GIáo trình truyền dữ liêu part 7

Chia sẻ: AJFGASKJHF SJHDB | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:22

Thêm vào BST

Báo xấu

101
lượt xem 25
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

iao thức TCP (Transmission Control Protocol - "Giao thức điều khiển truyền vận") là một trong các giao thức cốt lõi của bộ giao thức TCP/IP. Sử dụng TCP, các ứng dụng trên các máy chủ được nối mạng có thể tạo các "kết nối" với nhau, mà qua đó chúng có thể trao đổi dữ liệu hoặc các gói tin. Giao thức này đảm bảo chuyển giao dữ liệu tới nơi nhận một cách đáng tin cậy và đúng thứ tự. TCP còn phân biệt giữa dữ liệu của nhiều ứng dụng (chẳng hạn, dịch vụ Web và dịch...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: GIáo trình truyền dữ liêu part 7

7.2.1.5 Minimum Shift-Keying FSK : Minimum Shift-keying FSK (MSK) là m t d ng c a k thu t ñi u ch FSK có pha liên t c. MSK chính là FSK trong dó t n s mark và space ñư c dùng b i vài v n t c bit. Ðúng b i ñây có nghĩa là có m t quan h th i gian chính xác c a hai tín hi u. Hai t n s này ñư c ch n sao cho cách t n s gi a ñúng b ng các b i s l c a phân n a v n t c bit [fm và fs = n(br/2); n là s l ], ñi u này t o ra m t s thay ñ i liên t c v pha khi tín hi u chuy n ñ i gi a bit 1 và 0 (H 7.8) (H 7.8) 7.2.2 Modem PSK : Ði u ch PSK là m t phương pháp hi u qu nh t ñ truy n tín hi u s . Có th nói phương pháp PSK là phương pháp ñi u ch tri t sóng mang do ñó băng thông c a tín hi u PSK nh hơn băng thông c a FSK n u dùng cùng m t tín hi u d i n n. Nhưng máy thu ph i có m ch dao ñ ng t o sóng mang ñ th c hi n vi c gi i ñi u ch ; tín hi u dao ñ ng này ph i có cùng t n s và pha c a sóng mang máy phát. Các ñi u nói trên có th th c hi n b i m t vòng khóa pha bi n th g i là vòng Costas mà ta s ñ c p ñ n trong ph n sau . 7.2.2.1 Băng thông . 7.2.2.2 PSK 2 - pha (BPSK : Binary phase shift keying). 7.2.2.3 PSK 4 - pha (4 - PSK) . 7.2.2.4 OFFSET QPSK (OQPSK) . 7.2.2.5 PSK 8 - pha . 7.2.2.6 ði u ch biên ñ vuông góc . 7.2.2.7 Vòng Costas . 7.2.2.8 PSK vi phân . 7.2.2.1 Băng thông : Ta xét trư ng h p ñơn gi n nh t là PSK nh phân (Biphase PSK) ñư c minh h a trong (H 7.9). (N u là PSK ña pha thì thay t c ñ bít b i t c ñ baud)
(H7.9) Trong PSK pha c a sóng mang thay ñ i gi a hai tr s 0° và 180° , hi u th t c th i PSK có th vi t : V PSK =Vb sin (2πfct) + sin (2πfct) Bi u th c VPSK tương t như VFSK nhưng hai t n s fm và fs ñư c thay b i fc nên băng thông là: BWPSK = (fc + 2ff) - (fc - 2 ff) = 4ff BWPSK = 2br Như v y BWPSK < BWFSK n u ñi u ch cùng tín hi u d i n n. (H 7.9) cho ph c a tín hi u PSK 7.2.2.2 PSK 2 - pha (BPSK: Binary phase shift keying) : Trong BPSK, ng v i tín hi u vào là các ñi n th bi u di n các logic 1, 0 ta có tín hi u ra là các sóng mang hình sin có pha l ch nhau 180°. (H 7.10) là sơ ñ kh i m ch ñi u ch và gi i ñi u ch BPSK (a) Ði u ch BPSK (H 7.10) (b) Gi i ñi u ch BPSK Gi s logic 1 ñư c ñ c trưng b i ñi n th +Vdc và logic 0 b i -Vdc b ph n chính c a m ch ñi u ch g m m t m ch nhân và m t m ch dao ñ ng t o sóng mang cosωct. Tín hi u logic và sóng mang ñư c ñưa vào m ch nhân và ta ñư c tín hi u +cosωct ho c - cosωct ngã ra c a m ch này. máy thu, sóng mang ñu c tách t tín hi u vào, sau ñó tr n v i tín hi u vào ñ cho ra tín hi u có d ng cos2ωct ho c -cos2 ωct. Phân tích các tín hi u này ta th y chúng cos2 ωct = (1/2)(1+ cos2ωct) g m thành ph n m t chi u và h a t n b c hai : - cos2 ωct = - (1/2)(1+ cos2ωct) Cho vào m ch l c h thông, ta ñư c ngã ra các thành ph n dc có cùng c c tính v i d li u vào.
M ch ñi u ch vòng (ring modulator) là m t ki u m u c a m ch nhân ñư c mô t (H 7.11) Các diod A, B, C, D d n hay ngưng tùy thu c hi u th ñ t vào ngã X,Y trong lúc tín hi u vào ngã RS ch khi n các diod d n m nh hay y u mà thôi. Sóng mang ñư c ñưa vào ngã RS, d li u ñư c ñưa vào ngã XY. Gi s bít 1 khi n X dương hơn Y và ngư c l i cho bít 0 - Khi d li u là bít 1 diod A và D d n ñi n, ng v i bán kỳ dương c a sóng mang diod A d n m nh hơn diod D, dòng ñi n ch y trong n a trên c a bi n th ra l n hơn, ta ñư c tín hi u ra cùng pha sóng mang vào. - Khi d li u là bít 0 diod B và C d n ñi n, ng v i bán kỳ dương c a sóng mang diod B d n m nh hơn diod C, dòng ñi n ch y trong n a trên c a bi n th ra l n hơn nhưng có chi u ngư c l i (t dư i lên), ta ñư c tín hi u ra ngư c pha sóng mang vào. - Khi không có sóng mang ho c không có d li u vào s không có dòng ñi n ngã ra. (H 7.11) 7.2.2.3 PSK 4 - pha (4 - PSK) : PSK 4 pha còn g i là PSK vuông góc (QPSK : Quadrature PSK) là m ch ñi u ch cho tín hi u ra có 1 trong 4 pha tùy theo tr ng thái c a m t c p bít (dibit) d li u vào, ñ l ch pha c a các tín hi u ra là 90°. (H 7.12) là sơ ñ kh i m ch ñi u ch PSK 4 - pha (H7.12) - M ch chia bít (bit splitter) : chuy n dòng d li u vào theo hai ngã I (In-phase) và Q (Quadrature). Nh ng bít vào ngã I s tr n v i sóng mang có pha ban ñ u và nh ng bít vào ngã Q s tr n v i sóng mang ñã làm l ch pha 90° .
- Vì các d li u vào có th là bít 1 ho c 0, nên tín hi u ngã ra m ch nhân I có th là sinωct ho c - sinωct và ngã ra Q có th là cosωct ho c -cosωct, các tín hi u này ñư c t ng h p m ch t ng ñ cho ra 1 trong 4 tín hi u mô t (H 7.13) Thí d , v i các bít ngã vào ab=01, tín hi u ngã ra là - sinωct + cosωct, tín hi u này có th thay th b i tín hi u duy nh t có pha là 135°. (H 7.13) B ng 7.1 Tín hi u ñi u ch 4 pha kênh Giá tr nh phân Hi u th Tín hi u ra t m ch cân b ng sinωct I 1 + -sinωct 0 - sin(ωct + π/2) = cosωct Q 1 + 0 - -sin(ωct + π/2) =-cosωct (H 7.14) là m ch gi i mã PSK 4-pha (H 7.14) M ch ph c h i sóng mang s cho l i sóng mang sinωct t tín hi u nh n ñư c, tín hi u này ñư c cho th ng vào m ch nhân ngã I và ñư c làm l ch pha 90° trư c khi vào m ch nhân ngã Q, tín hi u ra các m ch nhân ñư c ñưa vào m ch l c h thông ñ lo i b thành ph n t n s cao, các thành ph n DC s ñư c t ng h p m ch t ng ñ cho l i dòng d li u. Gi s tín hi u vào là tín hi u nh n ñư c trong thí d trên: cosωct - sinωct Tín hi u ra m ch nhân ngã I là:
sinωct ( cosωct - sinωct) = 1/2sin2ωct - 1/2(1-cos2ωct) Tín hi u ra sau m ch l c là ñi n th dc -, tương ng bít 0 Tín hi u ra m ch nhân ngã Q là: cosωct ( cosωct - sinωct) = -1/2sin2ωct + 1/2(1+cos2ωct) Tín hi u ra sau m ch l c là ñi n th dc +, tương ng bít 1, M ch t h p bít s cho l i d li u như ñã phát : 01 (vi t theo th t ab) T c ñ truy n thông thư ng c a QPSK là 2400 bps vì v y m ch ñi u ch t c ñ c a kênh I và Q là 1200 bps. T c ñ bi n ñ i l n nh t c a tín hi u tương ng v i chu i liên ti p các bít 1 và 0, chu i này ñư c bi u di n b i tín hi u hình vuông t n s 600 Hz, tín hi u hình vuông bao g m t n s cơ b n và các h a t n b c l . Trong quá trình ñi u ch xu t hi n các băng c nh ch a các h a t n này, m ch l c BPF có nhi m v lo i b thành ph n t n s này. 7.2.2.4 OFFSET QPSK (OQPSK) : Trong th c t ngư i ta thư ng dùng cách ñi u ch d a trên nguyên t c c a QPSK nhưng t o s l ch pha c a hai tín hi u trên hai kênh I và Q b ng cách cho m t tín hi u tr m t bit so v i tín hi u kia, g i là ñi u ch OQPSK. Vi c làm này khi n cho s chuy n tr ng thái c a tín hi u kênh này (thí d kênh I) luôn luôn x y ra ngay ñi m gi a c a tín hi u c a kênh kia (kênh Q), như v y trong m t c p bit IQ b t kỳ ch có s thay ñ i c a m t bit duy nh t và ñi u này ñưa ñ n k t qu là các tín hi u ngã ra t ng h p ch l ch pha 0° ho c ±90° ch không ph i 180° như QPSK. V y ñi m thu n l i c a OQPSK là gi i h n ñư c s l ch pha c a tín hi u ra và tránh ñư c các xung ñ t bi n khi ph c h i tín hi u nh phân. Ð có th so sánh các tín hi u các ngã ra t ng h p, ta xét chu i tín hi u vào như (H 7.15a) và chu i tín hi u c a 2 kênh I và Q trong hai trư ng h p QPSK (H 7.15b) và OQPSK (H 7.15c) (a) (b) (H 7.15) (c)
Và tín hi u t ng h p ngã ra tương ng (H 7.16a) và (H 7.16b) (H 7.16) Có th hi u (H 7.16a) và (H 7.16b) như sau: - N u 2 bit trên 2 kênh I và Q khác nhau hoàn toàn thì các tín hi u tương t tương ng khác nhau 180° - N u 2 bit trên 2 kênh I và Q ch khác nhau m t bit thì các tín hi u tương t tương ng khác nhau +90° ho c -90°. Ði m b t l i c a phương pháp OQPSK là s thay ñ i pha c a tín hi u ra x y ra trong t ng kho ng th i gian T (ch không ph i 2T), do ñó v n t c ñi u ch (baud rate) và băng thông t i thi u c a kênh truy n tăng g p ñôi so v i phương pháp QPSK . Hi u su t băng thông: là t s v n t c bit (bps) trên băng thông yêu c u (Hz). Thông thư ng khi v n t c bit tăng thì băng thông tăng, tuy nhiên trong các cách ñi u ch khác nhau t s hai ñ i lư ng này có th khác nhau, do ñó ngư i ta dùng hi u su t băng thông ñ ñánh giá ch t lư ng c a h th ng (hi u su t cao ñ ng nghĩa v i t n d ng ñư c băng thông) V i cách ñi u ch ASK, gi s v n t c bit là 2400bps, t n s cơ b n là 1200Hz, băng thông c n thi t là 2400 Hz v y Hi u su t băng thông = V i cách ñi u ch PSK 4 - pha n u v n t c bit là 2400bps, m ch ñi u ch v n t c c a kênh I và Q là 1200 bps, t n s cơ b n là 600Hz, băng thông c n thi t là 1200 Hz .V y Hi u su t băng thông = 7.2.2.5 PSK 8 - pha : PSK - 8 pha là m ch ñi u ch cho tín hi u ra có 1 trong 8 pha tùy thu c tr ng thái c a t h p 3 bít vào (tribits)
Sơ ñ kh i c a m ch ñi u ch PSK - 8 pha cho (H 7.17) (H 7.17) M ch chia bít chia t h p 3 bít theo 3 kênh khác nhau. Các bít a và b theo kênh I và Q xác ñ nh c c tính c a tín hi u ra m ch bi n ñ i t 2 ra 4 m c, trong khi bít c xác ñ nh biên ñ c a ñi n th dc. Có 2 biên ñ ñư c dùng là 0,34V và 0,821V. Khi a và b là bít 1 ngã ra m ch bi n ñ i có tr dương, ngư c l i khi a và b là bít 0. Biên ñ c a tín hi u ra t m ch bi n ñ i luôn luôn khác nhau, b t c khi nào m t m ch nh n tín hi u c (hay ) ñ cho ra tín hi u có biên ñ là 0,821 (0,34) thì m ch kia nh n tín hi u ñ o l i và cho ra tín hi u có biên ñ là 0,34 (0,821) Vì 3 bít abc ñ c l p v i nhau nên ± 0,821 và ± 0,344 luôn luôn là 4 giá tr có th có ngã ra các m ch bi n ñ i. kênh I m ch ñi u ch trên sóng mang ban ñ u (không làm l ch pha) nên 4 giá tr ngã ra là ± 0,821cost và ± 0,34 cosωct trong khi ngã ra Q ñó là các giá tr ± 0,821sinωct và ± 0,34sinωct. M ch t ng s t ng h p tín hi u ra c a 2 kênh ñ cho ra m t tín hi u duy nh t. Tùy theo các tín hi u vào các tín hi u ra s có các pha khác nhau (H 7.16). Trong hình này góc A xác ñ nh b i A = tan = 22,5° -1 Như v y các tín hi u ñi u ch c a các tribit có pha khác nhau t ng 45° (H 7.18) Thí d các bít cba ngã vào là 101, ta có: M ch bi n ñ i kênh I cho: +0,821 V M ch bi n ñ i kênh Q cho: -0,34 V
+0,821cosωct M ch ñi u ch kênh I cho: -0,34 sinωct M ch ñi u ch kênhQcho: 0,821cosωct -0,34 sinωct Tín hi u ra sau cùng: Góc pha c a tín hi u này xác ñ nh b i d u X trên (H 7.18) V i cách ñi u ch 8-PSK, 3 bit ng v i m t pha c a tín hi u ra nên v n t c baud b ng 1/3 v n t c bít nên ñ th a ñi u ki n c a ñư ng truy n, ngư i ta ch n v n t c bit là 4800 bps, v n t c baud là 1600 baud/s và băng thông kênh truy n là 1600 Hz và hi u su t băng thông là 3bps/Hz. V i fc=1700 Hz, băng thông chi m m t kho ng t (fc - 800) =1700-800 = 900 Hz ñ n (fc + 800) = 1700+800 = 2500 Hz, phù h p v i ñư ng truy n c a kênh tho i. 7.2.2.6 Ði u ch biên ñ vuông góc (Quadrature Amplitude modulation, QAM) : Trong ñi u ch biên ñ vuông góc c biên ñ và pha c a sóng mang ñ u thay ñ i a. M ch ñi u ch QAM 8 pha . b. M ch ñi u ch QAM 16 pha . a. M ch ñi u ch QAM 8 pha (H 7.19): (H 7.19) Trong m ch ñi u ch này a,b xác ñ nh c c tính c a tín hi u ra m ch bi n ñ i, riêng bít c ñu c ñưa th ng vào hai m ch bi n ñ i mà không qua m ch ñ o như PSK 8 pha, n u c =1 c hai ngã ra có biên ñ cao và n u c =0 c hai ngã ra có biên ñ th p. Như v y, v i QAM 8 pha, các tín hi u các ngã ra c a m ch bi n ñ i luôn có cùng biên ñ , gi n ñ v trí các ñi m ñ c trưng các tribit cho (H 7.20) (H 7.20)
Các tín hi u ra c a QAM 8 pha có 2 biên ñ và 4 pha khác nhau. So sánh các cách ñi u ch QAM và PSK ngư i ta th y QAM t t hơn v m t t s tín hi u nhi u. Thí d v i h th ng QAM 16 pha xác su t l i là 10-8 trong lúc PSK 16 pha xác su t này là 10-4. Do ñó trong các h th ng truy n v i v n t c cao ngư i ta thư ng dùng cách ñi u ch QAM hơn b. M ch ñi u ch QAM 16 pha (H 7.21) (H 7.21) Trong sơ ñ , m ch chia bít chia t h p 4 bít theo hai kênh vào hai m ch bi n ñ i 2 ra 4 m c, các bít a,b xác ñ nh c c tính tín hi u ra và các bít c,d xác ñ nh biên ñ a,b = 0, tín hi u ra âm c,d = 0 biên ñ = 0,22 V a,b = 1 tín hi u ra dương c,d = 1 biên ñ = 0,821 V M i ngã ra c a m ch bi n ñ i có th có 1 trong 4 tín hi u ±0,22 ho c ±0,821. M ch LPF lo i b các h a t n. Các tín hi u sau ñó vào m ch ñi u ch cân b ng như trong các ph n trư c và ngã ra ta có 1 trong 16 tín hi u, các tín hi u này nh n 3 giá tr biên ñ và 12 góc pha khác nhau, kho ng cách các góc pha là 30° (H 7.22) V i cách ñi u ch QAM 16 pha, m i 4 bit tương ng m t tín hi u ra nên v n t c bit b ng 4 l n v n t c baud. N u ch n v n t c baud là 2400 baud/s ñ th a băng thông c a kênh tho i thì v n t c bit là 9600 bps và hi u su t băng thông là 4 bps/Hz. Trong trư ng h p này băng thông tín hi u trong kho ng t 500 Hz (1700 Hz - 1200 Hz) ñ n 2900 Hz (1700 Hz + 1200 Hz) (H 7.22) Trong gi n ñ trên góc A xác ñ nh b i:
A= tan = 15° -1 Thí d v i t h p các bít ngã vào như trong (H 6.18), 1001, ta ñư c các k t qu sau : Ngã ra kênh I : +0,22 V Ngã ra kênh Q : -0,821 V +0,22 cosωct Ngã ra m ch ñi u ch kênh I : Ngã ra m ch ñi u ch kênh Q : -0,821sinωct Ngã ra m ch l c d i thông : 0,22 cosωct -0,821sinωct Tín hi u ra tương ng ñư c xác ñ nh trên gi n ñ b i d u X Ph c h i sóng mang V i k thu t ñi u ch FSK vi c ph c h i sóng mang không c n thi t. Tuy nhiên, ñi u ch PSK hay QAM tương t v i k thu t ñi u ch tri t sóng mang, do ñó c n thi t ph i có m ch ph c h i sóng mang máy thu. Hơn n a, sóng mang ñư c ph c h i ph i có t n s và pha gi ng như máy phát ñ m ch gi i ñi u ch máy thu ho t ñ ng h u hi u. Sơ ñ kh i m t m ch ph c h i sóng mang cho trư ng h p ñi u ch BPSK cho (H 7.23 ) (H 7.23) Tín hi u nh n ñư c máy thu là +cosωct ho c -cosωct, sau khi qua m ch l c d i thông (ñ h n ch d i t n) s qua m ch bình phương ñ cho ngã ra cos2ωct. Dùng bi n ñ i lư ng gíác ta ñư c: cos2ωct =(1/2)(1+cos2ωct) Tín hi u này l i qua m ch l c ñ lo i b thành ph n m t chi u, còn l i tín hi u t n s 2ωc , tín hi u này l i qua m ch chia t n ñ ñư c sóng mang. Vòng khóa pha trong m ch có tác d ng gi pha c a tín hi u ra không b l ch so v i tín hi u vào. Ð i v i các tín hi u ñi u ch PSK b c cao hơn (4-PSK, 8-PSK, 16-QAM . . .) thì m ch gi i ñi u ch s nâng tín hi u vào lên theo các lũy th a b c cao hơn. Dĩ nhiên m ch s ph c t p hơn. 7.2.2.7 Vòng Costas : Vòng Costas là m t bi n th c a PLL dùng ñ gi i ñi u ch PSK nh phân (H 7.24) .
(H 7.24) D li u gi s thay ñ i m t cách ng u nhiên gi a ±1/2 radian. ngã vào c a vòng Costas tín hi u có th di n t b i : d(t) cos (ωct + θi ) f(t) = A Trong ñó d(t) di n t d li u và có giá tr ±1 . A là tr hi u d ng. Ð th y v n hành c a vòng Costas, gi s vòng ñang tr ng thái khóa. Hai m ch l c có tác d ng lo i b t n s cao nên ngã ra c a các m ch l c ch còn các thành ph n : d(t) / 2) cos ( θi - θo ) y1(t) = (A d(t) / 2) sin ( θi - θo ) y2(t) = (A Trong ñó (θi - θo ) là ñ sai pha. Y1(t) và y2(t) qua m ch nhân trư c khi vào m ch l c ñ l y ra hi u th m t chi u ef dùng ñi u khi n VCO. ef = km A2 d2 (t) sin 2( θi - θo ) km là h ng s và d2 (t) = 1 , v y ef = km A2 sin 2( θi - θo ) Bi u th c c a ef gi ng như bi u th c xác ñ nh hi u th m t chi u c a vòng khóa pha chu n. Ði m khác bi t là ef=0 khi (θi - θo)=0° hay 180° trong trư ng h p vòng Costas. Tóm l i, vòng Costas có th ñư c khóa v i hai giá tr góc tương ng v i pha c a tín hi u vào. Trong (H 7.24) tín hi u l y ra ñ gi i mã và ph c h i d li u là y2(t)=(A d(t) / 2) cos( θi - θ0 ) t l v i d(t). N u vòng khóa v i pha ngư c l i thì tín hi u l y ra nhánh y1(t) . 7.2.2.8 PSK vi phân (Differential PSK, DPSK) : Gi i ñi u ch PSK yêu c u ph c h i tín hi u d li u máy thu d a vào sóng mang có pha tuy t ñ i ñã bi t. Ði u này ñòi h i máy phát ph i g i m t tín hi u ñ máy thu tham kh o pha. M t khác dùng gi i ñi u ch vòng Costas máy thu có th nh n ñư c m t tín hi u ngh ch pha. Ð kh c ph c các khuy t ñi m này ngư i ta dùng phương pháp ñi u ch PSK vi phân. Nguyên t c c a PSK vi phân là dùng s thay ñ i c a d li u ñ ñi u ch sóng mang ch không ph i chính d li u. Ð th c hi n vi c này ngư i ta so sánh d li u hi n hành v i d li u vào trư c ñó, n u hai tín hi u này gi ng nhau ta ñư c m t pha c a sóng mang và n u chúng khác nhau ta ñư c m t pha ngư c l i. Nơi thu và phát ph i th a thu n v i nhau v bít
tham kh o ñ u tiên trư c khi phát d li u ñ tín hi u ñư c ph c h i ñúng như ñã phát ñi. (H 7.25) cho ta sơ ñ kh i c a m t m ch DPSK. (H 7.25) Ngã ra c a c ng EX-NOR là 1 khi hai tín hi u vào có cùng logic 1 ho c 0 và là 0 khi hai tín hi u vào khác logic. M ch Flipflop D t o th i gian tr ñúng1 bít B ng 7.2 cho k t qu ñi u ch DPSK v i bít tham kh o là 1. B ng 7.2 Ði u ch DPSK D li u vào 11011100110 ⊕⊕ ................ ⊕ ...... ⊕ Tín hi u mã hóa 1 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 1 Bít tham kh o  0 0 0π π π π0 π π π 0 Pha truy n (H 7.26) là m ch gi i ñi u ch DPSK và k t qu gi i ñi u ch tín hi u ra trong b ng 7.2 cho ta l i tín hi u ñã truy n b ng 7.3 (H.26) B ng 7.3 Tín hi u gi i mã DPSK B n tin mã hóa 111000010001 B n tin ñã d i 111000010001 D li u ra 11011100110 7.2.3 M t s v n ñ k thu t khác trong modem : 7.2.3.1 Ð ng b hóa Modem . 7.2.3.2 Ph c h i xung ñ ng h . 7.2.3.3 M ch ng u nhiên hóa và gi i ng u nhiên (scrambler và descrambler) . 7.2.3.4 Sơ ñ kh i m t modem PSK tiêu bi u .
7.2.3.5 M ch l c dùng t khóa (Switched capacitor) . 7.2.3.1 Ð ng b hóa Modem : Ð h th ng truy n tín hi u qua modem ho t ñ ng t t, modem phát và thu ph i ñ ng b v i nhau, công vi c này g i là ñ ng b hóa modem. Trong th i gian tr gi a RTS và CTS, máy phát phát ñi chu i tín hi u ñ thi t l p s ñ ng b g i là chu i training sequence. Tùy theo lo i ñi u ch , t c ñ bit và m c ñ ph c t p c a modem mà chu i training sequence s hoàn thành m t s trong các nhi m v sau: - Xác ñ nh (verify) s liên t c c a sóng mang (kích ho t RLSD) - Kh i ñ ng m ch ng u nhiên hóa. - Kh i ñ ng m ch cân b ng t ñ ng. - Ð ng b tín hi u sóng mang thu phát. - Ð ng b xung ñ ng h thu phát. - Ng t m ch tri t ti ng d i trên ñư ng dây tho i. - Thi t l p ñ l i cho m ch AGC Modem v n t c th p Thư ng là lo i không ñ ng b và dùng FSK nên không c n các m ch ph c h i sóng mang, ng u nhiên hóa. Các m ch cân b ng ñư c ñi u ch nh b ng tay và không c n kh i ñ ng. Chu i training là các bit ngh . Modem v n t c trung bình và cao Ðó là các modem có t c ñ trên 2400 bps, thư ng dùng ñi u ch PSK ho c QAM nên ph i có m ch ph c h i sóng mang. Các modem này là lo i ñ ng b nên ph i có m ch ph c h i xung ñ ng h . Yêu c u có m ch ng u nhiên hóa và gi i ng u nhiên cùng m ch cân b ng t ñ ng (automatic equalizers) Thí d modem Bell 208 là lo i ñ ng b , v n t c 4800-bps dùng k thu t 8-DPSK có chu i traning g m 78 ký hi u, m i ký hi u g m 3 bit (tribit, chi m 0.625 ms). V y th i gian c a chu i training kho ng 48,75 ms. Ðây là kho ng th i tr gi a RTS và CTS như ta ñã th y trư c ñây. 7.2.3.2 Ph c h i xung ñ ng h : Ð ph c h i xung ñ ng h , ngư i ta dùng tín hi u ra t m t kênh (I ho c Q) EX-OR v i chính nó sau khi làm tr 1/2 bit (H 7.27). Tín hi u ra có t n s g p ñôi tín hi u m i kênh ñư c ñưa vào m ch PLL ñ khóa pha c a tín hi u dao ñ ng máy thu, ñ b o ñ m m ch PLL ho t ñ ng t t yêu c u tín hi u ph i có s thay ñ i tr ng thái thư ng xuyên, ñó là lý do ph i s d ng m ch scrambler.
(H 7.27) 7.2.3.3 M ch ng u nhiên hóa và gi i ng u nhiên (scrambler và descrambler): Ð có th ph c h i xung ñ ng h , d li u ph i thư ng xuyên thay ñ i gi a 2 tr ng thái 1 và 0. Ð b o ñ m ñư c ñi u ki n này, ngư i ta dùng bi n pháp ng u nhiên hóa (scrambler) chu i d li u máy phát và dĩ nhiên ph i dùng m ch gi i ng u nhiên ñ tái t o chu i d li u nh n ñư c máy thu (descrambler). (H 7.28 ) là m ch scrambler và descrambler. (a) (H 7.28) (b) D li u ra kh i m ch scrambler có giá tr xác ñ nh b i: Khi chu i d li u thay ñ i gi a 2 tr ng thái 0 và 1 bình thư ng, ngã ra c ng OR m c 0, chu i d li u qua m ch và không thay ñ i Khi chu i d li u liên ti p là 4 bit 0 ho c 1, ngã ra c ng OR lên 1 và d li u ñ n t DTE qua c ng EX-OR s b ñ o: Như v y, ngã ra m ch không bao gi vư t quá 4 bit cùng lo i. máy thu, tín hi u ra t m ch descrambler th a: Thay fm t bi u th c trên: Như v y tín hi u ban ñ u ñã ñư c ph c h i. 7.2.3.4 Sơ ñ kh i m t modem PSK tiêu bi u :
(H 7.29) là sơ ñ kh i c a m t modem dùng k thu t PSK tiêu bi u: Ph n phát M ch ñ nh th i phát (transmitter timing): M ch t o các xung ñ ng h khác nhau theo yêu c u c a modem phát. Xung ñ ng h ch có th ñư c t o ra t bên trong m ch hay d n xu t t tín hi u trên ñư ng SCTE c a DTE. M ch ki m soát kh i ñ ng (Start sequence controller): Khi RTS lên cao, m ch này cho phép truy n sóng mang tương t qua SW1. Sóng mang này chưa bi n ñi u vì SW2 chưa ñư c phép. Ð ng th i, m ch này cũng báo cho m ch t o m u/ng u nhiên hóa kh i ñ ng s truy n chu i ki m soát (training sequence), m ch ki m soát s cung c p th i tr gi a tín hi u RTS và CTS, kích ho t SW2 và ñưa CTS lên m c cao khi h t th i gian này (kho ng 48,5 ms). Khi RTS xu ng th p, m ch ki m soát vô hi u hóa SW1, ch m d t sóng mang trên ñư ng ñi n tho i. M ch t o m u và ng u nhiên hóa (pattern generator and scrambler): M ch t o m u cung c p chu i xung ñ c bi t cho ho t ñ ng ki m tra ñ ng b (training), và chu i bit 1(bit ngh ) cho trư ng h p s d ng ch ñ sóng mang liên t c. M ch ng u nhiên hóa cung c p chu i tín hi u ng u nhiên cho vi c ph c h i xung ñ ng h trong PSK M ch ñi u ch pha (Phase modulator): Bi n ñ i chu i d li u nh phân vào t DTE thành s bi n ñ i pha tương ng c a sóng mang tương t M ch cân b ng (Compromise equalizer): Ði u ch nh m ch l c ñ cung c p s cân b ng cho tín hi u kênh âm thanh (t o s bù tr v ñ l i và th i tr do ñư ng dây ñi n tho i t o ra). M ch khu ch ñ i ho c pad (amplifier or pad): ðây là m ch khu ch ñ i có ñ l i thay ñ i ñư c ñ b o ñ m biên ñ tín hi u phát. T, R, T1, R1: Hai ñư ng Tip và Ring thu phát Ngã vào và ra c a các m ch khu ch ñ i dùng giao ti p RS-232C. Ph n thu M ch tương thích cân b ng (Adaptive equalizer): ði u ch nh ñ c tuy n ñ l i và th i tr do t n hao c a ñư ng dây. M ch giám sát tín hi u (Signal quality monitor): Giám sát tín hi u tương t nh n ñư c ñ ñi u khi n m ch cân b ng. N u tín hi u nh n ñư c x u, m ch này s báo cho m ch ñi u khi n kh i ñ ng m ch cân b ng (Equalizer startup controller) ñ retrain m ch tương thích cân b ng. Trong su t th i gian training d li u không có giá tr . M ch ñi u khi n kh i ñ ng m ch cân b ng (Equalizer startup controller): ði u ch nh tương thích cân b ng khi nh n ñư c chu i training hay khi ph m ch t tín hi u thu ñư c dư i m c chu n M ch ph c h i sóng mang (Carrier recovery): Dò ra s hi n di n c a sóng mang thu ñư c và ki m soát tr ng thái ON/OFF c a ñư ng RLSD c a RS-232C. M ch này cũng ph c h i sóng mang và khóa pha c a tín hi u dao ñ ng n i (PLL) ñ cung c p tín hi u dao ñ ng cho m ch gi i ñi u ch . M ch gi i ñi u ch (Demodulator): Bi n ñ i s thay ñ i pha c a sóng mang nh n ñư c thành ra d li u nh phân tương ng. M ch ph c h i xung ñ ng h (Clock recovery): Ph c h i tín hi u ñ ng h phát và t o ra các tín hi u ñ ng h khác theo yêu c u c a máy thu.
M ch gi i ng u nhiên (Descrambler): Sau khi xung ñ ng h ñư c ph c h i, m ch này bi n ñ i tín hi u ng u nhiên thành chu i d li u ban ñ u.
(H 7.29) 7.2.3.5 M ch l c dùng t khóa (Switched capacitor) : L c là m t ch c năng r t cơ b n trong thông tin. Trư c ñây các m ch l c tác ñ ng thư ng s d ng các OPAMP là các IC s n xu t t công ngh ch t o BJT như 709 và 741. Tuy nhiên các lo i linh ki n này tiêu th m t năng lư ng ñáng k . Ngày nay, v i s phát tri n c a công ngh MOS, ngư i ta ch t o các OPAMP tiêu th năng lư ng r t ít nên ñư c s d ng r ng rãi. M t ti n b quan tr ng khác là s phát hi n các t khóa có th thay cho các ñi n tr . Các OPAMP MOS và các t khóa ñã ñư c k t h p ñ ch t o các m ch l c r t chính xác (H 7.30) cho d ng căn b n c a t khóa. (H7.30) Khi khóa K v trí 1 t C n p ñ n hi u th V1, cho khóa K sang v trí 2, lư ng ñi n tích ch y qua t C là : Q = C(V1-V2). N u khóa K ñư c chuy n qua l i v i t n s fs, dòng ñi n trung bình ch y t V1 ñ n V2 (gi s V1 > V2) là : i = C(V1 - V2).fs = Bi u th c cho th y m ch trên tương ñương v i m t ñi n tr R xác ñ nh b i : fs ñư c g i là t n s khóa (switching frequency), ph i r t l n hơn t n s c a tín hi u l c. Trong m ch trên V1 và V2 là các ngu n hi u th có giá tr không b nh hư ng do s chuy n khóa K. So sánh v i m t m ch l c h thông ñơn gi n dùng RC (H 7.31a), băng thông c a m t m ch l c dùng t khóa (H 7.31b) cho b i Bi u th c cho th y t n s ng t 3 dB ñư c xác ñ nh m t cách chính xác b i t n s fs
(a) (H 7.31) (b) M ch l c cơ b n dùng t khóa là m ch tích phân (H 7.32): (H 7.32) Nh c l i, hi u th ra c a m ch l c dùng t khóa ch tùy thu c vào fs và t s các ñi n dung, n u fs ñư c xác ñ nh m t cách chính xác, thì tính ch t c a m ch l c ch tùy thu c t s các ñi n dung. Các giá tr t n s c t fc, h s ph m Q và ñ l i c a m ch l c có th xác ñ nh ñu c ñ n ñ chính xác 0,1 %. B ng 7.4 cho m t s giá tr m u. B ng 7.4 Kh năng c a m ch l c dùng t khóa Thông s Giá tr T n s khóa (ñ ng h ) fs 1 - 500 kHz T n s ng t c a m ch l c f fs/1000 - fs/4 H s ph m Q t i ña 75 Ð l i c a băng thông (-30) - (+ 30) Ð chính xác dB Nhi u 0,2 % S m ch trong m t IC -100 dB V/ Ð n ñ nh nhi t 80 Biên ñ tín hi u ra 5 ppm/°C C p ngu n 2V ñ nh-ñ nh 2-15V (H 7.33) cho các m u m ch l c dùng t khóa : (a) là m ch l c h thông, (b) là m ch l c thư ng thông, (c) là m ch l c d i thông và (d) là m ch l c d i lo i.
(H 7.33) 7.3 M T S MODEM B T Ð NG B VÀ Ð NG B : 7.3.1 Modem b t ñ ng b 7.3.2 Modem ñ ng b . 7.3.3 K t n i modem qua h th ng ñi n tho i . 7.3.1 Modem b t ñ ng b : Là nh ng modem truy n v i v n t c tương ñ i th p. Modem b t ñ ng b tiêu bi u là lo t (serie) 103 c a h ng Bell. V n t c truy n c a lo t 103 là 300 bps trên kênh ñi n tho i, ñi u ch FSK, v n t c này tương ñương v i 27 ký t /s (gi s m i ký t g m 7 bít c a mã ASCII thêm 1 bít start, 2 bít stop và 1 bít parity). Chu n giao ti p dùng cho các modem này
là dòng ñi n vòng 20 mA ho c RS-232 ñã bàn ñ n trong chương trư c. Lo t 103 có th truy n song công v i 2 ñư ng dây, như v y h th ng dùng phương pháp phân chia t n s cho kênh truy n (FDM). Kho ng t n s t 300 ñ n 3000 Hz chia làm hai d i : t 300 ñ n 1700 Hz và t 1700 ñ n 3000 Hz. Ph t n cho (H 7.34) (H 7.34) Trong m i d i t n ñ u có t n s mark và space : Trong d i t n th p các t n s ñó là 1270 Hz và 1070 Hz và trong d i t n cao là 2225 Hz và 2025 Hz. T n s trung tâm là 1170 Hz và 2125 Hz. Kho ng cách t n s mark và space là 200 Hz, v n t c truy n bít là 300 bps nên băng thông c a tín hi u là 800 Hz. Ta th y : FFSK1 = 1170 Hz và FFSK2 = 2125 Hz ; 3 br = 900 fm - fs = 200 = (2/3) br = (2/3).300 Có th nói các t n s fm và fs ch n trong lo t 103 th a các ñi u ki n v tính kinh t H s h trong hai d i t n cao và th p ñ u b ng 0,67 và cho hai h s Bessel (H 7.35) Trư c khi liên l c ngư i ta ph i th a thu n v i nhau bên nào s phát và thu d i t n nào - cao hay th p - Ði u này th c hi n b ng cách gi ñ nh m t bên phát sinh cu c g i và bên kia tr l i. Modem c a ngư i g i là originate modem và modem kia là answer modem. Thông thư ng originate modem phát trên băng t n th p và thu trên băng t n cao và ngư c l i cho answer modem. (H 7.35) cho sơ ñ kh i c a h th ng modem 103, bên phát là m t thi t b ñ u cu i và bên thu là m t máy tính V n hành c a modem và các kh i ch c năng ñư c mô t dư i ñây :