硬件电路设计之“数字-模拟编码”

本文主要介绍数字-模拟编码技术。之前的文章《硬件接口协议之“通信线路物理层编码技术介绍”》介绍了数字-模拟编码技术主要有以下几种:

  • 幅移键控编码(ASK,Amplitude shift keying)
  • 频移键控编码(FSK,Frequency shift keying)
  • 相移键控编码(PSK,Phase shift keying)
  • 正交调幅编码(QAM,Quadrature Amplitude Modulation)


ASK


二进制的两个数分别由载波信号两种不同的振幅值表示。通常,其中一个振幅值为零,以降低传输信息所需的能量。

所生成的调制信号为:


式中,载波信号是Acos(2πfc t)。

噪声通常只影响振幅,所以ASK是受噪声影响最大的调制技术,因此在语音线路上ASK通常仅用于数据率不高于1200bps的情况,更多地用于通过光纤传输数字数据(有无光脉冲)。

FSK


二进制的两个数分别由邻近载波频率的两个频率表示。


式中,f1和f2通常是载波频率fc的两个偏移值,其绝对值相等,偏移方向相反。

FSK的抗干扰性能优于ASK(噪声对其影响小)。典型数据率为1200bps左右(语音线路)。也常用于高频(3~30MHz)无线传输。使用同轴电缆的局域网中,甚至可用于更高的频率。

PSK


通过载波相位的变换表示数据。抗干扰性能优于ASK(噪声对其影响小)。

PSK又包括:BPSK(二进制相移键控)、QPSK(四相移键控)、OQPSK(正交相移键控)、MSK(最小位移键控)等。

BPSK是用两个相位代表两个二进制数:


双值相移键控(BPSK)及其“星座图”(Constellation)如下图所示:


四相位PSK(4-PSK、QPSK)是采用四种信号相位变化方式,让每一种变化代表两个比特(4-PSK)。此时我们可以用两倍于2-PSK的速率传输数据。



八相位PSK(8-PSK)是在8-PSK的基础上,每次对相位只变化45°,而不是90°。通过使用八个不同相位,每相移一次可以代表三个比特。所以8-PSK的传输速率比2-PSK快三倍。


QAM

正交调幅编码QuadratureAmplitude Modulation (QAM)是调幅(ASK)和调相(PSK)技术的综合(同时改变正弦波三个特性中的振幅和相位)。理论上可以有无数的状态组合。通常有 4QAM,16QAM,64QAM,256QAM,……等。



来源: 硬件助手

推荐阅读