被应用于在光纤中传输数字信号。
[0061] 该单模数字模拟信号及其解调出的模拟信号和数字信号的效果图如图4所示。 [0062 ]步骤一:传统的双边带(DSB)调制信号为：
[0063] SDSB(t) = [Ao+m(t)]coswct， (1)
[0064] 式中，m(t)为调制信号，均值为零;Ao表示叠加的直流分量且为常数，w。为载波频 率，t为时间。
[0065]步骤二:传统2FSK调制信号的表达式为：
[0066]
⑵
[0067]式中，g(t)为单个矩形脉冲，T为脉冲持续时间，η是按照时序对码元进行的标号， an为第η个码元的电平，〇^表示对第η个码元的电平取反，奶是2?51(调制信号中低频载波的 频率， ￥2是2?51(调制信号中高频载波的频率。
[0068]步骤三:数模复用调制：即将DSB和2FSK复用在单路载波上，得到的数字模拟混合 信号的表达式为：
（3)
[0069] 所述解调模块的解调过程包括以下步骤：
[0070] 步骤一:数字信号的解调，采用同步检测法。
[0071] 2FSK采用同步检测法的系统框图如图2所示，对于2FSK信号的解调原理是通过带 通滤波器将2FSK信号分解成上下两路2FSK信号后分别解调，再进行抽样判决输出信号。
[0072] 设发送"Γ时对应的载波频率为W1，发送"0"对应的载波频率为W2。那么在一个码元 的持续时间T内，发送端产生的信号为
[0073]
(4)
[0074]考虑到信道的加性高斯白噪声，接收端的输入合成波形可以写成
[0075] ,、
(5)
[0076]式中，a为信号成分，m(t)为加性高斯白噪声，其均值为0。
[0077] 接收端信号yi(t)在经过两个中心频率分别为奶和《2的带通滤波器后，上下两条支 路得到的输出波形 yi(t)和y2(t)分别为：
[0078] (6)
[0079] (7)
[0080] 式中，m (t)和Π 2 (t)分别为高斯白噪声m (t)经过上下两个频率分别为Wi和W2的带 通滤波器的输出噪声一一窄带高斯噪声，其均值为〇。
[0081]数字信号的解调原理如图5所示，图5中的(a)为数字基带信号；图5中的(b)为混合 调制后的已调信号；图5中的（c)为通过中心频率为W1的带通滤波器后的信号；图5中的（d) 为通过中心频率为W 2的带通滤波器后的信号。
[0082]仿真图如下：
[0083]分别以两个频率奶和《2为中心频率对已调信号进行滤波。滤波的结果如图6所示是 分别以两个频率奶和《2为中心频率对已调信号进行滤波后的波形，其中，图6中的(a)为混合 调制后的已调信号so(t)，图6中的(b)为频率为奶的滤波结果，图6中的（c)为频率为《 2的滤 波结果。
[0084]在解调的过程中，将滤波后的结果通过相乘器，两个通道得到的时域波形如图7所 示，图7是将滤波后的结果通过相乘器，两个通道得到的时域波形;其中，图7中的(a)为频率 为奶的时域波形，图7中的(b)频率为W 2的时域波形。
[0085]经过低通滤波的时域波形如图8所示，图8是对两个通道的波形进行低通滤波以取 其包络的波形图（即为包络检波），其中，图8中的(a)为频率为奶的时域波形，图8中的(b)频 率为W2的时域波形。
[0086]对两个频率通道的波形进行低通滤波以提取其包络，并作延时修正，如图9a、图9b 和数字信号解调，如图9c。图9a是对频率为W1的波进行延时修正，图9b是对频率为W2的波进 行延时修正，图9c为数字信号解调结果。
[0087] 在对解调过程进行仿真时可以看到，经过滤波器后，信号出现一定的延迟。但这个 延迟并非随机的，因此在最后抽样判决之前对延迟进行一定的修正即可。修正后，可以通过 抽样判决恢复出数字信号。若频率为W 1的通道中的波形幅值大于频率为《2的通道中的波形 幅值，则抽样判决的结果为"1"，否则，抽样判决的结果为"〇"。如图9c即为抽样判决的结果 即数字解调的结果。可以看到，这一解调结果与图5中的原始数字信号相同。
[0088] 步骤四：模拟信号的解调:采用非相干解调法。模拟信号的解调框图如图3所示： [0089]经过信号的2FSK解调后，接收端已经能够得到已调信号中的数字信息，同时也能 够由此数字信息恢复出模拟信号所乘的"载波"。使得模拟信号即便是采用相干解调，也变 得常规而简单。
[0090] 混合调制后的已调信号SQ(t)如图10a，对已调信号so(t)进行全波整流，其结果如 图l〇b，再进行低通滤波和滤波后的延时修正，即可解调出原始的模拟信号，如图10c。
[0091] 在模拟信号的解调过程中，最终解调出的信号与原始的模拟信号相比在幅度上有 一定的衰减，同时也有一定的漂移。但时间上的漂移不是随机的，因而可以再解调时加以修 正。
[0092] 在本系统中，取消了目前模拟通信的单独网络形式，将其整合进数字传输网络，在 传输数字信号的同时传输模拟信号，降低了运营成本。并且该系统具有模拟信号和数字信 号各自传输，互不干扰的特性，因而不会增加两种信号的信噪比和误码率。因而，本系统在 整合模拟与数字通信网络的同时保证了传输质量，利于大规模运用开发。
[0093] 本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括 由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员 来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为 本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种基于单载波的模拟数字同步传输系统，包括调制模块、传输模块和解调模块;其 特征在于，所述调制模块包括反相器、第一振荡器、第二振荡器、第一选通开关、第二选通开 关、第一相加器、第二相加器和乘法器;其中， 第一振荡器，用于产生频率为Wi的余弦波Yi输出至第一选通开关； 第二振荡器，用于产生频率为W2的余弦波Y2输出至第二选通开关； 反相器，用于对接收的数字基带信号S(t)逐码元取反，输出反相后的数字基带信号為弓 至第二选通开关;其中，t为数字基带信号的传输时间； 第一选通开关，用于接收数字基带信号s(t)，且在数字基带信号的控制下，对频率为Wl 的余弦波进行选通，使其在每一个"r码元期间输出频率为Wi的载波si(t)至第一相加器;其 中，si(t) = s(t)Yi; 第二选通开关，用于接收反相后的数字基带信号^ .，且在反相后的数字基带信号的控 制下，对频率为W2的余弦波进行选通，使其在每一个"0"码元期间输出频率为W2的载波S2(t) 至第一相加器;其中，.、':(〇二,v(-: 第一相加器，用于将Sl(t)和S2(t)求和，得到2FSK数字调制信号S2FSK(t)输出至乘法器； 第二相加器，用于在接收的调制信号m(t)上叠加一个直流偏量Ao,输出叠加后的信号至 乘法器； 乘法器，用于将叠加后的信号和S2FSK(t)相乘后，得到调制后的数字模拟同步传输的单 模信号so(t)输出至传输模块； 传输模块，用于将接收的单模信号so(t)传输至解调模块； 解调模块，用于对传输后的信号进行解调，解调出原始的数字信号和模拟信号。2. 根据权利要求1所述的一种基于单载波的模拟数字同步传输系统，其特征在于，所述 Yl = COSWlt，Y2 = COSW2t D3. 根据权利要求2所述的一种基于单载波的模拟数字同步传输系统，其特征在于，所述其中，an为第n个码元的电平，万是对电平an取 反码，g (t-nT)为第n个矩形脉冲，T为脉冲持续时间。4. 根据权利要求3所述的一种基于单载波的模拟数字同步传输系统，其特征在于，所述5. 根据权利要求1所述的一种基于单载波的模拟数字同步传输系统，其特征在于，所述 传输模块为光纤或同轴电缆。6. 根据权利要求1所述的一种基于单载波的模拟数字同步传输系统，其特征在于，所述 原始的数字信号是采用同步检测法解调。7. 根据权利要求1所述的一种基于单载波的模拟数字同步传输系统，其特征在于，所述 原始的模拟信号是采用非相干解调方法解调。8. -种基于单载波的模拟数字同步传输方法，其特征在于，包括W下步骤： 步骤一、对输入的模拟信号和数字信号在单路载波上进行调制，得到调制后的单模信步骤二、调制后的信号经传输后分别解调出原始的数字信号和模拟信号。9. 根据权利要求8所述的一种基于单载波的模拟数字同步传输方法，其特征在于，所述 原始的数字信号是采用同步检测法解调。10. 根据权利要求8所述的一种基于单载波的模拟数字同步传输方法，其特征在于，所 述原始的模拟信号是采用非相干解调方法解调。
【专利摘要】本发明公开了一种基于单载波的模拟数字同步传输系统，包括调制模块、传输模块和解调模块；所述调制模块包括反相器、第一振荡器、第二振荡器、第一选通开关、第二选通开关、第一相加器、第二相加器和乘法器；本发明还公开了一种基于单载波的模拟数字同步传输方法，本发明取消了目前模拟通信的单独网络形式，将其整合进数字传输网络，在传输数字信号的同时传输模拟信号，降低了运营成本；该系统具有模拟信号和数字信号各自传输，互不干扰的特性，因而不会增加两种信号的信噪比和误码率；本系统在整合模拟与数字通信网络的同时保证了传输质量，利于大规模运用开发。
【IPC分类】H04L27/38, H04L27/156
【公开号】CN105591992
【申请号】CN201510918583
【发明人】李密, 陈媛, 宋跃江, 张旭苹, 李鑫, 刘阳
【申请人】南京大学
【公开日】2016年5月18日
【申请日】2015年12月11日