第九章现代数字调制解调技术

1、现代数字调制解调技术n1 抑制载波的双边带调制抑制载波的双边带调制(DSB)(DSB)n2 正交幅度调制（正交幅度调制（QAMQAM）n3 幅度相位混合调制幅度相位混合调制(APK)(APK)n4 4 最小频移键控最小频移键控(MSK)(MSK)1 抑制载波的双边带调制抑制载波的双边带调制n目的：提高频带和功率利用率n2ASK信号的频谱中包含载频分量和边带分量，信号的频谱中包含载频分量和边带分量，而而载波分量并不携带信息，但它却占有了大部载波分量并不携带信息，但它却占有了大部分功率分功率；可以将它完全抑制掉，将有效的功率；可以将它完全抑制掉，将有效的功率全部用到边带传输上去从而提高了调制效率。

2、全部用到边带传输上去从而提高了调制效率。n将基带信号采用双极性矩形脉冲序列，则基带信号中就没有直流分量，调制后ASK信号就不包含载波分量，成为抑制载波的双边带调制信号（DSB:Double-Sided Band）。2 正交幅度调制（正交幅度调制（QAM）n利用两个独立的基带信号对两个相互正交的同频载波进行抑制载波的双边带调制（DSB），实现两路并行传输又称为正交双边带调制(Quadratic Amplitude Modulation )。n实际包括幅度、相位的变化n正交调制：n 方型QAM星座n (a) 4QAM； (b) 16QAM; (c) 64QAM(c)(b)dmem(a)dmemem

3、dmnQAM调制器的工作原理 发送数据在比特符号编码器内被分成两路(速率各为原来的12)，分别与一对正交调制分量相乘，求和后输出。与其它调制技术相比,QAM编码具有能充分利用带宽、抗噪声能力强等优点 QAM调制解调原理框图 (a) QAM调制框图； (b) QAM解调框图 2到 L电平变换预调制LPFcosctAm2到 L电平变换预调制LPFBmsinct已调信号输出y(t)串 / 并变换(a)(b)L到 2电平变换多电平判决LPF定时恢复L到 2电平变换多电平判决LPF载波恢复并 / 串变换nQAM高的频带利用率是牺牲抗干扰性获得的，因为电平数越多，则星座点数越多，电平间隔越小，一点小的干扰

4、就会引起误码，把某个相位点判断成相邻另一相位点，造成解调出的数字信息出错.因此不是电平数越多越好。3 幅度相位混合调制 n 幅度相位混合调制（APK，Amplitude Phase Keying）就是用基带信号同时控制载波的振幅和相位变化的一种数字调制方式，这种方式既可提高频带的利用率，又可获得较高的效率。例如对于4DPSK信号若采用两种电平幅度，则可得到8种状态，频带利用率提高了一倍。 式中g(t)是宽度为TS的单个矩形脉冲)cos()()(0nnsntnTtgatSNNnPPPaaaa概率为概率为概率为2121MMnPPP2121概率为概率为概率为n则APK信号的可能状态数为NM。上式还可

5、改写成另一种形式n式中 An=ancosn，Bn=-ansinn。 tnTtgatnTtgatSnnsnnnsn00sinsin)(coscos)()(tnTtgBtnTtgAnsnnsn00sin)(cos)(n由上面式子可以看出，上面式子可以看出，APKAPK信号可看成是两个信号可看成是两个正交调制信号之和。由这个意义上说，前面介正交调制信号之和。由这个意义上说，前面介绍的正交幅度调制绍的正交幅度调制QAMQAM信号也是信号也是APKAPK信号的一种信号的一种。16QAM16QAM信号矢量端点图如下图所示，它是利用信号矢量端点图如下图所示，它是利用了了三个不同的幅值和三个不同的幅值和121

6、2个不同的相位来对应个不同的相位来对应1616个不同的状态个不同的状态。 16QAM信号信号n三个幅值1212个不同的相位个不同的相位n3X4=123X4=125 最小频移键控（MSK）n利用频率选择法产生的FSK信号，一般情况下，在频率转换点上的相位是不连续的，使信号功率谱产生很大的旁瓣分量，带限后会引起包络起伏。为了克服上述缺点，出现了FSK信号的相位始终保持连续变化的调制方式，称为相位连续的频移键控。相位连续的FSK信号)(cos)cos()(00d0ttAttAtS 本 章 小 结 信号经调制后再传输的方式称为频带传输。在数信号经调制后再传输的方式称为频带传输。在数据通信中采用的是数字

7、调制，实现数字调制的方法有据通信中采用的是数字调制，实现数字调制的方法有幅度调制、频率调制、相位调制等。幅度调制、频率调制、相位调制等。 幅度调制利用数字基带信号控制载波的幅度来幅度调制利用数字基带信号控制载波的幅度来传送信息。常用的幅度调制方式有二进制振幅键控调传送信息。常用的幅度调制方式有二进制振幅键控调制（制（2ASK）、多进制振幅键控调制（）、多进制振幅键控调制（MASK）、双）、双边带抑制载波调制（边带抑制载波调制（DSBSC）及正交幅度调制）及正交幅度调制（QAM）等。对于幅度调制信号的解调方法有两种，）等。对于幅度调制信号的解调方法有两种，即相干解调和非相干解调。即相干解调和非相

8、干解调。 n频率调制利用数字基带信号控制载波的频率来频率调制利用数字基带信号控制载波的频率来传递信息。常用的频率调制方式有二进制频移传递信息。常用的频率调制方式有二进制频移键控调制（键控调制（2FSK）、多进制频移键控调制）、多进制频移键控调制（MFSK）及最小频移键控（）及最小频移键控（MSK）等。对）等。对于频率调制信号的解调方法分为相干解调和非于频率调制信号的解调方法分为相干解调和非相干解调两类。非相干解调又包含最佳非相干相干解调两类。非相干解调又包含最佳非相干解调法、分路滤波法、鉴频器法、过零检测法解调法、分路滤波法、鉴频器法、过零检测法及差分检波法等多种方法。及差分检波法等多种方法。

9、 n相位调制利用数字基带信号控制载波的相位变相位调制利用数字基带信号控制载波的相位变化来传递信息。常用的相位调制方式有绝对移化来传递信息。常用的相位调制方式有绝对移相的相移键控（相的相移键控（PSK）和相对移相的相移键控）和相对移相的相移键控（DPSK）。对于）。对于PSK信号采用相干解调方法，信号采用相干解调方法，而而DPSK信号的解调方法有极性比较法和相位信号的解调方法有极性比较法和相位比较法两种。比较法两种。 n为了获得较好的频带利用率和功率利用率，可为了获得较好的频带利用率和功率利用率，可采用幅度相位混合调制（采用幅度相位混合调制（APK）方式，即对载）方式，即对载波的振幅和相位同时进

10、行数字调制的方式，适波的振幅和相位同时进行数字调制的方式，适用于高效率的通信方式中用于高效率的通信方式中. . n例1：设发送数字信息为10110010，试分别画出2ASK,2FSK,2PSK,2DPSK波形示意图。 数据发送方式分类数据发送方式分类n模拟数据用模拟信号发送模拟数据用模拟信号发送 频谱变换频谱变换q例如模拟电话例如模拟电话n数字数据用数字信号发送数字数据用数字信号发送 - 编码编码(近距离通信近距离通信才用，远距离使用其它三种方式才用，远距离使用其它三种方式)n模拟数据用数字信号发送模拟数据用数字信号发送 - 采样采样q例如例如IP电话电话n数字数据用模拟信号发送数字数据用模拟

11、信号发送 - 调制调制q例如电话拨号例如电话拨号数字数据数字数据 - 数字信号数字信号00110+0正正负负正正负负正正负负二进制编码二进制编码不归零制编码不归零制编码曼彻斯特编码曼彻斯特编码差分曼彻斯特编码差分曼彻斯特编码模拟数据模拟数据 - 数字信号数字信号采样采样编码编码模拟数据模拟数据数字信号数字信号时间量化时间量化幅值量化幅值量化采样间隔采样间隔Ts 2 fc000001010011100101110111数字数字信道信道解码解码恢复恢复模拟数据模拟数据数字信号数字信号数字信号数字信号模拟数据模拟数据数字数据数字数据 - 模拟信号模拟信号n载波载波f(t) = Am Cos(Wmt + m)n调制方法调制方法q调幅，用两个幅度不同的