第5章调制的基本概念forstudent

第2部分

数字调制技术

侯春萍

2023/2/41天津大学电子信息工程学院通信系数字调制概述编码与调制的权衡网格编码调制（TCM）多载波调制和OFDM主要内容2023/2/42天津大学电子信息工程学院通信系参考书数字通信—基础与应用（第二版）DigitalCommunicationFundamentalsandApplications（SecondEdition）[美]BernardSklar著(徐平平等译),电子工业出版社。数字通信（第三版）DigitalCommunications（ThirdEdition）[美]JohnG.Proakis著（张力军等译），电子工业出版社现代数字通信原理曹志刚等著，清华大学出版社移动通信中的关键技术吴伟陵编著，北京邮电大学出版社2023/2/43天津大学电子信息工程学院通信系第5章数字调制总结5.1数字调制、解调的基本概念为什么要调制？

将数字信号转换成适合信道传输的波性，或者说将数字信号映射成与信道特性相匹配的形式。2023/2/44天津大学电子信息工程学院通信系基带调制与带通调制基带调制传输信道传输波形调制方法2023/2/45天津大学电子信息工程学院通信系带通调制传输信道传输波形调制方法为什么一定用载波来实现基带信号的无线传输？基带调制与带通调制2023/2/46天津大学电子信息工程学院通信系如何进行数字带通调制？从编码符号集到调制波形集的映射。

映射过程：先从信息序列{an}中一次提取出k=log2M个二进制符号（信道比特）构成码元，再从M=2k个确定的波形{sm(t),m=1，2，…，M}中选择之一与码元相对应，然后将波形送往信道。2023/2/47天津大学电子信息工程学院通信系例5-1信息序列{an}={01111000……}波形数M=4，4PSKπ/2系统b1b2b3b42023/2/48天津大学电子信息工程学院通信系可调制的载波参数频率：FSK（频移键控）、MFSK相位：BPSK（相移键控）、MPSK幅度：ASK（幅移键控）、MASK联合：

幅度+相位:QAM（正交幅度调制）2023/2/49天津大学电子信息工程学院通信系解调：

是指从接收到的信号中恢复出被调制的波形。检测：是指从采样点的判决过程。2023/2/410天津大学电子信息工程学院通信系解调和检测：对于数字通信，解调和检测可以互换；Why?2023/2/411天津大学电子信息工程学院通信系相干检测和非相干检测相干检测：在接收端，如果接收机利用了载波的相位信息来检测信号，称为相干检测（coherentdetection）；非相干检测：如果没有利用相位参考信息，则称为非相干检测（noncoherentdetection）。2023/2/412天津大学电子信息工程学院通信系5.2调制、解调的主要功能1、频谱搬移

解决信源信号与客观信道特性匹配问题，是调制解调的最原始、最基本的功能。2023/2/413天津大学电子信息工程学院通信系2、干扰小/发射能量集中（功率有效性）

调制后具有较小的功率谱占用率：主瓣有尽可能多的信号能量，且波瓣窄；带外衰减大、旁瓣小，对其它信道干扰小。fG(f)下降快旁瓣小2023/2/414天津大学电子信息工程学院通信系3、提高系统有效性（即频谱有效性）提高频带利用率，即单位频带内传送尽可能多的信号能量（bit/s/Hz）。这体现了通信系统的数量指标，即有效性。4、工程还需要调制、解调方法简单、体积小、价格低。2023/2/415天津大学电子信息工程学院通信系5.3数字调制、解调分类1、有记忆调制和无记忆调制有记忆调制：当数字序列{an}到波形的映射受到约束时，即在任何时间间隔发送的波形仅取决于一个或多个先前发送的波形，这种调制称为有记忆调制。无记忆调制：当序列{an}到波形{sm(t)}的映射没有受到先前发送波形的约束时，这种调制称为无记忆调制。ASK、PSK、MSK2023/2/416天津大学电子信息工程学院通信系2、线性调制和非线性调制线性调制：当数字序列{an}到波形的映射中叠加原理适用，这种调制称为线性调制。非线性调制：序列{an}到波形{sm(t)}的映射中叠加原理不再适用，这种调制称为非线性调制。2023/2/417天津大学电子信息工程学院通信系3、正交调制和非正交调制正交调制：调制后生成的多个信号是正交的，如：OFDM、MFSK；非正交调制：调制后生成的多个信号是非正交的（向量星座图可以用一个平面描绘），如：QAM、MPSK；两种调制方式表现出来的特征完全相反。2023/2/418天津大学电子信息工程学院通信系4、基于最基本、最简单的二进制数字调制方式分类基于2ASK：向多进制发展，产生了正交幅度调制QAM、MQAM（星座调制）。基于2FSK：向多进制发展，产生了MFSK调制，频率正交OFDM。基于2PSK：向多进制发展，产生了QPSK、OQPSK、QPSK、MPSK以及DQPSK等。2023/2/419天津大学电子信息工程学院通信系5、为了进一步改善相位跃变带来的频谱扩展和幅度上变化，引入了连续相位调制（CPM）：最小频移键控MSK高斯型最小移键控GMSK

平滑调频TFM2023/2/420天津大学电子信息工程学院通信系数字调制分类表2023/2/421天津大学电子信息工程学院通信系5.4数字带通调制5.4.1相移键控（PSK）1、数学模型表达式相位i(t)有M个离散值，可以表示为：2023/2/422天津大学电子信息工程学院通信系对于BPSK，M=2；对于QPSK，M=4；等等。2、波形

TTT2023/2/423天津大学电子信息工程学院通信系5.4.2频移键控（FSK）

1、数学模型表达式

频率i(t)有M个离散值，相位是任意常数值。一般情况下，FSK波形在码元跳变处频率发生明显的改变。2023/2/424天津大学电子信息工程学院通信系2、波形（M=3）若码元跳变处，一个频率到另一个频率的变化是平稳的，这被称为连续相位FSK（Continuous-PhaseFSK，CPFSK）。TTT2023/2/425天津大学电子信息工程学院通信系5.4.3幅移键控（AS