夜光带你走进通信网络(八) 新的领域

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夜光序言:

 

人生能有几回醉

陌路相逢不识卿

归途轮回千百转

修的执手一人心

 

 

正文:

数字-模拟编码是用模拟信号来表示数字信息的编码技术。


• 幅移键控(ASK)
• 频移键控(FSK)
• 相移键控(PSK)


它们可以归为三种机制:


在实际应用中,还有一种机制是将振幅和相位变化结合起来的正交调幅(QAM)机制。

1. 比特率和波特率


比特率是指数据通信中每秒传输的比特数;波特率则是用来表示每秒传输的波形数量。波特率决定了发送信号所需的带宽。一般波特率小于等于比特率。


2. 载波信号


在模拟传输中,发送设备产生一个高频信号作为基波来承载信息信号,这个基波就称为载波信号或载波频率。数字
信息通过改变载波信号的一个或多个特性(振幅、频率和相位)被调制到载波信号上。

在幅移键控(ASK)中,通过改变信号的强度来表示二进制的0和1,而振幅改变的同时频率和相位则保持不变。一种常用的
ASK技术是开关键控(OOK),其中某一比特值用没有电压来表示,从而降低传输信息所需的能量。

采用ASK技术的传输速度受到传输媒体的物理特性所限制,而且受噪声(如脉冲噪声)影响很大。

幅移键控(ASK)所需带宽用以下公式计算:在ASK编码中波特率和带宽的关系


其中: 是带宽, 是波特率, 是和线路状况有关的一个因子(最小值为0)。

在频移键控(FSK)中,通过改变信号的频率来表示二进制的0和1,在每个比特时延中信号的频率是一个常数而且其值依赖
于所代表的比特值(0或1),而振幅和相位都不变。

FSK避免了ASK中的噪声问题。FSK技术的限制因素就是载波的物理容量。

频移键控(FSK)的频谱可以认为是两个ASK频谱的和,所以其所需带宽用以下公式计算:

在相移键控(PSK)中,通过改变信号的相位来表示二进制的0和1,最大振幅和频率都不改变。在每个比特时延中信号相位
是依赖于所表示比特值得常数。

PSK编码质量不象ASK编码那样受噪声的影响,但是和FSK技术一样受带宽的限制。

在相移键控(PSK)中,除了二相位的2-PSK外,还可以采用4相位的Q-PSK或者8相位的8-PSK。它们分别以2倍或3倍于2-PSK的速度传输数据。

相移键控(PSK)编码传输技术所需的带宽和ASK编码所需的带宽相等。但是在PSK编码传输中的比特率是ASK编码的两倍
或更多。

正交调幅(QAM)编码是将ASK和PSK以某种方式结合起来的编码技术。由于振幅变化比相位变化易受噪声影响,因而不同
值之间需要更大的距离,同时在QAM中总是采用的相位变化数量比振幅的变化要多。

QAM编码的优势在于传输效率更高,对噪声的敏感性更低。

QAM编码既可能是4-QAM也可能是8-QAM或者16-QAM等。其所需的最小传输带宽和ASK编码以及PSK编码是一样的,但是
传输相同的比特率,所需要的波特率却分别只有原来的1/2,1/3和1/4等。

模拟-模拟编码是用模拟信号来表示模拟信息的一种技术。
典型的例子是常见的无线电波。


• 调幅(AM)
• 调频(FM)
• 调相(PM)


模拟-模拟编码可以通过三种方法来实现:

在调幅(AM)传输技术中,载波信号的振幅根据调制信号的振幅的改变而被调整。载波信号的频率和相位保持不变,只有
振幅随着信息改变。调制信号变成了载波信号的一个包络线。

调幅信号的带宽等于调制信号带宽的2倍并且覆盖以载波频率为中心的频率范围。

在调频(FM)传输技术中,载波信号的频率根据调制信号电压(振幅)的改变而被调整。载波信号的最大振幅和相位都保
持不变,只有当调制信号的振幅改变时,载波信号的频率相应会改变。

调频信号的带宽等于调制信号带宽的10倍并且覆盖以载波频率为中心的频率范围。

在调相(PM)传输技术中,载波信号的相位随着调制信号的电压变化而调整。

最大振幅和频率保持恒定,而当信息信号的振幅变化时,载波信号的相位随之发生相应的改变。为了使硬件更简单,可以采用PM技术来代替FM技术。

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