数字单边带调制的应用和发展

宋文君

摘 要：该文主要研究数字单边带调制器以及单边带调制器的发展，介绍在通信中两种最新的应用。

关键词：数字单边带 可见光通信 微型声频定向系统

中图分类号：TN93 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）06（c）-0078-01

1 数字单边带调制器

过去，在用weaver的SSB（单边带调制）方法进行数字化执行中，一种插入方法可以极大的简化其复杂性。weaver的SSB产生方法，使用广泛。后来，人们把注意力放在持续的数字调制方案的产生，于是产生了新的SSB发生器，把weaver的SSB产生方法的射频部分替代了。新技术使用简单的射频滤波器获得了宽带射频覆盖率。weaver的方法中，一个带宽限制的信号下变频到基带，通过正交本地振荡器和低通滤波器。滤波后的I和Q信号被送到射频混频器，出现在混频器的信号输出产生射频信号。按照这个结构，混频器或者正交信号的不匹配和不完美将会产生不需要的信号。

weaver方法的数字实现将会解决这些问题。数字方法使用基带处理、采样信号和数字滤波器。经过滤波的I和Q信号采样插入到在高频射频采样频率已经获得的采样信号，并增加了数字乘法器。

采样信号SSB产生方法，输入信号首先进行带宽限制，使用模拟滤波器，切断频率的更高和更低部分，输入信号的带宽是高与低之间的差值。滤波的信号的采样在高于奈奎斯特比率的频率点。混频器的第一组由采样的正交载波驱动。载波频率是模拟输入带通滤波器的中心频率。滤波器I和Q的采样频率，被增加到一个新的采样频率，大概30倍于I和Q低通滤波器。这需要允许使用线性插入增加比率而不要产生额外的产物。当I和Q信号采样被这些载波合成，有效地在I信道和Q信道产生了输出取样。

2 数字单边带调制的应用

2.1 用于传输射频载波分配的可见光通信

载波分配的可见光通信（ca-vlc）已被作为一种新型的构建网络的方式，随着基于位置的服务，提供指定信息给一个给定区域，而无码间干扰。数字化单边带正交频分复用（OFDM）信号的传输，有比特和功率负载，可以提高频谱效率来调制多路信号，以便在ca-vlc系统提供融合服务。

单边带正交频分复用信号（SSB-OFDM）的传输是由OFDM信号的实部和虚部之间的Hilbert变换关系实现的。用数字信号处理与SSB-OFDM生成，很容易实现边带选择性和无线电频率载波的产生，可以大大提高ca-vlc系统的灵活性。

载波分配的可见光通信（ca-vlc）被研究用作下一代构建网络的方法，提供基于位置的服务（LBS）和定位照明功能。在ca-vlc这个系统中，光的强度由射频信号调制；光载波的幅度过控制RF信号发光二极管（LED）的电流调制。每个照明光源发送一个单独的射频载波以及指定的数据信号，给一个指定的码，而没有码间干扰。此外，ca-vlc系统可以提供融合服务，如多媒体，语音，文本，光无线局域网和基于位置的服务，在未来将成为消费者的需求。

由于各种信号可以分配给多个频带，他们可以发送和恢复而没有干扰。照明光源的固有带宽限制和其对应的光电二极管可能无法满足日益增长的宽带多媒体业务的数据需求。

正交频分复用（OFDM）有与高电平调制合成，为了克服传统的可见的光通信（VLC）的带宽限制。在多数情况下，离散多载波（DMT）由于其收发信机的简单，已被用来作为OFDM技术的基带版本。一种更简单的分配不同信号到不同频段的方法，可以使用不同的DMT副载波。但是在这种情况下，因为在发射机中除了指定的副载波外其他所有副载波的发射台没有信息，计算资源被浪费了，会导致额外的功率消耗和更多的发射机执行成本。

2.2 用于微型声频定向系统

单边带调制，使用动态载波控制和n阶失真补偿，用于微型声频定向系统。研究使用动态载波控制和n阶失真补偿的单边带调制方法，可以为微型声频定向系统实现低功耗和高逼真度。声频定向系统的基本信号的处理方法研究在Berktay的远场解决方法的评论中。一般的单边带调制方法分析谐波失真和输出功率，而动态载波控制系统提出了控制功率耗散的方法。一个n阶补偿方法用来减少失真。X和一阶补偿动态控制法，调制算法是由一个微型声频定向扬声器得原型来实现。互调失真和功率损耗被测量，与一般的SSB调制相比结果表明，失真和功率消费量大幅减少。

微型声频定向扬声器是一种新型的扬声器，可以在一个狭窄锥形束中产生可以听见的声音。基于Westervelt理论的声学参量阵和Berktay远场解决方法，它发出声频信号调制的超声波，通过一个微传感器阵列进入空气。因为在传播过程中的非线性交互作用，超声波被解调，产生可听见的声音并具有很高的指向性。

随着声频定向扬声器的发展，双边带（DSB）的振幅调制由米山和藤本首先探讨。然而，DSB调制方法的转换效率和音频功率是非常低的，但是失真高。美国技术公司（ATC）开发了截断的双边带（TDSB）方法，应用双边带乘法器和滤波器截断下边带。该方法已成功地应用在它的系列产品。但是，功率消耗控制不好，并不是为微型声频定向系统便携式应用。f.j.pompei成功构建第一个可以听得见的实际的声频定向扬声器，并提出了双积分和平方根法。

他发现该方法所需要很大的物理带宽来近似实现，而且将导致声音失真。ATC用一个单独的频率信号输入来比较DSB（双边带）法和单边带（SSB）的实验结果。他们发现DSB方法的失真100%，和SSB的方法并没有失真。此外，单边带方法的带宽只有DSB方法的一半。公司提出的SSB低边带调制的方法，因为它可以很容易的控制带宽约束和调整失真。

单边带调制，使用动态载波控制和n阶失真补偿，用于微型声频定向系统。信号处理方法应用于有那些大尺寸和高功耗的缺点的声频定向扬声器，微型定向扬声器算法是可行的。提出动力载波控制（DCC）和n阶失真的单边带调制方法，用于微型声频定向扬声器补偿，可以实现低功耗和高保真。

新的数字单边带调制方法逐渐应用到新的通信技术中，它在各国逐步发展，不仅仅是应用在可见光通信网络和微型声频定向系统，未来它将在更多数字通信中取得广泛发展。

参考文献

[1] 丽琴，谢凯年.一种数字单边带调制方法[J].微计算机信息，2007（25）.

[2] 王奎普.全数字化载波通信的原理及实现方法[J].继电器，2002（7）.endprint