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    调制简介–定义 目的 分类

    为什么要进行调制?一般的原始电信号具有低通的特性(即低于截止频率的信号通过,高于截止频率的信号不能通过),而大多数信道具有带通特性(即能通过某一频率范围内的频率分量、但将其他范围的频率分量衰减到极低水平的滤波器)。即信号与信道特性不匹配。

    (1)调制的定义

    调制:把消息信号搭载到载波的某个参数上
    载波:某种高频周期性震荡信号,如正弦波。受调载波称为已调信号,含有消息信号特征。
    解调:调制的逆过程,从已调信号中恢复消息信号

    (2)调制目的

    进行频谱搬移,匹配信道特性,减小天线尺寸;
    实现多路复用,提高信道利用率;
    改善系统性能(有效性、可靠性);
    实现频率分配

    (3)调制过程所涉及的三种信号

    在这里插入图片描述

    (4)调制分类

    按调制信号m(t)的类型分:模拟调制和数字调制
    按正弦载波的受调参量分:幅度调制、频率调制、相位调制
    按载波信号c(t)的类型分:连续波调制、脉冲调制
    按已调信号的频谱结构分:线性调制、非线性调制

    本章研究的是模拟调制方式是以正弦信号作为载波在这里插入图片描述
    幅度调制(线性调制):AM、DSB、SSB、VSB
    相位调制(非线性调制):FM、PM

    线性调制(幅度调制)原理

    (1)一般模型

    在这里插入图片描述
    通过适当滤波器的选择,可以得到各种幅度调制信号
    注:从频域表示式看出,只是将基带信号频谱进行简单的搬移,而后再通过线性滤波器进行对频谱进行线性滤波处理,故符合线性调制的定义

    (2)常规调幅(AM)

    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述
    注:所加的直流分量要足够的大,防止产生过调幅现象。当A₀和|m(t)|max相等,称作百分百调制
    在这里插入图片描述
    AM信号中已调信号的包络和调制信号成正比。且AM已调信号是基带信号带宽的两倍。
    注:带宽一定以Hz为单位,且一定指的是正频率部分。

    AM信号的特点

    在这里插入图片描述

    AM信号的缺点----功率利用率低

    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述

    (3)双边带调制(DSB-SC)

    由于常规调幅(AM)的载频不携带信息,导致功率利用率比较低。所以就有了抑制载波的双边带调制。
    在这里插入图片描述
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    在这里插入图片描述
    包络与m(t)不成正比,且m(t)过零点出高频载波相位有180°的跳变,已调信号带宽和AM一样还是基带信号的两倍。功率利用率高。

    (4)单边带调制(SSB)

    由于上下边带相互对称,因此其实只要传送一个边带就可以保证信息完整的传送
    (1)滤波法
    先进行双边带调制,再通过一个单边带滤波器
    在这里插入图片描述
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    (2)相移法
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述
    SSB信号的特点
    优点:
    1.频带利用率高,其中传输带宽仅为AM和DSB的一半,在短波通信和多路在拨电话中占有重要的地位。
    2.低功耗特性,因为不需要传送载波和另一个边带而节省了功率。
    缺点:
    设备复杂,存在技术难点。且需要相干解调。
    注:很难实现要求的滤波器(需要比较陡峭的频率戒指特性),实际上在实现的时候通带到阻带之间会有一个过渡带,故过渡带一般要小于上边带和下边带之间的宽度

    (5)残留边带调制(VSB)----介于SSB和VSB之间的折中方案

    在这里插入图片描述
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  • QSM_qsm_正交空间调制

    2021-09-11 05:07:57
    本代码是关于正交空间调制的MATLAB代码
  • 【信号】信号的调制方式有哪些

    千次阅读 2019-05-20 10:20:42
    在通信中,我们常常采用的调制方式有以下几种: (一)模拟调制:用连续变化的信号去调制一个高频正弦波 主要有:1.幅度调制(调幅AM,双边带调制DSBSC,单边带调幅SSBSC,残留边带调制VSB以及独立边带ISB); 2....

    在通信中,我们常常采用的调制方式有以下几种:

    (一)模拟调制:用连续变化的信号去调制一个高频正弦波

    主要有:1.幅度调制(调幅AM,双边带调制DSBSC,单边带调幅SSBSC,残留边带调制VSB以及独立边带ISB);

    2.角度调制(调频FM,调相PM)两种。因为相位的变化率就是频率,所以调相波和调频波是密切相关的;

    (二)数字调制:用数字信号对正弦或余弦高频振荡进行调制

    主要有:1.振幅键控ASK

    2.频率键控FSK

    3.相位键控PSK

    (三)脉冲调制:用脉冲序列作为载波

    主要有:1.脉冲幅度调制(PAM:Pulse Amplitude Modulation);

    2.脉宽调制(PDM:Pulse Duration Modulation);

    3.脉位调制(PPM:Pulse Position Modulation);

    4.脉冲编码调制(PCM:Pulse Code Modulation) ;

    随着通信业务量的增加,频谱资源日趋紧张,为了提高系统的容量,信道间隔已由最初的100kHz减少到25kHz,并将进一步减少到12.5kHz,甚至更小,由于数字通信具有建网灵活,容易采用数字差错控制技术和数字加密,便于集成化,并能够进入ISDN网,所以通信系统都在由模拟制式向数字制式过渡。

    因此系统中必须采用数字调制技术,然而一般的数字调制技术,如ASK、PSK和FSK因传输效率低而无法满足移动通信的要求,为此,需要专门研究一些抗干扰性强、误码性能好、频谱利用率高的数字调制技术,尽可能地提高单位频谱内传输数据的比特率,以适用于移动通信窄带数据传输的要求。如

    最小频移键控(MSK-Minimum Shift Keying);

    高斯滤波最小频移键控(GMSK-Gaussian Filtered Minimum Shift Keying);

    四相相移键控(QPSK-Quadrature Reference Phase Shift Keying);

    交错正交四相相移键控(OQPSK-Offset Quadrature Reference Phase Shift Keying);

    四相相对相移键控(DQPSK-Differential Quadrature Reference Phase Shift Keying);

    π/4正交相移键控(π/4-DQPSK-Differential Quadrature Reference Phase Shift Keying);

    已在数字蜂窝移动通信系统中得到广泛应用。

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  • 关于红外调制基础理解

    千次阅读 2017-10-10 10:37:09
    关于红外调制基础理解 (2011-10-31 20:01:33)转载▼ 标签: 杂谈 分类: 智能协议无线  要是自己做红外遥控器的话应该怎么做?自己定义一个协议或套用现成协议,但是不管什么协议,对于红外发送部分,在发送...
    关于红外调制基础理解 (2011-10-31 20:01:33)转载▼
    
    标签: 杂谈 分类: 智能协议无线


           要是自己做红外遥控器的话应该怎么做?自己定义一个协议或套用现成协议,但是不管什么协议,对于红外发送部分,在发送“1”时就在红外输出口输出一定时间的38k方波(发送时间视自定义协议或现成协议格式),直到数据发送完成。对于红外接收部分,需知道遥控器的发送协议,根据遥控器协议接收,红外接收头接到38k载波时数据输出口输出高电平,没有38k信号时输出低电平,根据高低电平进行接收数据。


        这个实际就是一个简单调制的问题,如果你什么都不做,只给红外发射管加电,那它就持续不断发射38k固定的红外线信号(前提是你买的红外发射是一体化的,一般都是用一体化的红外发射和接收管),如果不是你得想办法自己产生38k的波,如果你其他什么都不做,这个波还不能叫载波,因为他什么都没有携带。当然这个波没什么实用价值,只是表明他能正常工作了,你要想传输数据,就要把你要传的数据放到这个38k波上,这就是调制,这个时候才能叫载波。


        例如你可以定义让它工作(有38k)为1,没有为0,现在的问题是要有多长的38k信号才为1,多长的没有38k才为0了?这个可以自己定义的,例如你的500Hz(周期2ms),那就表示有2ms的38k就为1,没有就为0,具体的你可以随自己的喜好和传数据的数率自己定。


        一个简单的方法就是把串口传输的数据和38k两个输入接入一个与门,输出给红外管,这样就很容易实现调制。接收端收到信号后也要判断收到的是1还是0,这个就要看你的通信协议怎么约定的。




    将500hz的脉冲信号经过38kHZ载波调制之后可以减少衰减和干扰增加传播距离。一体化接收头将信号调解成500HZ的原信号交由单片机处理,4.5ms的时间是的空闲是一体化红外接收头处理反应时间。


         具体红外测距的方法有很多种,有的是根据光敏传感器判断接收到的红外的强度来测量障碍物的距离,更多的是用专用的电路来测接收波形的相位变化来测时间差,从而知道距离,以下是网上的某个问答:


    问:最近我在做一个测距系统,我们选了红外,准备利用红外线发射后遇到障碍物所反射的光,从而测出发射和接收红外线光的时间差tr,然后求出距离S=Ct/2,式中的C为红外线光速。但是随后又想到一个问题,红外是光速,tr一定很短,单片机能反映过来吗?如果单片机测不出这个时间,那红外又怎么能测出距离呢?


    答:单片机+红外肯定不行吧
    一般短距离都使用超声。长距离或者高精度的用激光。红外又不能传很远,用起来又复杂,好像没见哪里用它来测距。


    光可以用来测距,但不是使用MCU来测,而是要利用光干涉传感器和专用电路来实现。普通测距还是用超声波较简单。


    当然行,红外的可以测距,只是不是直接测量时间,而是测量相位。国内外的很多测绘厂家都有这项技术,国内距离在100米之内,国外有在1200米的 。




    那怎么测量相位呢?哪里可以找到具体的介绍呢?


    已经说过用专用电路。


    pfjian说笑话呢吧,红外的方向性差容易衍射容易受外界干扰,别说100米,10米都不可能。
    激光测距是用迈克尔逊干涉,也可以说是测量相差。一般的精度还是可以的。


    测距原理是利用电磁波的直线传播和波速稳定的特性,通过测出两点之间的电磁波传播延迟时间进而间接测得直线距离的过程。 用于测距的电磁波一般多为微波,激光和红外线。 有脉冲,干涉,相位法三种原理。 相比之下,相位法容易实现,而且符合一般精度要求。


    红外可以测短距!


    如果用超声波贵吗?这几天谢谢各位了,在各位的帮助下,我学到了很多东西。现在我找到了夏普公司推出的红外测距传感器GP2D12可以测距离,测量范围为10-80厘米。可是目前国内暂时没有货。请问有哪位知道国内的其他型号,价格便宜的红外测距传感器呢?请告诉一下,谢谢!如果我换超声波,那超声波的价格贵吗?一般是多少钱呢?


    超声波测距传感器便宜,而且电路简单。


    十几块钱一对!测这么近的距离要注意防止自激现象!把这个问题解决就没问题了。


    超声波测距的精度很高吗?








    关于红外测距与超声波测距,在网上搜索并做了比较:


    红外线抗干扰性太差了,不是不推荐,而是不具备实用性。在12米范围内,超声波测距即使存在种种问题,但总目前已知的所有检测技术中最可靠的,这个问题我已研究了七年。但12米以上测距则要另当别论,这时您就要考虑微波了,12-20米测距,超声波与微波两者各有千秋。20米以上建议不要考虑超声波了(仅空气中,水下检测除外还得以超声波为主)。若需要精确的方向定位,这时您还要考虑一下激光。但相对于红外测距,超声波测距的成本更高。近距离采用红外测距较好,可根据感光强度来确定距离,并根据应用场合来选择相对测量或绝对测量方式,相对方式稳定可克服漂移,但对距离缓慢变化不敏感,绝对测量精确,可检测距离缓慢变化,但需要克服漂移,在工程中相对测量应用较多。


    超声波有两个缺点:
    一、速度慢。虽然是超声,但速度还是340m/s,即34cm/ 1 ms,再考虑到往返,1ms 只能测量17 cm,这对于速度稍快的车是致命的。二、耗费资源多。我用过的一个超声波模块有4个引脚去掉VCC和GND还剩下发射和接受端。发射端遇到超过10ns的高电平信号模块就会发射超声波,同时接收端输出高电平直到接受到超声波才变为低电平。这样至少需要一个timer 和 一个外部中断 才能测出距离。


    用红外好一些,速度反应快,能让单片机做出快速反应。










    红外测距的优点是便宜,易制,安全,缺点是精度低,距离近,方向性差。 激光测距的优点是精确,缺点是需要注意人体安全,且制做的难度较大,成本较高,而且光学系统需要保持干净,否则将影响测量。 超声波测距的优点是比较耐脏污,即使传感器上有尘土,只要没有堵死就可以测量,可以在较差的环境中使用,所以倒车雷达多半使用超声波,缺点是精度较低,且成本较高。




    近距离避障,红外是最合适的。如果不想用,可以考虑用碰触开关,类似动物触角的东东,接触到障碍物,就会感应。红外测距实现避障的原理是:红外测距传感器可以实时检测障碍物的距离,我们在单片机中设置一个阈值,例如20厘米,但红外测距传感器测量到物体距离低于20cm就认为有障碍物,就绕开或做其他动作。如果远于20cm,就继续前进。
    展开全文
  • 通俗易懂——5G调制方式全面解读

    千次阅读 多人点赞 2020-04-15 15:29:10
    分享一篇文章,关于通信调制,通俗易懂。

    本文来源:微信公众号 中兴文档
    转载自:鲜枣课堂

    大家好,今天我们来聊聊调制。


    说到调制,我想很多同学马上会联想到这些关键词:BPSK、QPSK、调幅、调相、QAM、星座图……

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    众所周知, 调制和解调是 通信基本业务 流程中的 重要 组成部分。 没有它们, 我们的移动通信 根本无法实现。

    那么,究竟什么是调制?为什么要调制?5G又是怎么调制的呢?

    接下来,我们逐一介绍。


    调制是做什么用的呢?


    让我们看一下生活中的一个例子:

    我们每天都在出行。出行的时候,我们会根据行程选择适合的交通工具。

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    乘坐不同的交通工具,出行的速度也会有快有慢。

    整个过程,大概就是这样一个模型:

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    实际上,通信系统和这个模型类似。上面的出行模型,是把人从出发点运输到目的地。而通信系统,是把数据信号从发送端传输到接收端。

    我们进行以下转换:

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    就可以类比出一个简单的通信模型:

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    看出来了吧?“调制”,就像为信号找一个交通工具,让它载着信息穿过信道到达目的地。

    我们知道,在无线信道中,信号是以电磁波的形式传递的。

    那么,电磁波怎么来传递信息呢?

    我们先来举一个“用水果传递信息”例子。

    例如,我们要传递0和1,可以让苹果代表0,香蕉代表1。

    我们发送给接收端,接收方收到后一看是苹果就知道是发送的是0,一收到香蕉,就知道发送的是1。

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    换一种方式,如果只能用苹果来传递信息呢?

    我们约定让红苹果代表0,绿苹果代表1。

    接收方一看是红苹果,就知道是发送的是0。收到绿苹果,就知道发送的是1。

    640?wx_fmt=png

    再换一种方式。 如果只有红苹果,怎么传递信息呢?

    我们可以用大的红苹果来代表0,小的红苹果代表1。一看是大红苹果,就知道是发送的是0。收到小红苹果,就知道发送的是1。

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    在这个过程中,我们其实用的是水果的种类、颜色、大小这3个特征来传递信息的。
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    类似的,电磁波可以用正弦波来描述。一个正弦波也有3大特征,幅度,相位,频率。我们可以利用电磁波的这3大特征来传递信息。

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    下面的公式(1),描述了一个正弦波信号:

    640?wx_fmt=png

    所谓调幅、调频、调相,就是下图的样子:

    640?wx_fmt=png

    看出来了没? 0和1,被“调”进了不同的电磁波波形之中。

    5G速度那么快,它是怎么调制的呢?

    在3GPP协议(TS 38.201)中,定义了5G支持的调制方式如下:

    640?wx_fmt=png

    按照使用的载波的特征的不同,5G采用的调制方式可以分为两大类:

    • 载波的相位变化,幅度不变化:π/2-BPSK, QPSK。这就是前面说的PSK(Phase-Shift keying相移键控)。

    • 载波的相位和幅度都变化:16QAM, 64QAM,256QAM。这一类专业名词叫做QAM(Quadrature Amplitude Modulation,正交振幅调制)


           星座图        

    各种调制方式之间的差异,还是不太容易理解。


    想一想,为什么我们能很容易区分各种水果的不同?(什么是苹果,什么是香蕉,什么是红苹果,什么是大苹果。)

    这是因为我们见过实物,看到过不同状态的水果。

    那么,我们能不能把调制方式也用图表示起来呢?

    可以。

    为了直观的表示各种调制方式,我们引入一种叫做星座图的工具。星座图中的点,可以指示调制信号的幅度和相位的可能状态。

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    BPSK定义了2种相位,分别表示0和1,因此BPSK可以在每个载波上调制1比特的信息。

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    π/2-BPSK是BPSK在序列的奇数位时调制信号相位偏移π/2,序列的偶数位时和BPSK调制信号的相位一样,也就是π/2-BPSK定义了4种相位来表示0和1。

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    QPSK全称是正交相移键控,它定义了4个不同的相位,分别表示00、01、10、11,因此QPSK可以在每个载波上调制2比特的信息。

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    16QAM:一个符号代表4bit。

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    64QAM:一个符号代表6bit。

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    256QAM:一个符号代表8bit。

    来个动图,帮助理解:

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    QAM示意图(来自cisco)


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    从星座图中可以看出PSK调制信号的幅度不变,相位有变化。QAM调制信号的幅度和相位在变化。

    正是因为每个符号能代表的bit数不断提升,使得携带的信息量提升,最终让这个“交通工具”能显著提升速率。

    可能大家觉得5G好像也不是很难的样子嘛。既然我们已经有了通信模型和星座图两大法宝,是不是可以自己打造一套下一代通信系统出来呢?

    Hoho,你以为256QAM就是那么简单就搞出来的吗?

    上图!

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    3GPP 38.211协议中定义的5G调制方式的映射关系

    懵圈了!有木有?  

    通信搞到最后,都是数学!


       调制和解调原理   


    我们再简单讲一下调制和解调的原理。

    5G的各种调制方式,都可以使用IQ调制解调来实现。

    我们从公式1出发,进行各种神奇的公式转换。

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    将公式2画成框图,这个就是IQ调制:  

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    解调是把接收到的调制信号提取出来的过程,调制信号经过解调转换为原始的信号。解调的过程可以通过下面的公式来解释。

    640?wx_fmt=png
    通过公式3可以看到,接收信号在乘以对应相位的载波后,进行积分,可以得到原始的信号,将公式3画成框图,这个就是IQ解调。

    640?wx_fmt=png

    将2个框图结合起来,我们下面给出IQ调制和解调的框图。

    640?wx_fmt=jpeg

    IQ调制可以用复数的形式进行理解。

    调制的公式描述:

    640?wx_fmt=png

    解调的公式描述:

    640?wx_fmt=png

      对应的我们给出复数形式的框图。

    640?wx_fmt=jpeg

    这个框图搭配上前面3GPP协议里面的5G调制映射关系,就是一个较为完整的5G的调制和解调过程。

    是不是彻底懵圈啦?调制解调,从入门到放弃!  



    文章的最后,让我们用几道选择题,测试一下你对5G调制的理解吧~

    1. 5G采用哪种调制方式手机看电影更流畅?
      A π/2-BPSK
      B QPSK
      C 16QAM
      D 64QAM
      E 256QAM

    2. 星座图的作用?
      A 描述天体的运行情况
      B 用来预测命运
      C 描述调制信号的幅度和相位的可能状态

    3. 5G NR比LTE多了哪种调制方式?
      A π/2-BPSK
      B QPSK
      C 16QAM
      D 64QAM
      E 256QAM
    展开全文
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  • 无线射频的一些概念和调制方式

    千次阅读 2018-09-29 11:27:45
    中频信号指射频信号经差变换后的较低的中频信号,采用中频的目的是便于在接收机放大调制信号;基带信号即基本的信号,指发射机调制之前或接收机调制之后的信号。 零中频 传统的调制解调方式是无线电信号RF...
  • 几种常见的数字调制方法 ASK,FSK,GFSK

    千次阅读 2015-09-25 11:58:00
    说说常见的射频调制方式吧。 常见的有ASK,FSK,GFSK。 1、ASK(Amplitude Shift Keying),即振幅键控方式,这种调制方式是根据信号的不同,调节载波的幅度,载波的频率是保持不变的。 因此载波幅度是随着调制...
  • msk调制与gmsk调制

    2014-01-13 21:59:16
    使用matlab进行仿真,编写的非常详细的msk调制与gmsk调制调制程序。这些程序是自己通过各种查资料以及在自己独立的修改下完成的有关于msk、以及gmsk信号的一些特征与性质的仿真分析。
  • 先从IQ调制说起: IQ调制:IQ解调原理:Linux下使用GNU Octave运行下面的代码: MATLAB 1 2 3 4 5 6 t=-1:0.001:1; f=1; y=cos(2*pi*2*f*t); subplot(1,2,1);...
  • 如上图所示,Vm(t) 是需要发送的数字信号,Acos(2πfct) 是未经过调制的载波,VAM(t)是经过OOK调制的载波信号。 OOK的调制原理就是用来控制把一个幅度取为0,另一个幅度为非0,就是OOK。又名二进制振幅键控(2ASK)...

空空如也

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外调制的几种方式