一種基于單載波的模擬數字同步傳輸系統及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及數字和模擬傳輸的技術領域，特別是一種基于單載波的模擬數字同步 傳輸系統及方法。
【背景技術】
[0002] 21世紀是數字時代，伴隨著計算機科學的發展，一場由模擬技術到數字技術的變 革正在進行中。數字信號憑借其抗干擾能力強，傳輸質量高，頻道資源利用率高，便于計算 機運行處理方便可各種信息服務的優點正被廣泛應用，取代了早期模擬信號在通信網絡中 的主導地位。但模擬信號憑借其價格低廉，工藝相對簡單的特性仍廣泛應用于商用廣播，電 臺等領域。
[0003] 隨著通信網絡運營成本的上升，重組網絡是其必然發展趨勢，而數字網絡與模擬 網絡分立傳輸的體系是必須要解決的首要技術難題，模擬通信網絡的傳輸數據率只占整個 通信網絡的一小部分，鑒于目前模擬通信還是以一個單獨網絡的形式存在，造成資源浪費。
【發明內容】
[0004] 本發明所要解決的技術問題是克服現有技術的不足而提供一種基于單載波的模 擬數字同步傳輸系統及方法，通過單載波同時傳輸數字信號和模擬信號，以實現多終端的 信號接受、互補式信號傳輸方式，更利于信號的傳輸和分析;該系統可以避免重建2個信道 傳輸系統，適當降低功耗，提高公共交通系統的服務力度和網絡的簡明度。
[0005] 本發明為解決上述技術問題采用以下技術方案：
[0006] 根據本發明提出的一種基于單載波的模擬數字同步傳輸系統，包括調制模塊、傳 輸模塊和解調模塊;所述調制模塊包括反相器、第一振蕩器、第二振蕩器、第一選通開關、第 二選通開關、第一相加器、第二相加器和乘法器;其中，
[0007] 第一振蕩器，用于產生頻率為^的余弦波心輸出至第一選通開關；
[0008] 第二振蕩器，用于產生頻率為抑的余弦波￥2輸出至第二選通開關；
[0009] 反相器，用于對接收的數字基帶信號s(t)逐碼元取反，輸出反相后的數字基帶信 號％至第二選通開關;其中，t為數字基帶信號的傳輸時間；
[0010]第一選通開關，用于接收數字基帶信號s(t)，且在數字基帶信號的控制下，對頻率 為Wi的余弦波進行選通，使其在每一個"Γ碼元期間輸出頻率為Wl的載波Sl(t)至第一相加 器;其中，Sl(t) = S(t)Yl;
[0011]第二選通開關，用于接收反相后的數字基帶信號，且在反相后的數字基帶信號 的控制下，對頻率為W2的余弦波進行選通，使其在每一個"〇"碼元期間輸出頻率為W2的載波 S2(t)至第一相加器;其中，+ = ;
[0012] 第一相加器，用于將幻⑴和幻⑴求和，得到2FSK數字調制信號&娜(〇輸出至乘 法器；
[0013] 第二相加器，用于在接收的調制信號m(t)上疊加一個直流偏量Ao,輸出疊加后的 信號至乘法器；
[0014] 乘法器，用于將疊加后的信號和S2FSK(t)相乘后，得到調制后的數字模擬同步傳輸 的單模信號SQ(t)輸出至傳輸模塊；
[0015] 傳輸模塊，用于將接收的單模信號so(t)傳輸至解調模塊；
[0016] 解調模塊，用于對傳輸后的信號進行解調，解調出原始的數字信號和模擬信號。
[0017] 作為本發明所述的一種基于單載波的模擬數字同步傳輸系統進一步優化方案，所 述￥1 = (308砰1七，￥2 = 008砰2七。
[0018] 作為本發明所述的一種基于單載波的模擬數字同步傳輸系統進一步優化方案，所 述
；其中，an為第η個碼元的電平，&是對電平 &" 取反碼，g (t-nT)為第η個矩形脈沖，T為脈沖持續時間。
[0019] 作為本發明所述的一種基于單載波的模擬數字同步傳輸系統進一步優化方案，所 述
[0020] 作為本發明所述的一種基于單載波的模擬數字同步傳輸系統進一步優化方案，所 述傳輸模塊為光纖或同軸電纜。
[0021] 作為本發明所述的一種基于單載波的模擬數字同步傳輸系統進一步優化方案，所 述原始的數字信號是采用同步檢測法解調。
[0022] 作為本發明所述的一種基于單載波的模擬數字同步傳輸系統進一步優化方案，所 述原始的模擬信號是采用非相干解調方法解調。
[0023] -種基于單載波的模擬數字同步傳輸方法，包括以下步驟：
[0024] 步驟一、對輸入的模擬信號和數字信號在單路載波上進行調制，得到調制后的單 模信號
[0025] 步驟二、調制后的信號經傳輸后分別解調出原始的數字信號和模擬信號。
[0026] 作為本發明所述的一種基于單載波的模擬數字同步傳輸方法進一步優化方案，所 述原始的數字信號是采用同步檢測法解調。
[0027] 作為本發明所述的一種基于單載波的模擬數字同步傳輸方法進一步優化方案，所 述原始的模擬信號是采用非相干解調方法解調。
[0028] 本發明采用以上技術方案與現有技術相比，具有以下技術效果：
[0029] (1)本發明取消了目前模擬通信的單獨網絡形式，將其整合進數字傳輸網絡，在傳 輸數字信號的同時傳輸模擬信號，降低了運營成本；
[0030] (2)該系統具有模擬信號和數字信號各自傳輸，互不干擾的特性，因而不會增加兩 種信號的信噪比和誤碼率；
[0031] (3)本系統在整合模擬與數字通信網絡的同時保證了傳輸質量，利于大規模運用 開發。
【附圖說明】
[0032]圖1是本發明中的調制模塊示意圖。
[0033]圖2是2FSK采用同步檢測法的系統框圖。
[0034]圖3是模擬信號的解調框圖。
[0035]圖4是matlab仿真的單模數字模擬信號及其解調出的模擬信號和數字信號的效果 圖。
[0036]圖5是數字信號的解調原理圖；其中，（a)為數字基帶信號，（b)為混合調制后的已 調信號so(t)，（C)為通過中心頻率奶為的帶通濾波器后的信號，（d)為通過中心頻率為《2的 帶通濾波器后的信號。
[0037] 圖6是分別以兩個頻率WjPw2為中心頻率對已調信號進行濾波后的波形，其中，（a) 為混合調制后的已調信號SQ(t)，（b)為頻率為Wl的濾波結果，（C)為頻率為W2的濾波結果。
[0038] 圖7是將濾波后的結果通過相乘器，兩個通道得到的時域波形;其中，（a)為頻率為 W1的時域波形，（b)頻率為W2的時域波形。
[0039]圖8是對兩個通道的波形進行低通濾波以取其包絡的波形圖（即為包絡檢波），其 中，（a)為頻率為￥1的時域波形，（b)頻率為W2的時域波形。
[0040]圖9a是對頻率為W1的波進行延時修正。
[00411圖9b是對頻率為W2的波進行延時修正。
[0042]圖9c為數字信號解調結果。
[0043]圖IOa是混合調制后的已調彳目號so(t)。
[0044]圖IOb是全波整流的結果。
[0045]圖IOc是模擬信號解調結果。
【具體實施方式】
[0046]下面結合附圖對本發明的技術方案做進一步的詳細說明：
[0047] 圖1是本發明中的調制模塊示意圖，一種基于單載波的模擬數字同步傳輸系統，包 括調制模塊、傳輸模塊和解調模塊;所述調制模塊包括反相器、第一振蕩器、第二振蕩器、第 一選通開關、第二選通開關、第一相加器、第二相加器和乘法器;其中，
[0048] 第一振蕩器，用于產生頻率為町的余弦波心輸出至第一選通開關；
[0049] 第二振蕩器，用于產生頻率為烈的余弦波￥2輸出至第二選通開關；
[0050] 反相器，用于對接收的數字基帶信號S(t)逐碼元取反，輸出反相后的數字基帶信 號￥至第二選通開關;其中，t為數字基帶信號的傳輸時間；
[0051] 第一選通開關，用于接收數字基帶信號s(t)，且在數字基帶信號的控制下，對頻率 為Wl的余弦波進行選通，使其在每一個"Γ碼元期間輸出頻率為Wl的載波Sl(t)至第一相加 器;其中，si(t) = s(t)Yi;
[0052] 第二選通開關，用于接收反相后的數字基帶信號.且在反相后的數字基帶信號 的控制下，對頻率為W2的余弦波進行選通，使其在每一個"〇"碼元期間輸出頻率為W 2的載波 S2(t)至第一相加器;其中，Λ·:(/) = Λ·(/)Κ2 ;
[0053] 第一相加器，用于將幻⑴和幻⑴求和，得到2FSK數字調制信號S2FSK(t)輸出至乘 法器;2FSK為二進制頻移鍵控；
[0054]第二相加器，用于在接收的調制信號m(t)上疊加一個直流偏量Ao,輸出疊加后的 信號至乘法器；
[0055]乘法器，用于將疊加后的信號和S2FSK(t)相乘后，得到調制后的數字模擬同步傳輸 的單模信號SQ(t)輸出至傳輸模塊；
[0056] 傳輸模塊，用于將接收的單模信號SQ(t)傳輸至解調模塊；
[0057] 解調模塊，用于對傳輸后的信號進行解調，解調出原始的數字信號和模擬信號。
[0058] 所述調制方式可充分利用發射功率和載波，并且減小頻帶，模擬信號和數字信號 的混合傳輸方式對于數字信號的頻率調制與2FSK調制方式沒有本質上的區別，只是載波的 振幅不是一個不變的值。足夠大的直流偏量保證了解調時不會將某一支路的信誤判為零。
[0059] 所述傳輸部分如下：已調信號中同時包含了模擬信號和數字信號，其振幅變化反 映了模擬信號的時域波形，頻率變化則包含了數字信號的"〇"，"Γ信息。
[0060] 根據本發明所述的一種數字模擬同步傳輸技術，所述傳輸模塊信道為光纖或同軸 電纜。該模數復用信號so(t)的調制方式對噪聲介入較敏感。但是考慮到光纖傳輸優良的噪 聲特性，常