CN105119855B - 一种调制和解调方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于数字通信术领域，具体的说涉及一种调制和解调方法及装置。本发明在信号调制中，同时发送两个相同或不同的序列,利用数字脉冲幅度调制变换成第一基带信号和第二基带信号；其中，对第一基带信号载波进行相位调制，对第二基带信号载波进行频率调制，从而使已调信号的相位和频率分别具有第一基带信号和第二基带信号的信息，实现了对相位与频率的混合调制，在信号解调中，通过对相位和频率的分别解调恢复出基带信号。本发明的有益效果为，实现了在同一频带宽度内同时发送两组序列，频带利用率是FSK的二倍，因此极大的提高了频带的利用率。
Description
技术领域
本发明属于数字通信术领域，具体的说涉及一种调制和解调方法及装置。
背景技术
FSK(Frequency-shift keying，频移键控)是信息传输中使用得较早的一种调制方式，它是利用载波频率变化来传递数字信息的一种数字调制技术。它的主要优点是:实现起来较容易,抗噪声与抗衰减的性能较好。在数字化时代，电脑通信在数据线路(电话线、网络电缆、光纤或者无线媒介)上进行传输，就是用FSK调制信号进行的。FSK调制技术在中低速数据传输中得到了广泛的应用。
PSK(Phase-shift keying，相移键控)：一种利用载波的相位变化来传递数字信息，而振幅和频率保持不变。相移键控分为绝对移相和相对移相两种。在在绝对移相的同步解调PSK 系统中，由于收端载波恢复存在相位含糊的问题，即恢复的载波可能与未调载波同相，也可能反相，以至使解调后的信码出现“0”、“1”倒置，即“倒π”现象，这是不希望的，为了克服这种现象，人们提出了相对移相方式。PSK比FSK在抗干扰噪声能力和信号频谱利用率等方面都好，已在中、高速传输数据时得到广泛应用。
FSK虽然在中低速传输中得到广泛应用，但是由于其需要两个载波，其带宽比较大，频带利用率低。PSK虽然在中、高速传输数据时得到广泛应用，但是由于其解调方法只有相干解调，对同步要求比较高，并且存在“倒π”现象。
发明内容
本发明所要解决的，就是针对上述传统调制解调方法存在的问题，提出一种调制和解调方法及装置。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种调制和解调方法，其特征在于，包括：
调制：同时输入第一发送信号和第二发送信号，将第一发送信号进行相位调制得到第一基带信号，将第二发送信号进行频率调制得到第二基带信号；将第一基带信号和第二基带信号进行混合组成混合调制信号；所述混合调制信号的相位具有第一基带信号的信息，其频率具有第二基带信号的信息；
解调：对收到的混合调制信号的相位进行解调恢复出第一基带信号，对混合调制信号的频率进行解调恢复出第二基带信号。
进一步的，所述第一发送信号和第二发送信号具有相同的序列。
进一步的，所述第一发送信号和第二发送信号具有不同的序列。
一种调制和解调装置，包括调制器和解调器，其特征在于，如图1所示，所述调制器包括第一开关电路、第二开关电路和第三开关电路；所述第一开关电路的一个输入端输入第一基带信号载波，其另一个输入端输入第一基带信号移相后载波，其输出端接第三开关电路的一个输入端；所述第二开关电路的一个输入端输入第二基带信号载波，其另一个输入端输入第二基带信号移相后载波，其输出端接第三开关电路的另一个输入端；所述第三开关电路的输出端输出混合调制信号；所述第一基带信号为第一发送信号经相位调制后获得，所述第二基带信号为第二发送信号经频率调制后获得；所述混合调制信号的相位具有第一基带信号的信息，其频率具有第二基带信号的信息；
如图2所示，所述解调器包括第一带通滤波器、第二带通滤波器、第一相乘器、第二相乘器、第一低通滤波器、第二低通滤波器、第一抽样判决器、第二抽样判决器、第三抽样判决器和加法器；其中，所述第一带通滤波器和第二带通滤波器的输入端接混合调制信号；所述第一带通滤波器输出第一解调信号到第一相乘器的一个输入端；所述第一相乘器的另一个输入端输入与第一解调信号具有相同相位和频率的本地载波信号，第一相乘器的输出端接第一低通滤波器的输入端；所述第一低通滤波器的输出端分别接第一抽样判决器的一个输入端和第二抽样判决器的输入端；所述第二带通滤波器的输出端接第二相乘器的一个输入端；所述第二相乘器的另一个输入端输入与第二解调信号具有相同相位和频率的本地载波信号，第二相乘器的输出端接第二低通滤波器；所述第二低通滤波器的输出端分别接第一抽样判决器的另一个输入端和第三抽样判决器的输入端；所述第一抽样判决器还连接外部定时脉冲，其输出端输出混合调制信号的频率部分解调后信号；所述第二抽样判断器和第三抽样判决器还分别连接外部定时脉冲，第二抽样判决器的输出端接加法器的一端，第三抽样判决器的输出端接加法器的另一端；所述加法器输出混合调制信号的相位部分解调后信号。
进一步的，所述第一发送信号和第二发送信号具有相同的序列。
进一步的，所述第一发送信号和第二发送信号具有不同的序列。
本发明的有益效果为，实现了在同一频带宽度内同时发送两组序列，频带利用率是FSK 的二倍，因此极大的提高了频带的利用率，同时本发明的装置结构简单，成本和传统装置相近，也即是在同样成本的条件下具有更高的效率。
附图说明
图1是本发明的调制器逻辑结构框图；
图2是本发明的解调器逻辑结构框图。
具体实施方式
下面结合附图，详细描述本发明的技术方案：
本发明提出一种调制和解调方法，包括：
信号调制：同时输入第一发送信号和第二发送信号，将第一发送信号进行相位调制得到第一基带信号，将第二发送信号进行频率调制得到第二基带信号；将第一基带信号和第二基带信号进行混合组成混合调制信号；所述混合调制信号的相位具有第一基带信号的信息，其频率具有第二基带信号的信息；
信号解调：对收到的混合调制信号的相位进行解调恢复出第一基带信号，对混合调制信号的频率进行解调恢复出第二基带信号。
本发明的主要原理是：
在信号调制中，同时发送两个相同或不同的序列a(t)、b(t),利用数字脉冲幅度调制(PAM) 变换成基带信号m(t)、n(t)；其中，m(t)对载波进行相位调制，n(t)对载波进行频率调制，从而使已调信号的相位和频率分别具有m(t)和n(t)的信息，实现了对相位与频率的混合调制。该方法在信号解调中，通过对相位和频率的分别解调恢复出基带信号m(t)、n(t)，从而实现了数字信号的通信。
本发明提出的一种调制和解调装置，包括调制器和解调器，如图1所示，所述调制器包括第一开关电路、第二开关电路和第三开关电路；所述第一开关电路的一个输入端输入第一基带信号载波，其另一个输入端输入第一基带信号移相后载波，其输出端接第三开关电路的一个输入端；所述第二开关电路的一个输入端输入第二基带信号载波，其另一个输入端输入第二基带信号移相后载波，其输出端接第三开关电路的另一个输入端；所述第三开关电路的输出端输出混合调制信号；所述第一基带信号为第一发送信号经相位调制后获得，所述第二基带信号为第二发送信号经频率调制后获得；所述混合调制信号的相位具有第一基带信号的信息，其频率具有第二基带信号的信息；
如图2所示，所述解调器包括第一带通滤波器、第二带通滤波器、第一相乘器、第二相乘器、第一低通滤波器、第二低通滤波器、第一抽样判决器、第二抽样判决器、第三抽样判决器和加法器；其中，所述第一带通滤波器和第二带通滤波器的输入端接混合调制信号；所述第一带通滤波器输出第一解调信号到第一相乘器的一个输入端；所述第一相乘器的另一个输入端输入与第一解调信号具有相同相位和频率的本地载波信号，第一相乘器的输出端接第一低通滤波器的输入端；所述第一低通滤波器的输出端分别接第一抽样判决器的一个输入端和第二抽样判决器的输入端；所述第二带通滤波器的输出端接第二相乘器的一个输入端；所述第二相乘器的另一个输入端输入与第二解调信号具有相同相位和频率的本地载波信号，第二相乘器的输出端接第二低通滤波器；所述第二低通滤波器的输出端分别接第一抽样判决器的另一个输入端和第三抽样判决器的输入端；所述第一抽样判决器还连接外部定时脉冲，其输出端输出混合调制信号的频率部分解调后信号；所述第二抽样判决 器和第三抽样判决器还分别连接外部定时脉冲，第二抽样判决器的输出端接加法器的一端，第三抽样判决器的输出端接加法器的另一端；所述加法器输出混合调制信号的相位部分解调后信号。
本发明的装置的工作原理为：
设发送两个相同或不同的序列a(t)、b(t),利用数字脉冲幅度调制(PAM)变换成第一基带信号m(t)和第二基带信号n(t)，其中m(t)通过相位调制，n(t)通过频率调制。设载波分别为和m(t)序列的1对应0对应n(t)序列的1对应角频率ω1，0对应角频率ω2，其中ω1＞ω2。从而得出调制信号表达式为：
例如发送a(t)序列1001，b(t)序列0101，可以得到如表1所示的组合：
表1发送序列和所得调制信号
| m(t) | n(t) | 理论调制信号 |
| 1 | 0 | cos(ω2t+π) |
| 0 | 1 | cos(ω1t+0) |
| 0 | 0 | cos(ω2t+0) |
| 1 | 1 | cos(ω1t+π) |
如图2所示为信号解调电路。下面将介绍一下它们的解调过程。
已调信号经过第一带通滤波器得到第一解调信号经过第二带通滤波器得到第二解调信号以为例说明解调过程：该信号与同频同相的本地载波信号相乘，输出为第一解调信号y1(t)：
第一解调信号y1(t)信号存在低频信号和二倍频信号。经过第一低通滤波器以后滤掉二倍频信号，得到含基带数字信息的低频信号
对于相位调制的恢复，即恢复第一基带信号m(t)。上述经过低通滤波后理论情况下有3 中情况，0、其中对应于输入m(t)为1,对应输入m(t)为0，这里的0对应于载波频率为ω2的那部分，例如通过如下判断条件得到k1：
z1为经过低通滤波器1后的信号。
同样的判据准则适用于第二条支路路，在第一支路经过第一低通以后为0的在二支路为或者最后经过两支路k1和k2求和即可恢复出基带数字信号 m(t)。
对于频率调制的恢复，即恢复第二基带信号n(t)。上述经过第二低通滤波后得到含基带数字信息的低频信号通过抽样判决器在抽样脉冲到来时对两个低频信号的抽样值z1(t)和z2(t)进行比较判决时，理论上两个支路只有一个为1，另一个为0，因此采用如下判断条件：
z1(t)为经过低通滤波器1后的信号，z2(t)为经过低通滤波器2后的信号。从而还原出第二基带数字信号n(t)。
Claims (3)
1.一种调制和解调装置，包括调制器和解调器，其特征在于，所述调制器包括第一开关电路、第二开关电路和第三开关电路；所述第一开关电路的一个输入端输入第一基带信号载波，其另一个输入端输入第一基带信号移相后载波，其输出端接第三开关电路的一个输入端；所述第二开关电路的一个输入端输入第二基带信号载波，其另一个输入端输入第二基带信号移相后载波，其输出端接第三开关电路的另一个输入端；所述第三开关电路的输出端输出混合调制信号；所述第一基带信号为第一发送信号经相位调制后获得，所述第二基带信号为第二发送信号经频率调制后获得；所述混合调制信号的相位具有第一基带信号的信息，其频率具有第二基带信号的信息；
所述解调器包括第一带通滤波器、第二带通滤波器、第一相乘器、第二相乘器、第一低通滤波器、第二低通滤波器、第一抽样判决器、第二抽样判决器、第三抽样判决器和加法器；其中，所述第一带通滤波器和第二带通滤波器的输入端接混合调制信号；所述第一带通滤波器输出第一解调信号到第一相乘器的一个输入端；所述第一相乘器的另一个输入端输入与第一解调信号具有相同相位和频率的本地载波信号，第一相乘器的输出端接第一低通滤波器的输入端；所述第一低通滤波器的输出端分别接第一抽样判决器的一个输入端和第二抽样判决器的输入端；所述第二带通滤波器的输出端接第二相乘器的一个输入端；所述第二相乘器的另一个输入端输入与第二解调信号具有相同相位和频率的本地载波信号，第二相乘器的输出端接第二低通滤波器；所述第二低通滤波器的输出端分别接第一抽样判决器的另一个输入端和第三抽样判决器的输入端；所述第一抽样判决器还连接外部定时脉冲，其输出端输出混合调制信号的频率部分解调后信号；所述第二抽样判决 器和第三抽样判决器还分别连接外部定时脉冲，第二抽样判决器的输出端接加法器的一端，第三抽样判决器的输出端接加法器的另一端；所述加法器输出混合调制信号的相位部分解调后信号。
2.根据权利要求1所述的一种调制和解调装置，其特征在于，所述第一发送信号和第二发送信号具有相同的序列。
3.根据权利要求1所述的一种调制和解调装置，其特征在于，所述第一发送信号和第二发送信号具有不同的序列。
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