信號(hào)調(diào)制與解調(diào)
發(fā)布者:東郡網(wǎng)絡(luò) 時(shí)間:2015-08-29 00:00:00在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中,大多數(shù)要傳輸?shù)男盘?hào)都是具有較低頻帶的信號(hào),這種信號(hào)稱為基帶信號(hào)。如果用基帶信號(hào)直接傳輸,則這種傳輸方式稱為基帶傳輸,。但是,大多數(shù)信道不適宜進(jìn)行基帶信號(hào)的傳輸,因?yàn)檫@樣的低頻信號(hào)在傳輸中會(huì)產(chǎn)生很大的衰減和失真。在數(shù)字基帶傳輸中,我們知道可以通過(guò)數(shù)字編碼后在信道中直接傳輸數(shù)字信號(hào),但這也僅適用于近距離傳輸(如在同一局域網(wǎng)中),在復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中(如存在不同傳輸介質(zhì)和信道類型的網(wǎng)絡(luò)中),同樣不能直接這樣傳輸。因此,需要將基帶信號(hào)進(jìn)行調(diào)制,變換為適合信道傳輸?shù)男问剑{(diào)制是讓基帶信號(hào)去控制載波的某個(gè)(或某些)參數(shù),使該參數(shù)按照信息的規(guī)律進(jìn)行變化,這就是“調(diào)制”過(guò)程?!敖庹{(diào)”是“調(diào)制”的逆過(guò)程,即從調(diào)制后的信號(hào)中恢復(fù)原來(lái)的調(diào)制信號(hào)的過(guò)程。
調(diào)制與解調(diào)的關(guān)鍵術(shù)語(yǔ)
在調(diào)制和解調(diào)過(guò)程中涉及幾個(gè)非常關(guān)鍵的術(shù)語(yǔ),下面先來(lái)介紹這幾個(gè)術(shù)語(yǔ)。
1調(diào)制
首先我們要明白仆么叫調(diào)制,為仆么要進(jìn)行調(diào)制。調(diào)制最通俗的解釋就是用一種“能量大”的信號(hào)承載(可簡(jiǎn)單地理解為“背上”)另一種“能量小”的信號(hào)進(jìn)行傳播、傳輸。承載另一種信號(hào)的信號(hào)我們稱為載波或者載波信號(hào),而被承載信號(hào)才是我們真正要傳播或者傳輸?shù)男盘?hào)。就像不會(huì)游泳的人坐在船上,由船渡我們過(guò)河一樣,此時(shí)我們?nèi)司涂梢员茸霰怀休d信號(hào),而船就可以比做載波信號(hào)。
但是,調(diào)制不是僅把被承載信號(hào)附加在載波信號(hào)上就萬(wàn)事大吉了,因?yàn)樵趥鬏斚到y(tǒng)中真正發(fā)揮作用,需要的還是被承載信號(hào),載波信號(hào)只是一個(gè)載體,總得讓真正有用的被承載信號(hào)發(fā)揮作用。這時(shí)就得通過(guò)被承載信號(hào)的有關(guān)特性來(lái)決定載波信號(hào)的幅度、頻率或者相位。就像我們坐在船上不是由船自由漂流,而是由我們?nèi)藖?lái)決定船的行駛方向、路徑和速度等一樣。當(dāng)信號(hào)到了接收端時(shí),我們又得把被承載信號(hào)釋放出來(lái)(相當(dāng)于我們?nèi)讼麓?,恢復(fù)它的“自由身”,只有這樣,接收端才能真正接收到有用的信號(hào)。這個(gè)釋放的過(guò)程就是與調(diào)制相對(duì)的“解調(diào)”。
在對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行載波調(diào)制時(shí),我們所采用的也是模擬載波調(diào)制中的調(diào)幅、調(diào)頻和調(diào)相這三種調(diào)制技術(shù)。但它們對(duì)應(yīng)已有了另外的名字:AsK、FsK和PsK。這里之所以都稱之為“鍵控”,是指在這些調(diào)制技術(shù)中都是用電鍵進(jìn)行控制的,這是借用了電報(bào)傳輸中的術(shù)語(yǔ)。它們分別對(duì)應(yīng)于利用載波(正弦波)的幅度、頻率或相位來(lái)承載數(shù)字基帶信號(hào),可以看做是模擬線性調(diào)制和角度調(diào)制的特殊情況。
2調(diào)制信號(hào)
調(diào)制信號(hào)就是用于對(duì)載波信號(hào)中某個(gè)參數(shù)進(jìn)行特性控制,使其按照自己的對(duì)應(yīng)參數(shù)特性變化的信號(hào)(也是最終要傳輸?shù)挠杏眯盘?hào)),以便在接收端可以根據(jù)這個(gè)被控制的特性還原出原始的調(diào)制信號(hào)。
調(diào)制信號(hào)通常是低頻信號(hào),可以是模擬信號(hào),也可以是數(shù)字信號(hào),所以也就有對(duì)府的模擬信號(hào)調(diào)制(或模擬調(diào)制)和數(shù)字信號(hào)調(diào)制(或數(shù)字調(diào)制)。數(shù)字調(diào)制與模擬調(diào)制在本質(zhì)上沒(méi)有仆么區(qū)別,都屬于正弦波調(diào)制,只是源信號(hào)不同。數(shù)字調(diào)制中的源信號(hào)為離散型的脈沖數(shù)字信號(hào),而模擬調(diào)制中的源信號(hào)為連續(xù)型的正弦波信號(hào)。在此僅介紹數(shù)字信號(hào)調(diào)制技術(shù)。
(1)載波信號(hào)
載波就是用來(lái)載送有用低頻調(diào)制信號(hào)的信號(hào)波,通常是一種高頻信號(hào)。通過(guò)調(diào)制技術(shù)就可以把調(diào)制信號(hào)和載波信號(hào)進(jìn)行疊加,使載波信號(hào)的某些參數(shù)特性(如信號(hào)幅度、信號(hào)頻率或信號(hào)相位等)按調(diào)制信號(hào)變化。具體是載波的哪個(gè)參數(shù)會(huì)隨著調(diào)制信號(hào)發(fā)生變化,要視具體的調(diào)制類型而定,如果被控制的參數(shù)為幅度,則把這種調(diào)制稱為調(diào)幅;如果被控制的參數(shù)為頻率,則把這種調(diào)制稱為調(diào)頻;如果被控制的參數(shù)為相位,則把這種調(diào)制稱為調(diào)相。到達(dá)接收端后,通過(guò)解調(diào)技術(shù)從已調(diào)信號(hào)中分離出有用的數(shù)據(jù)即可。
那為什么要用載波進(jìn)行調(diào)制?因?yàn)橥ǔN覀円l(fā)送的數(shù)字信號(hào)的頻率是比較低的,如果按照本身的頻率來(lái)傳輸,信號(hào)的衰減比較嚴(yán)重,不利于遠(yuǎn)距離傳輸。打個(gè)比方,如果我們要送一樣物品(相當(dāng)干這里所說(shuō)的“調(diào)制信號(hào)”)到達(dá)某個(gè)比較遠(yuǎn)的地方,僅靠我們?nèi)肆赡芎芾щy,甚至根本無(wú)法達(dá)到目的(因?yàn)槲覀兊乃俣群艿?,體力有限),但是如果我們使用像汽車、火車等這類交通工具來(lái)運(yùn)輸,就很輕松了,這時(shí)的交通工具就相當(dāng)于我們這里所說(shuō)的“載波”。使用載波傳輸,我們可以將數(shù)據(jù)的信號(hào)加載到載波的信號(hào)上,接收方按照載波的頻率來(lái)接收數(shù)據(jù)信號(hào)。由于有用的數(shù)據(jù)源信號(hào)波的波幅與無(wú)用的載波信號(hào)波的波幅是不同的通過(guò)進(jìn)行波幅過(guò)濾就可以將數(shù)據(jù)源信號(hào)提取出。
(2)已調(diào)信號(hào)
已調(diào)信號(hào)是載波信號(hào)在被調(diào)制信號(hào)調(diào)制后所產(chǎn)生的新信號(hào),它同時(shí)具備了原來(lái)調(diào)制信號(hào)和載波信號(hào)的雙重特性(既不完全等同于原來(lái)的調(diào)制信號(hào),也不完全等同于載波信號(hào))。如在模擬信號(hào)調(diào)制中采用的是調(diào)幅這種調(diào)制技術(shù),載波的振幅會(huì)受調(diào)制信號(hào)的控制,但頻率、相位仍是由載波信號(hào)決定的,所以最終的已調(diào)信號(hào)就是與調(diào)制信號(hào)振幅一致,頻率和相位與載波信號(hào)一致的新信號(hào)。
(3)解調(diào)
解調(diào)是調(diào)制的反過(guò)程,是從已調(diào)信號(hào)中通過(guò)某種技術(shù)(如低通濾波器等)恢復(fù)出原來(lái)調(diào)制信號(hào)的過(guò)程,因?yàn)槲覀冏罱K有用的還是原來(lái)的調(diào)制信號(hào)。之所以要先經(jīng)過(guò)調(diào)制過(guò)程,就是為了便于低頻信號(hào)在信道中的遠(yuǎn)距離、高效傳輸。到了目的地(接收端)后,自然要把它還原出來(lái)
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