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调制解调器的组成和发展

2018-08-15

调制解调器(MODEM)是为了解决利用模拟信道传输数字信号而研制的一种通信设备。计算机只能处理数字信号,而现有的一些信道又只能传输模拟信号,为了利用模拟信道传输数字信号,发送端就必须将数字信号转换成模拟信号,将欲发送的数字信号调制到载波上去,而载波信号是模拟信号,可以在模拟信道上传输。然后,接收端再进行相应的处理,恢复传输的数字信号,这一过程就是解调。这样就实现了在模拟信道上传输数字信号的目的。

在实际应用中,一般都采用双工通信,所以将调制器(MOdulator)和解调器(DEModulator)装配在一起,就是我们常用的调制解调器(MODEM)。

调制解调器的组成

调制解调器通常由电源、发送电路和接收电路组成。电源提供Modem工作所需要的电压;发送电路中包括调制器、放大器、以及滤波、整形和信号控制电路,它的功能是把计算机产生的数字脉冲转换为已调制的模拟信号;接收电路包括解调器以及有关的电路,它的作用是把模拟信号变成计算机能接收的数字脉冲。

调制解调器的发展

早期的低速Modem采用调频技术。后来的Modem采用四进制调相技术,也有的Modem采用差分相移键控(Differential Phase Shift Keying,DPSK)技术。在20世纪80年代后期,出现了更高速的Modem。这些高速Modem采用的调制技术叫格码调制(Trellis Coded Modulation,TCM),使得在公共交换电话网上的最高传输速率可达14400b/s或19200b/s,在高质量的租用线路上甚至能达到24400b/s的数据速率。

进一步提高传输速率还可以在其他技术方面寻求解决办法,例如,采用数据压缩技术。有一种V.29Modem,虽然工作在9600b/s,但是由于使用的数据压缩算法可达至112:l的压缩比,所以数据发送速率理论上可达到19200b/s。

另外一种高速Modem采用了高速微处理器和大约70000行指令,由于采用多个音频组成的载波群对数据进行分组传输,因而叫做分组集群式Modem。这种Modem工作时首先发送512个音频载波信号,然后对所有载波信号进行评价,决定哪些频率可以使用,根据侦察到的线路情况确定最适合的调制方式,可能是2bit、4bit或6bit的QAM调制。例如,若400个音频载波可用,调制方案为6 bit QAM,则400×6=2400,即可同时传送2400bit。如果每种载波都是一秒钟变化4次,则可得到约10000b/s的数据速率。分组集群式Modem对数据先进行分组,并自动产生16位的CRC校验码,因而接收端可进行检错处理,如发现错误,可要求重发出错分组。另外,这种Modem有一个优点,就是它能自动调整可用的频率,而且可对回降速率进行微小的调整,因而增加了有效带宽。

1996年出现了56kb/s的Modem,并于1998年形成了ITu的V.90建议。这种Modem采用非对称的工作方式,从客户端向服务器端发送称为上行信道,其数据速率为28.8kb/s或33.6kb/s,从服务器端向客户端发送称为下行信道,其数据速率可以达至lJ56kb/s。其所以采用非对称的工作方式是因为客户端发送数据时要采用模数转换,会出现量化噪声,使得Modem的数据速率受到限制。而IsP一端的服务器采用数字干线连接,无需模数转换,不会出现量化噪声,因而可以用f1]PCM编码调制的最高数据速率56kb/s。56K技术的出现适应了通过电话线准高速连接Internet的需求,成为当时互联网用户首选的联网技术。