semnalului în Hz.
La o transmisie telefonica W=3000Hz si S/N maximum 1000 (30dB). Astfel, rata maxima
de transfer rezulta de 30KBd. Pentru a transmite informatie cu viteza mai mare de 30Kbps trebuie
sa se gaseasca modulari eficiente care sa codeze mai multi biti cu o singura tranzitie.
3.1.1.Modulatia datelor
1.Modulatia în amplitudine (ASK, Amplitude Shift Keying) se realizeaza prin alocarea a
2 amplitudini diferite A1 si A2 ale purtatoarei pentru valorile logice 0 si 1. O varianta particulara
este când unei valori logice se atribuie amplitudinea 0, deci lipsa purtatoarei. O codare mai
eficienta ar putea fi realizata prin mai multe nivele de amplitudine, ceea ce ar însemna o rata de
transfer mai mare decât rata de Baud, dar s-ar complica echipamentele de receptie. Avantajul
acestei modulatii este simplitatea, dar performantele reduse au facut ca modemurile cu modulatie
în amplitudine sa fie folosite doar pentru distante mici si viteze de asemenea mici.
2.Modulatia în frecventa (FSK, Frequency Shift Keying) ataseaza câte o frecventa diferita
valorilor logice 0 si 1 de exemplu astfel: 1070Hz pentru 0 si 1270Hz pentru 1 la emisie si 2025Hz
pentru 0 si 2225Hz pentru 1 la receptie. Alocarea a 4 frecvente duce la posibilitatea unui transfer
full duplex (FDX) pe linia de telefon cu 2 fire. Aceasta tehnica de modulatie a fost folosita pentru
modemurile de mica viteza (<1200bps).
3.Modulatia în faza (PSK, Phase Shift Keying) aloca defazaje diferite valorilor logice de 0
si 1. O varianta care compara strea actala a semnalului cu starea lui anterioara se numeste
modulatie în faza diferentiala (DPSK).
Semnalul modulat PSK este:
S(t) = A.cos(2. . f .t + DQ) c p , unde
fc este frecventa purtatoarei;
DQ este modificarea fazei.
Se poate imagina o modulatie pe mai multe nivele, astfel ca o modificare de faza sa
semnifice mai multi biti. De exemplu, un modem (numit dibit) ar putea sa codifice 2 biti cu o
schimbare de faza astfel (numita modulatie 4PSK):
Bit 1 Bit 0 Variatia de faza
11 DQ=45°
10 DQ=135°
01 DQ=225°
00 DQ=315°
Graficul fazei, numit si modelul constelatiei (pentru ca punctele seamana cu o constelatie)
este dat în figura 3.1. a:
Fig. 3.1. Modelul constelatiei pentru 4 PSK si 8 PSK
La fel, un modem tribit utilizeaza modulatia 8 PSK si modelul constelatiei, codificând 3
biti la o schimbare de faza este dat în figura 3.1. b.
4.Modulatia în cuadratura (QAM, Quadrature Amplitude Modulation) este o combinatie
între modulatia în faza si cea în amplitudine, utilizata în unele modemuri actuale de mare viteza.
Prin aceasta modulatie se stocheaza un maximum de informatie în modificarile purtatoarei.
Cu doar 2 nivele de amplitudine si 4 de faza se poate realiza o modulatie 8 QAM care
codifica 3 biti, iar cu 2 nivele de amplitudine si 8 de faza se pot codifica 4 biti, figura 3.2.:
Fig. 3.2. Modelul constelatiei pentru 8 PSK, 8 QAM si 16 QAM
00
01
11
sin 2pf
cos 2pf
10
sin 2pf
cos 2pf
a. 4 PSK b. 8 PSK
a. 8 PSK b. 8 QAM c. 16 QAM
Se observa ca distanta de faza pentru 8 QAM este ca si la 4 PSK iar la 16 QAM ca la 8
PSK. Este evident ca acuratetea circuitelor de demodulare trebuie sa fie cu atât mai mare cu cât
distanta de faza (variatia de faza între 2 puncte alaturate din constelatie) este mai mica.
Variatia în timp a unui semnal QAM este aratata în figura 3.3.:
Preview document
Conținut arhivă zip
- Modemuri - Structura, Functionalitate, Circuite.pdf