什么是调制解调 [2ASK 调制解调系统设计与研究]

文/周春梅现现代通信系统数字基带 2ASK 调制解调系统在现代数字通信系统中，频带传输系统的应用最为突出。将原始的数字基带信号，经过频谱搬移，变换为适合在频带上传输的频带信号，传输这个信号的系统就称为频带传输系统。在频带传输系统中，根据数字信号对载波不同参数的控制，形成不一样的频带调制方法。当选择正弦波作为载波，用一个二进制基带信号对载波信号的振幅进行调制时，产生的信号就是二进制振幅键控信号（2ASK）。例如用电建控制一个载频振荡器的输出，使它时断时续输出，这便是一部振幅键控的发报机。由于振幅键控信号抗噪声性能不够理想，逐步被FSK 和PSK 代替。但是，作为一种最古老的调制方式，它还是具有很高的参考价值。特别是在近几年随着对信息速率要求的提高，要在叫窄的频带内实现较高的信息速率的传输，多进制的数字振幅键控（MAK）又得到了运用，在信道条件较好而频带又较紧张的恒参信道中优先采用它。1 2ASK调制方法调制信号为二进制数字信号时，对载波信号的振幅进行调制，这种调制称为振幅键控调制即ASK（Amplitude Shift Keying）。在2ASK 调制中，载波的幅度只有两种变化状态，即利用数字信息“0”或“1”的基带矩形脉冲去键控一个连续的载波，使载波不连贯的输出。有载波输出的部分用“1”表示，无载波输出的部分用“0”表示。2ASK（二进制振幅键控）信号的码元可以表示为：e0(t)=b(t)cosωct （1-1）式中，wc 为载波角频率，s（t）为单极性NRZ 矩形脉冲序列b(t)= ang(t-nTb) （1-2）其中，g(t) 是持续时间为Tb、高度为的矩形脉冲，常称为门函数；an 为二进制数字，代通信系统是一个十分复杂的工程系统，设计一个通信系统设计多方面领域的知识及技术，由于技术的多样性和复杂性，现在越来越重视计算机仿真技术和辅助技术来进行系统的分析与设计。摘要当an=1，出现概率为P；当an=0，出现概率为（1-P）。在二进制数字振幅调制中，载波的幅度随着调制信号的变化而变化，实现这种调制的方式有两种：1.1 相乘法通过相乘器直接将载波信号coswct 和数字信号s(t) 相乘, 得到输出信号，输出的信号称为调制信号，这种直接利用二进制数字信号的振幅来调制正弦载波的方式称为相乘法。相乘器用来进行信号的频率搬移的，相乘后输出的信号通过滤波器滤除高频谐波和低频干扰信号，从而得到振幅键控信号。1.2 开关法开关法又称键控法，是2ASK 的一种常用的方式。这种方法是使载波在二进制信号“1”和“0”来控制开关，当基带信号为高频信号“1”时，开关打开，当基带信号为低频信号“0”时，开关关闭，模拟双向开关在电路中起接通信号或断开信号的作用，这种二进制振幅键控方式称为开关键控方式，以二进制数字信号去控制一个初始相位为0 的正弦载波幅度，可得其时域表达式如下：e(t)=As(t)coswct （1-3）式中的各参数含义如下：A 为载波振幅，s（t）为二进制数字调制信号，Wcω 为载波角频率，e（t）为2ASK 已调波。2 2ASK调制电路总体设计如图 1 所示。ASK 编码调制原理是：当基带信号为0时，不输出，当基带信号为“1”时，则输出。本案例基于FPGA 进行电路设计。从上文公式可以看出，ASK 为模拟信号，而要用FPGA 技术实现ASK 的调制解调，而FPGA只能产生数字信号，就需要用到FPGA 产生分频器、M 序列产生器、跳变检查电路、正弦波信号产生电路，除此之外，还有一个独立的DAC 数模变换器。首先，针对分频电路，对时钟信号进行分频作为载波信号，对该正弦信号进行抽样，每个有效周期内采100 点，然后进行计数得到输出。m 序列是最常用的伪随机序列，是由一个带有两个反馈抽头的3 级以为寄存器，这样就使m 序列具备随机特性，预先可确定性，循环特性等特点，通过移位寄存，得到多项式F(x)=x3+x+1, 最后得到“1110010”循环序列，在电路中，通过变化始终的频率，可以方便的改变输入码元的速率。为了在示波器上面显示一个连续的波形，便于观察，采用跳变检测器，在基带信号上升沿或者是下降沿到来的时候，对应输出波形位于正弦波形的sin0 处。基带信号只需要计数器对时钟信号进行技术，就可以得到所需要的序列信号。2ASK 是模拟调制，这里采用DAC 变换器可以满足要求，根据奈奎斯特定理可以知道，当以fs》2f 进行抽样时，可以保留原始信号的所有信息，调制系统中，调制信号和已调信号都是模拟信号，所以在实验中对正弦信号每个周期抽样100 个点，相当于fs=100f，完全可以显示出模拟正弦波信号。参考文献[1] 樊昌信, 曹丽娜主编. 通信原理( 第六版). 国防工业出版社.[2] 黄仁欣主编.EDA 技术实用教程. 清华大学出版社.[3] 闫敬文编著. 基于FPGA 的系统设计. 机械工业出版社.[4] 基于FPGA 的2ASK 调制解调设计器的设计. 辽宁工业大学出版.作者单位四川师范大学成都学院　四川省郫县　611745图1