Устройство модема

Нет промышленных стандартов на конструктивное исполнение модемов. Не унифицированы модемные комплектующие т.е. специальные микросхемы, реализующие основные модемные функции. Поэтому существуют различные варианты исполнения модемов. В одном из вариантов исполнения модем состоит из адаптеров портов канального и компьютер-модемного (DTE-DCE) интерфейсов; универсального (PU), сигнального (DSP) и модемного процессоров; постоянного (ПЗУ, ROM), постоянного энергозависимого перепрограммируемого (ППЗУ, ERPROM), оперативного (ОЗУ, RAM) запоминающих устройств и схемы индикаторов состояния модема.

Рис. Структурная схема модема

Порт интерфейса DTE-DCE обеспечивает взаимодействие с компьютером. Если модем внутренний можно применять интерфейс внутренней шины компьютера ISA. Порт канального интерфейса обеспечивает согласование электрических параметров сигналов с используемым каналом связи. Канал может быть как аналоговым, так и цифровым. Универсальный процессор выполняет функции управления взаимодействием с компьютером и схемами индикации состояния модема. Он выполняет посылаемые компьютером команды и управляет режимами работы остальных составных частей модема, а также может реализовывать операции компрессии (декомпрессии) передаваемых данных. Интеллектуальные возможности модема определяются в основном типом используемого процессора (PU) и микропрограммой управления модемом, хранящейся в ПЗУ (ROM). Путем замены или перепрограммирования ПЗУ (ROM) можно существенно улучшить свойства модема, т.е. произвести его модернизацию. Модернизация обеспечит поддержку новых протоколов или сервисных функций модема. Для облегчения модернизации сейчас применяются микросхемы флэш-памяти вместо ПЗУ.

Схема ERPROM (ППЗУ) позволяет сохранять установки модема на время его выключения. Память RAM (ОЗУ) используется для временного хранения данных и выполнения промежуточных вычислений, производимых как универсальным, так и цифровым сигнальным процессорами.

Сигнальный процессор реализует основные функции протоколов модуляции (кодирование, скремблирование и др.).

Операция модуляции/демодуляции выполняется специализированным модемным процессором.

Блок-схема синхронного модема

Большинство современных модемов для телефонных каналов ТФОП обеспечивает синхронную передачу данных по каналу. При асинхронной передаче используется 10 бит на байт (8 информационных + 1 стартовый + 1 стоповый), в то время как при синхронной – 8, что делает синхронную передачу быстрее асинхронной на 20 %.

Рассмотрим блок-схему синхронного модема. Синхронный модем содержит передатчик, приемник, компенсатор электрического эха, схему управления и источник питания. Схема управления выполняется на микропроцессоре универсального назначения (PU). Она предназначена для интеллектуального интерфейса с компьютером и управления работой приемника, передатчика и эхо-компенсатора. Эхо-компенсатор предназначен для ослабления влияния помехи в виде электрического эха (собственно отраженного сигнала) при приеме сигнала от удаленного модема.

Рис. Блок-схема синхронного модема

Блок-схема передатчика синхронного модема

Передаваемые компьютером данные поступают в передатчик модема, который выполняет операции скремблирования, относительного кодирования, синхронизации и иногда вносит предискажения, частично компенсирующие нелинейность амплитудной и фазочастотной характеристик используемого телефонного канала.

Рис. Блок-схема передатчика синхронного модема

Схема синхронизации передатчика получает сигнал опорной частоты от внутреннего генератора или получает его от компьютера через интерфейс RS-232. В последнем случае модем должен поддерживать синхронный режим работы не только с удаленным модемом, но и по интерфейсу компьютер-модем. Скремблер предназначен для придания свойств случайности передаваемой последовательности данных для обеспечения выделения тактовой частоты приемником удаленного модема. Рассмотрим такое понятие, как скремблирование. Двоичный сигнал на входе модема имеет произвольную статистическую структуру. Однако при синхронном способе передачи передаваемая последовательность должна соответствовать следующим требованиям:

1. частота смены символов (1 и 0) должна обеспечивать надежное выделение тактовой частоты непосредственно из принимаемого сигнала;

2. спектральная плотность мощности передаваемого сигнала должна быть, по возможности постоянной и сосредоточенной в заданной области частот с целью снижения взаимного влияния каналов.

Эти требования должны выполняться независимо от структуры передаваемого сообщения. Поэтому в синхронных модемах исходная последовательность двоичных посылок подвергается определенной обработке. В результате статистика нулей и единиц приближается к случайной. Таким образом, скремблирование – это обратимое преобразование структуры цифрового потока без изменения скорости передачи обеспечивающее свойства случайной последовательности. Скремблирование производится на передающей стороне с помощью скремблера, реализующего логическую операцию суммирования по модулю два исходного и псевдослучайного двоичных сигналов. Относительный кодер при использовании сигналов с фазовой модуляцией применяет кодирование, которое позволяет решить проблему неоднозначности фазы, восстановленной на приеме несущей. Эквалайзер компенсирует нелинейные искажения, вносимые каналом передачи. Модулятор осуществляет перенос кодированного сигнала на несущую частоту.

Блок-схема приемника синхронного модема

Приемник типового синхронного модема содержит адаптивный эквалайзер со схемой управления, модулятор с задающим генератором, демодулятор, относительный декодер, дескремблер и схему синхронизации.

Модулятор приемника совместно с задающим генератором позволяет перенести спектр принимаемого сигнала (300-3400 Гц) в область высоких частот. Это делается для облегчения фильтрации и демодуляции. Схема синхронизации выделяет тактовую частоту из принимаемого сигнала и подает его на другие узлы приемника. Адаптивный эквалайзер приемника, как и эквалайзер передатчика, позволяет компенсировать нелинейные искажения, вносимые каналом передачи. Адаптивность эквалайзера заключается в его способности подстраиваться под изменяющиеся параметры канала в течение сеанса связи. Для этого сигнал ошибки фазы с демодулятора поступает на схему управления, которая вырабатывает управляющие сигналы для эквалайзера. Сам эквалайзер состоит из линии задержки с отводами и набора управляемых усилителей с изменяемым коэффициентом усиления.

Рис. Блок-схема приемника синхронного модема

Относительный декодер и дескремблер выполняют операции обратные выполняемым в передатчике. На приемной стороне происходит обратное преобразование – дескремблирование, выполняемое дескремблером. Дескремблер выделяет из принятой последовательности исходную информационную последовательность, которая передается в принимаемый компьютер.

Дата добавления: 2014-01-07