Реферат: Основні види і протоколи модуляції в модемах

, (1)

де ; - модулюючі сигнали в квадратурних каналах. При прийомі сигналів з КАМ виконується когерентне детектування.

У модемах для телефонних каналів використовують три способи модуляції:

- частотна,

- відносна фазова (фазорізницева),

- квадратурна АМ (багатопозиційна амплітудно-фазова).

Частотна модуляція. При частотній модуляції (ЧМ, FSK – Frequency Shift Keying) значенням "0" та "1" інформаційної послідовності відповідають певні частоти аналогового сигналу при незмінній амплітуді.

При цьому ВЧ-коливання

, (2)

де - девіація частоти. У найпростішому випадку, коли , модуляція здійснюється частотним зсувом з використанням двох частот: , яка відповідає значенню та , яка відповідає (рис.2в), рознесених на ; девіація частоти , індекс модуляції , де Т = 1/В - тривалість символа; В - швидкість передачі.

При прийомі ЧМ-сигналів зазвичай застосовують некогерентне детектування, яке здійснюється за обвідною або за миттєвою частотою. Для прийому за обвідною використовується фільтрова схема частотного детектора (ЧД) (рис.3а). Розділення сигналів з частотами та виконується за допомогою смугових фільтрів, настроєних на ці частоти, після яких увімкнено амплітудні детектори АД (детектори обвідної) і ВрП [5].

Прийом за миттєвою частотою здійснюється за допомогою лінійного частотного дискримінатора (рис.3б), що перетворює зміни частоти у зміни амплітуди. Після детектування і фільтрації посилки постійного струму надходять на ВрП.

ЧМ вельми завадостійка, оскільки завади телефонного каналу спотворюють в основному амплітуду, а не частоту сигналу. Однак при ЧМ неефективно витрачається ресурс смуги частот телефонного каналу. Тому ЧМ застосовується в низькошвидкісних протоколах, які забезпечують зв'язок по каналах з низьким відношенням сигнал/шум.

Розглянемо основні протоколи, які використовують ЧМ.

Протоколи V.21, Bell 103J.

Основою Рекомендації ITU-T V.21 є протокол Bell 103J, розроблений американською фірмою AT&Т. Протокол V.21 є дуплексним, використовує ЧМ і частотне розділення каналів. Смуга частот телефонного каналу тональної частоти поділяється на два підканали. Нижній використовується модемом, що викликає, для передачі своїх даних, а верхній – для передачі інформації від відповідаючого модема. При цьому в нижньому підканалі "1" передається сигналом з частотою 980 Гц, а "0" – 1180 Гц. У верхньому підканалі "1" передається частотою 1650 Гц, а "0" – 1850 Гц (рис.4).

Девіація частоти в обох каналах становить ± 100 Гц.

Швидкість модуляції і швидкість передачі даних становлять 300 Бод і 300 біт/с, відповідно. Незважаючи на низьку швидкість передачі, протокол V.21 використовується: 1) як "аварійний"; 2) у високошвидкісних протоколах на етапі встановлення з'єднання, що передбачено Рекомендацією V. "Процедури початку сеансів передачі даних по КТМЗК"; 3) для передачі керуючих команд при факсимільному зв'язку.

Протокол Bell 103J сходиться з протоколом V.21 з точністю до номіналів частот, що використовуються. У нижньому підканалі логічний "0" передається частотою 1070 Гц, а "1" – 1270 Гц, у верхньому підканалі: "0" - 2025 Гц, "1" - 2225 Гц, відповідно.

Протокол V.23. Забезпечує по комутованим каналам швидкість передачі інформації 600 і 1200 біт/с. Вищі, у порівнянні з протоколом V.21, швидкості досягаються за рахунок напівдуплексного режиму передачі. У цьому випадку модемами використовується вся смуга частот телефонного каналу, але в різні моменти часу.

При роботі з швидкістю 1200 біт/с для передачі "1" використовується носійна частота 1300 Гц, а для "0" - 2100 Гц. При швидкості 600 біт/с "1" передається тією ж частотою, а "0" - частотою 1700 Гц.

Даний протокол завдяки простоті та високій завадостійкості застосовують: 1) в пакетних радіомодемах, що використовуються разом з KB і УКВ радіостанціями; 2) в інформаційній системі Videotex (в ряді європейських країн).

Фазова модуляція. Існує декілька варіантів двопозиційної (бінарної) і багатопозиційної ФМ. Найпростішою є бінарна ФМ, коли фаза носійної змінюється на 0 або 180° при зміні полярності двійкових символів (рис.2г):

. (3)

Точний еталон фази, необхідний для когерентного детектування в фазовому детекторі (ФД), отримують нелінійним перетворенням вхідного фазомодульованого сигналу (рис.5а).

Подвоєння частоти сигналу, модульованого за фазою на 180° (3), призводить у цій схемі до усунення модуляції. Це дозволяє увімкнути після помножувача вузькосмуговий фільтр для послаблення завад. Потім діленням частоти на два отримують початкове коливання без модуляції фази і з меншим рівнем завад.