一种基于单载波的模拟数字同步传输系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及数字和模拟传输的技术领域，特别是一种基于单载波的模拟数字同步 传输系统及方法。
【背景技术】
[0002] 21世纪是数字时代，伴随着计算机科学的发展，一场由模拟技术到数字技术的变 革正在进行中。数字信号凭借其抗干扰能力强，传输质量高，频道资源利用率高，便于计算 机运行处理方便可各种信息服务的优点正被广泛应用，取代了早期模拟信号在通信网络中 的主导地位。但模拟信号凭借其价格低廉，工艺相对简单的特性仍广泛应用于商用广播，电 台等领域。
[0003] 随着通信网络运营成本的上升，重组网络是其必然发展趋势，而数字网络与模拟 网络分立传输的体系是必须要解决的首要技术难题，模拟通信网络的传输数据率只占整个 通信网络的一小部分，鉴于目前模拟通信还是以一个单独网络的形式存在，造成资源浪费。
【发明内容】
[0004] 本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足而提供一种基于单载波的模 拟数字同步传输系统及方法，通过单载波同时传输数字信号和模拟信号，以实现多终端的 信号接受、互补式信号传输方式，更利于信号的传输和分析;该系统可以避免重建2个信道 传输系统，适当降低功耗，提高公共交通系统的服务力度和网络的简明度。
[0005] 本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：
[0006] 根据本发明提出的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;其中，
[0007] 第一振荡器，用于产生频率为^的余弦波心输出至第一选通开关；
[0008] 第二振荡器，用于产生频率为抑的余弦波￥2输出至第二选通开关；
[0009] 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％至第二选通开关;其中，t为数字基带信号的传输时间；
[0010]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Wi的余弦波进行选通，使其在每一个"Γ码元期间输出频率为Wl的载波Sl(t)至第一相加 器;其中，Sl(t) = S(t)Yl;
[0011]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"〇"码元期间输出频率为W2的载波 S2(t)至第一相加器;其中，+ = ;
[0012] 第一相加器，用于将幻⑴和幻⑴求和，得到2FSK数字调制信号&娜(〇输出至乘 法器；
[0013] 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；
[0014] 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SQ(t)输出至传输模块；
[0015] 传输模块，用于将接收的单模信号so(t)传输至解调模块；
[0016] 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。
[0017] 作为本发明所述的一种基于单载波的模拟数字同步传输系统进一步优化方案，所 述￥1 = (308砰1七，￥2 = 008砰2七。
[0018] 作为本发明所述的一种基于单载波的模拟数字同步传输系统进一步优化方案，所 述
；其中，an为第η个码元的电平，&是对电平 &" 取反码，g (t-nT)为第η个矩形脉冲，T为脉冲持续时间。
[0019] 作为本发明所述的一种基于单载波的模拟数字同步传输系统进一步优化方案，所 述
[0020] 作为本发明所述的一种基于单载波的模拟数字同步传输系统进一步优化方案，所 述传输模块为光纤或同轴电缆。
[0021] 作为本发明所述的一种基于单载波的模拟数字同步传输系统进一步优化方案，所 述原始的数字信号是采用同步检测法解调。
[0022] 作为本发明所述的一种基于单载波的模拟数字同步传输系统进一步优化方案，所 述原始的模拟信号是采用非相干解调方法解调。
[0023] -种基于单载波的模拟数字同步传输方法，包括以下步骤：
[0024] 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 模信号
[0025] 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。
[0026] 作为本发明所述的一种基于单载波的模拟数字同步传输方法进一步优化方案，所 述原始的数字信号是采用同步检测法解调。
[0027] 作为本发明所述的一种基于单载波的模拟数字同步传输方法进一步优化方案，所 述原始的模拟信号是采用非相干解调方法解调。
[0028] 本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
[0029] (1)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；
[0030] (2)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；
[0031] (3)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。
【附图说明】
[0032]图1是本发明中的调制模块示意图。
[0033]图2是2FSK采用同步检测法的系统框图。
[0034]图3是模拟信号的解调框图。
[0035]图4是matlab仿真的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。
[0036]图5是数字信号的解调原理图；其中，（a)为数字基带信号，（b)为混合调制后的已 调信号so(t)，（C)为通过中心频率奶为的带通滤波器后的信号，（d)为通过中心频率为《2的 带通滤波器后的信号。
[0037] 图6是分别以两个频率WjPw2为中心频率对已调信号进行滤波后的波形，其中，（a) 为混合调制后的已调信号SQ(t)，（b)为频率为Wl的滤波结果，（C)为频率为W2的滤波结果。
[0038] 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，（a)为频率为 W1的时域波形，（b)频率为W2的时域波形。
[0039]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，（a)为频率为￥1的时域波形，（b)频率为W2的时域波形。
[0040]图9a是对频率为W1的波进行延时修正。
[00411图9b是对频率为W2的波进行延时修正。
[0042]图9c为数字信号解调结果。
[0043]图IOa是混合调制后的已调彳目号so(t)。
[0044]图IOb是全波整流的结果。
[0045]图IOc是模拟信号解调结果。
【具体实施方式】
[0046]下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：
[0047] 图1是本发明中的调制模块示意图，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;其中，
[0048] 第一振荡器，用于产生频率为町的余弦波心输出至第一选通开关；
[0049] 第二振荡器，用于产生频率为烈的余弦波￥2输出至第二选通开关；
[0050] 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￥至第二选通开关;其中，t为数字基带信号的传输时间；
[0051] 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"Γ码元期间输出频率为Wl的载波Sl(t)至第一相加 器;其中，si(t) = s(t)Yi;
[0052] 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"〇"码元期间输出频率为W 2的载波 S2(t)至第一相加器;其中，Λ·:(/) = Λ·(/)Κ2 ;
[0053] 第一相加器，用于将幻⑴和幻⑴求和，得到2FSK数字调制信号S2FSK(t)输出至乘 法器;2FSK为二进制频移键控；
[0054]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；
[0055]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SQ(t)输出至传输模块；
[0056] 传输模块，用于将接收的单模信号SQ(t)传输至解调模块；
[0057] 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。
[0058] 所述调制方式可充分利用发射功率和载波，并且减小频带，模拟信号和数字信号 的混合传输方式对于数字信号的频率调制与2FSK调制方式没有本质上的区别，只是载波的 振幅不是一个不变的值。足够大的直流偏量保证了解调时不会将某一支路的信误判为零。
[0059] 所述传输部分如下：已调信号中同时包含了模拟信号和数字信号，其振幅变化反 映了模拟信号的时域波形，频率变化则包含了数字信号的"〇"，"Γ信息。
[0060] 根据本发明所述的一种数字模拟同步传输技术，所述传输模块信道为光纤或同轴 电缆。该模数复用信号so(t)的调制方式对噪声介入较敏感。但是考虑到光纤传输优良的噪 声特性，常