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La modulazione dei segnali

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La modulazione dei segnali

Spesso il collegamento tra computer viene realizzato tramite connessione telefonica che consente una trasmissione seriale dei dati su grandi distanze.


Tali dati non possono essere logicamente inseriti su linea telefonica senza che questi vengano distorti in modo tale che siano irriconoscibili dal ricevente, perciò sono state realizzate apparecchiature in grado di modulare il segnale in modo da evitare errori gravi.


Per evitare la deformazione e l'attenuazione del segnale si usa un segnale elettrico detto portante sinusoidale.


Questa operazione viene effettuata su un segnale modulante tramite un dispositivo chiamato modem. La tecnica usata è detta quindi modulazione e consiste nel modificare uno dei parametri fondamentali dell'onda sinusoidale (ampiezza, frequenza o fase).



La modulazione soddisfa due principali necessità:

Ampliare la distanza percorribile del segnale data la maggior 757c25h potenza della portante

Adattare le caratteristiche dell'informazione al canale di comunicazione (adattare lo spettro del segnale alla banda passante)

Spettro = larghezza segnale, Banda passante = larghezza canale


Sia il segnale portante che il segnale modulante possono essere analogici o digitali

Digitale = Onda quadra o impulsi - Analogico = Sinusoide

Ampiezza (A) = AM (D) = ASK

Frequenza    (A) = FM (D) = FSK

Fase  (A) = PM (D) = PSK


La modulazione di ampiezza

Se si opera in modulazione di ampiezza o ASK la portante non viene modificata per tutto il tempo di permanenza di un livello alto sulla modulante, mentre la sua ampiezza viene ridotta quando viene rilevato un livello basso del segnale digitale.

Questa operazione può essere eseguita in due modi: Modulazione di ampiezza a 2 livelli (Differenziale); Modulazione di ampiezza a 3 livelli (Assoluta).


La modulazione di ampiezza differenziale (2 livelli) ha come vantaggio che il circuito risulta più semplice e come svantaggi che non distingue l'assenza di segnale quindi riposo dal segnale a valore logico zero.


La modulazione di ampiezza assoluta (3 livelli) ha come vantaggio che distingue l'assenza di segnale dal segnale di valore logico zero diminuendo l'ampiezza della portante quando il segnale è a zero e aumentandola quando è a 1. Come svantaggio il fatto che il circuito è più complesso.

Il segnale modulato risente dei disturbi elettrici quindi non si riesce più a decodificare il segnale perché la sinusoide si impenna.


La modulazione di frequenza

La modulazione di frequenza o  FSK consiste nell'innalzare la frequenza di oscillazione della portante rispetto al livello di regime in presenza di un 1 logico sulla modulante e nel ridurre la frequenza stessa in presenza di uno 0.




La modulazione di fase

La modulazione di fase o PSK consiste nello spostare la fase della portante rispetto al livello di regime dando origine a un'inversione di fase in presenza di un 1 logico sul segnale modulante.


Se si affianca alla modulazione di fase una di ampiezza si ottiene la modulazione QAM che permette di trasmettere più di un bit alla volta sulla stessa portante, aumentando cosi la quantità di bit trasmettibili nell'unità di tempo.


La classificazione dei modem

Per effettuare una comunicazione tra ricevente e trasmettitore occorre porre agli estremi della linea telefonica due modem che devono usare lo stesso standard di modulazione e la stessa velocità di trasmissione.


La velocità di trasmissione

La velocità di trasmissione dei modem è espressa in baud/sec e esprime il numero di modulazioni effettuate in un secondo.


PRINCIPALI CATEGORIE DI MODEM:


I modem a 300 bit/s (CCITT V21)

Sono modem con velocità di trasmissione pari a 300 bit/s che realizzano un collegamento full-duplex a modulazione di frequenza.

La comunicazione full-duplex tra computer è realizzabile incrociando i canali di comunicazione dei modem, in modo che il canale di trasmissione dell'uno sia collegato con quello di ricezione dell'altro.

Lo standard V21 prevede la possibilità di definire dinamicamente la logica dei canali, in modo che lo stesso canale del modem possa assumere funzioni diverse.

Prevede quindi due modalità di funzionamento del modem chiamate originate e answer

Il CCITT V21 veniva usato per la connessione tra computer e mainframe multiutente data la sua semplicità e la sua velocità sufficiente per queste operazioni ma scarsa per altre più complesse.




I modem a 600/1200 bit/s a modulazione di fase (CCITT V22)

I modem V22 operano a 1200 bit/s e operano tramite modulazione di fase, modulando 2 bit alla volta alla velocità reale di 600 modulazioni al secondo.

In pratica vengono scelti 4 valori per la fase e viene associata ad ognuno di essi una particolare configurazione di 2 bit la quale nel corso della modulazione viene trattata come un'unica unità di informazioni da trasmettere.

In oltre se il V22 viene a velocità 1200 bit/s si può attivare la modalità fall back per la quale, se viene rilevato un numero troppo alto di errori di trasmissione viene attivata autonomamente la modalità 600 bit/s passando a modulare un bit alla volta.


I modem a 2400 bit/s (CCITT V22 bis)

I modem V22 bis opera a 2400 bit/s a modulazione di tipo QAM. In pratica alla modalità prevista dal V22 viene aggiunta la possibilità di modificare anche l'ampiezza della portante consentendo la modulazione a 3 bit.







I modem a 600/1200 bit/s a modulazione di frequenza (CCITT V23)

I modem V23 utilizzano la modulazione di frequenza e operano a 1200 bit/s ma hanno la possibilità di operare anche a 600 bit/s.

I V23 sono stati progettati per la comunicazione half-duplex ma in realtà dato che possiedono due canali distinti possono essere usati anche per le comunicazioni di tipo full-duplex.

Però, visto che solo uno dei due canali può lavorare a pieno regime e l'altro a soli 75 bit/s, la modalità full-duplex è realizzabile solo per comunicazioni con pochi dati, tipo la comunicazione tra computer in cui il canale principale viene usato per trasferire i dati mentre il secondario per inviare segnali di controllo.



I modem a 4800 bit/s (CCITT V27)

Questi modem operano a 4800 bit/s, utilizzano una modulazione di fase che consente di modulare tre bit alla volta con una velocità di 1600 baud/s


I modem a 9600 bit/s (CCITT V29 e V32)

I modem a 9600 bit/s rappresentano il limite massimo di velocità utilizzabile con le tecniche di modulazione tradizionali.

V29= Modulazione QAM che consente di modulare quattro bit alla volta (quadbit),

su un baud rate massimo di 2400 baud/s sfruttando una ripartizione di 8 fasi e 2

ampiezze.

V32= Per ottenere una velocità di 9600 bit/s in modalità full-duplex utilizzano un

dispositivo di cancellazione dell'eco fonico che consente di sovrapporre la banda di

trasmissione a quella di ricezione.


I modem Hayes compatibili

Le caratteristiche principali sono:

La risposta automatica, grazie al quale il modem dopo un certo numero di squilli di chiamata prende automaticamente il controllo della linea telefonica, tentando di connettersi con l'iterlocutore.

La chiamata automatica, grazie alla quale il modem in base alle indicazioni provenienti dal computer prende il controllo della linea, forma il numero telefonico e chiama l'iterlocutore.

L'individuazione dell'assenza della portante, grazie alla quale il modem riconosce l'interruzione del collegamento e si disconnette automaticamente dalla linea telefonica.

La determinazione automatica delle modalità di trasmissione, grazie alla quale il modem una volta composto il numero e individuata la presenza dell'interlocutore, si mette d'accordo con il modem ricevente sul protocollo da seguire per la comunicazione.













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