调制信号

第二章、物理层 学习内容来源网络，若有侵权联系：shaoyayu0419@qq.com删除 计算机网络谢希仁第七版网课 2.1 物理层的基本概念 物理层考虑的是怎样才能在连接各种计算机的传输媒体上传输数据比特流，而不是指具体的传输媒体。 物理层的作用是要尽可能地屏蔽掉不同传输媒体和通信手段的差异。 用于物理层的协议也常称为物理层规程 (procedure)。 物理层的主要任务 主要任务：确定与传输媒体的接口的一些特性。 机械特性 ：指明接口所用接线器的形状和尺寸、引线数目和排列、固定和锁定装置等。 电气特性：指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围。 功能特性：指明某条线上出现的某一电平的电压表示何种意义。 过程特性 ：指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。 2.2 数据通信的基础知识 2.2.1 数据通信系统的模型 一个数据通信系统包括三大部分：源系统（或发送端、发送方）、传输系统（或传输网络）和目的系统（或接收端、接收方）。 常用术语 数据 (data) —— 运送消息的实体。 信号 (signal) —— 数据的电气的或电磁的表现。 模拟信号 (analogous signal) —— 代表消息的参数的取值是连续的。 数字信号 (digital signal) —— 代表消息的参数的取值是离散的。 码元 (code) —— 在使用时间域（或简称为时域）的波形表示数字信号时

前言 我们知道，虽然OSI协议的实现太过于复杂，几乎没有厂商可以生产出符合该协议的通信产品，但OSI七层模型的体系结构，概念十分清晰，理论也很完整。本文就OSI体系结构来进行介绍和对比。 国际标准化组织除了定义了OSI参考模型外，还开发了实现7个功能层次的各种协议和服务标准，这些协议和服务统称为“OSI协议”。OSI协议是一些已有的协议和OSI新开发的协议的混合体。例如，大部分物理层和数据链路层协议采用的是现有的协议，而数据链路层以上的是由该组织自行起草的。产生OSI协议的目的是提出能满足所有组网需求的国际标准，但到目前为止，实现情况距离这一目标还非常遥远。 虽然OSI协议集缺乏商业动力，但OSI/RM作为网络系统的知识框架，对于学习和理解网络标准还是十分有用的。和其他的协议集一样，OSI协议是实现某些功能过程的描述和说明。每一个OSI协议都详细的规定了特定层次的功能特性。 OSI协议集如下图所示： 下面我们来分别说明7个功能层次的各种协议与各层的功能： 在物理层中，OSI采用了各种现有的协议，其中有RS-232、RS-449、X.21、V.35、ISDN，以及FDDI、IEEE 802.3、IEEE 802.4和IEEE 802.5的物理层协议。 物理层（Physical Layer）是OSI模型中最低的一层，位于OSI参考模型的最底层，它直接面向实际承担数据传输的物理媒体

在IQ坐标系中，任何一点都确定了一个矢量，可以写为(I + jQ)的形式，数字调制完成后便可以得到相应的I 和 Q 波形，因此数字调制又称为矢量调制。 图1. IQ矢量坐标系 无论是模拟调制，还是数字调制，都是采用调制信号去控制载波信号的三要素： 幅度、频率和相位 ，分别称为调幅、调频和调相。模拟调制称为AM、FM和PM，而数字调制称为ASK、FSK和PSK。数字调制中还有一种调制方式同时包含幅度和相位调制，称为QAM调制(正交幅度调制)。下面将逐一进行介绍。 1. ASK(Amplitude Shift Keying)称为幅移键控，通常指二进制幅移键控2ASK，只对载波作幅度调制， 因此符号映射至IQ坐标系后只有 I 分量 ，而且只有两个状态——幅度A1和A2，如图2所示。一个bit就可以表征两个状态，“0”对应A1，“1”对应A2。即一个状态只包含1 bit信息，故符号速率与比特率相同。类似于模拟AM调制，ASK也具有调制深度的概念，调制深度定义为 图2. 2ASK调制映射星座图 当2ASK的调制深度为100%时，只有比特“1”有信号，比特“0”没有信号，所以称为On-Off Keying，简称为OOK调制。OOK是一种特殊的ASK调制， 调制后的波形为射频脉冲信号。 图3给出了当调制源为 "1001110001101"时，OOK调制之后产生的波形

仿真结果分析 FM信号调制 以下分别为mf=0.5、mf=1和mf=3时调制与已调信号时域与频域的图形： 调制信号与载波信号的波形 mf=0.5时已调信号时域图（加入噪声为30db） mf=1时已调信号时域图（加入噪声为30db） mf=3时已调信号时域图（加入噪声为30db） 按照调频原理，已调信号在对应调制信号最大值处波形频率最大，最小处波形频率最小。而由于调频指数太小，难以观察到已调信号的频率变化。为验证调频原理。在程序调试时，设调频指数为100，可清晰地观察到频率的变化，如下： mf=100时已调信号时域图 由图可看出调制指数越大，信号带宽越大。由调频信号带宽公式Bfm=2(mf+1)fm也可推导出该结论。且观察可以发现已调信号频谱结构发生变化，说明频率调制FM为非线性调制。 正弦波调制与已调信号频域图 三角波调制与已调信号频域图 FM信号解调 以下分别为在=0.5、=1和=3时加50dB噪声前后已调信号解调后的时域图及解调信号频域的图形： mf=0.5时调制下各种解调波形 mf=1时调制下各种解调波形 mf=3时调制下各种解调波形 mf=0.5时解调信号频谱图 mf=1时解调信号频谱图 mf=3时解调信号频谱图 输入输出信噪比关系 以下分别为在=0.5、=1和=3的情况下，正弦波与三角波调制下输入输出信噪比关系曲线： 正弦波调制下输入输出信噪比关系曲线 mf=0

QPSK调制与解调-MATLAB基带仿真 原始发送数据 ：随机产生长度为L的0、1序列 QPSK调制方式 ：格雷码排布 若使用非格雷码排布，误比特率会升高，对误符号率无影响。 QPSK发送端星座图： QPSK相干解调 ： MAP准则：判决为与接收信号距离最近的星座点 QPSK理论误符号率： P e = 2 Q ( 2 E b N 0 ) [ 1 − 1 2 Q ( 2 E b N 0 ) ] P_e=2Q(\sqrt{\frac{2 \mathcal{E}_{b}}{N_{0}}})\left[1-\frac{1}{2} Q(\sqrt{\frac{2 \mathcal{E}_{b}}{N_{0}}})\right] P e ​ = 2 Q ( N 0 ​ 2 E b ​ ​ ​ ) [ 1 − 2 1 ​ Q ( N 0 ​ 2 E b ​ ​ ​ ) ] 仿真结果 ： MATLAB基带仿真程序 ： clc clear close all % Title: QPSK调制与解调 % % Data: 2019.03.28 % % Author: K.X.Song % M = 4; % 调制阶数 L_data = 5000000; % 数据长度 L_symbol = L_data/log2(M); % 符号长度 data = round(rand(1,L_data)); % 原始数据

BPSK调制与解调-MATLAB基带仿真 原始发送数据 ：随机产生长度为L的0、1序列 BPSK调制方式 ： 0 => -1 1 => 1 可以调换映射方式，相应地，解调的映射方式也需修改。 BPSK发送端星座图： BPSK相干解调 ： 门限检测：若接收信号幅度大于0，判为1，否则判为0。 理论误比特率： P b = 1 2 e r f c ( E b N 0 ) P_b=\frac{1}{2}erfc(\sqrt{\frac{E_b}{N_0}}) P b ​ = 2 1 ​ e r f c ( N 0 ​ E b ​ ​ ​ ) 仿真结果 ： MATLAB基带仿真程序 ： clc clear close all % BPSK调制与解调 % % 2019.3.26 % % HIT_KXS % L = 1000000; % 原始数据长度 data = round(rand(1,L)); % 原始数据 send = (data - 1/2) * 2; % BPSK调制 EbN0_dB = 0:12; % Eb/N0 dB形式 EbN0 = 10.^(EbN0_dB/10); % Eb/N0 Eb = 1; % 每比特能量 N0 = Eb ./ EbN0; % 噪声功率 error = zeros(1,length(EbN0_dB)); % 预置错误个数 ber = zeros(1

1.下载SOX sox-14.4.1.tar.gz 2.安装sox文件 　　1）解压　　tar -zxvf sox-14.4.1.tar.gz 　　2）进入sox14.4.1目录中执行./configure 　　3）执行 make命令 　　4）执行make install命令 3.播放音频文件 　　paly qq.wav 4其他用法 play 杨望.wav mixer 0.3,0.5,0.8,0.6 上式采用了mixer效果器,它通过混合或者减少音轨从而减少音轨数,或者通过复制音轨而增加音 轨数。上面几个数字的意思是:0.3是从输入声道的左边到输出声道左边的音量值,0.5是从输入声 道的左边到输出声道右边的音量值,0.8是从输入声道的右边到输出声道左边的音量值,0.6是从输 入声道的右边到输出声道右边的音量值。用字母表示是:假设l是左,r是右,b是后面,f是前面,则 对于两声道是:l → l, l → r, r → l,r →r,意思是左-->左,左-->右,右-->左,右-->右。这是两 声道情况,四声道则是:首先四个数字给出左-前输出声道lf → lf, rf → lf,lb → lf,随后是右-前声道rb → lf;lf-->rf,lb-->rf,rf-->rf,rb-->rf;再随后是左-后声道输出lf-->lb,rf-->lb, lb-->lb,rb-->lb

802.11ac知识整合 一、802.11ac简介 　　IEEE 802.11工作组在2013年发布了802.11ac的标准，802.11ac（VHT，Very High Throughput）是基于5G频段的802.11n（HT, High Throughput）技术的演进版本，通过物理层、MAC层一系列技术更新实现对1Gbps以上传输速率的支持，它的最高速率可达6.9Gbps，并且支持诸如MU-MIMO这样高价值的技术。 　　802.11ac是802.11n的继承者。它采用并扩展了源自802.11n的空中接口（air interface）概念，包括：更宽的RF带宽（提升至160MHz），更多的MIMO空间流（增加到 8），下行多用户的 MIMO（最多至4个），以及高密度的调变（达到 256QAM）。 　　2013年推出的第一批802.11ac产品称为Wave1，2016年推出的较新的高带宽产品称为Wave2。 二、名词解释 　　VHT（Very High Throughput）：极高吞吐量，即采用802.11ac引入的调制编码方式传输，提高了传输速率 　　OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）：正交多载波调制 　　MCS（Modulation and Coding Scheme）：调制编码表，就是规定了空间流数目、编码

PWM（Pulse Width Modulation）控制——脉冲宽度调制技术，通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得所需要波形（含形状和幅值）.PWM控制技术在逆变电路中应用最广，应用的逆变电路绝大部分是PWM型，PWM控制技术正是有赖于在逆　变电路中的应用，才确定了它在电力电子技术中的重要地位。 1 PWM相关概念 占空比:就是输出的PWM中，高电平保持的时间 与 该PWM的时钟周期的时间 之比 如，一个PWM的频率是1000Hz，那么它的时钟周期就是1ms，就是1000us，如果高电平出现的时间是200us，那么低电平的时间肯定是800us，那么占空比就是200:1000，也就是说PWM的占空比就是1:5。 分辨率也就是占空比最小能达到多少，如8位的PWM，理论的分辨率就是1:255(单斜率)， 16位的的PWM理论就是1:65535(单斜率)。 频率就是这样的，如16位的PWM，它的分辨率达到了1:65535，要达到这个分辨率，T/C就必须从0计数到65535才能达到，如果计数从0计到80之后又从0开始计到80.......，那么它的分辨率最小就是1:80了，但是，它也快了，也就是说PWM的输出频率高了。 双斜率 / 单斜率 假设一个PWM从0计数到80，之后又从0计数到80....... 这个就是单斜率。 假设一个PWM从0计数到80，之后是从80计数到0.....

　　现代通信中，IQ调制基本上属于是标准配置，因为利用IQ调制可以做出所有的调制方式。 　　但是IQ调制到底是怎么工作的，为什么需要星座映射，成型滤波又是用来干嘛的。这个呢，讲通信原理的时候倒是都会泛泛的提到一下，但由于这部分不好出题，所以通常不会作为重点。但换句话说即使目前国内的大部分讲通信原理的老师，恐怕自己也就是从数学公式上理解了一下。真正的物理上的通信过程是怎么样的，恐怕他们也不理解。所以说到底国内的通信课程，大多都停留在“黑板通信”的程度，稍微好一点的呢，做到的“仿真通信”的程度。离实际的通信工程差距很大。这一方面是由于通信系统确实比较庞大，做真实的实验确实难以实施。另外一方面嘛，呵呵…… 　　所以我决定还是要专门开贴来讲一下这个问题，因为我理解这个问题大概用了两年多的时间，到现在为止恐怕也不能算是完全搞明白了。每思至此，我总是会感慨通信博大精深，要做一名合格的通信工程师是非常不容易的。相反，想成为“专家”仿佛还要简单一点，因为只需要抓住一点穷追猛打，至于其它的么……谁愿意研究谁研究，反正老子不管…… 　　首先从IQ调制讲起吧。所谓的IQ调制，冠冕堂皇的说法无法是什么正交信号如何如何……其实对于IQ调制可以从两个方面来直观的理解，一个是向量，一个是三角函数。首先说一说向量，对于通信的传输过程而言，其本质是完成了信息的传递。信息如何传递？信息本身是无法传递的