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关于基本正交信号

(2013-02-20 15:06:29)

关于基本正交信号 

这里所谓正交,是针对波型而言的:如果两个波形在一段时间(一般为一个周期)内积分为零,他们就在这段时间内正交。N个两两正交的波形,可以构成一个N维的信号空间。常见的MPSKMQAM,都是二维带通信号;基本信号都是cos(2pifct)sin(2pifct)。信号空间中的每个点,代表一个N维的矢量信息,信息被调制到信号空间中的特定点上。

 

 

几个问题的讨论:





1.       为什么要选cossin:要不用什么呢?方波?三角波?从生成,带宽,解调各个方面方面考虑,都应该用正弦吧; 

2.       能不能先基带用两个基本波形,再用cos调到高频:占用带宽会增加至少一倍; 

3.       3维以上信号空间会不会提高效率:不会,两种典型的多维正交波形分别是用提高信号变化率实现,和用Pulse Position Modulation (PPM)。两种都会使基本信号占用的带宽增加,抵消了维数增加带来的效率提升。FSK就是频率上的多维正交。

 

 

我们所说的频谱或带宽,都是从傅立叶变换这一数学公式来的,让人怀疑它到底是不是真实的东西。很难理解凭什么周期的正弦信号有一个单一的频率,而相同周期的方波或正弦波却有一大堆频率(频谱)?可是无委会或FCC却实实在在的的管理着频谱资源,甚至它还可以拿出来卖,这就不得不承认它的存在。
选用正弦信号可能还是由于实际中容易产生。只是这也不是不某种必然呢?



复数在通信系统中(2 

通过了解在QPSK中,信号是如何在I,Q两个通道中互不干扰地传递,可以对复频域的概念有更深入的了解。同样的原理,也应用在Quadrature-Sampling中。

 

 

下面尝试从频域来解释一下调制和解调过程。调制端,I channel的信号被两根分别在fc-fc上指向real axis 正半轴的载波调制(I1,I2,I1=I2=I)Q channel的信号被同样位置,但是分别指向imag axis正,负半轴的载波调制(-jQ1,jQ2,Q1=Q2=Q)。而transmitted signal则是这两个已调信号的叠加。解调端,接受信号在±fc处的频谱,被调回基带。其中,I channel 的输出信号为:I1+I2+jQ1-jQ2=2I; Q channel的输出信号为:jI1-jI2+Q1+Q2=2Q。从而实现了调制和解调。QPSK在时域利用三角函数运算很容易理解;而频域的分析,则有利于了解复频域概念。

 

 

对于Quadrature-Sampling,在参考文章里有非常细致的解释。基本上,是在把带通信号的频谱完全搬移到基带。对于一般实数带通信号,在搬移之后,都不再具有共轭对称的性质,也就是说不再是实数信号,不能直接在实际的物理媒介中传送。但是,基带信号对于信号处理有很多好处,这些好处来自于信号实际占有带宽的减小(为原来的一半)。

 

 

一个信号从时域变到频域,信号还是这个信号,却通过另一个变量的另一种函数形式完全表现出来:在时域里写出一个正弦,或者在频域里写一个冲激,其实都是我们听到的那个一成不变的单音声音。还有一些s域之类的别的域,理解起来好像就不怎么直观了。还会有什么稀奇古怪的域?想不出来,妈的,如今想像力真是一天不如一天了。

 

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