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深入研究數(shù)字-模擬編碼技術(shù)

454398 ? 來(lái)源:硬件助手 ? 作者:硬件助手 ? 2020-11-13 15:57 ? 次閱讀
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本文主要介紹數(shù)字-模擬編碼技術(shù)。之前的文章《硬件接口協(xié)議之“通信線路物理層編碼技術(shù)介紹”》介紹了數(shù)字-模擬編碼技術(shù)主要有以下幾種:

  • 幅移鍵控編碼(ASK,Amplitude shift keying)
  • 頻移鍵控編碼(FSK,F(xiàn)requency shift keying)
  • 相移鍵控編碼(PSK,Phase shift keying)
  • 正交調(diào)幅編碼(QAM,Quadrature Amplitude Modulation)

ASK


二進(jìn)制的兩個(gè)數(shù)分別由載波信號(hào)兩種不同的振幅值表示。通常,其中一個(gè)振幅值為零,以降低傳輸信息所需的能量。

所生成的調(diào)制信號(hào)為:


式中,載波信號(hào)是Acos(2πfc t)。

噪聲通常只影響振幅,所以ASK是受噪聲影響最大的調(diào)制技術(shù),因此在語(yǔ)音線路上ASK通常僅用于數(shù)據(jù)率不高于1200bps的情況,更多地用于通過(guò)光纖傳輸數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)(有無(wú)光脈沖)。

FSK


二進(jìn)制的兩個(gè)數(shù)分別由鄰近載波頻率的兩個(gè)頻率表示。


式中,f1和f2通常是載波頻率fc的兩個(gè)偏移值,其絕對(duì)值相等,偏移方向相反。

FSK的抗干擾性能優(yōu)于ASK(噪聲對(duì)其影響小)。典型數(shù)據(jù)率為1200bps左右(語(yǔ)音線路)。也常用于高頻(3~30MHz)無(wú)線傳輸。使用同軸電纜的局域網(wǎng)中,甚至可用于更高的頻率。

PSK


通過(guò)載波相位的變換表示數(shù)據(jù)。抗干擾性能優(yōu)于ASK(噪聲對(duì)其影響小)。

PSK又包括:BPSK(二進(jìn)制相移鍵控)、QPSK(四相移鍵控)、OQPSK(正交相移鍵控)、MSK(最小位移鍵控)等。

BPSK是用兩個(gè)相位代表兩個(gè)二進(jìn)制數(shù):


雙值相移鍵控(BPSK)及其“星座圖”(Constellation)如下圖所示:


四相位PSK(4-PSK、QPSK)是采用四種信號(hào)相位變化方式,讓每一種變化代表兩個(gè)比特(4-PSK)。此時(shí)我們可以用兩倍于2-PSK的速率傳輸數(shù)據(jù)。



八相位PSK(8-PSK)是在8-PSK的基礎(chǔ)上,每次對(duì)相位只變化45°,而不是90°。通過(guò)使用八個(gè)不同相位,每相移一次可以代表三個(gè)比特。所以8-PSK的傳輸速率比2-PSK快三倍。


QAM

正交調(diào)幅編碼QuadratureAmplitude Modulation (QAM)是調(diào)幅(ASK)和調(diào)相(PSK)技術(shù)的綜合(同時(shí)改變正弦波三個(gè)特性中的振幅和相位)。理論上可以有無(wú)數(shù)的狀態(tài)組合。通常有 4QAM,16QAM,64QAM,256QAM,……等。


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