SSB传输系统及仿真

SSB传输系统及仿真SSB传输系统及仿真摘要SSB（单边带调制）是幅度调制的一种，SSB调制在当今通信迅速发展的社会当中，应用已经十分普及。其主要是应用在了我们生活当中常见的音乐高保真传输、电视伴音相关信号之间的传输，以及多用于车载的卫星通信，还有通话的蜂窝电话系统等等。本设计主要是通过SystemView仿真平台，设计SSB调制系统仿真模型图并运行。利用SystemView，可以构造各种复杂的模拟、数字、数模混合系统和各种多速率系统，因此，它可用于各种线性或非线性控制系统的设计和仿真[1]。关键词：SSB（单边带调制）；SystemView仿真平台；幅度调制SSBtransmissionsystemandsimulationAbstractSSB(single-sidebandmodulation)isakindofamplitudemodulation,SSBmodulationintoday'srapiddevelopmentofcommunicationsinsociety,applicationshavebeenverypopular.Itismainlyusedinourdailylifeinthecommonmusichigh-fidelitytransmission,televisionsoundrelatedtothetransmissionofsignals,aswellasmostlyusedinthesatellitecommunications,aswellasthecellulartelephonesystem,andsoon.ThisdesignismainlythroughtheSystemViewsimulationplatform,designSSBmodulationSystemsimulationmodeldiagramandrun.TheSystemViewcanbeusedtoconstructvariouscomplexanalog,digitalandanaloghybridsystemsandvariousmulti-ratesystems,soitcanbeusedforthedesignandsimulationofvariouslinearornonlinearcontroltheorysystems【1】.Keywords：SSB(single-sidebandmodulation);SystemViewsimulationplatform；amplitudemodulation目录TOC\o"1-3"\h\u276391前言 1119381.1本设计的目的、意义及应达到的技术要求 245881.2本设计在国内外的发展概况及存在的问题 2304261.3本设计应解决的主要问题 3106542本设计 37232.1设计原理 382262.1.1滤波法 654042.1.2移相法 6144462.1.3方案选择 8196872.2SystemView仿真平台 9278732.2.1分析问题 11312032.2.2设计过程 118902.3单边带传输系统工程与应用 1577162.3.1用于传输射频载波分配的可见光通信 1592932.3.2用于微型声频定向系统 16127143结论 1830532参考文献 2029797谢辞 21PAGEPAGE211前言消息的运载是通过信号实现的，可以说信号是消息的载体。随着无线电技术的快速发展和各式各样的通信设备不断的被投入市场，二十一世纪已经步入了人们说的信息时代，现在生活中的信息传输已经无处不在，信息技术的发展已然为人们的生活带来了许许多多的便利。在我们传统的通信中，我们所传递的信息是通过信号来搭载与传输的，我们将所需要传递的信息转化成为与之一模一样的电信号，通过设备进行传输，最后再将电信号转换成原始信号，这便是我们所说的模拟信号。而模拟信号在实际的调制中，又被人们分为了两种调制方式，分别是角度调制还有幅度调制。表1.1角度调制与幅度调制区别角度调制载波的角度改变而幅度不变幅度调制载波的幅度改变而角度不变其中幅度调制中，人们又将其分为了几种常见的调制方式，分别是最基本的常规的双边带调制（AM），通过剔除AM信号中载波分量从而提高功率利用率的抑制载波的双边带调制（DSB），以及相对于DSB调制而言只传输单边带的单边带调制（SSB）等。表1.2幅度调制中常见的几种调制方式优缺点常规双边带调制（AM）功耗大、带宽宽、解调简单抑制载波的双边带调制（DSB）功耗小、带宽宽单边带调制（SSB）功耗小、带宽窄、频率整体搬移困难残留边带调制（VSB）功耗小、带宽较窄、低频好虽然说已经步入了信息时代，通信技术发展快速，但是相应的问题也日渐突出，最具代表性的就是通信频道拥挤的问题。那么，在通信的过程中，如何在一定的频段里或占用相对较窄频段内去传递和容纳更多的信息，这是人们所关注的。例如，单边带通信就是一种目前来说应用比较广泛且具备占用较窄频带特点的一种通信方法[2]。在模拟调制技术当中，有一项十分重要的调制技术，那就是单边带调制技术（SSB），其不同于其他模拟调制技术的是，单边带调制的传输带宽，不再和传统的幅度调制（AM），双边带调制（DSB）一样是调制信号的两倍，单边带调制由于只传输其中的一个边带，所以其的带宽与调制信号的一样。也因此单边带调制在做到提高功率的同时，也可以节约信道的带宽资源。所以，在通信技术当中，对于单边带调制解调系统的研究仍然有着十分重大的意义。表1.3SSB与其它调制方式的带宽带宽（设调制信号带宽为W）常规双边带调制（AM）2W抑制载波的双边带调制（DSB）2W单边带调制（SSB）W残留边带调制（VSB）略大于W1.1本设计的目的、意义及应达到的技术要求我们知道，对于单边带调制（single-sidebandmodulation，简称SSB）来说，其仅仅只是众多幅度调制中的一种，那么SSB调制相对于其他的幅度调制来说，又有着什么样不同，亦或者是存在什么优点呢？我们知道在通信中，信息传递的速率以及是对信道载体的利用率对十分重要的，于是在通信的过程中，如何去提高通信中功率利用率或者是减少相应的发射功率就显得尤为的重要，所以相对于在幅度调制中的AM调制和DSB调制技术，SSB调制技术所能够达到的带宽和调制信号一样的这种效果，就使得信号当中的功率利用率得到了十分巨大的提高；因此，在如今的通信技术当中，单边带调制技术得到了相对于其他幅度调制技术更为广泛的应用。那么如何才能够更加全面、深入的去了解SSB调制呢？本次设计便通过学习的相关通信原理知识，再结合上仿真软件SystemView，去设计出一个SSB仿真系统，通过仿真系统的设计与创建，最后对仿真系统所达到的结果进行分析。1.2本设计在国内外的发展概况及存在的问题单边带调制技术的历史已经十分悠久，早在1920年到1929年期间，所属英国的拉格比电台就已经与当时的纽约之间展开了第一次的的越洋无线电话业务，这就是第一次SSB的信号实验。而早在1935年之前，荷兰这个国家便将单边带调制技术运用在了当时相对困难的荷兰远东电路上，这就是单边带调制技术第一次正式的用于在隔着海洋的远距离短波电路上。但随着1939年，德国闪击波兰，导致了为期6年的第二次世界大战战争的爆发，从而单边带调制的进一步发展就受到了阻碍。因此在那几年的的战争时期里，更多的战争部队，例如海军使用的无线电台、空军使用的军用飞机上以及是地面的地表作战人员，其多数选择使用的TSSB发射机。虽然战争使得单边带技术的发展受到了限制，但是就单边带技术而言，其在这个时期或者之前来说可以算得上是比较的成熟，对于单边带技术中所存在的问题也被人们所发现。单边带的调制器和解调器在实际的制作当中存在着两大难点：①单边带的调制器需要一个频率特性十分陡峭的边带滤波器，这是很难做到的；②单边带的解调器需要一个同步载波信号，而要做到同频同相也是十分困难的[2]。表1.4SSB调制以前的发展状况1920年到1929年期间越洋无线电业务（第一次SSB试验）1935年之前荷兰远东电路第二次世界大战（1939-1945）受到阻碍1.3本设计应解决的主要问题①已知SSB的调制器与解调器在实际制作当中存在着两大难点，那么如何在仿真设计中去避免或者克服这两个难点；②在使用SystemView仿真平台进行SSB仿真系统设计时，对于所设计的SSB仿真系统中的各类元器件，应该如何去设置参数。2本设计在掌握SSB信号调制解调原理的基础上，通过美国的systemview仿真平台进行对SSB仿真系统的设计与搭建。systemview仿真平台包含丰富的库资源，能够满足各种数字信号处理和滤波器设计，以及复杂的通信系统等不同层次的设计、仿真要求,并可进行各种系统时域和频域分析[3]。同时，也因为SystemView仿真平台不同与其他的仿真平台，他不需要用户去输入任何的程序语言，仅仅需要通过器件之间的连接，便可设计出仿真系统，可以很大程度的方便用户的使用，也便于用户观察仿真系统进行仿真的过程以及结果，从而对设计的仿真系统的正确性快速的作出判断。2.1设计原理对于幅度调制来说，其是发展最早的，而在幅度调制中，所用到的基础技术便是AM调制，而AM调制的时域表达式和频域表达式为：SAM(t)=[A0+m(t)]cosωc(t)=A0cosωc(t)+m(t)cosωc(t)（式2.1）SAM(ω)=πA0[δ(ω+ωc)+δ(ω-ωc)]+[M(ω+ωc)+M(ω-ωc)]（式2.2）从表达式中可以看到，常规双边带调制（AM）的频谱是由三部分而组成的，那就是上边带、下边带以及载频分量，但是我们可以发现，在频谱当中，下边带和上边带是一种相反的关系，也就是说上下边带其实是互为镜像的，所携带的信息也是一样的。对于常规双边带调制（AM）来说，它的优点是在实际制作当中，设备是比较容易制作的，而且设备的价格也相对的较为低廉。但是，因为AM信号的抗噪性能相对与其他的幅度调和而言，是比较差的，AM信号最大的功率利用率也就只有三分之一，因此我们发现，对于AM信号来说，其不携带任何信息的载波功率占用了大部分的功率，这些因素都限制了常规双边带调制（AM）的进一步发展。因此在后来的时间里，人们对于AM信号中，载波功率占用了大部分的功率利用率，便试着将无用的载波功率所去掉，进而只传送AM信号中搭载这有效信息的上边带和下边带信号，人们便把这种抑制载波信号的相关技术称之为抑制载波的双边带调制（DSB）。对于DSB调制的时域表达式和频域表达式可以表示为：SDSB(t)=m(t)cosωc(t)（式2.3）SDSB(ω)=[M(ω+ωc)+M(ω-ωc)]（式2.4）从表达式中可以看出，抑制载波的双边带调制（DSB）的频谱中不再存在载频分量，这就使得其的功率利用率得到了很大的提高，功率利用率可以达到100%，但这仅仅只是理论值。100%的功率利用率，就意味着DSB信号在传输的过程中，其传输的都是有效的信号，即带有信息的信号。但是由于我们对AM信号进行了保留边带信号，剔除载波分量的操作，所以对于这时候的调制信号而言，即DSB信号，其时域的包络相对于一开始的信源信号而言，已经发生了很大的差别，所以，在后面的解调过程中，不再能够使用包络检波这种方法去进行解调，而是采用结构相对于包络检波较为复杂的相干解调方法来解调出一开始的原始信号。我们发现对于抑制载波的双边带调制（DSB）而言，虽然因为剔除掉了相应的载波分量从而使得自身的功率利用率得到很大的提高，但是，由于在DSB调制技术当中，DSB信号的带宽与AM信号的带宽一样，依然是调制信号的两倍，那么如果带宽受到一定的限制，在有限的情况下，抑制载波的双边带调制（DSB）的发展就受到了一定的限制。也就是在这种情况下，单边带调制（SSB）从而应运而生。对于AM调制、DSB调制和SSB调制来说，它们都是属于线性调制。为什么AM信号的功率利用率低，是因为其中大部分的功率都用于不携带任何信息的载波功率上；而DSB信号虽然说已经剔除掉了AM信号中相应的载波功率，将其功率利用率得到很大的提高，但是由于DSB信号的带宽和AM信号一样，仍然是基带信号带宽的两倍，所以鉴于之前说的上下边带互为镜像关系，其携带的信号是完全相同的，所以我们可以选择滤除掉其中的一个边带，只传输另一个边带，这样，不仅仅可以完整的传输全部信息，同时也可以节省了一半的带宽，这对于日益相对拥挤的短波波段（3-30MHz）来说具有着重大的显示意义。从SSB信号的定义来说，其就是滤除DSB信号的其中一个边带所得到的信号，因此我们可以先生成一个双边带信号，然后通过一个滤波器去滤除掉一个掉其中的一个边带，这样，就可以得到一个单边带信号。SSSB（ωSSSB（ω）ωωc0（a）ωωc0（a）-ωc-ωcHSSBHSSB（ω）ω（b）ω（b）-ωcωc0-ωcωc0SSSBSSSB（ω）ω（c）ω（c）ωc0-ωcωc0-ωcHHSSB（ω）ω（d）ω（d）ωc-ωc0ωc-ωc0SSSSB（ω）（e）ω（e）ωωc-ωc0ωc-ωc0图2.1单边带信号频谱图所以我们可以设调制信号f(t)=Amcosωmt,载波为C(t)=cosωct，则DSB信号的时域表达式为：SDSB(t)=Amcos(ωm+ωc)t+Amcos(ωm-ωc)t（式2.5）则SSB信号的时域表达式为：SSSB(t)=Amcos(ωmωc)t=Am(cosωmtcosωctsinωmtsinωct)（式2.6）在表达式中，“+”表示上边带，“-”表示下边带。，而其中，第一项的“cosωmtcosωct”称之为同相分量，第二项的“sinωmtsinωct”称之为正交分量。所以SSB信号的调制原理可以用图2.2表示：从SSB信号的原理，以及SSB的时域表达式中，我们不难发现，可以先生成一个DSB信号，然后使用移相法或者是滤波法来使得DSB信号转变成SSB信号。图2.2SSB调制原理2.1.1滤波法我们知道，因为实际中的m（t）都具有相对丰富的低频成分，所以对于滤波网络来说，想要其具有通阻带滚降特性高的特点，是具有相当高的制作难度的，因此在实际中的操作当中，最常用的便是对其进行多次移频以及多次滤波，从而来达到用户预期的效果，但是这样的操作不仅是实现的难度交大，而且效率也不高。因此，所谓的滤波法，便是利用滤波网络来使得开始的双边带信号去掉其中一个边带的信号，只保留另一个边带的信号进行传输。滤波法的基本思想如下图2.3所示。图2.3滤波法产生SSB信号2.1.2移相法与之前滤波法的理论思想不同，移相法实现单边带调制的基本原理如下图2.4所示。在图2.4中我们可以看到，希尔伯特变换`M（t）是由一个π/2的移相网络电路来实现的。该电路不再需要像滤波法那样使用滤波器去滤除掉信号其中的一个边带，这是因为在调制的过程中，移相法就已经包含了对频率进行筛选的一个功能。移相法的调制过程，实际上来说，就是通过一个相乘器，来使我们的载波和调制信号进行相乘。所以我们可以得到SSB信号上下边带各自的表达式。SSB信号上边带的时域表达式为：S(t)=M(t)cosωc(t)-`M（t）sinωc(t)（式2.7）SSB信号下边带的时域表达式为：S(t)=M(t)cosωc(t)+`M（t）sinωc(t)（式2.8）表达式中的`M（t）是M(t)的希尔伯特变换。图2.4移相法产生SSB信号将载波信号Acosωct与调制信号M(t)=amcosωmt进行相乘，即调制后，会得到一个信号S1，S1的表达式为：S1(t)=Acosωct×amcosωmt=Aam/2[cos(ωc-ωm)t-cos(ωc+ωm)t]（式2.9）如果将调制信号M(t)=amcosωmt和载波信号Acosωct通过移相网络分别都移相90°，它们则变成了一个余弦式的信号，sin(ωc+90°)t=cosωct；sin(ωm+90°)t=cosωmt（式2.10）然后我们将分别移相90°之后的调制信号与载波信号一起送入另一个平衡调制器中进行相乘，将得到S2信号，S2信号的表达式为：S2(t)=Aam/2[cos(ωc-ωm)t+cos(ωc+ωm)t]（式2.11）最后我们将以上两个调制器的输出信号，即S1和S2，通过一个求和器进行相加，就可以得到加强了含cos(ωc-ωm)t的下边带信号S(t),而所不需要的上边带则被互相抵消掉了，从而获得一个SSB信号。虽然移相法不需要使用到具有陡峭截止频率的滤波器，但它也是存在着难点的，那就是对于宽带相移网络的制作，该网络要对调制信号M（t）的所有频率分量都要准确、稳定的相移90°，这是很难实现的。2.1.3方案选择对于如何实现单边带调制(SSB)，其关键点就在于边带滤波器的制作，然而不管是对于低通滤波器（滤除上边带），还是高通滤波器（滤除下边带）而言，单边带技术都是要求着滤波器具有相当陡峭的截止频率，然而在实际制作当中，想要具有越陡峭的截止频率的滤波器，其相对于制作技术来说要求也就越高。在之前所讲到的单边带的调制器和解调器在实际的制作当中存在着两大难点：①单边带的调制器需要一个频率特性十分陡峭的边带滤波器，这是很难做到的；②单边带的解调器需要一个同步载波信号，而要做到同频同相也是十分困难的[2]。所以相对于滤波法和移相法来说，实现起来都具有一定的难度，而且在实际应用当中，多数的调制信号都是话音信号，因此可以采用滤波法和移相法两种方法所相结合的第三种方法进行SSB 的调制和解调，这种方法叫做维弗法，同时也称为混合法。维弗法在技术上不仅具备移相法利用正交调制的优点，而且也避免了对调制信号的宽带移相90°，只需要对单一频率的载波移相，同时边带滤波在低频范围内也较为容易达到所需要求，如图2.5所示。图2.5维弗法产生SSB信号按图2.5分析，维弗法产生SSB信号的电路包含了一个LPF（低通滤波器）、三个乘法器和一个加、减器以及两个90°的载波移相电路所组成。设调制信号为M(t)=A0cosω0t，最高频率为ω，那么在经过预载波正交调制后，可以得到上下支路的信号分别为：X1=A0cosω0tcost=A0[cos(ω0+ω)t+cos(ω0-ω)t]（式2.12）X2=A0cosω0tsint=A0[sin(ω+ω0)t+sin(ω-ω0)t]（式2.13）再设置一个频率为ωc的载波，这个载波与X1和X2相加或者相减所得到的X3进行第二次正交调制，最后经过LPF（低通滤波器），便可以得到一个SSB信号。SSSB(t)=A0cos(ω0±ωc)t（式2.14）维弗法不同于滤波法，其对于单边带信号的调制来说，最大的一个特点就是对所需要的滤波器的边沿陡峭度要求不是很高，因此对于单边带信号的产生变得相对简单，所以我们可以使用较为简单的Butterworth型低通滤波器。2.2SystemView仿真平台什么是SystemView仿真平台？SystemView是一款用户基于Windows操作系统下运行的仿真软件，它是由美国的ELANIX公司所推出的一款用于进行系统仿真的仿真软件。在其作用是用于用户进行对其所需的系统进行仿真设计，最终通过仿真结果，用户可以进行对仿真的过程以及结果进行相应的分析。图2.6SystemView仿真平台的设计窗口SystemView仿真平台不同于其它的仿真软件，它不再使用传统的编程代码，而是进而采用功能模块（Token）。SystemView仿真平台不需要用户进行复杂的程序代码编写，其最大的优点就是可以不用编写一句程序代码就可以完成用户所需要搭建的仿真系统，用户可以通过元器件之间的构建与连接，更加快速完成所需的仿真系统，同时还可以更快的对各个元器件进行参数的修改、写入。用户可以利用SystemView仿真平台，创建出自己想要的仿真系统，不管是结构复杂的模拟系统设计、数字系统设计、数模混合系统设计、亦或者各种的多速率系统设计。这些都可以使用SystemView仿真平台快速的完成系统搭建。因此，SystemView仿真平台常常被用户用于的设计与创建各种线性或者非线性的控制系统。图2.7SystemView仿真平台的分析窗口SystemView仿真平台拥有着十分丰富的库资源，里面拥有着含有丰富图标的基本库(MainLibrary)以及专业库(OptionalLibrary)，而在基本库中又有着各种各样的信号源、接收器、加法器、乘法器，各种函数运算器等;专业库有通讯(Communication)、逻辑(Logic)、数字信号处理(DSP)、射频/模拟(RF/Analog)等；所以，SystemView仿真平台常常用来应用于对现代的各种通信系统的仿真设计，以及对仿真设计的方案进行论证，并且对设计的仿真系统可以进行各种时域和频域分析、谱分析，以及可以对各种射频/模拟电路、逻辑电路等进行相应的理论性分析和失真分析，因此常常被应用于寻呼机、无线电话、调制解调器以及车载的卫星通讯等等的通信系统。在SystemView仿真平台中，我们一般可以分为两个界面。一个是设计系统和搭建各类器件的设计窗口，而另一个就是提供我们用户分析的分析窗口。如上图2.6所示，这就是我们常见的设计窗口，可以看到在窗口的左边就是各类系统设计当中所需要用到的元器件。所有仿真系统的设计和各类器件的搭建，都是在SystemView仿真平台内的这个窗口内所进行操作的。用户在构建仿真系统时，只需要按照相应的原理框架图，再从这个设计窗口的左边，找到并选择相关的选项，便可得到相关的元器件，并对该元器件进行相应的参数设置，最后完成各个元器件之间的连线，便可完成系统的仿真设计。而分析窗口则如图2.7所示，对于创建好的仿真系统，我们可以点击这个按钮，便可弹出仿真系统的分析窗口。在这个窗口当中，我们可以清楚看到对于我们所设计的仿真系统，软件平台最终会以相应时域波形图，或者是功率谱等相关形式向用户进行反馈，用户可以对给出的波形图对所设计的仿真系统的仿真自行分析结果，验证仿真系统的正确性。2.2.1分析问题本次的SSB传输系统及仿真设计，通过大学期间所学的一些通信原理知识，再结合上SystemView仿真平台，来进行SSB系统的仿真设计。在前面可以了解到，因为在常用方法中的滤波法和移相法在实际的操作和制作中都存在着各自一定的难度，因此可以将滤波法和移相法这两种方法相结合，保留他们的优点，而且要尽量去避免实际操作当中难点，所以尝试着采用维弗法来进行SSB仿真系统的设计和搭建，便于更简单的去设计出一个SSB仿真系统。尽管已经学习与了解了一些基本的通信原理只是，但对于SystemView仿真平台这些需要实际操作的软件而言，则需要个人自行的在网上查询资料进行了解以及自主学习，了解这个仿真软件的原理与功能，了解和学习仿真软件内的各个元器件的图标以及相应的功能，这样才能够与理论知识相结合，设计SSB仿真系统。最后，通过维弗法的原理框架图，在SystemView仿真软件内设计和搭建SSB的仿真系统，然后需要对每个载波以及是每个（LPF）低通滤波器进行参数的设置，以达到所建立的仿真系统是一个SSB的仿真系统，最后所生成的信号是我们所需要的SSB信号。2.2.2设计过程首先，打开SystemView仿真平台的设计窗口，在左边可以看到许多的元器件，其中的，“Source”，信源库，即来源的意思，可以用来设置为我们的调制信号，如图2.8所示。在这其中我们可以通过不同的设置来调制出任何我们所需要的信号。“Adder”，相加器和“multiplier”，乘法器，就如字面的意思一样，他们是用来进行信号之间的相加或者是相乘的；“Operator”，操作库，，这个器件通过不同的选项和设置，可以得到我们需要的器件，比如可以用来设置成延迟器或者是之后用到的低通滤波器。如下图2.9所示：“sink”，信宿库，，我们用来连接所需要观察的相应器件，信宿库会为我们展示连接器件的相应的时域波形、眼图、功率谱等相关形式，从而便于用户简单方便的了解器件是否达到所需的功能特性。图2.8信源的设置界面图2.9操作库的设置界面在了解学习每个器件的功能用途后，我们便可以根据上述维弗法的设计思路，再结合图2.5维弗法产生SSB信号原理图和SystemView仿真平台，将各类所需的元器件进行创建与搭建，最后可以设计出一个SSB的仿真系统。所设计搭建的SSB仿真系统如下图2.10所示。“器件0”为调制信号，所设置的参数为幅度0.5V，频率为300Hz；“器件1”和“器件10”是正交载波，参数均为幅度1V，频率2KHz;“器件12”为LPF（低通滤波器），具体是Butterworth型低通滤波器，其极点个数设置为7，截止频率为0.3KHz，整个SSB仿真系统的采样点数为256，采样频率取的是10KHz。图2-10SSB仿真系统图2.12仿真分析的结果在分析窗口中，我们可以看到所设计的仿真系统所产生的每个波形。sink14为设计的SSB仿真系统的输入波形，如图2.13所示；sink13为最后的输出波形如图2.14所示；sink5为下边带信号，如图2.15所示；sink9为上边带，如图2.16所示；图2.13输入波形图2.14输出波形图2.15下边带信号由图2.13和图2.14我们可以分析到，输出波形的振幅为输入波形振幅的一半，说明做到了对调制信号的SSB调制，设计的SSB仿真系统是正确的。之前我们提到，单边带调制（SSB）之所以能够从抑制载波的双边带调制（DSB）演变过来，是因为发现DSB中上下边带所携带的信息是一样的，而如图2.15和图2.16可以得知这个结论是正确的图2.16上边带信号2.3单边带传输系统工程与应用2.3.1用于传输射频载波分配的可见光通信LED由于其具有高速的响应特性，从而使得“LED在照明的同时，还能进行高速的通信”成为可能，由此可见光通信（vlc）便应运而生。多模单模细粗六类五类光纤同轴电缆双绞线有线传输多模单模细粗六类五类光纤同轴电缆双绞线有线传输图2.17主要的有线传输介质可见光通信技术（VisibleLightCommunication,VLC）,是指我们利用目前的可见光波段的光，来作为一种新型的信息载体，不再使用传统的有线信道的传输介质，是一种可以直接在空气当中传输光信号的通信方式。通过载波进行分配的可见光通信（ca-vlc），现在已经是一种比较新型的技术，其作用是对网络进行构建。Ca-vlc会随着位置的不同，在位置作为基础的服务下，将会提供相应的指定信息给到一个给定区域，从而做到没有码间干扰。OFDM(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing)，即正交频分复用技术。而对于数字化单边带交频分复用（OFDM）而言，因为其含有了比特和功率负载，所以OFDM可以用来提高频谱效率，从而调制多路信号，最后以便于在ca-vlc系统当中提供一种融合的服务。图2.18正交频分复用信号的频谱示意图单边带正交频分复用信号（SSB-OFDM）的传输原理，是由OFDM信号的实部和虚部之间的Hilbert变换关系实现的。对于如何去实现对于边带的选择以及是如何产生一个无线电频率载波，可以通过数字信号的处理和单边带正交频分复用信号（SSB-OFDM）的生成，便可容易实现，这对于ca-vlc系统的灵活性可以得到很大的提升。因为ca-vlc系统能够提供融合的服务，而且灵活性也有了很大的提升，所以ca-vlc系统被用来研究作为下一代构建网络的方法，让其提供基于位置的服务（LBS）以及可见光通信的基础-定位照明功能。2.3.2用于微型声频定向系统微型声频定向系统，是将声音控制在狭窄区域内高指向性传播的一种新型的扬声器。单边带调制技术，通过动态载波控制以及n阶失真补偿，被应用于微型声频定向系统。研究表明，对于单边带调制使用动态载波控制以及n阶失真补偿之后，可以让微型声频定向系统相对于其他声频系统而言，得到的逼真度更高，功耗更低。一般的单边带调制方式分析谐波的失真和输出功率，但是，如何去控制系统中功率的耗散，动态载波控制系统就提出了一个方法，一个n阶补偿方法用来减少失真的问题。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的原型来实现的。互调失真以及功率损耗被测量，结果表明，与一般的单边带调制相比，其失真和功率消费量大幅减少。在实际当中，我们的音频信号大多数都是在300Hz~3.4KHz这样一个低频频带范围之内的，而相对应的高频成分能量一般都比较的低，而根据THD（谐波失真）的测试结果表明，如图2.20所示。在图2.20中，双边带算法所产生的可听声谐波总失真是最大的，在2KHz的时候已甚至已经超过了90%，而对于单边带算法而言，其可听声总谐波失真的最小的，在2KHz的时候低于40%。由此可见，对于声频系统来说，单边带调制的算法相比较于双边带的算法而言，优势是十分明显的。首先是单边带调制的带宽仅为双边带调制的一半，可以有效的节约带宽；其次，单边带调制的热噪声功率也是双边带系统的一半。图2.19单边带调制实现框图图2.20THD测试所以，对单边带使用动态载波控制以及n阶失真补偿，是可以用来应用于微型声频定向系统的，这对于有着大尺寸，或者是高功耗等相关缺点的声频定向扬声器，微型定向扬声器算法是可行的，可以实现低功耗以及高保真。3结论通过这次的SSB传输系统仿真毕业设计，我认识到了对于任何幅度调制来说，不论是对于常规的双边带调制（AM），抑制载波的双边带调制（DSB），残留双边带调制（VSB）还是单边带调制（SSB）来说，存在一定优点的同时，也存在着相应的缺点与难点。比如，常规的双边带调制（AM）解调简单，但功耗大、带宽宽；抑制载波的双边带调制（DSB）功耗变小，但带宽仍然是调制信号的两倍；单边带调制（SSB）功耗小、带宽窄，但是频率整体的搬移就相对比较困难；而这些调制中的难点很大程度的限制了这些调制技术的进一步发展，所以便有了从常规的双边带调制（AM）到抑制载波的双边带调制（DSB），然后再到后来的单边带调制（SSB）。虽然每个调制都有着各自相对应的缺点或者说在实际制作当中存在着一定的技术难度，但这也可以使得人们去积极的思考，去寻找出一些解决办法，或者是找到一种更好、更容易去实现的调制系统，从而推动整个调制方式的进一步发展，也不免算是一种好事。虽然，我们知道在幅度调制的各种方式中，都存在着不可避免的缺点和难点，但其优点也是不容我们所忽略的，比如说AM调制，可以用于调幅广播；VSB调制用于电视；SSB调制用于车载的卫星通信，通话的蜂窝电话系统，可见光传输系统以及是微型声频系统等方面。所以，只要善于利用每个调制方式的优点，即使其存在着缺点，但也能将其的优点应用在实际的生活当中。而对于本次毕业设计当中所配合使用的SystemView仿真平台的使用程度，也是得到了很大的提升，对于这个仿真平台来说，在大学期间也用过一次，但是熟悉程度可以说是比较低的了，虽然有着老师简单的教导，但还是没有较深入的了解，只是对照着课本或者是文档进行生拉硬搬而已。但是通过本次的毕业设计，对这个仿真软件，从遗忘了到自己在网上进行查询，自主学习之后，也是慢慢熟悉了，相对于其他的仿真平台不同的是，SystemView没有了繁琐的代码编写，这对于那些不会代码的同学而言，是十分之友好的。简单的操作再加上拥有这丰富的库资源，可以很好的对复杂的线性与非线性模拟系统进行仿真模拟，SystemView仿真平台已日渐受到人们欢迎。回顾这次在SSB仿真系统的设计当中，不仅可以对大学期间学习的理论知识进行一次复习，而且自主学习加深了SystemVie