调制与编码的具体讲解

     无线收发模块用于传感器节点间的数据通信,解决无线通信中载波频段选择、信号调制方式、数据传输速率,编码方式等,并通过天线进行节点间、节点与基站间数据的收发。与一般的网络通信类似,传感器网络的数据通信协议也包括了物理层、链路层、网络层和应用层,与节点硬件平台有关的主要是物理层和链路层。　　

     由于传输介质及其格式的限制，通信双方的信号不能直接进行传送，必须通过一定的方式处理之后，使之能够适合传输媒体特性，才能够正确无误地传送到目的地。

　　调制是指用模拟信号承载数字或模拟数据；而编码则是指用数字信号承载数字或模拟数据。

　　目前存在的传输通道主要有模拟信道和数字信道两种，其中模拟信道一般只用于传输模拟信号，而数字信道一般只用于传输数字信号。有时为了需要，也可能需要用数字信道传输模拟信号，或用模拟信道传输数字信号，此时，我们就需要先对传输的数据进行转换，转换为信道能传送的数据类型，即模拟信号与数字信号的转换，这是编码与调制的主要内容。当然模拟数据、数字数据如何通过通道发送的问题也是编码与调制的重要内容。下面我们分别从模拟信号使用模拟信道传送、模拟信号使用数字信道传送、数字信号使用模拟信道传送和数字信号使用数字信道传送四个方面来介绍数据的调制与编码。

　　调制（modulation）就是对信号源的信息进行处理加到载波上，使其变为适合于信道传输的形式的过程，就是使载波随信号而改变的技术。一般来说，信号源的信息（也称为信源）含有直流分量和频率较低的频率分量，称为基带信号。基带信号往往不能作为传输信号，因此必须把基带信号转变为一个相对基带频率而言频率非常高的信号以适合于信道传输。这个信号叫做已调信号，而基带信号叫做调制信号。调制是通过改变高频载波即消息的载体信号的幅度、相位或者频率，使其随着基带信号幅度的变化而变化来实现的。而解调则是将基带信号从载波中提取出来以便预定的接收者（也称为信宿）处理和理解的过程。

　　种类/调制编辑

　　受调信号可以是正弦波或脉冲波，所欲传送的消息可以是话音、图像或其他物理量，也可以是数据、电报和编码等信号。前者是模拟信号，后者是数字信号。

　　调制是一种非线性过程。载波被调制后产生新的频率分量，通常它们分布在载频fC的两边，占有一定的频带，分别叫做上边带和下边带。这些新频率分量与调制信号有关，是携带着消息的有用信号。调制的目的是实现频谱搬移，即把欲传送消息的频谱，变换到载波附近的频带，使消息更便于传输或处理。 

　　调制的主要性能指标是频谱宽度和抗干扰性。这是一对矛盾。调制方式不同，这些指标也不一样。一般说，调制频谱越宽,抗干扰性能越好；反之,抗干扰性能较差。调制的另一重要性能指标是调制失真。总的说来，数字调制比模拟调制具有较强的抗调制失真的能力。 

　　1．模拟信号使用模拟信道传送

　　有时候模拟数据可以在模拟信道上直接传送，但在网络数据传送中这并不常用，人们仍然会将模拟数据调制出来，然后再通过模拟信道发送。调制的目的是将模拟信号调制到高频载波信号上以便于远距离传输。目前，存在的调制方式主要有调幅（AmplitudeModulation，AM）、调频（FrequencyModulation，FM）及调相（PhaseModulation，PM）。

　　2．模拟信号使用数字信道传送

　　使模拟信号在数字信道上传送，首先要将模拟信号转换为数字信号，这个转换的过程就是数字化的过程，数字化的过程主要包括采用和量化两步。常见的将模拟信号编码到数字信道传送的方法主要有：脉冲幅度调制（PulseAmplitudeModulation，PAM）、脉冲编码调制（PulseCodeModulation，PCM）、差分脉冲编码调制（DifferentialPCM，DPCM）和增量脉码调制方式（DeltaModulation，DM）。

　　3．数字信号使用模拟信道传送

　　将数字信号使用模拟信道传送的过程是一个调制的过程，它是一个将数字信号（二进制0或1）表示的数字数据来改变模拟信号特征的过程，即将二进制数据调制到模拟信号上来的过程。

　　一个正弦波可以通过3个特性进行定义：振幅、频率和相位。当我们改变其中任何一个特性时，就有了波的另一个形式。如果用原来的波表示二进制1，那么波的变形就可以表示二进制0；反之亦然。波的3个特性中的任意一个都可以用这种方式改变，从而使我们至少有3种将数字数据调制到模拟信号的机制：幅移键控法（Amplitude-ShiftKeying，ASK）、频移键控法（Frequency-ShiftKeying，FSK）以及相移键控法（Phase-ShiftKeying，PSK）。另外，还有一种将振幅和相位变化结合起来的机制叫正交调幅（QuadratureAmplitudeModulation，QAM）。其中正交调幅的效率最高，也是现在所有的调制解调器中经常采用的技术。

　　4．数字信号使用数字信道传送

　　要是数字信号在数字信道上传送，需要对数字信号先进行编码。例如，当数据从计算机传输到打印机时，一般是采用这种方式。在这种方式下，首先须进行对数字信号编码，即由计算机产生的二进制0和1数字信号被转换成一串可以在导线上传输的电压脉冲。对信源进行编码可以降低数据率，提高信息量效率，对信道进行编码可以提高系统的抗干扰能力。

　　目前，常见的数据编码方式主要有不归零码、曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码三种。

　　（1）不归零码（NRZ，Non-ReturntoZero）：二进制数字0、1分别用两种电平来表示，常用-5V表示1，+5V表示0。缺点是存在直流分量，传输中不能使用变压器；不具备自同步机制，传输时必须使用外同步。

　　（2）曼彻斯特编码（ManchesterCode）：用电压的变化表示0和1，规定在每个码元的中间发生跳变。高→低的跳变代表0，低→高的跳变代表1（注意：某种教程中关于此部分内容有相反的描述，也是正确的）。每个码元中间都要发生跳变，接收端可将此变化提取出来，作为同步信号。这种编码也称为自同步码（Self-SynchronizingCode）。其缺点是需要双倍的传输带宽（即信号速率是数据速率的2倍）。

　　（3）差分曼彻斯特编码：每个码元的中间仍要发生跳变，用码元开始处有无跳变来表示0和1。有跳变代表0，无跳变代表1（注意：某种教程中关于此部分内容有相反的描述，也是正确的）。

　　编码调制一体化模块体积小功耗低，完全符合DVB-T标准，支持标准的COFDM调制和标准MPEG2编码，支持标准的视频信号输入模式，平衡的立体声输入，各种电气性能完全符合ETSIEN300744的标准要求。

　　SK-182ACOFDM编码调制一体化调制板的优良设计可以帮助您更方便快捷的完成COFDM调制标准的无线图像传输设备，提供给数字广播,安防系统，公安、武警、消防等领域应用。

　　更多详细内容，尽在编程学习网教育，我们期待您的咨询！