最简单的调制方案是amplitude modulation（从技术上讲，对于数字领域，这称为幅移键控）。采用固定频率（比如说 10Khz），即您的“载波”，并使用二进制数据中的位来打开和关闭它。如果您的数据速率为每秒 10 位，您将以该速率打开和关闭 10KHz 信号。解调将是（可选）10KHz 滤波器，然后与阈值进行比较。这是一个相当简单的实施方案。通常，信号频率和可用带宽越高，打开和关闭信号的速度就越快。
这里的一个非常酷/有趣的应用程序是将编码/解码为莫尔斯电码，看看你能走多快。
FSK，在两个频率之间转换在带宽上更有效，对噪声的抵抗力更强，但会使解调器更加复杂，因为您需要区分这两个频率。
Phase Shift Keying 等高级调制方案擅长在给定带宽和信噪比下获得最高比特率，但实施起来更复杂。模拟电话调制解调器需要处理某些带宽（例如低至 3Khz）和噪声限制。如果您需要在给定带宽和噪声限制的情况下获得尽可能高的比特率，那么这就是您要走的路。
对于高级调制方案的实际代码示例，我会调查来自 DSP 供应商的应用说明（例如 TI 和 Analog Devices），因为它们是 DSP 的常见应用。
Implementing a PI/4 Shift D-QPSK Baseband Modem Using the TMS320C50
QPSK modulation demystified
V.34 Transmitter and Receiver Implementation on the TMS320C50 DSP
另一个非常简单但不是那么有效的方法是使用 DTMF。这些是电话键盘产生的音调，其中每个符号是两个频率的组合。如果你谷歌你会发现很多源代码。根据您的应用程序/要求，这可能是一个简单的解决方案。
让我们深入了解一些简单的方案实现细节，比如我之前提到的摩尔斯电码。我们可以用“点”表示 0，用“破折号”表示 1。类似 morse 的方案的一个优点是它还解决了框架问题，因为您可以在每个空间之后重新同步采样。为简单起见，让我们选择“载波”频率在 11KHz 并假设您的波形输出为 44Khz，16 位，单声道。我们还将使用方波，它会产生谐波，但我们并不在意。如果 11KHz 超出麦克风的频率响应，则只需将所有频率除以 2例如，我们将选择任意电平 10000，因此我们的“开启”波形如下所示：
{10000, 10000, 0, 0, 10000, 10000, 0, 0, 10000, 0, 0, ...} // 4 samples = 11Khz period
我们的“关闭”波形全为零。我将这部分的编码留给读者作为练习题。
所以我们有类似的东西：
const int dot_samples = 400; // ~10ms - speed up later
const int space_samples = 400; // ~10ms
const int dash_samples = 800; // ~20ms
void encode( uint8_t* source, int length, int16_t* target ) // assumes enough room in target
{
for(int i=0; i<length; i++)
{
for(int j=0; j<8; j++)
{
if((source[i]>>j) & 1) // If data bit is 1 we'll encode a dot
{
generate_on(&target, dash_samples); // Generate ON wave for n samples and update target ptr
}
else // otherwise a dash
{
generate_on(&target, dot_samples); // Generate ON wave for n samples and update target ptr
}
generate_off(&target, space_samples); // Generate zeros
}
}
}
解码器有点复杂，但这里有一个大纲：
- 可选择带通滤波 11Khz 附近的采样信号。这将提高嘈杂环境中的性能。 FIR 滤波器非常简单，有一些在线设计小程序可以为您生成滤波器。
- 阈值信号。高于 1/2 最大幅度的每个值都是 1，低于最大幅度的每个值都是 0。这假设您已经对整个信号进行了采样。如果这是实时的，您要么选择一个固定阈值，要么进行某种自动增益控制，以跟踪一段时间内的最大信号电平。
- 扫描点或破折号的开头。您可能希望在您的点期间至少看到一定数量的 1，以将样本视为一个点。然后继续扫描，看看这是否是破折号。不要指望一个完美的信号 - 你会在 1 的中间看到几个 0，在 0 的中间看到几个 1。如果噪音很小，那么区分“开启”时段和“关闭”时段应该相当容易。
- 然后反转上述过程。如果您看到破折号将 1 位推入缓冲区，如果点则推入 0。