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  • 图1 载波信号、调制信号与已调信号模拟调制的目的是将模拟基带(或低通)信号,例如音频信号或电视信号,在不同频率的模拟带通信道上传输,例如在有限的射频频带或有线电视网络信道上。数字调制的目的是在模...
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    在通信领域,调制是改变载波信号一个或多个特性的过程,所谓改变特性,无非就是改变载波信号的振幅或者相位。调制信号通常包含要传输的信息。20世纪的无线电系统大多采用调频(FM)或幅度调制(AM)进行无线电广播。

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    图1 载波信号、调制信号与已调信号

    模拟调制的目的是将模拟基带(或低通)信号,例如音频信号或电视信号,在不同频率的模拟带通信道上传输,例如在有限的射频频带或有线电视网络信道上。

    数字调制的目的是在模拟通信信道上传输数字比特流,例如在公共交换电话网或在有限的无线电频带上。

    |PS:什么叫做基带信号?|

    通俗的说,Baseband基带就是频谱在0频率附近转悠的“基础带宽”,就是信息源直接发出的、要传输信息的信号,比如我们说话的声波就是基带信号。

    一种靠近零频率的,仅在原点附近的,且在其他地方可忽略不计的频谱幅度。

    在信号处理中,基带信号是不经调制传输的,即信号的频率原汁原味,没有任何加工和变化。基带在带宽频率范围内从低频率(接近0赫兹),直到一个更高的截止频率。

    基带也可以叫做低通或非调制。

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    图2 基带信号的典型频谱

    在传输距离较近的场景中,如大多数的局域网,以太网、令牌环网,都是基带传输的。从计算机到监视器、打印机等外设的信号也是基带传输。计算机内部并行总线上的信号也都是基带信号。

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    |书归正传|

    调制一方面减少了发射天线的尺寸,另一方面实现了频谱“控制”。

    我们之前说了AM信号。DSB信号,SSB信号。

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    图3 从基带--AM--DSB--SSB信号

    相关文章:

    模拟调制:我们为什么要调制?先从AM幅度调制开始

    希尔伯特变换:将实数信号变换成解析信号?节省带宽,提升效率

    SSB单边带信号相比DSB双边带信号,砍去了一半的边带,提升了频谱传输效率。但是在时域上,初始信号需要变成解析信号。

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    m(t)是调制或者基带信号,m^(t)是其Hilbert变换信号,Sm(t)为解析信号。

    我们对这个解析信号进行调制,得到射频信号

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    这个射频信号的实数部分和虚数部分,都是我们熟悉的双边带DSB信号,都是有两个边带的。所以如果把这个玩意发射出去,根本就没有减少一个边带啊,还是双边带!

    复习一下双边带信号

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    其信号产生过程如图4所示。

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    图4 DSB信号的产生

    那么这个SSB信号到底该如何产生、发射与接收呢?

    SSB信号的产生

    假设原始信号、基带信号为m(t),我们定义Ma(t)是调制信号m(t)的解析信号,图5-1为m(t)的频谱:

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    我们知道当信号变成解析信号后,那么基带信号的频谱将变成单边的,如图5-2中所示。

    Ma(t)解析信号的频谱为:

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    PS:请忽略2这个因子,对理解本文内容毫无影响,事实上在推导过程中,也很容易忽略它。

    这里M(w)是调制信号m(t)的频谱,Ma(w)是解析信号Ma(t)的频谱。

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    图5

    那么我们把Ma(w)的频谱向右平移wc,变为Ma(w-wc),如图5-3所示。

    这时的频谱是单边带的,而且是调制搬移后的,这就是我们要发送的信号啊?

    求它的时域表达式,因为频域是单边带的,那这个时域表达式肯定是解析的形式。

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    利用Euler公式展开,我们得到

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    OK!

    我们得到了SSB信号的时域表达式,这个表达式没有什么复数,在实际的电路中,可以按照图6方法进行产生。

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    图6 SSB信号的产生

    SSB信号的接收

    我们假设信号在传输后,是零损耗与畸变的,那么接收机器RF Amplifier接收到的信号为

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    解调的方法是乘以震荡coswct

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    经过低通滤波器过滤掉2wc高频成分后,就可以得到基带信号了m(t)。

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    图7 SSB信号的解调

    总结

    单边带信号的发射与接收都已经讲完了。

    现在我们在从另外一个角度去看待SSB信号的产生过程,有助于大家建立直观的印象!

    把图6的每一模块处,画上波形,这样看起来更加直观。

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    图8 波形图看SSB信号的产生

    原始信号的频谱为F(w),那么进过调制器A之后,这是一个典型的双边带信号,如图8右上角2;

    原始信号的频谱为F(w),经过Hilbert变换后,发生相位移动。用F(w)*H(w)得到左下角的频谱图3;

    然后F(w)/j再经过调制器B,得到一个新的双边带信号,图8右下角4;

    此时将3±4相加或者相减,得到SSB信号!

    是不是很直观?

    与双边带信号比较,用一半的频谱实现了相同的功能,效率大大提高。到这里你不知道有没有思考过?如果我们坚持用双边带信号传播,但另外一个边带传递另一中信息,这样也不能提高效率!

    这就是IQ调制,后期班长会和大家说说。

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    @通信M班长

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  • 2.1物理层基本概念 1.四个特性 ...对基带信号进行调制 基带调制:数字信号变成另一种数字信号 不归零制 归零制 曼彻斯特编码 差分曼彻斯特编码 带通调制:数字信号变成模拟信号 调幅 调频 调

    2.1物理层的基本概念

    1.四个特性

    • 机械特性:接线器的形状和尺寸,引脚数目和排列
    • 电气特性:电压范围
    • 功能特性:电压的意义
    • 过程特性:不同功能的出现顺序

    2.2数据通信的基础知识

    1.数据通信系统的模型

    • 源系统
    • 传输系统
    • 目的系统

    2.有关信道的几个概念

    通信方式:

    • 单向通信
    • 双向交替通信
    • 双向同时通信

    来自信源的信号成为基带信号

    对基带信号进行调制

    • 基带调制:数字信号变成另一种数字信号
      • 不归零制
      • 归零制
      • 曼彻斯特编码
      • 差分曼彻斯特编码
    • 带通调制:数字信号变成模拟信号
      • 调幅
      • 调频
      • 调相

    3.信道的极限容量

    (1)任何实际的信道都不是理想的,在传输信号时会产生各种失真以及带来多种干扰

    信道的极限容量:信道能够通过的频率范围

    (2)码元

    码间串扰

    奈氏准则:最高的无码间干扰传输的极限速度为2W

    (3)

    信噪比(dB) = 10log10(S/N) (dB)

    香农公式:

    信道的极限传输速率C = Wlog2(1+S/N) (bit/s)

    (4)码元传输速率与比特传输速率的关系

    2.3物理层下面的传输媒体

    1.导引型传输媒体

    • 双绞线
    • 同轴电缆
    • 光缆

    2.非导引型传输媒体

    2.4信道复用技术

    1.频分复用,时分复用,统计时分复用

    (1)频分复用(FDM)

    (2)时分复用(TDM)

    (3)统计时分复用(STDM)

    2.波分复用(WDM)

    3.码分复用(CDM)

    每一个比特时间划分为 m 个短的间隔,称为码片

    规则:

    • 每个站被指派一个唯一的m bit码片序列
    • 每个站分配的码片序列各不相同,而且互相正交
    • 伪随机码序列
    • 发送比特1,就发送自己的m bit码片序列,发送0,就发送该码片序列的二进制反码

    2.5数字传输系统

    E1: 2.048 Mb/s

    T1: 1.544 Mb/s

    2.6宽带接入技术

    1.ADSL技术(非对称数字用户线)

    2.光纤同轴混合网(HFC)

    3.FTTx技术

    展开全文
  • 1. HB半带滤波器   在前面的数字信号的调制解调的过程当中,有使用到信号的抽取和插值。...  在实际处理的时候,一般会先解调出来的信号进行滤波,这样做的目的,能够保留信号的绝大部分信息,并且滤除噪声。这

    1. HB半带滤波器

      在前面的数字信号的调制解调的过程当中,有使用到信号的抽取和插值。对于这种需要进行速率变换的系统,有更加适合的滤波器来对其进行处理,比如HB滤波器和CIC滤波器。
    在这里插入图片描述

    1.1 信号的抽取

      对基带信号的抽取,相当于降低采样速率,但是降低采样速率会使频谱之间的距离减小,因此可能会发生混叠。
    在这里插入图片描述
      下面这个图就是降低采样速率后,信号的频谱发生了混叠,因此会造成信号的失真。
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      在实际处理的时候,一般会先对解调出来的信号进行滤波,这样做的目的,能够保留信号的绝大部分信息,并且滤除噪声。这个时候,如果对信号进行低倍的抽取,比如两倍抽取时,并不需要滤波器的带宽足够小,比如FIR滤波器。这时候使用半带滤波器就能够完成信号的滤波。
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    1.2 半带滤波器性质

      半带滤波器有鲜明的特点就是其通带和阻带的带宽是相等的。并且通带和阻带都特别宽。除此之外,对于半带滤波器其系数有几乎一半都为0,因此设计起来比FIR滤波器占用的资源少。
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      在设计半带滤波器的时候,可以先使用Matlab等工具来计算出半带滤波器的冲击响应来作为系统的抽头系数,从抽头系数可以看出,有接近一半的抽头系数为0。
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      根据半带滤波器的特性,可以对系统进行化简,就能够减小系统资源的占用。由于半带滤波器有一半的抽头系数为0,因此可以节约很多乘法和加法运算。
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      使用HB滤波器进行抽取滤波可以用在信号的下变频当中。
    在这里插入图片描述
      HB滤波器除了能够用在信号下变频中,同样也能用于信号上变频中。
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      在对一个信号进行采样速率提升的时候,实际中是对信号进行插0值。这样得到的信号频谱相较于理想的频谱会多出几个镜像,因此需要通过滤波器将其滤除掉。在速率变化不大的情况下,可以使用HB滤波器来进行滤波。
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    2. CIC插值滤波器

      CIC插值滤波器的结构如下,CIC插值滤波器又叫做梳状-积分级联滤波器。其主要由两个部分组成,分别是梳状器和积分器。
    在这里插入图片描述

      根据结构框图可以写出系统的差分方程
       x(n) - x(n-D) = y(n) - y( n-1)
      根据差分方程,可以求出系统的转移函数。
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      可以将转移函数看作是两个系统的级联,那么则有:
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    2.1 梳状器

      对于H1(z)可以求得其零点,根据延时的阶数不同,得到的零点个数也不同,以延时8阶为例:可以得到它的零点
    在这里插入图片描述
      根据零点,可以大致画出其幅频响应。
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    2.2 积分器

      对于H2(Z),可以得到其极点,极点为2Kπ。
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      将积分器和梳状器进行级联,也就是相当于将两者的幅频响应进行相乘。因此最终的幅频响应如下:
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    2.3 CIC插值滤波器的应用

      和前面的半带滤波器一样,CIC插值滤波器在进行速率变换的滤波器设计时十分有效,尤其时在多倍插值或抽取时,在进行数字上变频时,经常会使用CIC插值滤波器,其工作框图,如下,主要功能是对增加了采样频率过后的信号进行滤波,以消除由插0值引起的镜像。
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      下图是对一个信号进行多倍插值后的频谱。其中红色部分是由于插0值而多出的镜像,在速率提升后,需要采用滤波器将其滤除。这时候就可以使用CIC滤波器来将其滤除。
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    3 CIC抽取滤波器

      对于CIC抽取滤波器,其结构刚好和插值滤波器相反,是一个积分-梳状级联滤波器。
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      其系统函数和CIC插值滤波形式上是一致的。
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      CIC滤波器一般用在数字下变频当中,对原始的频谱进行整形,防止由于采样速率的降低导致频谱发生混叠。
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    参考:


    深入浅出数字信号处理

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  •  信号的频带传输是将基带信号经高频载波调制后进行传输的一种方式,数字调制的目的和模拟信号的调制目的相类似,将信号频谱搬移到需要的频率范围,以便和信道的传输特性匹配,同时它还可以改变信号的带宽,改善系统...
  • 宽带信号则是将基带信号进行调制后形成频分复用模拟信号。 多路复用技术基本原理是:各路信号在进入同一个有线或无线传输媒质之前,先采用调制技术把它们调制为互相不会混淆已调制信号,然后进入传输媒质...

    基带信号就是将数字信号1或0直接用两种不同的电压来表示,然后送到线路上去传输。

    宽带信号则是将基带信号进行调制后形成的频分复用模拟信号。

    多路复用技术的基本原理是:各路信号在进入同一个有线的或无线的传输媒质之前,先采用调制技术把它们调制为互相不会混淆的已调制信号,然后进入传输媒质传送到对方,在对方再用解调(反调制)技术对这些信号加以区分,并使它们恢复成原来的信号,从而达到多路复用的目的。

    常用的多路复用技术有频分多路复用技术和时分多路复用技术。

    频分多路复用是将各路信号分别调制到不同的频段进行传输,多用于模拟通信。频分复用(FDM,Frequency Division Multiplexing)就是将用于传输信道的总带宽划分成若干个子频带(或称子信道),每一个子信道传输1路信号。频分复用要求总频率宽度大于各个子 信道频率之和,同时为了保证各子信道中所传输的信号互不干扰,应在各子信道之间设立隔离带,这样就保证了各路信号互不干扰(条件之一)。频分复用技术的特 点是所有子信道传输的信号以并行的方式工作,每一路信号传输时可不考虑传输时延,因而频分复用技术取得了非常广泛的应用。频分复用技术除传统意义上的频分复用(FDM)外,还有一种是正交频分复用(OFDM)。频分多路复用的原理图如下所示:

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    时分多路复用技术是利用时间上离散的脉冲组成相互不重叠的多路信号,广泛应用于数字通信。时分多路复用适用于数字信号的传输。由于信道的位传输率超过每一路信号的数据传输率,因此可将信道按时间分成若干片段轮换地给多个信号使用。每一时间片由 复用的一个信号单独占用,在规定的时间内,多个数字信号都可按要求传输到达,从而也实现了一条物理信道上传输多个数字信号。假设每个输入的数据比特率是 9. 6kbit / s ,线路的最大比特率为76. 8 kbit / s ,则可传输8 路信号。

    除了频分和时分多路复用技术外,还有一种波分复用技术。这是在光波频率范围内,把不同波长的光波,按一定间隔排列在一根光纤中传送。这种用于光纤通信的“波分复用”技术,现在正在迅速发展之中。波分复用(WND)是将两种或多种不同波长的光载波信号(携带各种信息)在发送端经复用器(亦称合波器,Multiplexer)汇合在一起,并耦合到光线路的同一根光纤中进行传输的技术;在接收端,经解复用器(亦称分波器或称去复用器,Demultiplexer)将各种波长的光载波分离,然后由光接收 机作进一步处理以恢复原信号。这种在同一根光纤中同时传输两个或众多不同波长光信号的技术,称为波分复用clip_image004

    频分多路复用与时分多路复用的区别如下:
      (1)微观上,频分多路复用的各路信号是并行的,而时分多路复用是串行的。

      (2)频分多路复用较适合于模拟信号,而时分多路复用较适用于数字信号。

    频分多路复用是将传输介质的可用带宽分割成一个个“频段”,以便每个输入装置都分配到一个“频段”。传输介质容许传输的最大带宽构成一个信道,因此每个“频段”就是一个子信道。

    频分多路复用的特点是:每个用户终端的数据通过专门分配给它的信道传输,在用户没有数据传输时,别的用户也不能使用。频分多路复用适合于模拟信号的频分传输,主要用于电话和电缆电视(CATV)系统,在数据通信系统中应和调制解调技术结合使用。

    转载于:https://www.cnblogs.com/shaoguangleo/archive/2010/09/24/2805863.html

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