OOK(On-Off Keying，开-关键控)调制解调是一种简单的数字调制技术，主要用于无线通信系统中。其基本原理是通过改变信号的有无来传输信息。具体来说，当发送端需要发送一个比特时，它会将信号开启一段时间;当不需要发送比特时，信号则保持关闭状态。这种调制方式非常直观且易于实现。
在解调过程中，接收端通过检测信号是否有电平变化来判断发送端是否发送了比特。如果检测到信号有电平变化，则认为发送了一个比特;如果没有变化，则认为没有发送比特。这种方法虽然简单，但效率较低，因为它无法有效地利用频谱资源。
OOK调制解调技术因其简单性和可靠性，在某些特定应用场景中仍然被广泛使用，例如低速数据传输和简单的无线电通信系统。
一、 OOK调制解调技术的历史发展
OOK(On-Off Keying)调制解调技术是一种简单的二进制调制方法，通过开关电路的通断来控制信号的有无，从而实现数据传输。这种技术在可见光通信系统中得到了广泛应用，因为可见光通信系统以光波为数据传输的载体，可以同时用于照明和无线通信，绿色环保且无电磁干扰。
从历史发展和技术演进的角度来看，OOK调制技术的发展主要体现在其应用领域的扩展和技术的优化上。随着科技的进步，OOK调制技术不仅在传统的无线通信领域得到了应用，还在新兴的可见光通信系统中发挥了重要作用。例如，在基于STM32的可见光通信系统中，OOK调制技术被用于实现二进制振幅键控2ASK，通过载波振幅的变化状态来控制“0”和“1”的二进制信号。
此外，OOK调制技术在不同应用场景中的优缺点也得到了研究和比较。例如，与DQPSK、DPSK等其他调制技术相比，OOK调制技术在某些特定场景下可能具有更高的效率和可靠性。
二、 OOK调制解调技术的局限性
在现代无线通信系统中，OOK调制解调技术存在以下几个主要局限性：
- 频谱效率低：OOK调制方式的频谱效率较低，这意味着在相同的带宽条件下，它无法传输更多的数据。这使得OOK不适合高速通信需求。
- 抗干扰能力差：OOK调制方式容易受到噪声和干扰的影响，导致传输错误。在复杂的无线环境中，这种特性尤为明显。
- 传输距离限制：由于OOK调制方式的带宽效率较低，它在长距离传输中可能受到衰减的限制。为了保证传输质量，可能需要增加功率，这会增加系统的复杂性和成本。
- 不适合高速传输：OOK调制方式不适合高速率的传输应用，如40G及以上的光信号传输，因为其信噪比和色散容限问题较为突出。
三、 如何优化OOK调制解调提高效率
为了优化OOK调制解调技术以提高效率和可靠性，可以采取以下几种方法：
- 电路设计优化：通过仿真发现电路的错误和不足之处，再进行优化以达到最佳效果。例如，使用带通滤波器电路有效抑制干扰，提高抗干扰能力。
- 同步参数优化：在同步参数的设计中进行优化，以提高系统的性能。例如，可以通过调整同步参数来改善系统的稳定性和可靠性。
- 采用先进的解调方法：使用差分放大器模块对输入的载波信号进行放大，并将放大后的载波信号传输到解调器模块进行解调。这种方法可以提高解调的准确性和可靠性。
- 结合其他调制技术：例如，结合PPM(相位键控)技术，可以在每个数据帧的开始添加一个参考脉冲，以改善同步性能，从而减少误码率，提高通信的可靠性。
- 使用数字信号处理技术：随着集成电路技术的发展，数字信号处理技术也在不断更新。利用这些技术可以更好地设计和优化网络通信系统，从而提高OOK调制解调技术的效率和可靠性。
- 软解调方法：在无线光通信系统中，采用软解调方法可以更好地应对大气折射率随机起伏带来的影响，从而提高接收端接收到的比特信号强度的准确性。
四、 OOK调制解调技术与其他数字调制技术对比
OOK(On-Off Keying)调制解调技术与其他数字调制技术(如QAM、PSK)相比，具有以下优缺点：
1. 优点：
- 简单性：OOK调制解调技术非常简单，只需将数字信号转换为高电平或低电平的脉冲序列即可。
- 抗干扰能力：由于其简单的结构，OOK在低噪声环境下表现出较强的抗干扰能力。
2. 缺点：
- 易受干扰和信号衰减的影响：在高噪声环境下，OOK调制解调技术容易受到干扰和信号衰减的影响，可能需要较大的解调器动态范围来正确解码信号。
- 频谱利用率低：与QAM和PSK等调制技术相比，OOK的频谱利用率较低，这意味着在相同的带宽内无法传输更多的信息。
3. 对比其他数字调制技术：
(1) QAM(正交幅度调制)：
- 优点：QAM具有高频谱利用率、高功率谱密度以及较低的误码率等优点，适用于需要传输大量数据的应用场景。此外，QAM结合了振幅调制和相位调制的优点，提供了更高的数据传输速率和频谱效率。
- 缺点：QAM解调的复杂性较高，尤其是在使用高阶QAM时，系统性能的优化和与现有技术的兼容性问题也较为突出。
(2) PSK(相移键控)：
- 优点：PSK具有较强的抗噪声能力，因为它只改变相位而保持幅度不变。此外，PSK能够抵抗多径衰落和噪声，提高信号的传输距离。
- 缺点：实现成本较高，可能受到时延和相位偏移的影响，且传输速率较慢。
OOK调制解调技术在简单性和抗干扰能力方面有优势，但在频谱利用率和高噪声环境下的表现上存在不足。
五、 OOK调制解调技术的最新研究
在实际应用中，OOK调制解调技术的最新进展和研究方向主要集中在以下几个方面：
- 低功耗数字隔离器：基于TSMC 180nm BCD工艺设计了一种基于OOK调制的低静态功耗全差分数字隔离器结构。这种设计针对高速电容型数字隔离器在“低速”应用下的高电流消耗问题，通过发送机的逻辑控制电路产生的三组开关信号及振荡器模块产生的载波信号，实现了对输入信号的调制。
- 水下光通信：在水下光通信领域，OOK调制解调系统被广泛研究。研究人员分析了海水的光学特性，并针对海水的组成成分，研究其对可见光的吸收和散射，以优化水下无线光通信技术。
- 空间激光通信：面向商业航天用空间激光通信5~10 Gbps星间链路传输速率以及厘米级的星间高精度测距需求，提出了一种新的OOK体制测距方法。该方法采用FPGA+高精度鉴相器+ADC设计方案，降低了工程应用成本。
- 多体制兼容技术：在星间激光通信中，如何同时兼容OOK信号与BPSK信号的解调是一个重要课题。通过多体制兼容相干探测卫星激光通信技术，可以实现对OOK及BPSK信号均采用相干接收的方式，区别仅在于解调算法不同。
