Truyền tín hiệu số bằng sóng mang tương tự: Modems

__________Chương 7 Truyền tín hiệu số bằng sóng mang tương tự: Modem VII -1

D CHƯƠNG  7

TRUYỀN TÍN HIỆU SỐ BẰNG SÓNG MANG TƯƠNG TỰ : MODEMS

› DẪN NHẬP

› CƠ SỞ KỸ THUẬT LIÊN QUAN

4 Modem FSK

4 Modem PSK

4 Một số vấn đề kỹ thuật khác

› MỘT SỐ MODEM THÔNG DỤNG

4 Modem bất đồng bộ

4 Modem đồng bộ

__________________________________________________________________________________________

_____

7.1 DẪN NHẬP

Để truyền dữ liệu từ một DTE đến một DTE khác, thay vì phải thiết lập các đường dây

riêng, người ta nghĩ đến viêc dùng đường dây điện thoại đã có sẵn. Tuy nhiên vì đường dây

điện thoại đã có từ rất lâu trước khi phương pháp truyền tín hiệu số ra đời và được dùng để

truyền thẳng âm hiệu trong phạm vi tần số từ 300 Hz đến 3000 Hz, nên để truyền được tín

hiệu số trên đường dây thoại, người ta phải dùng một sóng mang có tần số tương thích với

đường dây thoại để chuyên chở tín hiệu số. Modem là một thiết bị được sản xuất cho mục

đích này.

(H 7.1) là sơ đồ khối của một modem

ĐIỀU CHẾ

Dữ liệu vào

(từ máy tính) MẠCH

GIAO TIẾP

MẠCH

ĐIỀU CHẾ

LỌC & KĐ

CÔNG SUẤT T.h.

tương tự ra

↑ ↑

NGUỒN ⎯⎯ ⎯⎯

⎯⎯

⎯⎯⎯⎯⎯

⎯⎯

⎯⎯⎯⎯→

⎯⎯⎯⎯→

⎯⎯⎯⎯→

ĐIỀU KHIỂN

&

ĐỊNH THỜI

↓ ↓

T.h. tương tự

vào

LỌC

&

KĐ VÀO

MẠCH GIẢI

ĐIỀU CHẾ

MẠCH

GIAO TIẾP

Dữ liệu ra

GIẢI ĐIỀU CHẾ (H 7.1)

Một modem bao gồm hai bộ phận chính: điều chế và giải điều chế.

Bộ phận điều chế nhận tín hiệu số từ máy tính (hay một DTE) và biến đổi thành tín

hiệu tương tự để truyền trên kênh truyền, ở máy thu bộ phận giải điều chế của modem thứ hai

biến đổi ngược lại từ tín hiệu tương tự sang tín hiệu số. Có thể xếp loại modem như sau :

________________________________________________________________

______________________________________________________________

Nguyễn Trung Lập Truyền dữ liệu

__________Chương 7 Truyền tín hiệu số bằng sóng mang tương tự: Modem VII -2

- Modem tầm ngắn (Short haul modem) : là những modem hoạt động trong những

khoảng cách ngắn (<10 miles) . Trong vài trường hợp để truyền trên khoảng cách ngắn người

ta chỉ cần dùng các bộ phận thúc đường dây mà không cần đến modem.

- Modem băng tần rộng (Wideband modem) : là những modem vận hành trên phương

tiện thông tin điện thoại với vận tốc từ 19,2 kbps đến 230,4 kbps. Những modem này thường

dùng sóng mang có băng thông rộng từ 6 đến 60 lần băng thông của tín hiệu âm thanh (voice

grade). Ví dụ họ modem 303B ; C; D của hảng Bell vận hành theo kiểu song công với vận tốc

tín hiệu lên đến 19,2 ; 50 và 230,4 kbps

- Modem âm tần (Voice grade modem) : là những modem được thiết kế để dùng trên

đường dây với băng thông âm tần của kênh thoại (từ 300 Hz dến 3000 Hz). Đây là môi trường

truyền khá thông dụng. Modem âm tần chia làm hai loại :

- Bất đồng bộ : vận hành với vận tốc tối đa là 1800 bps trên các đường điện thoại

sử dụng quay số và 2000 bps đối với các thuê bao có điều kiện.

- Đồng bộ : vận hành với vận tốc tối đa là 9600 bps.

Ngày nay việc dùng modem kết nối vào mạng điện thoại để thực hiện việc thông tin

liên lạc đã trở thành phổ biến. Tuy nhiên việc sử dụng phải tuân theo một số qui định của các

cơ quan chức năng quản lý mạng điện thoại kết hợp với sự kiểm soát của chính phủ. Ví dụ, cơ

quan FCC của Mỹ và DOC (Department of Communication) của Canada có một số qui định

cụ thể về mức tín hiệu phát (không được vượt quá -9 dBm ở 600Ω), các tín hiệu xung quay

số, bảo vệ quá áp, tổng trở, sự cân bằng, các mức tín hiệu nhiễu cho phép và các bộ kết nối.

7.2 CƠ SỞ KỸ THUẬT LIÊN QUAN

Để truyền trên đường dây điện thoại các tín hiệu số được dùng để điều chế sóng mang

âm tần hình sin, tần số từ 300 Hz đến 3000 Hz

- Modem phát điều chế sóng mang âm tần với tín hiệu TxD (Transmit Data) và

modem thu giải điều chế sóng mang để phục hồi tín hiệu RxD (Receive Data)

- Modem là một thiết bị truyền tin (DCE) được dùng như một bộ giao tiếp giữa các

DTE (cụ thể là các USART hay UART) với mạng điện thoại.

- Trong trường hợp truyền đồng bộ, ngoài việc phục hồi tín hiệu RxD, modem còn

phải khôi phục được thông tin về thời gian bit để tạo sự đồng bộ.

- Thông thường modem là một khối riêng rẽ và được nối với máy tính hay thiết bị đầu

cuối DTE bằng cách sử dụng chuẩn giao tiếp RS-232 của EIA. Cũng có một số máy tính và

DTE chuyên dụng đã đặt bên trong chúng những modem bao gồm cả bộ phận quay số tự động

mà không cần giao tiếp EIA (H 7.2)

(H 7.2) - Trong modem tín hiệu dải nền dạng số

có thể được dùng để điều chế biên độ, tần số hoặc pha của một sóng mang âm tần. Tùy thuộc

vào vận tốc tín hiệu của kênh truyền, ba dạng điều chế này là ASK, FSK và PSK

- Các đường truyền cho vận tốc thấp tới trung bình (vài trăm đến 1800 bps) sử dụng

FSK và truyền bất đồng bộ.

- PSK đa pha và giao thức đồng bộ được dùng để truyền với vận tốc cao hơn từ 2400

bps đến 4800 bps.

________________________________________________________________

______________________________________________________________

Nguyễn Trung Lập Truyền dữ liệu

__________Chương 7 Truyền tín hiệu số bằng sóng mang tương tự: Modem VII -3

- ASK thường được dùng để truyền với vận tốc rất thấp <100 bps, do tính miễn nhiễu

kém của nó.

- Để truyền với vận tốc 9600 bps người ta kết hợp hai phương pháp PSK và ASK gọi

là điều chế biên độ vuông góc (Quadrature Amplitude Modulation, QAM ).

7.2.1 Modem FSK

7.2.1.1 Mã hóa FSK

Việc mã hóa FSK khá đơn giản và giá thành rẻ, đây là một dạng của kỹ thuật FM,

trong đó tín hiệu điều chế là chuỗi xung DC biến đổi giữa hai giá trị cụ thể. Kết quả điều chế

sẽ cho sóng mang có một trong 2 giá trị fm, ứng với bit 1(mark) và fs ứng với bit 0 (space).

(H 7.3) cho ta dạng sóng tín hiệu điều chế FSK

(H 7.3)

Để có kết quả tốt , điều chế FSK phải có một số tính chất sau :

- Độ trôi dạt tần số không quá 50 ppm / °C (period per minuite / °C)

- Pha của tín hiệu phải liên tục khi tần số thay đổi từ fm sang fs và ngược lại.

- Biến dạng do họa tần của tín hiệu ra phải rất thấp

- Các tần số fm và fs phải được điều chỉnh riêng.

Các tính chất trên đều thực hiện được trong hầu hết các IC hiện nay.

7.2.1.2 Chỉ số biến điệu

Trong kỹ thuật FSK người ta định nghĩa hệ số h:

r

m s

b

f f

h − =

Thí dụ modem 202T là modem FSK có tần số giữa là 1700 Hz, fm = 1200 Hz và fs =

2200 Hz nếu tốc độ bit là 1200 bps thì:

0,83

1200

1000

1200

1200 2200 h = = − =

Ta có thể thấy hệ số h chính là chỉ số biến điệu (modulation index) mf trong kỹ thuật

FM cổ điển

a

f f

∆f

m =

∆f là độ di tần cực đại; fa là tần số tín hiệu điều chế

Áp dụng vào trường hợp FSK

________________________________________________________________

______________________________________________________________

Nguyễn Trung Lập Truyền dữ liệu