调制与解调
相关术语
- 消息(massage)-有意义的实体
- 数据(data)-运送消息的实体，编码后的消息
- 信号(signal)-数据的表现形式，电器/电磁表现
信号分类
数字信号
- 离散的
模拟信号
- 连续的
数据分类
- 模拟数据
- 数字数据
码元
这只是我的理解，我搜索了很多资料，都是在说电平云云。
导体传输信号，他的最高电平是+5v，最低电压是-5v。
以下说明建立在归零制的前提下，且在理想条件下，没有介质电阻导致压降，且接收端没有误差，理论上，是可以无限制的分区段的
现在我们定义+5v代表为1，-5v代表0，0v不代表信息。那么这套系统每一次非归零的跳变都传输了1bit，设每秒发生一次跳变，则他的比特率为1bps，波特率也等于1baud。
我们把-5v到+5v分成四个区段，令-5v代表00，-2.5v代表01，+2.5v代表10，+5v代表11，设每秒发生一次跳变，那么这套系统每次非归零的跳变传输了2bit，则它的比特率为2bps，波特率为1baud。他有四个种离散状态，称为四进制码元。
我们把-5V到+5v分成八个区段，令-5v代表000，-3.75v代表001，-2.5v代表010，-1.25v代表011，1.25v代表100，2.5v代表101，3.75v代表110，5v代表111。那么这套系统每一次非归零的跳变都传输了3bit，设每秒发生一次跳变，则它的比特率为3bps，波特率为1baud。他有八种离散状态，称为八进制码元。
以此类推，如果可以把-5v到+5v均分成更多2的整数次方个区段，那么理论上每次发生非归零的跳变都会发送\(\log_{2}区段数\)个bit。但是每次只发送了1baud。
波特率计算
\[ I=S\log_2N \]
其中\(I\) 为传信率，\(S\) 为波特率，\(N\) 为每个码元负载的信息量，而\(\log _{2}{N}\)以比特为单位。
基带信号
基本频带信号，信源信号，原始信号，一般为数字信号
基带调制
基带信号进行波形变换，这种过程称为编码(coding)，编码后的信号能通过一定手段还原。基带调制后的信号仍然是基带信号
带通调制
使用载波(carrier)进行调制，把基带信号加载到高频信号上，并转换为模拟信号，这种过程叫做带通调制
带通信号
经过带通调制的模拟信号叫做带通信号
数字信号/基带信号常用编码方式
- 不归零制：正电平代表1，负电平代表0
- 归零制：正脉冲代表1，负脉冲代表0
- 曼彻斯特编码：周期中心向上跳变代表1，周期中心向下跳变代表0，反之亦可
- 差分曼彻斯特编码：每一位中心始终有跳变，位边界有跳变代表0，位边界没有跳变代表1
从波形来看：曼彻斯特编码产生信号的频率比不归零制高
从自同步能力来看 ，不归零制不能推断信号的时钟频率，这叫没有自同步能力；曼彻斯特与差分曼彻斯特编码可以推断信号的始终频率，具有自同步能力
基本带通/载波信号调制
- 调幅(AM)：载波的振幅随基带数字信号变化，可用乘法器实现，也叫幅度键控
- 调频(FM)：载波的频率随基带数字信号变化，也叫频移键控
- 调相(PM)：载波的初始相位随基带数字信号变化，也叫相移键控
为什么需要载波调制
- 因为数字基带信号主要集中在低频段，只适合在低通型信道中传输。但是带通型信道更常见，所以必须用数字基带信号对载波进行调制，使基带信号搬移到高频的载波频率上。
- 天线尺寸(\(\lambda/4\))，其中\(\lambda=c/f\)为载波波长
调频调幅调制与信号的关系
二进制数字调制
二进制幅度键控（2ASK）
- 在幅度键控中，载波幅度随调制信号而变化，载波的幅度随着数字信号1和0在两个电平间转换。
- 二进制幅度控件又称为通-断控件（OOK）
- OOK信号的时域表达
\[ S_{OOK}(t)=a_n \cdot Acos\omega_ct \]
其中a为二进制信息，可表示为 $$ a_n \[\begin{cases} 0 出现概率为P\\ 1 出现概率为1-P \end{cases}\]$$
