信息的傳輸與通信技術(shù) 課件 第四章綜合應(yīng)用

現(xiàn)代智能控制實(shí)用技術(shù)叢書

ModernintelligentcontrolpracticaltechnogySeries信息的傳輸與通信技術(shù)信息的傳輸與通信技術(shù)簡(jiǎn)介

《現(xiàn)代智能控制實(shí)用技術(shù)叢書》共分為四本，其內(nèi)容按照信號(hào)傳輸?shù)逆湕l編寫：

傳感器

調(diào)制與解調(diào)

信息的傳輸與通信技術(shù)

智能控制技術(shù)的應(yīng)用

本書系統(tǒng)地對(duì)信息傳輸與現(xiàn)代通信技術(shù)的密切關(guān)系、通信技術(shù)的發(fā)展簡(jiǎn)史，現(xiàn)代通信技術(shù)的特點(diǎn)和發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了介紹；

簡(jiǎn)述了世界通用的有線通信的載波技術(shù)、無線通信的微波接力通信的基本概念、基本原理，以及各類通信系統(tǒng)的組成、特點(diǎn)、優(yōu)勢(shì)、不足及適用領(lǐng)域。信息的傳輸與通信技術(shù)簡(jiǎn)介

本書還對(duì)現(xiàn)代通信技術(shù)的“高速公路”，即光導(dǎo)纖維通信、５Ｇ通信、衛(wèi)星通信系統(tǒng)技術(shù)，以及近距離小容量的通信手段———無線保真（ＷｉＦｉ）、藍(lán)牙和可見光通信技術(shù)進(jìn)行原理、功能及應(yīng)用的闡述。

對(duì)未來的通信技術(shù)，即量子通信技術(shù)的概況進(jìn)行介紹，并預(yù)測(cè)量子通信技術(shù)將在計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信傳輸技術(shù)、衛(wèi)星通信技術(shù)等方面應(yīng)用的可期待前景。

本書可作為大專院?；蚋叩仍盒Ｖ悄芸刂祁愊嚓P(guān)專業(yè)的參考書籍，也可供從事智能控制信息的傳輸方面的設(shè)計(jì)、制造、應(yīng)用領(lǐng)域工作的工程技術(shù)人員作為參考資料。

信息的傳輸與通信技術(shù)叢書序

自動(dòng)控制、智能控制、智慧控制是相對(duì)ＡＩ控制技術(shù)的普遍話題。在當(dāng)今的生產(chǎn)、生活和科學(xué)實(shí)驗(yàn)中具有重要的作用。

在控制技術(shù)中離不開將甲地的信息傳送到乙地，以便遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)（遙測(cè)）、視頻顯示和數(shù)據(jù)記錄（遙信）、狀況或數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)（遙調(diào)）和智能控制（遙控），統(tǒng)稱為智能控制的四遙工程。

信息是物理現(xiàn)象、過程或系統(tǒng)所固有的。信息本身不是物質(zhì)，不具有能量，但信息的傳輸卻依靠物質(zhì)和能量。

而信號(hào)則是信息的某種表現(xiàn)形式，是傳輸信息的載體。信號(hào)是物理性的，并且隨時(shí)間而變化，這是信號(hào)的本質(zhì)所在。

在無線電通信中，電磁波信號(hào)承載著各種各樣的信息。所以信號(hào)是有能量的物質(zhì)，它描述了物理量的變化過程，在數(shù)學(xué)上，信號(hào)可以表示為關(guān)于一個(gè)或幾個(gè)獨(dú)立變量的函數(shù)，也可以表示隨時(shí)間或空間變化的圖形。

信息的傳輸與通信技術(shù)叢書序

實(shí)際的信號(hào)中往往包含著多種信息成分，其中有些是我們關(guān)心的有用信息，有些是我們不關(guān)心的噪聲或冗余信息。傳感器的作用就是把未知的被測(cè)信息轉(zhuǎn)化為可觀察的信號(hào)，提取所研究對(duì)象的有關(guān)信息，將原始信息轉(zhuǎn)換成信號(hào)。將有效信息轉(zhuǎn)換成便于傳輸?shù)男盘?hào)，或?qū)⑿盘?hào)放大，或?qū)⑤^低頻率的原始信息“調(diào)制”到較高頻率的信號(hào)；滿足遠(yuǎn)距離傳輸?shù)囊?，或?qū)⒃寄M信息處理為數(shù)字信號(hào)等。這就是智能控制發(fā)送部分的“職責(zé)”———信息的收集與調(diào)制。然后，將調(diào)制后的信號(hào)置于所選取的傳輸通道上進(jìn)行傳輸，使調(diào)制后的信號(hào)傳輸至信宿端———乙地在乙地接收到經(jīng)傳輸線路傳送來的信號(hào)后，然后進(jìn)行調(diào)制器的反向操作“解調(diào)”。即將高頻信號(hào)或數(shù)字信號(hào)還原成原始信息。

信息的傳輸與通信技術(shù)叢書序

原始信息通過揚(yáng)聲器器（還原的音Ⅳ頻信號(hào)）、顯示器（還原的圖像或視頻信號(hào)）、打（還原的計(jì)算結(jié)果）或進(jìn)行力學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)、聲學(xué)等轉(zhuǎn)換，對(duì)原始信息控制目的物進(jìn)行作用，從而達(dá)到智能控制的目的。本套叢書就是對(duì)智能控制系統(tǒng)中各個(gè)環(huán)節(jié)的一些關(guān)鍵技術(shù)的原理、特性、基本計(jì)算公式和方法、基本結(jié)構(gòu)的組成、各個(gè)部分參數(shù)的選取，以及主要應(yīng)用場(chǎng)合及其優(yōu)勢(shì)和不足等問題進(jìn)行討論和分析。本套叢書則沿著“有效信息的取得”、“有效信息的調(diào)制”、“調(diào)制信號(hào)的傳輸“、“調(diào)制信號(hào)的解調(diào)”以及“智能控制系統(tǒng)的舉例應(yīng)用”這一線索展開，對(duì)比較典型的智能控制系統(tǒng)，應(yīng)用于實(shí)踐的設(shè)計(jì)計(jì)算及控制的邏輯關(guān)系進(jìn)行舉例論述。本套叢書雖然經(jīng)歷了十多年的知識(shí)積累，但仍然覺得時(shí)間倉促，加之水平有限，錯(cuò)誤與疏漏之處在所難免，懇請(qǐng)讀者批評(píng)指正。編撰者

蘇遵惠

信息的傳輸與通信技術(shù)

叢書序

前言第一章簡(jiǎn)說通信技術(shù)與信息傳輸?shù)谌?jié)現(xiàn)代通信技術(shù)特點(diǎn)第五節(jié)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展第二章世界通用的通信技術(shù)

第二節(jié)有線通信的載波通信技術(shù)

第三節(jié)微波接力通信和衛(wèi)星微波

通信第三章通信技術(shù)的“高速公路”第一節(jié)通信技術(shù)的“高速公路”

概述

第二節(jié)無線通信的第五代移動(dòng)通信技術(shù)——５Ｇ第三節(jié)近距離小容量無線通信技術(shù)——無線保真通信、藍(lán)牙通信、可見光通信第四節(jié)有線通信的光導(dǎo)纖維通信技術(shù)

第四章通信技術(shù)的綜合應(yīng)用———脈沖碼編調(diào)制的可見光通信系統(tǒng)第五章未來的量子通信技術(shù)

第一節(jié)量子通信技術(shù)

第二節(jié)量子計(jì)算機(jī)的工作原理附錄附錄Ａ名詞術(shù)語及解釋附錄Ｂ相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)參考文獻(xiàn)重點(diǎn)目錄

信息的傳輸與通信技術(shù)正文

第四章通信技術(shù)的綜合應(yīng)用——多通道反向脈沖編碼調(diào)制的可見光通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)

第一節(jié)脈沖編碼調(diào)制的基礎(chǔ)知識(shí)解析

第二節(jié)脈沖編碼調(diào)制概述

第三節(jié)脈沖編碼調(diào)制系統(tǒng)的功能

第四節(jié)可見光信號(hào)的發(fā)射與接收

第五節(jié)信號(hào)解調(diào)器

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脈沖編碼調(diào)制的基礎(chǔ)知識(shí)解析

一、模擬信號(hào)相位調(diào)制的量化

（一）量化的定義

所謂量化就是將從模擬信號(hào)中獲取的采樣信號(hào)的幅度離散化的過程。

（二）信號(hào)量化的必要性

信號(hào)在傳輸之前，必須將信號(hào)轉(zhuǎn)換成適合傳輸線路傳輸?shù)男畔⒏袷?，即?duì)信號(hào)進(jìn)行調(diào)制。

歸一量化是因?yàn)槟M信號(hào)的連續(xù)性，但只能對(duì)采樣的PAM信號(hào)采取“四舍五入”的方法，將非整值信號(hào)舍入為整值信號(hào)，以便用有限的碼位將PAM數(shù)字化。其編碼過程即為模數(shù)轉(zhuǎn)換，見書本P129

圖4-1所示。

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脈沖編碼調(diào)制的基礎(chǔ)知識(shí)解析

一、模擬信號(hào)相位調(diào)制的量化（三）脈沖編碼調(diào)制的步驟

1、采用低通濾波器濾去高于上限頻率（4KHz）的頻譜；

2、決定時(shí)鐘頻率：

f（時(shí)鐘頻率）≥T（每幀時(shí)鐘碼數(shù)）×２fmax（２倍最高頻率）

＝[N×D×B]×２fmax3、進(jìn)行脈沖編碼調(diào)制，即模數(shù)轉(zhuǎn)換,得到調(diào)制為PCM信號(hào)。

分為不歸零碼調(diào)制和歸零碼調(diào)制。

編碼步驟見圖4-1所示。

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脈沖編碼調(diào)制的基礎(chǔ)知識(shí)解析

一、模擬

信號(hào)

相位

調(diào)制

的

量化圖4-1編碼步驟圖

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脈沖編碼調(diào)制的基礎(chǔ)知識(shí)解析

一、模擬信號(hào)相位調(diào)制的量化

（四）均勻量化與非均勻量化

1、信號(hào)的采樣

2、量化誤差

3、均勻量化：直接按照電平大小量化。其量化信噪比隨著

量化電平數(shù)M的增加而提高;4、非均勻量化：高電平壓縮量化，低電平擴(kuò)展量化。其量

化信噪比大小信號(hào)基本一致；A律和μ律壓擴(kuò)特性

公式見下：

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脈沖編碼調(diào)制的基礎(chǔ)知識(shí)解析

一、模擬信號(hào)相位調(diào)制的量化——均勻量化和非均勻量化語音信號(hào)電平分布示意圖PAM信號(hào)壓擴(kuò)前后脈幅示意圖PAM信號(hào)壓擴(kuò)A律13折線原理圖

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脈沖編碼調(diào)制的基礎(chǔ)知識(shí)解析

二、壓縮擴(kuò)展特性

（一）A律13折線的壓擴(kuò)特性

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脈沖編碼調(diào)制的基礎(chǔ)知識(shí)解析

二、壓縮擴(kuò)展特性

（二）μ律15折線的壓擴(kuò)特性

圖4-11μ律15折線壓擴(kuò)特性曲線圖圖4-12μ律15折線量化信噪比曲線圖

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脈沖編碼調(diào)制的基礎(chǔ)知識(shí)解析

二、壓縮擴(kuò)展特性

（三）μ律15折線與A律13折線的壓擴(kuò)特性比較

信息的傳輸與通信技術(shù)正文第一節(jié)

脈沖編碼調(diào)制的基礎(chǔ)知識(shí)解析

二、壓縮擴(kuò)展特性

（三）μ律15折線與A律13折線的壓擴(kuò)特性比較

圖4-15μ律15折線和A律13折線量化信噪比比較曲線圖

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脈沖編碼調(diào)制概述

一、脈沖編碼調(diào)制的發(fā)展概況

脈沖編碼調(diào)制(PulseCodeModulation,PCM)，簡(jiǎn)稱“脈碼調(diào)制”。是由A.里弗斯于1937年提出的一種調(diào)制方式。

60年代它開始應(yīng)用于市內(nèi)電話網(wǎng)以擴(kuò)充容量，使已有音頻電纜的傳輸容量擴(kuò)大24～48倍。

70年代中、末期各國相繼把脈碼調(diào)制應(yīng)用于同軸電纜通信、微波接力通信、衛(wèi)星通信和光纖通信等中、大容量傳輸系統(tǒng)。

80年代初脈沖編碼調(diào)制已用于市話中繼傳輸和大容量干線傳輸以及數(shù)字程控交換機(jī)，并在用戶話機(jī)中采用。

至今已用于多種業(yè)務(wù)，可提供從2M到155M速率的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)專線，提供話音、圖象傳送,遠(yuǎn)程教學(xué)等業(yè)務(wù)。特別適用于對(duì)數(shù)據(jù)傳輸速率要求較高、更高帶寬的使用。

70年代末應(yīng)用于CD，80年代初脈碼調(diào)制的音頻格式也被DVD-A所采用，它支持立體聲和5.1環(huán)繞聲，1999年由DVD討論會(huì)發(fā)布和推出。

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脈沖編碼調(diào)制概述

二、脈沖編碼調(diào)制的基本原理

（一）采樣

是對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行周期性掃描，把時(shí)間上連續(xù)的信號(hào)變成時(shí)間上離散的信號(hào)，即脈幅調(diào)制信號(hào)PAM。

（二）量化

因模擬信號(hào)的幅度值是連續(xù)的、量值無窮多，而量化值是有限級(jí)別，需將抽樣得到的PAM調(diào)幅信號(hào)進(jìn)行幅度離散，即用一組規(guī)定的電平，把瞬時(shí)抽樣值用最接近的電平值來表示，現(xiàn)在一般方法是采用1024等級(jí)規(guī)定的電平值量化原信息的抽樣值。

信息的傳輸與通信技術(shù)正文第二節(jié)

脈沖編碼調(diào)制概述

二、脈沖編碼調(diào)制的基本原理

（三）量化誤差

量化后的信號(hào)和抽樣信號(hào)的差值即為量化誤差。其在接收端表現(xiàn)為噪聲，稱為量化噪聲。

為平衡量化噪聲與碼位數(shù)的關(guān)系，通常采用非線性量化，也稱為“非均勻量化”的方法。

（四）編碼

是用一組二進(jìn)制碼來表示每一個(gè)固定電平的量化值。實(shí)際上量化是在編碼過程中同時(shí)完成的，故編碼過程也稱為模/數(shù)變換調(diào)制，可記作A/D。

信息的傳輸與通信技術(shù)正文第二節(jié)

脈沖編碼調(diào)制概述

三、脈沖編碼調(diào)制系統(tǒng)的特點(diǎn)

1、脈碼調(diào)制系統(tǒng)采用數(shù)字脈沖來傳輸信息，傳送的是"1"或"0"，即脈沖的"有"或"無",所以在傳輸線路中抗干擾性強(qiáng)。2、進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸時(shí)，采用信號(hào)再生中繼方式，每隔一定距離就再生出"干凈"的脈沖向下一站繼續(xù)傳送，其信號(hào)的失真不積累3、脈碼在制式確定后，可采用定型的集成電路進(jìn)行信號(hào)模數(shù)轉(zhuǎn)換,設(shè)備體積小、重量輕、功耗小。4、脈碼調(diào)制設(shè)備傳送的是數(shù)字信號(hào)，便于信號(hào)的加密處理。5、脈碼調(diào)制的主要缺點(diǎn)是占用頻帶較寬。

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脈沖編碼調(diào)制系統(tǒng)的功能

一、設(shè)計(jì)方案原理圖

1、RPCM—VLC/4FCH可見光通信系統(tǒng)方案方框圖，即反向脈沖編碼的4通道可見光通信系統(tǒng)方框圖見圖4-17所示。

2、RPCM—VLC/4FCH可見光通信系統(tǒng)方案詳細(xì)方框圖，即反向脈沖編碼的4通道可見光通信系統(tǒng)詳細(xì)方框圖見圖4-18所示。

圖4-17反向脈沖編碼的4通道可見光通信系統(tǒng)方框圖圖4-18反向脈沖編碼的4通道可見光通信系統(tǒng)詳細(xì)方框圖(見下頁)

信息的傳輸與通信技術(shù)正文第三節(jié)

脈沖編碼調(diào)制系統(tǒng)的功能

一、設(shè)計(jì)方案原理圖(詳見P148圖4-18)

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脈沖編碼調(diào)制系統(tǒng)的功能

二、設(shè)計(jì)方案功能概述

1、系統(tǒng)命名：反向脈沖編碼的4通道可見光通信系統(tǒng)；

2、系統(tǒng)型號(hào)：RPCM—VLC/4FCH

3、通信通道：4通道，雙向通信；

4、復(fù)用編碼方式：時(shí)間分割，多路復(fù)用；

5、壓擴(kuò)方式：采用數(shù)字壓擴(kuò)；壓擴(kuò)律：13折線近似，壓擴(kuò)率：A=87.6；

6、每通道代碼組成：8bt/CH,

其中：D1——通/斷信號(hào)碼

D2——信息極性碼

D3—D8——信息幅度碼；

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脈沖編碼調(diào)制系統(tǒng)的功能

二、設(shè)計(jì)方案功能概述

7、信息幀同步方式：每4通道結(jié)束（1幀）后增加1位D9作為同步碼，同步碼以規(guī)律為每幀“1-0-1-0........”方式傳輸，連續(xù)檢出，一比特移位，具有前、后方保護(hù)時(shí)間；

8、信道碼：四通道信道碼分別用：CH1,CH2,CH3,CH4表示；

9、信道終端形式：二線制信道接口或四線制信道接口；

10、輸出碼型：正向二進(jìn)制碼，與取樣PAM脈幅反向編碼（即大信號(hào)為“0”碼，小信號(hào)為“1”碼）；

11、輸出信息編碼脈沖碼型占空比：50%的歸零碼；

12、輸出脈沖幅度：不超過LED燈具所需幅度（V0-P,orI0-P）的5%，一般采用3—5V；

信息的傳輸與通信技術(shù)正文第三節(jié)

脈沖編碼調(diào)制系統(tǒng)的功能

三、設(shè)計(jì)方案技術(shù)指標(biāo)擬定

1、每通道可傳輸信息帶寬：B≥6.5MHz(電視的帶寬)，故信息通道可傳輸語音、圖片及視頻信號(hào);

2、每通道取樣頻率：13MHz;

3、時(shí)鐘頻率：429MBt/S[(4*8+1)*13Bt/S=429MBt/S];

4、頻率響應(yīng)：0dB輸入電平,增益?zhèn)龋?/10以內(nèi),衰減側(cè)：2/5以內(nèi)；

5、輸入/輸出阻抗：二線制600Ω，平衡反射系數(shù)≤±10%；

6、轉(zhuǎn)接點(diǎn)電平：輸入標(biāo)準(zhǔn)電平：As=0dB,

輸入最高電平：Amax=+3dB;

輸出標(biāo)準(zhǔn)電平：As=-4dB,

輸出最高電平：Amax=0dB;

7、凈衰耗：4dB;

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脈沖編碼調(diào)制系統(tǒng)的功能

三、設(shè)計(jì)方案技術(shù)指標(biāo)擬定

8、凈衰耗電平特性：凈衰耗波動(dòng)值：Abd≤±1dB

(條件：以0dB為參數(shù)，在輸入+3dB～-37dB范圍內(nèi))；

9、傳輸距離：有線部分傳輸距離：Dw不小于500m,

無線部分傳輸距離：Freeair不小于2.0m；

10、信噪比：RSN≥23dB(條件：在輸入+3dB～-37dB范圍內(nèi))；

11、背景噪聲：信道無信號(hào)時(shí)傳輸信道噪聲Ni≤-60dB(衡重)；

12、發(fā)信端/收信端信息防衛(wèi)度：Dsc≥57dB;

13、時(shí)鐘脈沖泄露最大值：Rcp≤-50dB(不衡重)；

14、非線性失真：2次、3次諧波衰耗：Ah≥34dB;

15、使用工作環(huán)境：電源：AC:50Hz,220V±10%,

DC:Vo(Io)±2%;

環(huán)境溫度：-10℃～+50℃；

環(huán)境相對(duì)濕度：Hr≤90%;

信息的傳輸與通信技術(shù)正文第三節(jié)

脈沖編碼調(diào)制系統(tǒng)的功能

四、系統(tǒng)的工作原理（一）定時(shí)部分

本通信系統(tǒng)的定時(shí)部分由發(fā)送端定時(shí)部分和接收端定時(shí)部分組成。

發(fā)送端定時(shí)部分為“主動(dòng)式時(shí)鐘”系統(tǒng)；

接收端定時(shí)部分為“被動(dòng)式時(shí)鐘”系統(tǒng)，從接收的脈沖信息中

提取時(shí)鐘，以保證收端和發(fā)端同步。

1、發(fā)送端定時(shí)部分：發(fā)送端定時(shí)部分原理框圖如圖4-19所示。主頻率：（時(shí)鐘）晶體振蕩器產(chǎn)生通道脈沖：（路脈沖）CH1-CH4編碼脈沖：（位脈沖）D1-D8同步脈沖：

D9

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脈沖編碼調(diào)制系統(tǒng)的功能

四、系統(tǒng)的工作原理（一）定時(shí)部分

1、發(fā)送端定時(shí)部分：1）時(shí)鐘頻率的計(jì)算：

Fcp=[(4X8)+1]X13MBt/S=429MBt/S2、位脈沖的分配（參見圖4-19）每位PAM由8位（D1～D8）比特組成其中：D1——通/斷信號(hào)碼脈沖，信息通時(shí)為“0”，信息斷時(shí)為“1”；

D2——極性碼脈沖，當(dāng)PAM信息為正向時(shí)，輸出“0”碼，當(dāng)PAM信息為負(fù)向時(shí)，輸出“1”碼；

D3～D8——信息取樣PAM（脈幅調(diào)制）的幅度反向編碼。

D9——同步碼脈沖，每幀后插入1位同步碼“0”和“1”交替設(shè)置。

信息的傳輸與通信技術(shù)正文第三節(jié)

脈沖編碼調(diào)制系統(tǒng)的功能

四、系統(tǒng)的工作原理（一）定時(shí)部分

2、接收端定時(shí)部分：被動(dòng)式時(shí)鐘系統(tǒng)，從接收的脈沖信息中提取。接收端定時(shí)部分原理框圖如圖4-20所示。

通道脈沖（路脈沖）、編碼脈沖（位脈沖）、同步脈沖提取同發(fā)送端定時(shí)部分。

信息的傳輸與通信技術(shù)正文第三節(jié)

脈沖編碼調(diào)制系統(tǒng)的功能

四、系統(tǒng)的工作原理

（二）信號(hào)預(yù)處理部分：信號(hào)預(yù)處理部分是相對(duì)模擬信號(hào)調(diào)制為數(shù)字信號(hào)的過程而言的，該部分的原理框圖如圖4-21所示。

包括以下電路部分：1、差分電路2、模擬放大電路3、低通濾波器4、進(jìn)入PAM采樣

信息的傳輸與通信技術(shù)正文第三節(jié)

脈沖編碼調(diào)制系統(tǒng)的功能

四、系統(tǒng)的工作原理

（三）信號(hào)調(diào)制部分:將預(yù)處理的PAM信號(hào)按照模擬/數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換的要求，進(jìn)一步處理的電路。包括：

1、脈沖放大

PAM信號(hào)放大電路；

2、脈沖整流

將負(fù)極性PAM信號(hào)轉(zhuǎn)換為正極性PAM，并在D2碼中記憶其原極性；

3、二次取樣

得到更窄的PAM調(diào)幅脈沖，使其幅值為唯一性；

4、信號(hào)保持

將窄PAM信號(hào)展寬至D3—D8調(diào)制時(shí)隙的寬度；

5、信號(hào)調(diào)制

進(jìn)行PAM/RPCM調(diào)制；

信息的傳輸與通信技術(shù)正文第三節(jié)

脈沖編碼調(diào)制系統(tǒng)的功能

四、系統(tǒng)的工作原理

（三）信號(hào)調(diào)制部分:5、脈沖匯合

將RPCM與脈沖D1,D2及D9在信號(hào)匯合電路中匯合。

6、與時(shí)鐘脈沖對(duì)位

形成連續(xù)的、占空比為50%，等幅的RPCM脈沖群，送至載頻發(fā)射部分。

發(fā)送端信號(hào)調(diào)制部分原理框圖見圖4-22所示。

信息的傳輸與通信技術(shù)正文第四節(jié)

可見光信號(hào)的發(fā)射與接收

一、可見光信號(hào)載頻的發(fā)射

載頻部分的功能：

將調(diào)制編碼后的電脈沖信號(hào)裝載到LED的光中，

使電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)。

其原理框圖如圖4-23所示。

信息的傳輸與通信技術(shù)正文第四節(jié)

可見光信號(hào)的發(fā)射與接收

一、可見光信號(hào)載頻的發(fā)射

（一）控制裝置的選取與要求

１、輸出電流（電壓）的穩(wěn)定性；

２、輸出電流（電壓）中的紋波限制；

３、控制系統(tǒng)的容抗和感抗的限制，（二）載頻LED的選取與要求

１、系統(tǒng)LED的中心波長具有一致性，λ＝λ0±１ｎｍ；

２、LED的發(fā)光強(qiáng)度應(yīng)滿足其需要；

３、LED系統(tǒng)的電容值根據(jù)傳輸速率和傳輸距離有嚴(yán)格的要求；

４、防止多點(diǎn)效應(yīng)，避免LED的輻射死角。

信息的傳輸與通信技術(shù)正文第四節(jié)

可見光信號(hào)的發(fā)射與接收

一、可見光信號(hào)載頻的發(fā)射

（三）可見光載頻信息的發(fā)射

經(jīng)LED系統(tǒng)載頻的照通結(jié)合信號(hào)通過空氣進(jìn)行可見光輻射。

注意發(fā)送端與接收端之間的距離及光障礙物、傳輸介質(zhì)，可見光的有效發(fā)射距離與輻射立體角、主振頻率之間的關(guān)聯(lián)。

（四）可見光通信的脈沖編碼調(diào)制波形圖

用時(shí)鐘和模擬信號(hào)經(jīng)采樣、脈沖整流、二次采樣、信號(hào)保持和Ａ－Ｄ調(diào)制過程的波形參見本書

P157

圖4-24所示。

信息的傳輸與通信技術(shù)正文第四節(jié)

可見光信號(hào)的發(fā)射與接收

二、可見光信號(hào)的接收及光電信號(hào)轉(zhuǎn)換

數(shù)字光接收機(jī)一般包括光電探測(cè)器、前置放大器、主放大器、均衡器、判別器和解調(diào)器，其主要結(jié)構(gòu)方框圖圖4-25所示。

信息的傳輸與通信技術(shù)正文第四節(jié)

可見光信號(hào)的發(fā)射與接收

二、可見光信號(hào)的接收及光電信號(hào)轉(zhuǎn)換

（一）光電探測(cè)器（PIN）將光輻射信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的器件。

（二）RPCM信號(hào)前置放大器將經(jīng)過PIN檢測(cè)出的微弱電信號(hào)進(jìn)行放大，達(dá)到可識(shí)別脈沖有、無的幅度和控制一定的占空比。

（三）RPCM信號(hào)主放大器

RPCM信號(hào)主放大器為后級(jí)脈沖放大器。對(duì)低電平小信號(hào)脈沖進(jìn)行脈幅放大，以達(dá)到判決器對(duì)“０”“１”信號(hào)進(jìn)行判決的電平。（四）信號(hào)均衡器對(duì)主放大器輸出脈沖波形進(jìn)行脈沖幅度、脈沖寬度、脈沖占空比等質(zhì)量進(jìn)行調(diào)整，對(duì)時(shí)鐘脈沖的前沿和后沿進(jìn)行校正。

信息的傳輸與通信技術(shù)正文第五節(jié)

信號(hào)解調(diào)器——RPCM/PAM信號(hào)變換

信號(hào)解調(diào)器是信號(hào)調(diào)制器的逆變過程，即將接收到的數(shù)字信號(hào)還原成模擬信號(hào)的過程。

本部分由脈沖判別器和信號(hào)解調(diào)器組成。

其原理圖如圖4-26所示。

信息的傳輸與通信技術(shù)正文第五節(jié)

信號(hào)解調(diào)器——RPCM/PAM信號(hào)變換

一、RPCM脈沖判別器

PCM脈沖判決器的工作是恢復(fù)數(shù)字信號(hào)，根據(jù)信號(hào)電平的大小判別出該信號(hào)是“１”bit還是“０”bit。在同步信號(hào)的引導(dǎo)下，將均衡器整形的脈沖與時(shí)鐘脈沖進(jìn)行“相與”，得到與時(shí)鐘脈沖同相位的信息脈沖列，送至解調(diào)器將脈沖列信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)。

二、RPCM信號(hào)解調(diào)器

RPCM信號(hào)解調(diào)器完成解碼功能，完成信號(hào)從脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，具有調(diào)制器的反向功能。

信息的傳輸與通信技術(shù)正文第五節(jié)

信號(hào)解調(diào)器——RPCM/PAM信號(hào)變換

三、PAM信號(hào)的后處理

PAM信號(hào)的后處理包括：用Ｄ9進(jìn)行第一通道信息判定，利用通道脈沖（CH1、CH2、CH3、CH4）將各個(gè)信道的PAM信號(hào)“各行其道”進(jìn)入各個(gè)分電路系統(tǒng)。

PAM信號(hào)在各分路中經(jīng)濾波器、模擬信號(hào)放大，送入信號(hào)接收器終端，