목차
1. 신호 변조 및 복조
대부분의 채널은 베이스밴드 신호를 전송하는 데 적합하지 않습니다. 왜냐하면 이러한 저주파 신호는 전송 중에 큰 감쇠와 왜곡을 생성하기 때문입니다. 디지털 베이스밴드 전송에서는 디지털 신호가 디지털 인코딩을 통해 채널에서 직접 전송될 수 있다는 것을 알고 있지만 이는 단거리 전송(예: 동일한 근거리 통신망) 및 복잡한 네트워크 환경(예: 다른 전송 매체 및 채널 유형 네트워크가 존재하는 경우) 이러한 방식으로 직접 전송할 수는 없습니다. 따라서 기저대역 신호를 변조하여 채널 전송에 적합한 형태로 변환해야 하는데, 변조를 통해 기저대역 신호가 반송파의 특정(또는 특정) 매개변수를 제어하여 정보의 규칙에 따라 매개변수가 변경되도록 할 수 있다. "변조" 과정입니다. "복조"는 "변조"의 역과정, 즉 변조된 신호에서 원래의 변조된 신호를 복원하는 과정이다.
변조에 대한 가장 널리 알려진 설명은 전파 및 전송을 위해 "고에너지" 신호를 사용하여 또 다른 "낮은 에너지" 신호를 전달("전달"한다고 간단히 이해할 수 있음)하는 것입니다. 다른 신호를 전달하는 신호를 반송파 또는 반송파 신호라고 하며, 전달된 신호는 우리가 실제로 확산시키거나 전송하려는 신호입니다.
그러나 변조는 전달된 신호를 반송파 신호에 추가하는 것뿐만 아니라 모든 것이 잘 될 것입니다. 왜냐하면 전송 시스템에서 실제로 역할을 수행하려면 전달된 신호가 필요하기 때문입니다. 반송파 신호는 단지 반송파일 뿐이며, 진정으로 유용한 전달 신호가 그 역할을 수행하도록 허용되어야 합니다. 이때 반송파 신호의 진폭, 주파수 또는 위상은 전달되는 신호의 관련 특성에 따라 결정되어야 합니다.
변조된 신호는 일반적 으로 아날로그 신호 또는 디지털 신호일 수 있는 저주파 신호 이므로 해당 아날로그 신호 변조(또는 아날로그 변조)와 디지털 신호 변조(또는 디지털 변조)가 있습니다. 디지털 변조와 아날로그 변조 사이에는 본질적으로 차이가 없습니다. 둘 다 정현파 변조이지만 소스 신호가 다릅니다. 디지털 변조의 소스 신호는 이산 펄스 디지털 신호인 반면, 아날로그 변조의 소스 신호는 연속 사인파 신호입니다.
여기서는 디지털 신호 변조 기술만 소개합니다.
반송파는 유용한 저주파 변조 신호(보통 고주파 신호)를 전달하는 데 사용되는 신호파입니다. 변조 기술을 통해 변조 신호에 따라 캐리어의 어떤 매개변수가 변경되는지는 특정 변조 유형에 따라 달라집니다. 제어되는 매개변수가 진폭이면 이 변조를 진폭 변조라고 하며, 제어되는 매개변수가 주파수이면 변조를 진폭 변조라고 합니다. 변조를 주파수 변조라고 하며, 제어된 매개변수가 위상인 경우 이 변조를 위상 변조라고 합니다. 수신단에 도달한 후 복조 기술을 통해 변조된 신호에서 유용한 데이터를 분리할 수 있습니다.
그렇다면 변조를 위해 반송파를 사용하는 이유는 무엇입니까? 일반적으로 우리가 보내려는 디지털 신호의 주파수는 상대적으로 낮기 때문에 자체 주파수에 따라 전송되면 신호 감쇠가 심각해 장거리 전송에 도움이 되지 않습니다.
변조 과정을 먼저 수행해야 하는 이유는 해당 채널에서 저주파 신호를 장거리에서 효율적으로 전송하기 위함입니다.
디지털 신호에 캐리어 변조를 수행할 때 아날로그 캐리어 변조에서 진폭 변조, 주파수 변조, 위상 변조의 세 가지 변조 기술도 사용합니다. 그러나 이미 ASK(Amplitude Shift Keying, 진폭 키잉), FSK(Frequency Shift Keying, 주파수 키잉) 및 PSK(Phase Shift Keying, 위상 키잉)라는 다른 이름이 있습니다. 여기서 "키잉"이라고 부르는 이유는 이러한 변조 기술이 전신 전송에서 빌려온 용어인 전기 키에 의해 제어된다는 의미입니다. 이는 각각 반송파(사인파)의 진폭, 주파수 또는 위상을 사용하여 디지털 베이스밴드 신호를 전달하는 것에 해당하며, 이는 아날로그 선형 변조 및 각도 변조의 특수한 경우로 간주될 수 있습니다.
2. ASK(진폭 편이 키잉, 진폭 키잉)
디지털 진폭 변조 기술인 ASK(Amplitude Shift Keying)는 기저대역 디지털 신호에 따라 변화하는 정현파 반송파의 진폭을 디지털 방식으로 조정하는 것을 말하며, "온-오프 키잉"(OOK) 또는 "온/오프"라고도 합니다. 키잉".
디지털 기저대역 신호가 이진 코드인 경우 이를 2ASK(이진 진폭 키잉)라고 하며 단극 디지털 신호에만 적합합니다 . 디지털 정보 0 또는 1을 나타내는 베이스밴드 직사각형 펄스를 사용하여 연속 반송파를 조정하여 반송파가 간헐적으로 출력되도록 합니다. 단극성 파형에서 0은 레벨 출력이 아니기 때문입니다. 즉, 소스 디지털 기저대역 신호가 1이면 반송파 신호를 보내고, 0이면 0 레벨, 즉 반송파 신호를 보내지 않는다.
2ASK는 가장 빠르고 간단하지만, 잡음 방지 성능이 좋지 않아(변조 신호를 기준으로 출력 신호의 진폭만 제어하고 간섭 신호를 필터링할 수 없기 때문에) 실제로 널리 사용되지는 않습니다. 다른 디지털 변조 방법을 연구하기 위한 기초로 자주 사용됨
(1) 키잉 방법 및 시뮬레이션 방법
두 가지 방법: 키잉 방법과 시뮬레이션 방법
2ASK 신호 복조에는 비동기식 복조(봉투 감지 방법)와 응집성 복조(동기식 감지 방법)의 두 가지 방법도 있습니다.
(2) 2ASK 비간섭 복조
【1】Yi(t)는 변조된 신호를 나타내며, "대역통과 필터"(주로 저주파 및 고주파 간섭 신호를 필터링하는 데 사용됨)를 통과한 후 파형이 얻어집니다.
[2] a 신호는 엔벨로프 검출을 위한 "엔벨로프 검출기"(엔벨로프 : 외부 발현. 엔벨로프 검출은 주파수 특성이든 위상 특성이든 신호의 진폭 변화 곡선을 검출하는 것)를 거쳐 b 파형을 얻는다 .
실제로 변조 신호는 단극성이며 양극성 파형 출력만 허용하므로 극성 필터입니다.
[3] c 파형은 b 신호가 "저역 통과 필터"(b 신호의 고주파 성분을 필터링하고 신호 소스의 주파수 특성에 맞는 파형만 출력하도록 허용)를 통과한 후 얻어집니다. .
【4】 연속 c 파형은 "샘플링 결정 장치"를 통해 샘플링되어 원래의 이산 변조 신호를 복원합니다.
(3) 2ASK 일관성 복조
【1】비간섭 복조와 동일
【2】a 파형과 반송파 신호 coswct를 곱셈기에서 곱하여 b 파형을 얻습니다. 이는 극성 필터일 뿐만 아니라 반송파의 주파수 성분도 포함하여 신호를 더 강하게 만듭니다.
【3】비간섭 복조와 동일
【4】비간섭 복조와 동일
3. FSK 주파수 편이 키잉
FSK는 양극 디지털 신호에만 작동합니다. 신호의 진폭과 위상을 상수로 처리하고 주파수를 변수로 처리합니다.
예를 들어, 디지털 신호 코드 1은 주파수 f1의 반송파를 사용하여 전송되고, 신호 코드 0은 f2를 사용하여 전송됩니다. 이는 "주파수 편이 키잉"이라고도 알려진 두 개의 서로 다른 주파수 사이의 캐리어 스위칭과 동일합니다.
2ASK 신호 생성과 동일하게 아날로그 주파수 변조 방식이나 키 주파수 변조 방식으로 구현할 수 있습니다.
아날로그 주파수 변조 방식을 사용하여 생성된 2FSK 신호는 2개의 주파수 캐리어에 해당하는데, 이 2개의 캐리어는 심볼 변환 순간 연속적인 위상을 유지할 수 있으므로 위상 연속 신호(CPFSK, Continuous-Phase Frequency Shift Keying, 연속 위상 주파수)가 됩니다. Shift 키잉).
하나의 반송파만 사용되므로 변조된 S(t) 신호 요소 간의 위상은 연속적입니다.
키잉 주파수 변조는 디지털 키잉을 사용하여 구현되며 디지털 매트릭스 펄스는 전자 스위치를 제어하는 데 사용되므로 전자 스위치는 두 개의 독립적인 발진기(서로 다른 주파수의 캐리어 f1 및 f2 생성) 사이를 전환하여 서로 다른 주파수를 획득하도록 신호를 변조합니다.
2FSK 복조 방법: 주파수 판별 방법, 제로 크로싱 검출 방법, 비코히어런트 복조 방법(엔벨로프 검출 방법) 및 코히어런트 IOU(차동 검출 방법)
2FSK 비간섭 복조
샘플링 결정자(두 신호의 샘플링에는 v1과 v2가 각각 사용됨)와 결정에서 샘플링과 결정이 수행되며, v1>=v2이면 신호 코드 1이 출력되고, v1<v2이면 신호 코드 0이 출력됩니다. 산출.
2FSK 일관성 복조
제로 크로싱 검출 방법
4. PSK(위상 키잉)
PSK(Phase Keying)는 양극 디지털 기저대역 신호를 사용하여 반송파의 위상을 제어하여 정보를 전송하는 변조 방식입니다. 즉, 반송파의 서로 다른 위상을 사용하여 신호의 신호 코드를 표현하는 것입니다.
디지털 위상 변조는 두 개의 두 비트 사이에서 반송파를 전환하는 것이므로 "위상 편이 키잉"이라고도 합니다.
PSK 는 "Absolute Phase Shift Keying, APSK "와 "Relative Phase Keying"(또는 "Differential Phase Keying," Differential Phase Keying, DPSK ) 로 구분됩니다 .
5. APSK 변조
APSK 변조: 반송파의 위상을 기준 위상으로 사용하여 변조합니다. 심볼이 1이면 변조된 신호는 반송파와 동일하고, 0이면 반송파와 반대입니다. 즉, 변조 후 1과 0 코드의 위상차는 180도이다.
APSK 복조: 변조된 신호 위상이 기준 위상과 동일하면 신호 코드 1이 전송되고, 그렇지 않으면 0이 전송됩니다.
6. DPSK 변조
DPSK 변조: 먼저 차동 인코더를 사용하여 디지털 베이스밴드 신호를 차등적으로 인코딩합니다. 즉, 절대 코드(원래 베이스밴드 신호 번호)를 상대 코드로 변환한 다음 절대 위상 변조를 수행합니다. 상대코드는 차등부호화를 통해 얻은 차등코드로, 변조된 신호의 현재 심볼의 레벨이 이전 심볼의 레벨에서 변화하는지 여부를 이용하여 전송되는 디지털 코드를 표현한다. 즉, 변화가 없으면 0코드가 전송되고, 변화가 있으면 1코드가 전송된다.
"절대 위상 변조"의 위상 반전 문제를 해결하기 위해 디지털 위상 변조 전에 차동 인코딩을 수행한 다음 차동 코드에 대해 이진 디지털 위상 변조를 수행합니다.
DPSK 복조: 이전 기호와 다음 기호 간의 상대 위상 값(즉, 이 기호의 초기 위상과 이전 기호의 초기 위상 간의 차이)을 사용하여 디지털 정보를 전송합니다. 규칙은 위상 오프셋 값이 0이면 0 코드가 출력되고, 위상 오프셋 값이 180도이면 1 코드가 출력된다는 것입니다.
