第
卷 第 期 年 月 文章编号：1007-791X (2009) 04-0319-04
燕山大学学报
基于通信信道的数字传感信号 正交幅度调制技术仿真研究
毕卫红 ，祝亚男，张力方
（燕山大学 信息科学与工程学院，河北 秦皇岛 摘 要：介绍了数字传感信号接入通信网时的正交幅度调制、解调和判决原理，在 字传感信号在通信信道中传输的可行性。 关键词：正交幅度调制； 中图分类号：TP911.7 ；调制；解调 文献标识码：A ） 环境下设计并
对改进的正交幅度调制系统进行了建模与仿真，观察并分析了原始输入信号、调制信号、解调信号，验证了数
引言
国内外的光纤通信与光纤传感信号均是在各 自的网络内运行， 造成众多重复建设和大量人力与 物力的浪费。 若利用已有的光纤接入网传输传感信 号， 把光纤传感技术和光纤接入网技术有机融合起 来， 既能进一步地开发光接入网的潜能，提高光接 入网的利用效率，又避免重复建设，还可以构成覆 盖范围更广， 传输距离更远， 规模更大的光纤传感 网络。因此，依托光纤通信的光接入网技术，把光 纤传感融入其中， 使光纤传感网络与光纤通信网络 合二为一， 这项研究具有广阔的应用前景和巨大的 经济效益 。 目 前 正 交 幅 度 调 制（ ， ）是数字通信中一种经常利用 具有很高的 的数字调制技术， 尤其是多进制
模拟信号的混合传输，用正交幅度调制（ 系统中传输的可行性。
）
方法来调制数字基带信号， 验证了传感信号在通信
的调制解调原理
调制原理 正交幅度调制（ ） 是一种在两个正交 的正弦载波 给出了
载波上进行幅度调制，由相位差为 调制器的框图。
发送滤 波器 平衡 调制器
来承载相位和幅度信息的调制方式。图
二进制 数据
本地振荡 串并 相位 变换 发送滤 波器 平衡 调制器 发送 信号
频带利用率， 在通信业务日益增多使得频带利用率 成为主要矛盾的情况下， 正交幅度调制方式是一种 比较好的选择 。
传感信号接入时信号的调制解调方法对系统 的实现有着重要的意义。 本文针对数字传感信号在 通信系统中的调制解调进行了一系列的仿真和分 析，用副载波调制（
收稿日期： 作者简介： 毕卫红（ 。 ） ，女，河北秦皇岛人，教授，博士生导师，主要研究方向为光电检测、光纤传感技术， ：
图
调制器框图
）的方法来实现数字和
燕山大学学报
解调和判决原理 假设在信号传输中存在载波相位偏移和加性 高斯噪声。相关器的输出抽样后输入判决器。 使用 图 中所示的锁相环估算接收信号的载波相位偏 移、相移，对该相位偏移进行补偿。
积分 抽样
时钟 输出判决 计算距 接收 信号 移相器 离尺度 信号码型
积分
抽样
图
信号的解调和判决框图
的仿真模型
信号码型
调制仿真模型的建立和仿真 是一款创新的光通讯系统模拟软 件包，它集设计、 测试和优化各种类型宽带光网络 物理层的虚拟光连接等功能于一身， 从长距离通讯 系统到 库， 和 都适用。它有 个器件 多种元件模型，具有优良的模拟环境和真
图
、 信号码型
该实验平台通过 平台由信源、 合成器 部分组成。 图 统模型，如图 。 显示了
仿真软件实现， 该 调制系统形 系
调制器、正交载波信号、信号
成的原理图， 按照原理图在仿真平台搭建
实的器件与系统的分级定义。 另外，元件性能还可 以通过附加的用户器件库和完整的界面进行扩展， 使得其对光链路具有强大的仿真功能， 而逐渐成为 光通信领域广泛使用的工具 。 为了实现来自光纤通信网络的数字信号和来 自光纤传感器的模拟信号在同一网络中共同传输， 本文用副载波调制（ ）的方法来实现数字和 ） 模拟信号的混合传输，用正交幅度调制（ 方法来调制数字基带信号。 系统中用随机信号发生器来模拟光纤通信网 中的通信信号， 信号码元通过 并转换后产生相互正交的 信号和 图 幅度。 所示的是 调制器进行串 信号。
解调仿真模型的建立和仿真 解调是从已调信号中恢复出原信号的过程。 解调系统由光电检测器、积分判决器、 调制器 部分组成。图 显示了 解调系统模型，如图 。 对上一节中的调制信号进行相对解调的仿真。 图 所示的是系统的接收端经积分器积分判决后 信号。图中所示的只是未经判决的电信 信号码元， 输出的电信号， 分别是载波恢复后低通滤波后 路 信号和 号，还不是系统发送端输出的信号码元波形，经门 限判决器来进行判决整形，输出 、 如图 所示。 解调 系统形成的原理图，按照原理图在仿真平台搭建
调制器输出的 信号和
信号码型，横坐标代表码元宽度， 纵坐标代表码元
第
期
毕卫红 等
基于通信信道的数字传感信号正交幅度调制技术仿真研究
图
调制系统模型
图
解调系统模型
由图 可知， 解调后恢复出的信号码元和已调 制的 、 信号码元相同，可判断出数字基带信号 经过 系统成功地完成了调制、解调，即实现 了信号准确无误的传输。
图 即是完全解调后的
信号波形。
结论
本文通过对 调制解调的设计和仿真测
燕山大学学报
试， 验证了数字传感信号接入通信网络设计方案的 可行性。采用 实现各个功能模块的 连接，实践证明了系统的实用性。 如果对系统作进
一步改进， 在仿真模型的设计中考虑系统参数的优 化设置，可以达到改善系统的目的。
路信号
路信号
图
载波恢复后低通滤波后 路和
路信号
路信号
路信号
图
判决后的 、 路信号
参考文献
何小玉 光纤接入规模推进对网络架构的影响 电信技术
陶立伟 张伏 王小波 等 全数字 现 无线电工程
解调器设计与实
郭立 陈馨 张红顺 等 中的应用 河南科技
调制方式在省网覆盖电视信号
曹志刚 钱亚生 现代通信原理
北京 清华大学出版社
图
解调后的信号
（下转第
页）
燕山大学学报
技大学 李围 出版社 刘涛 杨凤鹏 精通 北京 清华大学出版社 土木工程应用实例 北京 中国水利水电 龚曙光 出版社 申明亮 深厚表土不稳定地层中立井井筒的破坏预测与治理决 策 青岛 山东科技大学 基础应用及范例解析 北京 机械工业
Determination of shaft sidewall potential destruction region under multiple load and coupling action
Abstract:
Key words:
（上接第
的应用
页）
调制技术及其在移动通信中 移动通信
朱旭明 易清明 黄元
Simulation of digital sensor signal QAM technology based on communication channel
第
卷 第 期 年 月 文章编号：1007-791X (2009) 04-0319-04
燕山大学学报
基于通信信道的数字传感信号 正交幅度调制技术仿真研究
毕卫红 ，祝亚男，张力方
（燕山大学 信息科学与工程学院，河北 秦皇岛 摘 要：介绍了数字传感信号接入通信网时的正交幅度调制、解调和判决原理，在 字传感信号在通信信道中传输的可行性。 关键词：正交幅度调制； 中图分类号：TP911.7 ；调制；解调 文献标识码：A ） 环境下设计并
对改进的正交幅度调制系统进行了建模与仿真，观察并分析了原始输入信号、调制信号、解调信号，验证了数
引言
国内外的光纤通信与光纤传感信号均是在各 自的网络内运行， 造成众多重复建设和大量人力与 物力的浪费。 若利用已有的光纤接入网传输传感信 号， 把光纤传感技术和光纤接入网技术有机融合起 来， 既能进一步地开发光接入网的潜能，提高光接 入网的利用效率，又避免重复建设，还可以构成覆 盖范围更广， 传输距离更远， 规模更大的光纤传感 网络。因此，依托光纤通信的光接入网技术，把光 纤传感融入其中， 使光纤传感网络与光纤通信网络 合二为一， 这项研究具有广阔的应用前景和巨大的 经济效益 。 目 前 正 交 幅 度 调 制（ ， ）是数字通信中一种经常利用 具有很高的 的数字调制技术， 尤其是多进制
模拟信号的混合传输，用正交幅度调制（ 系统中传输的可行性。
）
方法来调制数字基带信号， 验证了传感信号在通信
的调制解调原理
调制原理 正交幅度调制（ ） 是一种在两个正交 的正弦载波 给出了
载波上进行幅度调制，由相位差为 调制器的框图。
发送滤 波器 平衡 调制器
来承载相位和幅度信息的调制方式。图
二进制 数据
本地振荡 串并 相位 变换 发送滤 波器 平衡 调制器 发送 信号
频带利用率， 在通信业务日益增多使得频带利用率 成为主要矛盾的情况下， 正交幅度调制方式是一种 比较好的选择 。
传感信号接入时信号的调制解调方法对系统 的实现有着重要的意义。 本文针对数字传感信号在 通信系统中的调制解调进行了一系列的仿真和分 析，用副载波调制（
收稿日期： 作者简介： 毕卫红（ 。 ） ，女，河北秦皇岛人，教授，博士生导师，主要研究方向为光电检测、光纤传感技术， ：
图
调制器框图
）的方法来实现数字和
燕山大学学报
解调和判决原理 假设在信号传输中存在载波相位偏移和加性 高斯噪声。相关器的输出抽样后输入判决器。 使用 图 中所示的锁相环估算接收信号的载波相位偏 移、相移，对该相位偏移进行补偿。
积分 抽样
时钟 输出判决 计算距 接收 信号 移相器 离尺度 信号码型
积分
抽样
图
信号的解调和判决框图
的仿真模型
信号码型
调制仿真模型的建立和仿真 是一款创新的光通讯系统模拟软 件包，它集设计、 测试和优化各种类型宽带光网络 物理层的虚拟光连接等功能于一身， 从长距离通讯 系统到 库， 和 都适用。它有 个器件 多种元件模型，具有优良的模拟环境和真
图
、 信号码型
该实验平台通过 平台由信源、 合成器 部分组成。 图 统模型，如图 。 显示了
仿真软件实现， 该 调制系统形 系
调制器、正交载波信号、信号
成的原理图， 按照原理图在仿真平台搭建
实的器件与系统的分级定义。 另外，元件性能还可 以通过附加的用户器件库和完整的界面进行扩展， 使得其对光链路具有强大的仿真功能， 而逐渐成为 光通信领域广泛使用的工具 。 为了实现来自光纤通信网络的数字信号和来 自光纤传感器的模拟信号在同一网络中共同传输， 本文用副载波调制（ ）的方法来实现数字和 ） 模拟信号的混合传输，用正交幅度调制（ 方法来调制数字基带信号。 系统中用随机信号发生器来模拟光纤通信网 中的通信信号， 信号码元通过 并转换后产生相互正交的 信号和 图 幅度。 所示的是 调制器进行串 信号。
解调仿真模型的建立和仿真 解调是从已调信号中恢复出原信号的过程。 解调系统由光电检测器、积分判决器、 调制器 部分组成。图 显示了 解调系统模型，如图 。 对上一节中的调制信号进行相对解调的仿真。 图 所示的是系统的接收端经积分器积分判决后 信号。图中所示的只是未经判决的电信 信号码元， 输出的电信号， 分别是载波恢复后低通滤波后 路 信号和 号，还不是系统发送端输出的信号码元波形，经门 限判决器来进行判决整形，输出 、 如图 所示。 解调 系统形成的原理图，按照原理图在仿真平台搭建
调制器输出的 信号和
信号码型，横坐标代表码元宽度， 纵坐标代表码元
第
期
毕卫红 等
基于通信信道的数字传感信号正交幅度调制技术仿真研究
图
调制系统模型
图
解调系统模型
由图 可知， 解调后恢复出的信号码元和已调 制的 、 信号码元相同，可判断出数字基带信号 经过 系统成功地完成了调制、解调，即实现 了信号准确无误的传输。
图 即是完全解调后的
信号波形。
结论
本文通过对 调制解调的设计和仿真测
燕山大学学报
试， 验证了数字传感信号接入通信网络设计方案的 可行性。采用 实现各个功能模块的 连接，实践证明了系统的实用性。 如果对系统作进
一步改进， 在仿真模型的设计中考虑系统参数的优 化设置，可以达到改善系统的目的。
路信号
路信号
图
载波恢复后低通滤波后 路和
路信号
路信号
路信号
图
判决后的 、 路信号
参考文献
何小玉 光纤接入规模推进对网络架构的影响 电信技术
陶立伟 张伏 王小波 等 全数字 现 无线电工程
解调器设计与实
郭立 陈馨 张红顺 等 中的应用 河南科技
调制方式在省网覆盖电视信号
曹志刚 钱亚生 现代通信原理
北京 清华大学出版社
图
解调后的信号
（下转第
页）
燕山大学学报
技大学 李围 出版社 刘涛 杨凤鹏 精通 北京 清华大学出版社 土木工程应用实例 北京 中国水利水电 龚曙光 出版社 申明亮 深厚表土不稳定地层中立井井筒的破坏预测与治理决 策 青岛 山东科技大学 基础应用及范例解析 北京 机械工业
Determination of shaft sidewall potential destruction region under multiple load and coupling action
Abstract:
Key words:
（上接第
的应用
页）
调制技术及其在移动通信中 移动通信
朱旭明 易清明 黄元
Simulation of digital sensor signal QAM technology based on communication channel