通信原理学习8-调制与模拟信号数字化
调制
实际的信道可分为低通信道和带通信道，低通信道可用于传输低通（基带）信号，这称为基带传输；带通信道可用于传输带通信号，这称为频带传输。基带信号不能直接通过带通信道传输，要使基带信号通过带通信道进行传输，就必须对基带信号进行变换，使其变换为适合带通信道传输的频带信号的形式。将基带信号变换为频带信号的过程称为调制。
调制就是让基带信号去控制载波的某个（或某些）参数，使该参数按照基带信号的规律变化。载波可以是正弦波，也可以是脉冲序列。以正弦信号作载波的调制叫连续波（CW）调制。
对于连续波调制，己调信号可表示为：
它由A振幅，w频率和θ相位三个参数构成。这三个参数中的任何一个改变都可以实现调制，使之携带消息信号的信息。连续波调制分为幅度调制、频率调制和相位调制。频率调制和相位调制都是使载波的相角发生变化，因此二者又统称为角度调制，简称角调。
（1）幅度调制的基本作用是频谱搬移，使基带信号的频谱搬移到载频附近，以便信号能够有效地传输或者实现信道的多路复用。
（2）载波的相角受调制信号的控制而变化的过程叫做角度调制。在角度调制过程中，载波的振幅保持不变。角度调制分为相位调制(PM)和频率调制（FM）两种方式。频率调制主要应用于调频广播、电视（伴音）、通信以及遥测等；而相位调制主要用于相移键控（PSK）和进行间接调频。与AM(标准调幅)比较，FM具有抗干扰性能强、电声指标高、发射效率高等优点。其缺点是占用频带宽（指宽带FM），设备比AM系统复杂。
调制在通信系统中是一个非常重要的概念，具有十分重要的作用。通过调制，可对消息信号的频谱搬移，使之适合信道传输的要求，同时也有利于实现信道复用，而且它对系统的传输有效性和可靠性有着很大的影响。调制方式在很大程度上能决定一个通信系统的性能。
调制可分为模拟调制和数字调制两大类：在模拟调制中，调制信号是模拟信号；而在数字调制中，调制信号是数字信号。
【解调是调制的逆过程。调制是一个频谱搬移过程，它是将调制信号的频谱搬移到载频附近。解调就是从已调信号的频谱中，将位于载频附近的调制信号频谱再搬回来。调制和解调都要完成频谱搬移。】
模拟信号的数字化
消息的传递总是通过一定的信号形式进行的，基带信号就是一种信号形式。基带信号可以直接传输，传输信号的系统称为基带传输系统。随着数字技术的发展，数字基带信号应用越来越广泛，因此，数字基带信号的传输也越来越普遍。很多信源都是模拟的，要使模拟信号在数字信道中传输，就必须先把模拟信号转换为数字信号，这个过程称为模/数(A/D)转换。通常人的感官所能感觉到的信息往往是连续变化的，因此，在接收端就需要把数字信号再转换为模拟信号，这个过程称为数/模(D/A)转换。
把一个模拟信号转换为数字信号，首先，需要将连续变化的模拟信号进行离散化处理，包括时间上的离散化和幅度上的离散化。所谓离散化就是把连续变化的模拟量使用有限的数值表示的过程。
模拟信号数字化的理论基础是采样定理。采样定理是通信理论中非常重要的定理，它研究的是一个时间连续的模拟信号，经过采样变成时间离散的序列后，可由时间离散样值不失真地恢复原来的模拟信号的问题。也就是说，传输具有无限信号点值的模拟信号，可以变为只传输有限信号点值的离散信号，原来的信号仍能被正确恢复。
以脉冲编码调制(PCM)为代表的编码调制技术成为一种非常重要的通信方式，PCM能把各种消息信号（声音、图像、数据等）都变换成数字信号进行传输。它的最大特点是把连续变化的输入信号变换为在时间上和振幅上都离散的量，然后再把它变换为代码进行传输。脉冲编码调制过程波形变化如图所示。
脉冲调制过程波形图
首先对连续信号进行采样形成PAM信号（脉冲振幅调制）。由于PAM信号只在时间上是离散的，它的每个采样却还是模拟值，因而无法用代码表示。为了用代码表示，需要将模拟值变为离散值，即把每个样值用幅度上离散的值来近似。这种将模拟值变为离散值的过程叫做量化。
在脉冲编码调制中最常采用的是二进制编码。对于单极性编码，用有脉冲代表“1”，无脉冲代表“0”。对于双极性PCM，用正脉冲代表“1”，用负脉冲代表“0”，。因此，一个二进制码是一组有限的“0”、“1”脉冲组合。表示一个离散值的所有比特的组合叫做码组。码组中每一位脉冲叫做1bit,或称为二进制位。对于8个量化电平只需3位二进制编码就够了。
综上所述，PCM包括采样、量化、编码3个过程。其功能是完成模/数转换，实现连续信号数字化，如图所示，其中LPF是环路滤波器的意思。
脉冲编码调制系统原理图
在脉冲编码通信的接收端，首先从受噪声干扰的波形中检测和再生，恢复原来的PCM信号，然后由译码设备把代码还原为量化的采样值。最后经过低通滤波器恢复连续变化的信号，完成与发送端相反的过程，即实现数/模转换。
随着通信系统数字化和大规模集成电路技术的发展，单片PCM编译码器己经商品化，目前可在一块芯片上实现采样、量化、压扩到编码的所有过程。
yo，peace！
