数字信号解调的基本原理
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数字信号处理中的调制与解调技术数字信号处理技术在现代通信中扮演着至关重要的角色。
它可以对信号进行调制与解调,使得信号可以在不同的载体(比如无线电波、光纤等)传输和传递。
本文将介绍数字信号处理中的调制与解调技术。
一、调制技术调制技术是将基带信号(即未调制的信号)转换为能够在载体中传输的信号的过程。
它可以用来改变信号的频率、幅度和相位等属性。
常见的调制技术包括幅度调制(AM)、频率调制(FM)和相位调制(PM)等。
1. 幅度调制(AM)幅度调制是最简单的调制技术之一,它通过将基带信号和一个高频载波信号进行乘法运算,来改变信号的幅度。
结果可以用下式表示:s(t) = Ac[1 + m(t)]cos(2πfct)其中,Ac是载波的幅度,f是载波频率,m(t)是基带信号,s(t)为调制后的信号。
可以看出,载波信号的幅度随着基带信号而变化,从而实现了对信号幅度的调制。
2. 频率调制(FM)频率调制是一种常见的调制方式,在广播电台、卫星通信等领域得到广泛应用。
它是通过改变载波频率的大小,来反映出基带信号的变化。
这个过程可以用下式表示:s(t) = Ac cos[2πfc t + kf∫m(τ)dτ]其中,kf是调制指数,m(t)是基带信号,∫m(τ)dτ是对基带信号的积分。
这里,频率调制实质是将基带信号的斜率值转化为频率的变化,从而体现了基带信号的变化。
3. 相位调制(PM)相位调制是另一种常见的调制方式,它通过改变相位来反映出基带信号的变化。
相位调制可以用下式表示:s(t) = Ac cos[2πfct + βm(t)]其中,β是调制指数,m(t)是基带信号。
可以看出,相位调制实质上是将基带信号的变化转化为相位的变化。
二、解调技术解调技术是将调制后的信号还原为原始基带信号的过程。
它在通信中起着至关重要的作用,可以保证信息的正确传递。
1. 相干解调相干解调是最常见的解调方式,它是通过连续时间信号的乘法运算来分离出基带信号的。
叙述调制解调器概念及工作原理
调制解调器(Modem)是一个将数字信号转换为模拟信号(调制)传输到远程地点,并将接收到的模拟信号转换为数字信号(解调)的设备。
调制解调器主要用于将计算机或其他数字设备产生的数字数据信号传送到远程位置,例如通过电话线传输数据。
调制解调器的工作原理如下:
1. 调制(Modulation):调制器接收到来自数字设备的二进制数据信号,并将其转换为模拟信号。
这通常通过将数字信号与一个称为载波信号的高频调制信号相乘来实现。
这样可以使数字信号能够在模拟信道上传输。
2. 传输(Transmitting):调制器将调制后的模拟信号通过传输介质(如电话线)发送到远程设备。
传输介质可以是电线、光纤或无线电波等。
3. 解调(Demodulation):远程设备上的解调器接收到发送的模拟信号,并将其转换为数字信号。
解调器使用与发送端相同的载波信号和调制技术来反向操作。
解调器提取并恢复出原始的数字信号。
4. 接收(Receiving):解调后的数字信号传送到接收设备,如计算机或其他数字设备。
调制解调器的速度通常以位每秒(bps)来衡量。
调制解调器的速度取决于多个因素,包括调制技术、传输介质的带宽和信
号噪声等。
调制解调器在互联网和通信领域起着重要的作用,它们允许计算机之间进行数据交换,并连接到因特网。
IQ调制解调原理1. 什么是IQ调制解调在通信领域,IQ调制解调是指使用两路信号,即正交信号 I 和 Q 分量,来表达数字或模拟信号的一种调制和解调方式。
I 指的是实部,Q 指的是虚部。
这种调制方式常用于无线通信系统中,如蜂窝移动通信系统、卫星通信系统等。
IQ调制解调允许同时在相同的频率上发送两个独立的信号,从而实现更高的信道利用率和更好的抗干扰性能。
它广泛应用于高速无线通信、调频广播、数字电视和高清视频传输等领域。
2. IQ调制原理IQ调制的核心原理是将要传输的信号分为两个正交分量,即 I 和 Q 分量。
I 和Q 分量可以用正弦和余弦函数进行表示,也可以用基带数字信号进行表示。
假设要传输的数字信号为 bit sequence,其中 0 表示低电平,1 表示高电平。
则IQ调制过程如下:1.将 bit sequence 分成两份,分别作为 I 和 Q 分量。
2.对于每一个 bit,若为0,则 I 分量置为低电平信号;若为1,则 I 分量置为高电平信号。
3.Q 分量可以选择与 I 分量正交的信号(正弦函数)来表示。
4.将 I 和 Q 分量进行线性叠加,得到最终的调制信号。
3. IQ解调原理IQ解调的过程是对接收到的IQ信号进行解调,将其还原为原始的数字信号。
解调过程如下:1.接收到的信号经过滤波和放大处理后,得到 IQ 分量。
2.对每一个时刻的 IQ 分量进行解调,得到 I 和 Q 两个序列。
3.对 I 和 Q 序列进行采样,得到 I 和 Q 分量的值。
4.对 I 和 Q 分量的值进行判断,若为低电平信号,则对应的 bit 为0;若为高电平信号,则对应的 bit 为1。
5.将所有的 bit 进行重新组合,得到原始的数字信号。
4. IQ调制解调示意图下面是一个示意图,展示了IQ调制解调的过程:示意图中的矩形波表示原始的数字信号,经过IQ调制后得到IQ信号。
经过信道传输后,接收端对IQ信号进行解调,得到原始的数字信号。
通信原理教程第三版课后答案1. 信号与系统。
1.1 信号的基本概念。
信号是指传递信息的载体,可以是电压、电流、光强等。
根据时间变化特性,信号可以分为连续信号和离散信号两种类型。
1.2 系统的基本概念。
系统是指对输入信号进行处理的装置,可以是电路、滤波器、调制器等。
系统的特性可以通过冲击响应、单位阶跃响应等来描述。
2. 模拟调制与解调。
2.1 调制的基本原理。
调制是将低频信号变换成高频信号的过程,常见的调制方式有调幅、调频、调相等。
2.2 解调的基本原理。
解调是将调制后的信号恢复成原始信号的过程,常见的解调方式有包络检波、同步检波等。
3. 数字调制与解调。
3.1 数字调制的基本原理。
数字调制是将数字信号转换成模拟信号的过程,常见的数字调制方式有ASK、FSK、PSK等。
3.2 数字解调的基本原理。
数字解调是将数字信号恢复成原始数字信号的过程,常见的数字解调方式有包络检波、相干解调等。
4. 传输介质与信道。
4.1 传输介质的分类。
传输介质可以分为导体、光纤、无线电波等,每种介质都有其特点和适用范围。
4.2 信道的特性。
信道的特性包括信噪比、带宽、衰减等,这些特性会影响信号的传输质量。
5. 多路复用技术。
5.1 时分复用。
时分复用是指将多路信号按照时间顺序进行复用的技术,可以提高信道的利用率。
5.2 频分复用。
频分复用是指将多路信号按照频率进行复用的技术,可以实现多路信号的同时传输。
6. 错误控制编码。
6.1 码的基本概念。
编码是将原始信号转换成另一种形式的过程,常见的码有奇偶校验码、循环冗余校验码等。
6.2 错误控制编码的原理。
错误控制编码可以通过增加冗余信息来实现对传输中出现的错误进行检测和纠正。
7. 数字信号处理。
7.1 采样定理。
采样定理规定了对于一个带限信号,如果采样频率大于其最高频率的两倍,就可以完全恢复原始信号。
7.2 量化与编码。
量化是将连续信号转换成离散信号的过程,编码是将离散信号转换成数字信号的过程。
数字信号处理什么是数字信号处理?数字信号处理(Digital Signal Processing,简称DSP)是一种利用数字计算机进行信号处理的技术。
它将输入信号采样并转换成数字形式,在数字域上进行各种运算和处理,最后将处理后的数字信号转换回模拟信号输出。
数字信号处理在通信、音频、视频等领域都有广泛的应用。
数字信号处理的基本原理数字信号处理涉及许多基本原理和算法,其中包括信号采样、量化、离散化、频谱分析、滤波等。
信号采样信号采样是指将连续的模拟信号转换为离散的数字信号。
采样定理指出,为了能够准确地还原原始信号,采样频率必须大于信号中最高频率的两倍。
常用的采样方法有均匀采样和非均匀采样。
量化量化是将连续的模拟信号离散化为一组有限的量化值。
量化过程中,需要将连续信号的振幅映射为离散级别。
常见的量化方法有均匀量化和非均匀量化,其中均匀量化是最为常用的一种方法。
离散化在数字信号处理中,信号通常被表示为离散序列。
离散化是将连续的模拟信号转换为离散的数字信号的过程。
频谱分析频谱分析是一种用于研究信号频域特性的方法。
通过对信号的频谱进行分析,可以提取出其中的频率成分,了解信号的频率分布情况。
滤波滤波是数字信号处理中常用的一种方法,用于去除信号中的噪声或不需要的频率成分。
常见的滤波器有低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器等。
数字信号处理的应用数字信号处理在许多领域都有广泛应用,下面列举了其中几个重要的应用领域:通信在通信领域,数字信号处理主要用于调制解调、信道编码、信号分析和滤波等方面。
数字信号处理的应用使得通信系统更加稳定和可靠,提高了通信质量和传输效率。
音频处理在音频处理领域,数字信号处理广泛应用于音频信号的录制、编码、解码、增强以及音频效果的处理等方面。
数字音乐、语音识别和语音合成等技术的发展离不开数字信号处理的支持。
视频处理数字信号处理在视频处理领域也发挥着重要作用。
视频压缩、图像增强、视频编码和解码等技术都离不开数字信号处理的支持。
数字调频原理
数字调频(Frequency Modulation,简称FM)是一种用于调制
和解调信号的调制方式。
它通过改变载波信号的频率来携带信息。
在数字调频系统中,信息信号被转换为数字形式,并与载波信号相乘,使得载波信号的频率按照信息信号的变化而变化。
这种调频方式相对于模拟调频具有许多优势,例如信号质量更稳定、抗干扰能力更强以及噪声影响较小。
数字调频通常使用连续相位调制(Continuous Phase Modulation,简称CPM)来实现。
CPM基于对信号的相位进
行变化,而不是对信号的幅度进行改变。
这种调制方式可以降低信号的带宽,从而提高频谱效率。
此外,数字调频还具有良好的容错性,使得它在无线通信领域得到广泛应用。
数字调频的原理是将信息信号分为离散的样点,并对每个样点进行数字编码。
这些编码可以是二进制码、四进制码或其他形式的码。
编码后的信息信号与载波信号相乘,使得载波信号的频率按照信息信号的编码进行变化。
解调时,接收端将接收到的信号进行解码,并还原出原始的信息信号。
数字调频的实现涉及到频率变换器、数字编解码器以及相位锁定环路等电路。
由于数字技术的发展,现代数字调频系统能够实现更高的速率和更高的频谱效率。
现有的数字调频系统在无线通信、广播电视以及卫星通信等领域得到了广泛的应用。
一、概述在无线通信系统中,调制技术起着至关重要的作用。
其中,相位调制(PSK)和差分相位调制(DPSK)是常见的调制方式,它们能够在保持带宽效率的同时提供良好的抗干扰性能。
本文将重点介绍PSK和DPSK调制的工作原理。
二、PSK调制的工作原理1. 基本原理PSK调制是一种将数字信号转换为相位信号的调制方式。
在PSK调制中,数字信号被映射到不同的相位角度上,从而实现信号的调制。
对于二进制数字信号"0"和"1",可以分别映射到相角为0°和180°的两个相位上。
PSK调制可以实现二进制数字信号的传输。
2. 调制过程PSK调制的过程包括相位映射和载波调制两个主要步骤。
数字信号经过映射器将其映射到不同的相位上。
经过调制器与正弦载波相乘,得到调制后的信号。
经过滤波等环节,得到最终的PSK调制信号。
3. 解调过程PSK调制信号在接收端经过解调器解调时,需要进行相位解调。
解调器通过比较接收到的信号与参考信号的相位差来恢复数字信号。
在恢复数字信号的过程中,可以利用差分相位解调(Demodulation)等技术来提高系统的鲁棒性。
三、DPSK调制的工作原理1. 基本原理DPSK调制是相位调制的一种特殊形式,其特点在于仅传输相位变化的信息。
在DPSK调制中,相位调制比较的是连续时间的相位变化,而不是绝对的相位大小。
这种特性使得DPSK调制对于相位偏移和载波漂移具有较好的鲁棒性。
2. 调制过程DPSK调制的过程与PSK调制类似,主要包括映射和调制两个步骤。
不同之处在于,DPSK调制器比较的是相邻信号之间的相位差,而不是绝对的相位角度。
这种方式使得DPSK调制对于载波相位偏移具有一定的免疫能力。
3. 解调过程DPSK调制信号在接收端经过解调器解调时,也需要进行相位解调。
与PSK调制类似,在解调过程中可以利用相位差检测和信号重采样等技术来恢复数字信号,提高系统的性能。
数字信号处理数字信号处理(Digital Signal Processing,简称DSP)是指通过数学运算和算法实现对数字信号的分析、处理和改变的技术。
它广泛应用于通信、音频、视频、雷达、医学图像等领域,并且在现代科技发展中发挥着重要作用。
本文将介绍数字信号处理的基本原理和应用,以及相关的算法和技术。
一、数字信号处理的基本原理数字信号处理的基本原理是将连续的模拟信号转换为离散的数字信号,再通过算法对数字信号进行处理。
这个过程主要包括信号采样、量化和编码三个步骤。
1. 信号采样:信号采样是指以一定的时间间隔对连续的模拟信号进行离散化处理,得到一系列的采样点。
通过采样,将连续的信号转换为离散的信号,方便进行后续的处理和分析。
2. 量化:量化是指对采样得到的信号进行幅度的离散化处理,将连续的幅度变为离散的幅度级别。
量化可以采用线性量化或非线性量化的方式,通过确定幅度级别的个数来表示信号的幅度。
3. 编码:编码是指对量化后的信号进行编码处理,将其转换为数字形式的信号。
常用的编码方式包括二进制编码、格雷码等,在信息传输和存储过程中起到重要作用。
二、数字信号处理的应用领域数字信号处理被广泛应用于各个领域,以下介绍几个主要的应用领域:1. 通信领域:在通信领域中,数字信号处理用于信号的调制、解调、编码、解码等处理过程。
通过数字信号处理,可以提高通信系统的性能和可靠性,实现高速、高质量的数据传输。
2. 音频和视频处理:在音频和视频处理领域,数字信号处理可以用于音频和视频的压缩、解压、滤波、增强等处理过程。
通过数字信号处理,可以实现音频和视频信号的高保真传输和高质量处理。
3. 医学图像处理:在医学图像处理领域,数字信号处理可以用于医学图像的增强、分割、识别等处理过程。
通过数字信号处理,可以提高医学图像的质量和准确性,帮助医生进行疾病的诊断和治疗。
4. 雷达信号处理:在雷达领域,数字信号处理可以用于雷达信号的滤波、目标检测、跟踪等处理过程。
简述调制解调器的基本工作原理宝子!今天咱们来唠唠调制解调器这个超酷的小玩意儿的工作原理呀。
你可以把调制解调器想象成一个超级翻译官。
咱知道,电脑啊、手机这些设备,它们说的话是数字信号的语言,就像是一群聪明的小机器人在那用0和1的代码聊天呢。
可是呢,电话线或者电缆这些传输线路啊,它们就像一群老顽固,只听得懂模拟信号这种古老的语言。
这可咋办呢?这时候调制解调器就闪亮登场啦。
调制解调器在发送数据的时候啊,就像是一个魔法厨师。
它把数字信号这个原料,按照特殊的配方,变成模拟信号这个美味佳肴。
比如说,数字信号可能是像“010101”这样一串冰冷的代码,调制解调器就把它变成那种有高有低、有起有伏的模拟信号波形,就好像把一块方方正正的冰块雕成了一个超酷的冰雕艺术品。
这个过程就叫做调制啦。
就像你把一个普通的面团捏成了可爱的小动物形状一样,从一种普通的状态变成了一种特别的、适合在特定环境(电话线之类的传输线路)里传输的状态。
然后呢,这个模拟信号就顺着电话线或者电缆这些“高速公路”欢快地跑起来啦。
它就像一个小邮差,带着我们的数据信息一路狂奔。
等这个模拟信号到达目的地的时候呀,比如说到达另一台电脑连接的调制解调器那里,这个调制解调器又要开始干活啦。
它现在就像一个超级考古学家,要把这个模拟信号还原成数字信号。
这个过程就叫解调。
它要仔细地看着这个模拟信号的波形,就像考古学家看着古老的化石一样,一点点地把数字信号的“0”和“1”找出来。
这个时候,那些原本被变成模拟信号的数字信号就又复活啦,又可以被电脑或者其他设备读懂啦。
你看,调制解调器就这么神奇地在数字信号和模拟信号之间搭起了一座桥梁。
如果没有它,我们的电脑和网络之间就像两个说不同语言的人,根本没法好好交流呢。
而且呀,调制解调器的速度还很重要哦。
就像你跑步一样,如果跑得慢,那数据传输就慢,你在网上看视频可能就卡得要死,打游戏也会一卡一卡的,那可太让人抓狂啦。
但如果调制解调器速度快呢,就像你开着跑车在高速上飞驰,数据传输得飕飕的,你看视频就超级流畅,打游戏也能畅快杀敌啦。
1第1章 PSK 调制和解调的基本原理回顾我们这里设计的课题(PSK 调制与解调)涉及到两种:2PSK 和2DPSK 1.1 三种数字调制的比较数字调制就是用载波信号的某些离散状态来表征所传送的信号,在接收端也对载波信号的离散调制参量进行检测。
和模拟信号一样,数字调制也有调幅、调频和调相三种基本形式,即有振幅键控(ASK )、移频键控(FSK )和移相键控(PSK )三种基本形式。
如下图所示:图1-1 三种调制方式图各种调制方式的对比分析。
由于噪声干扰的影响最终表现在收方恢复信码时的误码率性能上,所以系统的抗噪声性能可以用系统平均的误码率来表征。
即用各自系统的平均误码率P e 对广义信噪比ε的曲线来表示系统的抗噪声性能。
ε为输入信号每个码元的平均能量与输入噪声的单边功率谱(双边谱的二倍)密度之比,即称广义信噪比。
在此种条件下,可以用相同ε值或相同P e 去比较误码率P e 或ε的大小,从而合理地比较各种键控方式。
(1)ASK 相干解调 P e =1/2erfc[2ε]ε=A 2T/n 0(2)ASK 非相干解调P e ≈[1+πε21].e-ε/2(3)FSK 相干解调P e =1/2erfc[2ε](4)FSK(5)PSK(6)DPSK的意义.令2PSKe0(t)特性为:a也就是说,在一个码元持续时间T s内,e0(t)为:2cosωc t ,概率为Pe0(t)=-cosωc t ,概率为(1-P)即发送二进制0时(a n取+1)e0(t)取0相位;发送二进制符号1时(a n取-1)e0(t)取π相位。
调制可以采用模拟调制的方式产生2PSK,即2PSK信号可通过乘法器来得到。
也可以采用数字键控的方式产生。
调制原理见下:(a)模拟调制(b) 数字键控调制1-3 2PSK调制原理图1.3 2DPSK调制原理相对移相,就是利用载波相位的相对值来传递信息,也就是利用前后码元载波相位的相对变化来传递信息,所以也称为“差分移相”。
简述调制解调器的工作原理
调制解调器(Modem)是一种用于在数字通信系统中传输模拟信号和数字信号之间进行转换的设备。
它在发送端将数字信号转换为模拟信号进行传输,并在接收端将接收到的模拟信号转换回数字信号。
调制(Modulation)是将数字信号转换为模拟信号的过程。
在调制过程中,调制解调器将数字信号与一个特定的载波信号相结合,通过改变载波信号的某些特性(如振幅、频率或相位)来表示数字信号的不同值。
常见的调制方式包括频移键控调制(FSK)、相移键控调制(PSK)、振幅键控调制(ASK)等。
解调(Demodulation)是将模拟信号转换回数字信号的过程。
在解调过程中,调制解调器接收到经过传输的模拟信号,通过检测载波信号的某些特性的变化来还原出原始的数字信号。
解调过程可以根据调制方式的不同采用相应的解调算法,例如对于频移键控调制(FSK),可以通过检测信号的频率来判断数字信号的值。
调制解调器在数字通信系统中起到了桥梁的作用,使得数字信号能够通过模拟信道进行传输,并在接收端还原为原始的数字信号。
它在各种通信领域中得到了广泛的应用,如电话通信、无线通信、有线宽带接入等。
4psk调制解调原理4PSK调制解调原理一、引言4PSK调制解调是一种常用的数字通信调制解调技术,它在数字通信系统中具有重要作用。
本文将介绍4PSK调制解调的原理、特点及应用。
二、4PSK调制原理4PSK调制是指将输入的数字信号转换为相位调制信号的一种调制方式。
它是基于相位调制的一种变种,通过对数字信号的不同取值进行相位调制,将数字信号转换为相位连续的模拟信号。
具体来说,4PSK调制将每个输入符号映射到一个特定的相位值。
在4PSK调制中,共有4个相位点,分别对应4个可能的输入符号。
这4个相位点在复平面上形成一个正方形,每个相位点相隔90度。
在4PSK调制中,每个输入符号用两个比特表示,共有4种可能的符号组合。
将这些符号组合映射到不同的相位点上,即可实现4PSK 调制。
调制后的信号可以传输至接收端进行解调。
三、4PSK解调原理4PSK解调是指将接收到的相位调制信号转换为数字信号的一种解调方式。
解调的目标是将相位调制信号恢复为原始的数字信号。
在4PSK解调中,首先需要将接收到的信号进行相位检测。
相位检测是通过测量接收信号的相位,判断其所处的相位点。
在4PSK解调中,常用的相位检测方法有两种:差分相位检测和最小距离相位检测。
差分相位检测是通过比较相邻两个信号样本的相位差来判断所处的相位点。
最小距离相位检测是通过计算接收信号与每个相位点之间的距离,选取距离最小的相位点作为判决结果。
解调后,可以将恢复的数字信号进行后续处理,如解码、错误检测等。
四、4PSK调制解调的特点1. 高效性:4PSK调制解调是一种高效的数字通信技术,可以通过调整相位点的数量来实现不同的调制阶数。
2. 抗干扰性强:4PSK调制解调在传输过程中对噪声和干扰的抗性较强,能够有效地提高信号质量和传输距离。
3. 适应性强:4PSK调制解调可以适应不同信道条件和传输需求,具有较好的灵活性和适应性。
4. 简单性:4PSK调制解调的原理相对简单,实现成本较低,适用于各种数字通信系统。
数字调制和解调是数字通信中的基本概念。
数字调制是将数字信号转换为适合在信道上传输的模拟信号,而数字解调则是将接收到的模拟信号转换回数字信号。
数字调制通常使用I和Q两个正交分量来表示数字信号。
I和Q分量分别代表了正交调制的两个正交分量,可以将数字信号映射到这两个分量上,从而实现数字调制。
数字调制可以采用多种方式,例如QPSK、16QAM、64QAM等,每种调制方式可以表示的数字信号数量不同,从而实现不同的数据传输速率。
数字解调则是将接收到的模拟信号转换回数字信号。
数字解调通常使用数字信号处理技术,例如傅里叶变换、滤波器等,将接收到的模拟信号转换为数字信号,从而实现数字解调。
数字调制和解调是数字通信中非常重要的概念,它们是数字通信系统中实现数据传输的关键环节。
调制解调器的工作原理调制解调器(Modem)是一种电信设备,它可以将模拟的声音信号转换为数字信号,(调制),又可以将数字信号转换为模拟的声音信号(解调),它提供了一种方便、高效的数据传输方式,广泛应用在网络通信和互联网技术中。
调制解调器的原理是,通过在信号的频率特征上施加一定的信号变换,将模拟的信号转变成数字信号,再将数字信号逆过程转换为模拟的信号。
其原理就是将电话线上的模拟语音信号调制成模拟或数字信号,然后通过电缆传输出去,接收端的调制解调器会收到传输过来的模拟或数字信号,解调成电话线上的模拟信号。
首先,调制解调器需要将模拟信号转换为数字信号,这个过程叫做调制。
调制过程中,首先需要将声音信号转换为频率信号,这个过程叫做A/D转换,即从模拟信号到数字信号的转换过程。
A/D转换过程把模拟信号分割开,并将每个小片段的时域变量记录为一个数字。
这样,调制器就能够精确地编码数据,并将其传送到接收端。
其次,调制解调器需要对数字信号的传输进行压缩,这样便可以节省传输带宽,而改善了数据传输的速度。
压缩的方式主要有数据压缩和编码压缩,其中,数据压缩是一种简单的压缩技术,它可以把相同的数据聚集成一个字节;编码压缩则是一种更加复杂的压缩技术,它可以把相关的数据转换成一个编码字,从而减少传输的字节数。
最后,调制解调器需要将数字信号转换为模拟信号,这一过程叫做解调。
解调过程中,数据被转换成数字信号,然后再由D/A转换成模拟信号。
D/A转换是从数字信号转换为模拟信号的过程,它可以将数字信号转换成声音信号,最终将数据传送到接收端。
调制解调器是电信设备中最重要的一块,它可以实现模拟信号与数字信号的转换,并能够实现信号的压缩,从而改善了数据传输的速度,大大提高了互联网技术的使用效率。
因此,调制解调器的工作原理非常重要,在网络技术的发展中发挥着至关重要的作用。
7.3 数字信号解调的基本原理(简介)
7.3.1 2ASK信号的解调
2ASK信号有两种基本的解调方法,即非相干解调(包络检波法)与相干解调(同步检
测法)。 简单地说,非相干解调是指接收端不需要恢复载波信号即可实现解调的方法;相干
解调法则是在接收端必须恢复与发送端一致的载波才能实现解调的方法。
1.2ASK信号的非相干解调
2ASK非相干解调方框图如图7-29所示。
带通滤波器的作用是使2ASK信号完整地通过,经包络检波器后,输出其包络。低通滤
波器(LPF)的作用是滤除高频杂波,使基带信号(包络)通过。抽样判决器包括抽样、判
决及码元形成,经抽样、判决后将码元再生,即可恢复出数字序列。定时抽样脉冲(位同步
信号)是很窄的脉冲,通常位于每个码元的中央位置,其重复周期等于码元的宽度。
2. 2ASK信号的相干解调
2ASK相干解调方框图如图7-30所示。
相干解调就是
同步解调,要求接收机产生一个与发送载波同频、同相的本地载波信号,称其为同步载波或
相干载波。
设输入信号为)(tx=)(ts)cos(cct,本地载波为A)cos(11t,则乘法器输出
)(1ty=)(ts)cos(cct A)cos(11t
=0.5A)(ts)]()cos[(11cct+
0.5A)(ts)]()cos[(11cct (7-16)
低通滤波器输出
)(1ty
=0.5A)(tks)]()cos[(11cct (7-17)
式中,k为低通滤波器传输系数。
根据相干解调的定义,本地载波应与发送端载波同频、同相,即式(7-17)中,
1c
图7-29 2ASK非相干解调方框图
图7-30 2ASK相干解调方框图
=0,1c=0,最终输出
)(ty=0.5A)(tks
(7-18)
采用同步检波法,接收端必须提供一个与2ASK信号载波保持同频、同相的相干振荡信
号,可以通过窄带滤波器或锁相环来提取同步载波。显然,提取本地载波会导致设备复杂、
实现困难。
对于2ASK信号,通常使用包络检波法。包络检波法具有设备简单、稳定性好、可靠性
高、价格便宜等优点。
7.3.2 2FSK信号的解调
2FSK信号同样有两种基本的解调方法,即非相干解调(包络检波法)与相干解调(同
步检测法)。但是,由于从FSK信号中提取载波较困难,目前多采用非相干解调的方法,如
鉴频法、分路滤波包络检波法、过零点检测法等。
1.分路滤波包络检波法
分
路滤波包
络检波法
方框图如
图7-31所
示。
当频移宽度较大时,可把2FSK信号看成是两个幅移键控信号的叠加,此时,利用两个
中心频率为1f;2f的带通滤波器将两路分别代表1码和0码的信号进行分离,经包络检波
器后分别取出它们的包络。抽样
判决器起比较器作用,把两路包
络信号同时送到抽样判决器进
行比较,从而判决输出基带数字
信号。
若上、下支路的抽样值分别
用1y、2y表示,则当1y≥
2
y
时,判决输出1码:当1y<
2
y
时.判决输出0码。
分路滤波包络检波法方框
图各点波形如图7-32所示。
图7-31 分路滤波包络检波法方框图
图7-32 分路滤波包络检测法各点波形
分路滤波包络检波法的缺点是频带利用率低,但实现比较容易,主要用于解调相位不连
续的FSK信号。
2.过零点检测法
过零点检测法的基本思想是:2FSK信号的过零数随不同的载波而异,即频率高则过零
点数目多,频率低则过零点数目少,因此通过检测过零点数目可以判断载波的异同。过零点
检测法方框图如图7-33所示。
将
FSK信号经限幅、微分、整流得到与频率变化相应的单极性脉冲序列(该序列代表调频波
的过零点数),然后经脉冲形成电路形成一定宽度的脉冲,经低通滤波器形成相应的数字信
号,实现过零检测,各点波形如图
7-34所示。
过零点检测法广泛应用于数
字调频系统中,可用于解调相位连
续或相位离散的FSK信号。
图7-33 过零点检测法方框图
图7-34 过零点检测法各点波形
7.3.3 相移键控的解调
对于调相信号,相位本身携带信息,在识别它们时必须依据相位,因此,必须使用相干
解调法。
1. 绝对调相的解调
绝对调相解调原理框图如图7-35所示。
二进制绝对调相解调框图各点波形如图7-36所示。
2PSK信号相干解调的过程实际上是输入已调信号与本地载波信号进行极性比较的过
程,故常称为极性比较法解调。
在2PSK解调中,关键是恢复发送端的载波信号。通常的方法是倍频一分频法,如图
7-37所示。首先,对2PSK信号进行全波整流,实现倍频,产生频率为2Cf的谐波;然后
通过滤波器输出2Cf分量;最后经过二分频取得频率为Cf的本地相干载波,各点波形如图
7-38所示。
由于2PSK信号是以一个固定初相的未调载波为参考的,因此,解调时必须有与此同频、同
相的本地同步载波。从上面的分析可知,频率为Cf的本地相干载波的相位由于干扰、同步
误差等原因,存在相位模糊问题,即其相位是不确定的。如果本地相干载波的相位倒相(比
较图7-38④、⑤),即0相位变为π相位或π相位变为0相位,则会造成0判断为1、1判
断为0的判断错误。这种因为本地参考载波倒相,而在接收端发生错误恢复的现象称为“反
向工作”现象。因此,绝对调相的严重缺点是容易产生相位模糊,造成反向工作情况,实际
应用中使用少。
图7-35 2PSK解调原理框图
解决绝对调相严重缺点的方法是采用相对调相。
2.相对调相的解调
2 DPSK信号的解调有两种方式,一种是极性比较法解调,另一种是相位比较法解调。
极性比较法解调实际上是间接产生法相对调相的反过程,即先按绝对调相接收,把
图7-36 2PSK解调各点波形图
图7-37 倍频-分频法框图
图7-38 倍频一分频法各点波形图
2DPSK信号解调为相对码基带信号,然后经过码变换器将相对码变换为绝对码。极性比较
法解调方框图如图7-39所示。
图7-40说明了极性比较法解调的过程和DPSK是如何克服反向工作的。①、②、③、
④是载波未发生倒相时的解调波形,而①、⑤、⑥、④是载波发生倒相时的解调波形。可以
看到,无论本地载波是否发生倒相,最终的解调输出都是发送端发送的基带信号,这是因为
要经过码变换器的缘故。在码变换器中,按照式1nnnbab、式1nnnbba进行码
变换。
相位比较法解调直接使用相位比较器比较前、后码元载波的相位差而实现解调,故又称
差分相干解调法。相位比较法解调方框图如图7-41所示。
图7-39 极性比较法解调方框图
图7-40 2DPSK解调各点波形图
相位比较法不需要相干载波发生器,设备简单、实用,但需要精确的延时电路。延时电
路的输出起着参考载波的作用,乘法器起着相位比较(鉴相)的作用。相位比较法各点波形
如图7-42所示。
图7-41 相位比较法解调方框图
图7-42 相位比较法各点波形