通信原理-第7章正弦载波数字调制系统2

7.4 调制解调器相关标准,Modem（调制解调器）是由英文Modulator（调制器）和Demodulator（解调器）两个字组合而成的。在发送方，其功能是将一组有限的逻辑数据符号（通常为二进制数或比特）变换至代表数据的一系列物理符号（波形）。接收端的功能是对所收信号序列作出正确判决以恢复数据。单位时间发送的符号数称为波特率（调制速率）。,Modem连接示意图：,调制解调器的分类：,按组成元器件有：分立元件、集成电路、专用芯片。按传输速率可分为：低速(1200bps以下)、中速(12004800bps)、高速(9600bps以上)。按采用调制技术有：频移键控(FSK)、相移键控(DPSK)、正交双边带振幅调制(QAM)、网格编码调制(TCM)。按连接方式分：内置和外置两种。按传输方式有：点-点和点-多点，半双工和全双工。按工作方式分：异步和同步两类。,调制解调器的标准制订：,国际电报电话咨询委员会（CCITT）国际电信联盟电信标准部门（ITU-T）字母前缀“V”被用于标识与调制解调器相关的标准，通常称为“V系列”标准。,7.4.1 V.24建议,定义了数据终端设备（Data Terminal Equipment）和数据电路终接设备（Data Circuit terminating Equipment）之间的接口标准。包括接口的功能和过程性两方面的内容。DTE是用于处理用户数据的设备，通常是一台计算机，或IO设备。DCE介于DTE和传输介质之间，它用于将DTE发出的数字信号变为适合于在传输介质上传输的信号形式，或进行反变换。Modem是典型的DCE。,V.24（RS-232）接口的针脚分配：,V.24接口主要信号功能定义：,Null Modem连接示意图：,7.4.2 V.28建议,描述不平衡双流接口电路的电气特性。其主要内容有：在全部互换电路上使用数字信号。根据交换电路的功能，电平值按二进制数据或控制信号解释。相对公用接地而言，-3V以下的电压解释为二进制“1”或断开（OFF）状态，+3V以上电压解释为二进制“0”或接通（ON）状态。数据编码采用NRZ。接口信号速率限定20kbps，距离15m.,7.4.3 V.21建议,在普通交换电话网或租用电话电路上进行全双工低速数据传输。300至3400Hz的话音频率被分割为信道1和信道2两路。当两条信道都用于传输数据时，主叫侧用信道1（低频端）作发送，信道2（高频端）作接收。如果一条信道传输数据，另一条信道传输检验信号、业务信号时，则主叫到被叫方向的传输必须用信道1作半双工传输。传输速率为300bps，也可降速至200bps使用。采用频移键 控（FSK）调制方式。,V.21建议的信道频率划分：,V.21所用的标称频率：,FSK Modem原理方框图：,7.4.4 V.23建议,在普通电话交换网或租用线路上进行四线全双工传输。采用FSK调制方式。电话频带被分为正向和反向两个信道。正向信道发送或接收数据，反向信道带宽很窄，只用作差错控制或业务联络等。调制速率为6001200Band，数据传输速率为6001200bps。,V.23建议的信道频率划分：,V.23的特征频率：,7.4.5 V.22建议,在两线音频线路上实现1200bps的全双工数字数据通信。语音频段分为信道1（低频段）和信道2（高频段）两部分。每条信道的可用带宽是1200Hz。采用4DPSK调制技术，fs=600Hz。调制速率为600Band，数据传输速率为6001200bps。,V.22建议的信道频率划分：,V.22典型设备方框图：,V.22有关频谱图：,V.22 DPSK方式：,V.22 4DPSK判决门限：,7.4.6 V.26建议,适于四线点对点和多点电路全双工同步通信。通信双方都有一反向信道，其调制速率可达75波特。数据速率为2400bps，奈氏频带fH=1200Hz，经=100滚降滤波器形成的基带信号由载频fc=1800Hz进行调相，所得调相信号谱落在600至3000Hz的经定正向信道频带中。接收机在接收频率误差为7Hz，仍能正确解调。,V.26的4DPSK：,V.26bis 和V.26ter：,V.26bis除具有V.26的性能外，还适用于在公用电话交换网上进行2400bps的数字数据传输，并可降速至1200bps使用。V.26ter适于在公用电话交换网和点对点租用电路上进行2400bps数据速率的双工操作，并有半双工操作方式可供选用。用回波抵消技术实现二线双工操作。它包含有一个自适应的均衡器，数据终端设备DTE除2400bps、1200bps同步操作方式外，还有起止式可供选择。,7.4.7 V.27建议,可在租用线路或质量较好的其它线路上用全双工或半双工方式进行同步数据传输。采用八相差分调制，fH=800Hz，滚降系数=0.5，信号谱落在600至3000Hz的正向信道给定频段。载频fc=1800Hz。每个传输方向上都有75Band的反向信供选用。调制速率1600Band，数据传输速率4800bps。V.27bis适用于租用电路， V.27 ter 适用于普通电话交换网。它们均配有自适应均衡器，允许降速至2400bps，此时采用V.26的方式A。,V.27的8DPSK变化规则：,7.4.9 V.29建议,主要用于在优质四线租用电话上进行同步数据传输。采用调相调幅相结合的调制方式，总共有8相4幅。载波频率为1700Hz。每个信号码元由4个比特组成。其中，第一个比特Q1确定发送信号码元的幅度，第二、三、四（Q2、Q3、Q4）个比特按V.27建议的规定进行相位编码，二者结合形成调幅、调相信号。调制速率为2400Band，数据传输速率为9600bps，可减速至7200或4800bps使用。,V.29的相对信号码元幅度：,V.29调幅调相信号矢量图(9600bps)：,V.29调幅调相信号矢量图(7200bps)：,V.29调幅调相信号矢量图(4800bps)：,7.4.10 V.32建议,用于普通交换电话网和点-点二线租用电路上进行全双工操作。其内置的回波消除技术使发送信号和接收信号能够占用同样的带宽。定义了两种数据编码调制方法：非冗余编码调制和网格编码调制(Trellis-Coded Modulation, TCM) 。载波频率为1800Hz，调制速率2400Band，数据传输速率为9600bps。,非冗余编码：,在非冗余编码中，DTE生成的数据流首先被分为每四个连续的数据比特为一组。每次编码时前两个比特在每个4比特序列中被标识为Q1n和Q2n，其差分编码后的输出为Y1n、Y2n 。比特Y1n、Y2n、Q3n、Q4n将产生16个点组成的星座图。,V.32非冗余编码表：,V.32非冗余编码表(续表）,V.32非冗余编码星座图：,二进制数表示Y1nY2nQ3nQ4n,V.32网格编码星座图：,二进制数表示Y0nY1nY2nQ3nQ4n,V.32bis 和V.33：,都提供最高14400bps的数据传输速率，调制速率均为2400Band，调制方式类似V.32。V.32bis使用回波消除技术在两线电话交换网上获取全双工传输能力。V.33用于在4线的租用线路上提供全双工传输能力，它不使用回波消除技术，且没有额外的向下兼容性。,7.4.11 V.34建议,采用多维网格编码调制和一种被称为“预编码”的高级均衡技术，可使错误率降低，提高了调制解调器的速率。调制速率为3200band，每次信号变化组合9个比特。最高数据传输速率可达28800bps。V.34bis增加了两个新的速率选项：33600bps和31200bps。,7.4.12 V.90建议,采用不对称传输技术，使得遵循V.90标准的调制解调器能够以最高56kbps的速率接收数据，但限制其发送速率最高为33.6kbps 。,限制调制解调器数据传输速率的因素：,语音信道的有效带宽。一般设定语音信道的频带范围为 3003400Hz，最大通频带小于4kHz。信道上的信噪比。在最佳条件下，当信号经过模数转换之后，最大信噪比在3839dB之间。在电话局进行模数转换时引入的量化噪声。当每个模拟采样值被转换为离散的二进制数时，实际的采样幅度与编码后的二进制值 之间的差就是量化噪声。,传统调制解调器的传输过程：,56Kbps调制解调器的传输过程：,V.90调制解调器有效使用的前提条件：,连接的一端必须与PSTN实现数字干线连接，通常因特网业务提供者将其访问的控制器与数字线路直接连接。连接的两端必须同时支持V.90，在拔号的一端设置有模拟V.90调制解调器，而在链路的另一端 应设置有V.90数字调制解调器。通信过程中只能有一次模数转换。,7.4.13 数字用户线调制解调器,虽然语音信道的通频带大约只有3000Hz，但从用户端到对其进行服务的电话局之间的双编印线线路所能支持 的实际频率范围要高得多，其中有些线路支持大约1MHz的可用带宽。DSL技术使通信线路上的语音部分能够被继续用于传输语音，而超出语音通频带的频率则被 调制后用于传输数据。决定在通信线路上可获得的数据速率的主要限制包括从电话局到用户的距离、线缆的规格及其条件以及DSL调制解调器所采用的调制方法。,ADSL与VDSL：,ADSL：Asymmetric Digital Subscriber LineVDSL：Very high bit rate Digital Subscriber LineADSL是在现有双绞线上传送高速非对称数字信号的一种技术，它可以在一对双绞线上传送下行达到8Mb/s，上行几kb/s，距离到几公里。VDSL可以在双绞线上下行传送到25Mb/s，距离在1公里一下。,主要的DSL类别：,ADSL的操作及其频谱分配：,VDSL：,DMT(离散多音频调制)：采用分载波技术，分割带宽，运用数字信号处理技术，采用快速傅立叶变换技术和反变换。VDSL可以下行容纳48个6Mb/s的MPEG2 信号，上行速率可达1.5Mb/s。,7.4.14 线缆调制解调器,用于有线电视的线路基础上传输数据。其标准由IEEE802.14工作组提交，其标准名称为“基于有线电视系统的宽带通信标准协议”。介于151749MHz之间、相互间