數字單邊帶調制的應用和發展

宋文君

摘 要：該文主要研究數字單邊帶調制器以及單邊帶調制器的發展，介紹在通信中兩種最新的應用。

關鍵詞：數字單邊帶 可見光通信 微型聲頻定向系統

中圖分類號：TN93 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）06（c）-0078-01

1 數字單邊帶調制器

過去，在用weaver的SSB（單邊帶調制）方法進行數字化執行中，一種插入方法可以極大的簡化其復雜性。weaver的SSB產生方法，使用廣泛。后來，人們把注意力放在持續的數字調制方案的產生，于是產生了新的SSB發生器，把weaver的SSB產生方法的射頻部分替代了。新技術使用簡單的射頻濾波器獲得了寬帶射頻覆蓋率。weaver的方法中，一個帶寬限制的信號下變頻到基帶，通過正交本地振蕩器和低通濾波器。濾波后的I和Q信號被送到射頻混頻器，出現在混頻器的信號輸出產生射頻信號。按照這個結構，混頻器或者正交信號的不匹配和不完美將會產生不需要的信號。

weaver方法的數字實現將會解決這些問題。數字方法使用基帶處理、采樣信號和數字濾波器。經過濾波的I和Q信號采樣插入到在高頻射頻采樣頻率已經獲得的采樣信號，并增加了數字乘法器。

采樣信號SSB產生方法，輸入信號首先進行帶寬限制，使用模擬濾波器，切斷頻率的更高和更低部分，輸入信號的帶寬是高與低之間的差值。濾波的信號的采樣在高于奈奎斯特比率的頻率點。混頻器的第一組由采樣的正交載波驅動。載波頻率是模擬輸入帶通濾波器的中心頻率。濾波器I和Q的采樣頻率，被增加到一個新的采樣頻率，大概30倍于I和Q低通濾波器。這需要允許使用線性插入增加比率而不要產生額外的產物。當I和Q信號采樣被這些載波合成，有效地在I信道和Q信道產生了輸出取樣。

2 數字單邊帶調制的應用

2.1 用于傳輸射頻載波分配的可見光通信

載波分配的可見光通信（ca-vlc）已被作為一種新型的構建網絡的方式，隨著基于位置的服務，提供指定信息給一個給定區域，而無碼間干擾。數字化單邊帶正交頻分復用（OFDM）信號的傳輸，有比特和功率負載，可以提高頻譜效率來調制多路信號，以便在ca-vlc系統提供融合服務。

單邊帶正交頻分復用信號（SSB-OFDM）的傳輸是由OFDM信號的實部和虛部之間的Hilbert變換關系實現的。用數字信號處理與SSB-OFDM生成，很容易實現邊帶選擇性和無線電頻率載波的產生，可以大大提高ca-vlc系統的靈活性。

載波分配的可見光通信（ca-vlc）被研究用作下一代構建網絡的方法，提供基于位置的服務（LBS）和定位照明功能。在ca-vlc這個系統中，光的強度由射頻信號調制；光載波的幅度過控制RF信號發光二極管（LED）的電流調制。每個照明光源發送一個單獨的射頻載波以及指定的數據信號，給一個指定的碼，而沒有碼間干擾。此外，ca-vlc系統可以提供融合服務，如多媒體，語音，文本，光無線局域網和基于位置的服務，在未來將成為消費者的需求。

由于各種信號可以分配給多個頻帶，他們可以發送和恢復而沒有干擾。照明光源的固有帶寬限制和其對應的光電二極管可能無法滿足日益增長的寬帶多媒體業務的數據需求。

正交頻分復用（OFDM）有與高電平調制合成，為了克服傳統的可見的光通信（VLC）的帶寬限制。在多數情況下，離散多載波（DMT）由于其收發信機的簡單，已被用來作為OFDM技術的基帶版本。一種更簡單的分配不同信號到不同頻段的方法，可以使用不同的DMT副載波。但是在這種情況下，因為在發射機中除了指定的副載波外其他所有副載波的發射臺沒有信息，計算資源被浪費了，會導致額外的功率消耗和更多的發射機執行成本。

2.2 用于微型聲頻定向系統

單邊帶調制，使用動態載波控制和n階失真補償，用于微型聲頻定向系統。研究使用動態載波控制和n階失真補償的單邊帶調制方法，可以為微型聲頻定向系統實現低功耗和高逼真度。聲頻定向系統的基本信號的處理方法研究在Berktay的遠場解決方法的評論中。一般的單邊帶調制方法分析諧波失真和輸出功率，而動態載波控制系統提出了控制功率耗散的方法。一個n階補償方法用來減少失真。X和一階補償動態控制法，調制算法是由一個微型聲頻定向揚聲器得原型來實現。互調失真和功率損耗被測量，與一般的SSB調制相比結果表明，失真和功率消費量大幅減少。

微型聲頻定向揚聲器是一種新型的揚聲器，可以在一個狹窄錐形束中產生可以聽見的聲音。基于Westervelt理論的聲學參量陣和Berktay遠場解決方法，它發出聲頻信號調制的超聲波，通過一個微傳感器陣列進入空氣。因為在傳播過程中的非線性交互作用，超聲波被解調，產生可聽見的聲音并具有很高的指向性。

隨著聲頻定向揚聲器的發展，雙邊帶（DSB）的振幅調制由米山和藤本首先探討。然而，DSB調制方法的轉換效率和音頻功率是非常低的，但是失真高。美國技術公司（ATC）開發了截斷的雙邊帶（TDSB）方法，應用雙邊帶乘法器和濾波器截斷下邊帶。該方法已成功地應用在它的系列產品。但是，功率消耗控制不好，并不是為微型聲頻定向系統便攜式應用。f.j.pompei成功構建第一個可以聽得見的實際的聲頻定向揚聲器，并提出了雙積分和平方根法。

他發現該方法所需要很大的物理帶寬來近似實現，而且將導致聲音失真。ATC用一個單獨的頻率信號輸入來比較DSB（雙邊帶）法和單邊帶（SSB）的實驗結果。他們發現DSB方法的失真100%，和SSB的方法并沒有失真。此外，單邊帶方法的帶寬只有DSB方法的一半。公司提出的SSB低邊帶調制的方法，因為它可以很容易的控制帶寬約束和調整失真。

單邊帶調制，使用動態載波控制和n階失真補償，用于微型聲頻定向系統。信號處理方法應用于有那些大尺寸和高功耗的缺點的聲頻定向揚聲器，微型定向揚聲器算法是可行的。提出動力載波控制（DCC）和n階失真的單邊帶調制方法，用于微型聲頻定向揚聲器補償，可以實現低功耗和高保真。

新的數字單邊帶調制方法逐漸應用到新的通信技術中，它在各國逐步發展，不僅僅是應用在可見光通信網絡和微型聲頻定向系統，未來它將在更多數字通信中取得廣泛發展。

參考文獻

[1] 麗琴，謝凱年.一種數字單邊帶調制方法[J].微計算機信息，2007（25）.

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