圖示淺析正交上下變頻

1、圖示淺析正交上下變頻圖示淺析正交上下變頻2012年8月29日版本1.0概述概述在和很多同學(xué)交流的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)很多做通信的人都不是十分理解正交上下變頻的概念，幾乎成為初學(xué)通信必問(wèn)問(wèn)題之一。雖然很多書籍也進(jìn)行了論述，雖然公式詳盡，但理解起來(lái)比較晦澀，同時(shí)也沒(méi)有對(duì)一些頻繁提及的問(wèn)題作出解答。這些問(wèn)題包括，為什么基帶必須采用IQ分量（同向分量，正交分量）兩路表示，而帶有載頻的帶通信號(hào)卻只有一路？帶通信號(hào)為什么包含了基帶的所有信息？希爾伯特變換起

2、到何種作用？解析信號(hào)、帶通信號(hào)、基帶復(fù)信號(hào)以及它們的頻譜究竟有何關(guān)系？本文將從最簡(jiǎn)單的模型和最易理解的角度出發(fā)，讓讀者能夠充分理解正交上下變頻。一、一、工程化理解工程化理解首先回憶發(fā)射機(jī)的上變頻過(guò)程。設(shè)和分別為基帶信號(hào)的同相分量()It()Qt和正交分量，載頻，那么正交上變頻的信號(hào)（帶通信號(hào)）產(chǎn)生方法如圖c?()St11所示。本振2?()It()Qtcosct?sinct??()St圖11.正交上變頻上變頻的數(shù)學(xué)表達(dá)為()()cos()

3、sinccStIttQtt????為了解釋方便，假設(shè)信道為沖擊響應(yīng)且加性高斯白噪聲可忽略，即，接收機(jī)的下變頻過(guò)程是從中恢復(fù)出的估計(jì)值()()rtSt?()rt()()ItQtA()()ItQt?的過(guò)程。如圖12所示。下文推導(dǎo)與的關(guān)系。A()()ItQt?()()ItQt圖11和圖12只是簡(jiǎn)明的原理圖，由于理想低通濾波器無(wú)法實(shí)現(xiàn)，且高階濾波器運(yùn)算量過(guò)大，在實(shí)際的軟件無(wú)線電中，一般多級(jí)抽取、濾波實(shí)現(xiàn)下變頻，多級(jí)內(nèi)插、濾波的方法實(shí)現(xiàn)上變頻，并

4、考慮采用低復(fù)雜度的濾波器，如CIC濾波器。另外，理想濾波器被脈沖成型和匹配濾波所代替，在發(fā)射端，用升根余弦等旁瓣較小的波形代替矩形成型，在接收端，用同樣的波形進(jìn)行相關(guān)操作，收集能量。在最佳采樣處，可以獲得與矩形成型一致的最大信噪比。（高斯信道下）。此種模型下的收發(fā)機(jī)結(jié)構(gòu)叫最佳接收機(jī)或者相關(guān)仿形接收機(jī)。如圖13。本振2?()It()Qtcosct?sinct??()St脈沖成型脈沖成型本振2?()It?A()Qtcosct?sinct??

5、()rt匹配濾波匹配濾波()Irt()Qrt圖13.相關(guān)——仿形接收機(jī)二、二、信號(hào)的復(fù)表示信號(hào)的復(fù)表示定義基帶復(fù)信號(hào)為，其實(shí)部和虛部分別作為橫坐標(biāo)和縱坐()()()lStItjQt??標(biāo)，構(gòu)建的平面稱為復(fù)平面。IQ()lSt?0圖21.復(fù)平面與復(fù)信號(hào)在復(fù)平面上可表示為一個(gè)點(diǎn)。其幅值為，相位為()lSt22()()ItQt?。()[]()QtarctgIt數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)就是將比特映射到復(fù)平面上的一個(gè)點(diǎn)，所有可能的映射點(diǎn)組成星座圖。比如BPS