报警信息的调制技术...

第二节报警信息的调制技术　　报警信息在信道中的传输方式主要有带传输和调制传输两种，根据信号的不同，又可分为模拟传输方式和数字传输方式。一、基带传输　　发信源产生的含有低频分量的信号称为基带信号。基带信号也泛指其最高频率与最低频率之比远大于1的信号，如报警信息的各种二进制信号、话音信号、视频信号等。基带信号不使用调制和解调装置而将其直接在信道中传输，就称为基带传输，这种信道通常是有线信道，如架空明线、对称电缆、同轴电缆等。基带传输的距离不远，在近程传输系统中，基带传输方式仍被广泛地应用。　　基带信号传输是将信号直接进行传送，但这并不意味着对信号不加任何处理。由于传输信道和传输信号的带宽或编码方式各不相同，因此信号在基带传输时，也要根据传输信号和传输信道的特点，进行适当的处理，以保证传输质量。 (一) 模拟基带传输　　　模拟信号的基带传输主要考虑传输信道衰减问题。一般情况，随着信号频率的升高，信道衰减逐渐增大，特别是当信号频率高于信道带宽的最高频率时，高频信号的衰减将成指数规律增加。因此，模拟信号进行较远距离的基带传输前，通常进行高频提升处理，称为预加重处理；而在接收端采用相反的校正处理，称为去加重处理。 (二) 数字基带传输　　　数字基带传输主要考虑信号的信道编码问题。数字信号有许多信源编码方式和信道编码方式，它们各具不同的特点。为了保证传输质量，根据不同的信道选择不同的传输码型是十分必要的。 1．数字基带传输的码型要求。　　作为数字基带传输的码型应具有占用频带窄、抗干扰性强、容易实现等特点，同时还必须满足以下的要求：　　(1)传输码型中应没有直流分量，并尽量减小低频分量和高频分量，以减少信号在传输过程中的衰耗和失真。　　(2)从传输码型中容易提取时钟信号，以保证接收端正确地恢复数字信号。　　(3)应具有自检能力。一旦在传输过程中出现误码，在接收端能自动检测出来，并通过请求重发或自动纠错等措施，正确地恢复传输信号。 2．常用的数字基带传输码型。　　常用的数字基带传输码型主要有单极性不归零码、单极性归零码、双极性归零码、差分码、数字双相码、传号反转码、密勒码和5B6B码等。二、模拟信号的调制传输　　由于信源产生的原始信号(基带信号)不适宜在信道中直接进行远距离传输，因此通信系统中通常需要有调制和解调过程。即在发送端将基带信号变换为更适合于在实际通信信道中传输的频带信号形式，这种把基带信号变换为频带信号的过程称为调制。其基本原理就是用有待传输的原始信号(基带信号)去控制高频正弦波或者周期性脉冲信号的某个参量，使它随基带信号线性变化。被调制的高频正弦波或周期性脉冲信号起着运载原始信号的作用，称为载波；调制后所得到的信号称为已调信号，在信道中传输。　　模拟信号的调制方式主要有幅度调制AM、频率调制FM、相位调制PM以及脉冲编码调制等调制方法。 (一) 幅度调制　　　幅度调制是连续载波的频率和相位不变，而其幅度随模拟调制信号作正比例变化。其基本数学公式为：　　　 (二) 频率调制和相位调制　　　频率调制和相位调制则是载波的幅度保持不变，其频率和相位角随调制信号作正比例变化，故也通称为角度调制。其基本的数学公式为：　　　 (三) 脉冲编码调制　　　脉冲编码调制是将连续的模拟信号等效成为数字状态来传输的一种调制方法。脉冲编码调制的原理是：首先在发送端对模拟信号进行抽样、量化、编码，把模拟信号变为适于在信道中传输的PCM信号。在接收端进行相反的变换，由译码和低通滤波两个步骤完成，把PCM信号恢复为原来的模拟信号。　　　PCM传输的优点是信号可在传输线路的中间点上进行再生，但为获得这一优点，必须增加PCM所需的带宽，实际系统需要的带宽是模拟信号系统的16倍。使用光缆传输PCM信号，现在已在市话中继线和长途线路上应用。三、数字信号的调制传输　　数字信号除采用基带传输方式外，更多的是采用调制传输方式，这是因为目前多数实际的通信信道在零频率附近性能很差，不适于传输频谱从零开始的基带脉冲信号。为在具有频带传输特性的长距离传输信道中传送数字信息，首先要在发送端将数字基带信号变换为更适合于在实际通信信道中传输的频带信号形式。这种把基带信号变换为频带信号的过程称为数字调制。　　根据数字信号的特点，数字调制方式主要采用键控法，即以数字基带信号去控制正弦载波的振幅、频率或相位的离散取值，称为幅移键控ASK、频移键控FSK和相移键控PSK。在接收端，数字频带信号可能要先进行解调然后判决，也可以不解调直接进行判决，这时就不需要解调器了。键控法实现数字调制可以采用数字集成电路来完成，具有调制变换速度快、测试方便、体积小、设备可靠性高等特点，因而在数字通信中获得广泛应用。 (一) 幅移键控　　　幅移键控即数字调幅是一种线性调制方式，是用不同的数字符号控制载波的幅度来传输信息，分为双边带幅移键控(DSB—ASK)、单边带幅移键控(SSB—ASK)和残留边带幅移键控等方式，其等效模型如图4—4所示。幅移键控方式是数字调制中最简单的，但其抗噪声能力较差，故数字通信中用得不多。图4—4 幅移键控的等效模型 (二) 频移键控　　　频移键控即数字调频，是利用不同频率的码元代表不同的数字符号来传递信息，一般有两种产生方法：频率选择法和载波调频法。调频系统比调幅系统的抗干扰性能优越，但它所占的频带较宽，主要用于低速传输和短波信道。如图4—5所示。图4—5频移键控 (三) 相移键控　　　数字相位调制也称为相移键控，它是利用载波的不同相位变化来传递信息的，一般分为绝对相移键控系统和相对相移键控系统两种。其中相对相移键控(DPSK)因抗噪声性能好而获得广泛的应用。如图4—6所示。图4—6相移键控　　　频带传输克服了目前许多长途电话线路不能直接传输基带信号的缺点，而且能够实现多路复用，因此信道的容量大大增加，从而提高了通信线路的利用率。