Структура модему

Одна з можливих структурних схем модему містить типові функціональні вузли обробки й перетворення сигналів, із числа яких навмисно виключені деякі другорядні вузли, призначені для організації синхронізації й обробки службових сигналів. Далі вузли, що здійснюють пряме й зворотне перетворення в передавальній й прийомній частинах модему, розглядаються попарно.

Кодер/декодер призначені для захисту від помилок й “стиску” даних. Захист від помилок припускає включення в пакети переданих даних надлишкового циклічного коду (CRC), як й у локальних комп’ютерних мережах. При цьому як стандартні протоколи, що більш докладно описують формати даних (у тому числі число біт у коді CRC – 16 або 32), використовуються протоколи серії MNP (Microcom Networking Protocol компанії Microcom) або V.42/ V.44 (міжнародний стандарт ITU-T). Протокол V.42bis являє собою протокол стиску даних. Якщо не можна збільшити пропускну здатність лінії передачі через обмеження, що накладається теоремою Шеннона, то можна зменшити надмірність переданої текстової інформації, використовуючи властивість повторюваності ланцюжків символів у словах. Для цього на передавальному й прийомному кінці лінії модеми (точніше, їх кодери й декодери) організують і підтримують ідентичні динамічні словники у вигляді структур типу дерева з окремими символами як вузли. Досить передавати не самі слова, а, фактично, спеціальним образом описані (у вигляді чисел) частини словників (шляхи в дереві), що містять необхідні послідовності символів.

Скремблер/дескремблер роблять таке перетворення переданого й прийнятого сигналів, що виключає вплив довгих ланцюжків з логічних нулів або одиниць, а також коротких повторюваних послідовностей на надійність синхронізації в прийомної частини модему. Скремблер при необхідності “розріжує” такі послідовності за рахунок примусової вставки логічних нулів або одиниць, роблячи перетворені дані псевдовипадковими, а дескремблер видаляє зайві біти, відновлюючи вихідний вид даних. Описана проблема (залежність якості синхронізації від виду переданих даних) істотна, звичайно, не тільки при модемному зв’язку, але й при будь-яких видах обмінів цифровими даними по послідовній лінії передачі, у якій не передбачена посилка окремого синхросигналу. Така ситуація характерна для комп’ютерних мереж, у яких для рішення зазначеної проблеми замість простих кодів передачі використовуються коди, що самосинхронізуються (типу дворівневих кодів Манчестер-2 або трьохрівневих кодів з високою щільністю одиниць – КВП або BNZS в англійському варіанті назви).

Еквалайзер включається в прийомну частину модему й служить для компенсації залежності групового часу запізнювання в лінії від частоти. Для поліпшення якості передачі мовних сигналів їхні спектральні складові на різних частотах повинні приходити до віддаленого модему з однаковою затримкою. На практиці у високошвидкісних модемах власний груповий час запізнювання еквалайзера підбудовується автоматично.

У прийомній частини модемів, що працюють у дуплексному режимі на звичайній двопровідній телефонній лінії, потрібно здійснювати також луну-компенсацію. Проблема полягає в тому, що при дуплексному обміні передавальний модем може сприйняти породжений їм же сигнал, відбитий від іншого кінця лінії, як такий що прийшов від віддаленого модему. У стандартах для високошвидкісних модемів (зокрема, у стандарті V.34) передбачена процедура луни-компенсації й установлені обмеження на рівень відбитого сигналу (він повинен бути менше корисного сигналу не менш чим на 25…30 дб) і його максимальну затримку (не більше 200…300 мс). Практична реалізація луни-компенсації у високошвидкісних модемах передбачає автоматичне визначення параметрів відбитого сигналу (його амплітуди й затримки) на етапі встановлення з’єднання.

Фільтри й підсилювачі є традиційними пристроями при обробці сигналів на тлі шумів і перешкод і не мають потреби в більш докладному описі. У той же час модулятор і демодулятор у модемах реалізують специфічні й досить складні методи модуляції.

У сучасних модемах більша частина функцій виконується програмою, що управляє роботою цифрового сигнального процесора (ЦСП). Для виключення ефекту накладення спектрів принципове використання безперервних аналогових фільтрів. Потрібні також аналогові підсилювачі, АЦП і ЦАП для перетворення аналогових сигналів у цифрові й назад.