对通信系统中调制技术与解调技术的研究

5.总结

我们提出一种基于深度学习的手写汉字书法识别方法，通过实验测试了网络识别的准确率。基于实验结果出现的过拟合问题，通过一些正则化的方法减少模型过拟合的风险，进一步提高识别准确率。参考：Simonyan K，Zisserman A.Very deep convolutional networks for large-scale image recognition：arXiv pre-图4 损失函数曲线图

print arXiv:1409.1556，2014；冯天瑜，

何晓明，周积明，中华文化史：上海人民出版社，2015。

作者简介：陈锐（1995—），男，广东揭阳人，硕士研究生在读，研究方向：深度学习、计算机视觉。

该实验一共50个epoch，epoch为1-20时学习率为0.1，epoch为21-40时学习率为0.01，epoch为41-50时学习率为0.001，batch size设为128。图4为损失函数曲线图。经过50个epoch的训练，训练集上的识别准确率达到98.62%，验证集上的识别准确率达到74.71%。

前言：现代通信中常用调制解调，调制是将信号的形式转换为信道中适当传输的过程，基带信号通常用来控制载波参数，使载波参数随基带信号的变化而变化；相反，解调是在调制前恢复调制信号并获得原始信号的过程；我们需要理解为什么我们需要调制信号,在无线传输中，天线长度必须与传输信号的波长相似，但通常基带信号包含低频分量。如果我们想直接发射，天线的尺寸将会加倍困难；其次，扩展了信号的带宽，提高了系统的响应能力，从而大大提高了系统的有效性和可靠性（樊昌信，曹丽娜，通信原理（第7版）：国防工业出版社）。目前看来，数字信号在通信过程中占据了绝大部分的市场，所以，本文仅对数字调制与解调进行分析。当进行数字调制时，我们一般使用两种方法。（1）离散信号的极限可以看做为连续信号，所以我们还采用之前模拟调制的方法进行调制，但是此方式有诸多限制因素以及收益很小；（2）显然，数字信号都是一个个离散而又不连续的值，所以我们可以很简单的联想到电路中的开关，来实现各个离散点的转换，这样的方法叫做键控法。使用开关的闭合与打开来实现数字调制。目前常用的键控方法是对载波的幅度、相位和频率进行调制，然后得到幅度键控（ASK）、相移键控（PSK）、频移键控（FSK）。当调制信号为二进制信号时往往具有代表性，所以，在本文中，将选取二进制信号作为参考进行说明（潘莉，郭东辉，纪安妮，刘瑞堂，数字调制解调技术及其应用的研究进展：电讯技术，2001）。

延边大学工学院 李卓然

1.振幅键控（2ASK）

在2ASK中，载波的幅度只有两种变化形态，分别对应二进制信息的0和1，最基础的二进制振幅键控称为通—断键控OOK(On Off Keying)2ASK信号的一般表达式为：

产生它的方法通常为键控法，双向开关在电路中接通或是断开信号，而LC振荡器则是让直流电向交流电转换，缓冲放大器则是主要提高负载能力并且减少负载对信号源影响，并且增加系统的稳定性。

解调时，也有两种常用的解调方法：相干解调法和包络检测法。相干解调的原理是发送与载波频率和相位相同的本地载波，与接收到的调制信号相乘，然后通过低通

对通信系统中调制技术与解调技术的研究

• 34 •

ELECTRONICS WORLD・探索与观察滤波器去除高频分量，经采样判断后输出原始信号。图1 数字键控法原理图图2 相干解调方式

包络检波法则是2ASK信号经带通滤波器之后，包络检测，再经过低通滤波器去除高频段的波，最后经过抽样判决后输出原始信号。图3 包络检波法

2.相移键控（PSK）

相移键控（PSK）是通过载波的相位变化来传递信息的，通常分为相对相移和绝对相移。接下来，我们介绍了绝对相移2PSK的调制和解调。

在典型的2PSK系统中，分别用初始相位为0和π来代表二进制的0和1，那么，它的表达式便是：

2PSK信号常使用键控法进行调制，方法原理如图4所示：

图4 键控法调制2PSK信号

2PSK的解调通常采用相干解调的方法，将调制后的信号和具有相同频率和相位的载波信号做乘法，然后通过低通滤波器去除低频波段的杂波，并经过采样后得到原始的调制前的信号。

在2DPSK中，相对调相值φ是指本码元的初相与前一码元的初相之差，并设：

对数字基带信号进行差分编码，即由绝对码变为相对码：再把相对码进行绝对调相，相对码恢复为绝对码：

2DPSK的产生方法可以类似于2PSK调制。但在此时，相位的变化不与初始相位相比较，且与之前一个码元信号的末位相位进行比较，也就是说，当前的信号相位仅和之前信号的末位相位有关。

图5 2DPSK的调制

采用相干解调加逆变换的2DPSK解调原理如下：首先，对信号进行相干解调，恢复相关码。然后，通过相应的电路结构，将之前PSK中的相对相位值转换成绝对相位值，从而复原了调制之前的二进制编码所包含的信息。通过反码变换得到的绝对码不会产生任何倒π现象，从而解决了2PSK的一系列问题。

3.频移键控（FSK）

即信号1和0通过两个不同频率的正弦波的变化进行传输的传输方式，我们把它叫做频移键控（FSK）。

在矩形脉冲的控制下，通过开关选择两个振荡器的频率，使其

能在符号宽度时间内输出两个载波中的一个。

相干解调法和包络检测法是2FSK常用的解调方法。解调原理是将2FSK信号分解成两个不同的信道之后。进行解调，做出相应的判断。请注意，这里的采样决定是直接比较采样值的大小。

图6 2FSK的包络检波法解调

结论：在上述讨论中，我们并没有详细探讨各种调制解调方

式的优势与劣势，但通过课程学习以及查阅大量资料可以得知，2FSK所需的带宽比之2ASK和2DPSK都要高。且2ASK是应用最早的一种最为基本的调制方式，因其基础设备简单，频带利用率较高，但是抗噪声性能比较差，且信道特性变化敏感。

相比而言，2FSK因为在通信过程中由于抗干扰性能力较强，

不受信道参数变化的影响而优于2ASK，但是因占用频带较宽限制使用在中低速数据传输中。2PSK以及2DPSK是一种效率非常高的调制传输方式，抗噪声的能力甚至比2ASK、2FSK都要强，而且最重要的是她并不容易受信道特性变化的影响，因此在广大范围都得到了应用，非常受人们的欢迎。

调制解调技术的发展随着科技时代的进步而日新月异，随着的逐步普及，信息高速公路必将会更加迅捷和开放，相信到那时必将会有更多更优秀的调制解调技术出现，毕竟信息时代已经到来，所

有人都卷入了浪潮之中，没有谁能够预言将来的信息会怎样传递，但我明白，人类的明天会因为信息而更加辉煌。

作者简介：李卓然（1998—），男，吉林长春人，大学本科，

现就读于延边大学工学院通信工程专业。

• 35 •