第5章調制的基本概念forstudent

第2部分

數字調制技術

侯春萍

2023/2/41天津大學電子信息工程學院通信系數字調制概述編碼與調制的權衡網格編碼調制（TCM）多載波調制和OFDM主要內容2023/2/42天津大學電子信息工程學院通信系參考書數字通信—基礎與應用（第二版）DigitalCommunicationFundamentalsandApplications（SecondEdition）[美]BernardSklar著(徐平平等譯),電子工業(yè)出版社。數字通信（第三版）DigitalCommunications（ThirdEdition）[美]JohnG.Proakis著（張力軍等譯），電子工業(yè)出版社現代數字通信原理曹志剛等著，清華大學出版社移動通信中的關鍵技術吳偉陵編著，北京郵電大學出版社2023/2/43天津大學電子信息工程學院通信系第5章數字調制總結5.1數字調制、解調的基本概念為什么要調制？

將數字信號轉換成適合信道傳輸的波性，或者說將數字信號映射成與信道特性相匹配的形式。2023/2/44天津大學電子信息工程學院通信系基帶調制與帶通調制基帶調制傳輸信道傳輸波形調制方法2023/2/45天津大學電子信息工程學院通信系帶通調制傳輸信道傳輸波形調制方法為什么一定用載波來實現基帶信號的無線傳輸？基帶調制與帶通調制2023/2/46天津大學電子信息工程學院通信系如何進行數字帶通調制？從編碼符號集到調制波形集的映射。

映射過程：先從信息序列{an}中一次提取出k=log2M個二進制符號（信道比特）構成碼元，再從M=2k個確定的波形{sm(t),m=1，2，…，M}中選擇之一與碼元相對應，然后將波形送往信道。2023/2/47天津大學電子信息工程學院通信系例5-1信息序列{an}={01111000……}波形數M=4，4PSKπ/2系統(tǒng)b1b2b3b42023/2/48天津大學電子信息工程學院通信系可調制的載波參數頻率：FSK（頻移鍵控）、MFSK相位：BPSK（相移鍵控）、MPSK幅度：ASK（幅移鍵控）、MASK聯(lián)合：

幅度+相位:QAM（正交幅度調制）2023/2/49天津大學電子信息工程學院通信系解調：

是指從接收到的信號中恢復出被調制的波形。檢測：是指從采樣點的判決過程。2023/2/410天津大學電子信息工程學院通信系解調和檢測：對于數字通信，解調和檢測可以互換；Why?2023/2/411天津大學電子信息工程學院通信系相干檢測和非相干檢測相干檢測：在接收端，如果接收機利用了載波的相位信息來檢測信號，稱為相干檢測（coherentdetection）；非相干檢測：如果沒有利用相位參考信息，則稱為非相干檢測（noncoherentdetection）。2023/2/412天津大學電子信息工程學院通信系5.2調制、解調的主要功能1、頻譜搬移

解決信源信號與客觀信道特性匹配問題，是調制解調的最原始、最基本的功能。2023/2/413天津大學電子信息工程學院通信系2、干擾小/發(fā)射能量集中（功率有效性）

調制后具有較小的功率譜占用率：主瓣有盡可能多的信號能量，且波瓣窄；帶外衰減大、旁瓣小，對其它信道干擾小。fG(f)下降快旁瓣小2023/2/414天津大學電子信息工程學院通信系3、提高系統(tǒng)有效性（即頻譜有效性）提高頻帶利用率，即單位頻帶內傳送盡可能多的信號能量（bit/s/Hz）。這體現了通信系統(tǒng)的數量指標，即有效性。4、工程還需要調制、解調方法簡單、體積小、價格低。2023/2/415天津大學電子信息工程學院通信系5.3數字調制、解調分類1、有記憶調制和無記憶調制有記憶調制：當數字序列{an}到波形的映射受到約束時，即在任何時間間隔發(fā)送的波形僅取決于一個或多個先前發(fā)送的波形，這種調制稱為有記憶調制。無記憶調制：當序列{an}到波形{sm(t)}的映射沒有受到先前發(fā)送波形的約束時，這種調制稱為無記憶調制。ASK、PSK、MSK2023/2/416天津大學電子信息工程學院通信系2、線性調制和非線性調制線性調制：當數字序列{an}到波形的映射中疊加原理適用，這種調制稱為線性調制。非線性調制：序列{an}到波形{sm(t)}的映射中疊加原理不再適用，這種調制稱為非線性調制。2023/2/417天津大學電子信息工程學院通信系3、正交調制和非正交調制正交調制：調制后生成的多個信號是正交的，如：OFDM、MFSK；非正交調制：調制后生成的多個信號是非正交的（向量星座圖可以用一個平面描繪），如：QAM、MPSK；兩種調制方式表現出來的特征完全相反。2023/2/418天津大學電子信息工程學院通信系4、基于最基本、最簡單的二進制數字調制方式分類基于2ASK：向多進制發(fā)展，產生了正交幅度調制QAM、MQAM（星座調制）?；?FSK：向多進制發(fā)展，產生了MFSK調制，頻率正交OFDM?；?PSK：向多進制發(fā)展，產生了QPSK、OQPSK、QPSK、MPSK以及DQPSK等。2023/2/419天津大學電子信息工程學院通信系5、為了進一步改善相位躍變帶來的頻譜擴展和幅度上變化，引入了連續(xù)相位調制（CPM）：最小頻移鍵控MSK高斯型最小移鍵控GMSK

平滑調頻TFM2023/2/420天津大學電子信息工程學院通信系數字調制分類表2023/2/421天津大學電子信息工程學院通信系5.4數字帶通調制5.4.1相移鍵控（PSK）1、數學模型表達式相位i(t)有M個離散值，可以表示為：2023/2/422天津大學電子信息工程學院通信系對于BPSK，M=2；對于QPSK，M=4；等等。2、波形

TTT2023/2/423天津大學電子信息工程學院通信系5.4.2頻移鍵控（FSK）

1、數學模型表達式

頻率i(t)有M個離散值，相位是任意常數值。一般情況下，FSK波形在碼元跳變處頻率發(fā)生明顯的改變。2023/2/424天津大學電子信息工程學院通信系2、波形（M=3）若碼元跳變處，一個頻率到另一個頻率的變化是平穩(wěn)的，這被稱為連續(xù)相位FSK（Continuous-PhaseFSK，CPFSK）。TTT2023/2/425天津大學電子信息工程學院通信系5.4.3幅移鍵控（AS