行连接。
2.2 数字信号调制解调方式介绍
我国的调幅广播频率规定为中波从535--1605Mz,短波为2--30MHz,频道间隔为9KHz。即每个电台的频带宽度限制在9KHz内,也就是音频信号的高音频率限制在4.5KHz以下。
调频广播是调频波的载波随着音频调制信号的变化而在载波中心频率(未调制以前的中心频率)两边变化,每秒钟的频偏变化次数和音频信号的调制频率一致,如音频信号的频率为1KHZ,则载波的频偏变化次数也为每秒1K次。频偏的大小是随音频信号的振幅大小而定。
在调频发射机中允许将最大频偏限制在75KHZ。我国的调频频率规定范围为88--108MHZ,本设计采用433MHz频率进行无线电信号的传输。
在数字通信的三种调制方式(ASK、FSK、PSK)中,就频带利用率和抗噪声性能(或功率利用率)两个方面来看,一般而言,都是PSK系统最佳。所以PSK在中、高速数据传输中得到了广泛的应用。
在本设计中无线通讯采用FSK调制方式,将数据调制传输,下文将详细介绍各种调制方法。
2.2.1 ASK幅移键控法
载波幅度是随着调制信号而变化的。其最简单的形式是,载波在二进制调制信号控制下通断, 这种方式还可称作通-断键控或开关键控(OOK)。
调制方法:用相乘器实现调制器。
调制类型:2ASK,MASK。
解调方法:相干法,非相干法。
MASK,又称多进制数字调制法。在二进制数字调制中每个符号只能表示0和1(+1或-1)。但在许多实际的数字传输系统中却往往采用多进制的数字调制方式。与二进制数字调制系统相比,多进制数字调制系统具有如下两个特点: 第一,在相同的信道码源调制中,每个符号可以携带log2M比特信息,因此,当信道频带受限时可以使信息传输率增加,提高了频带利用率。但由此付出的代价是增加信号功率和实现上的复杂性。 第二,在相同的信息速率下,由于多进制方式的信道传输速率可以比二进制的低,因而多进制信号码源的持续时间要比二进制的宽。加宽码元宽度,就会增加信号码元的能量,也能减小由于信道特性引起的码间干扰的影响等。
二进制2ASK与四进制MASK调制性能的比较:
在相同的输出功率和信道噪声条件下,MASK的解调性能随信噪比恶化的速度比OOK要迅速得多。这说明MASK应用对SNR的要求比普通OOK要高。在相同的信道传输速率下M电平调制与二电平调制具有相同的信号带宽。即在符号速率相同的情况下,二者具有相同的功率谱。
虽然,多电平MASK调制方式是一种高效率的传输方式,但由于它的抗噪声能力较差,尤其是抗衰落的能力不强,因而它一般只适宜在恒参信道下采用。
2.2.2 PSK相移键控法
根据数字基带信号的两个电平使载波相位在两个不同的数值之间切换的一种相位调制方法。
产生PSK信号的两种方法:
①调相法:将基带数字信号(双极性)与载波信号直接相乘的方法。
②选择法:用数字基带信号去对相位相差180度的两个载波进行选择。
两个载波相位通常相差180度,此时称为反向键控(PSK)。
S PSK =AS DIG (T)COS(W 0 T+O 0 ) 式中:S DIG (T)=1或-1
解调方法:只能采用相干解调。
类型:二进制相移键控(2PSK),多进制相移键控(MPSK)。
2.2.3 FSK频移键控法
FSK是信息传输中使用得较早的一种调制方式,它的主要优点是: 实现起来较容易,抗噪声与抗衰减的性能较好。在中低速数据传输中得到了广泛的应用。所谓FSK就是用数字信号去调制载波的频率。
调制方法:2FSK可看作是两个不同载波频率的ASK以调信号之和。
解调方法:相干法和非相干法。
类型:二进制移频键控(2FSK),多进制移频键控(MFSK)。
在
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