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1、第3章调制技术，2020年8月2日，第3章调制技术，数字调制分类概述线性数字调制技术恒定包络调制技术多频带调制技术和线性和恒定包络组合调制技术扩频调制技术，2020年8月2日，概述，调制的目的是将待传输的模拟信号或数字信号转换成适合信道传输的信号(高频带通信调制可以通过随着信号幅度的变化改变高频载波的幅度、相位或频率来实现。调制过程在通信系统的发送端使用。在接收端，调制信号需要恢复到原始信号进行传输，这就是所谓的解调。2020/8/2，4，数字调制和模拟调制，除以调制器输入信号(即调制信号):数字调制和模拟调制之间没有本质区别，数字调制和模拟调制属于相同的正弦载波调制信号：数字正弦调制和连续正

2、弦调制质量标准：模拟信噪比数字信号误码率，2020/8/2，2020移动通信信道的特征带宽是有限的，这取决于可用的频率资源和信道的传播特性。移动通信的电磁工作环境决定了多径衰落的存在。调制信号要求高频谱利用率，即抗干扰和抗衰落。2020/8/2，6，数字调制技术，常用技术频移键控(FSK)相移键控(FSK)PSK数字移动通信系统，调制信号可以表示为符号或脉冲的时间序列，每个符号可以有m个有限状态，代表N位信息，2020/8/2，7，数字调制的性能指标，调制方法的选择要求：可靠性，即抗干扰性。选择低误码率的调制方式，其功率谱密度集中在主瓣；有效性。选择频谱有效的调制方式，尤其是多系统调制；这在工

3、程上很容易实现。主要体现在恒定包络和峰均比的性能上。数字调制的性能指标通常用p(功率效率p和频谱效率b，2020/8/2/8，功率效率和带宽效率)来反映，功率效率p是调制技术在低功率水平下保证系统误差性能的能力，可以表示为每比特信号能量与噪声功率谱密度之比：带宽效率b是调制技术在一定频带内反映数字效率的能力。 根据数字调制技术的特点，为了在衰落条件下获得所需的误码率(BER)，需要良好的载波噪声比(C/N)和载波干扰比(C/I)性能的调制技术必须在规定的频带约束内提供高传输速率，高效功率放大器应以(比特/秒)/赫兹为单位。 必须将带外辐射降低到所需的(-60-70dB)，并且具有低恒定包络的载

4、波与同信道干扰(CCI)的功率比必须满足快速比特再同步的要求，这种要求成本低且易于实现。2020年8月2日，数字调制的分类，数字调制是将数字基带信号乘以正弦载波，调制成带通信号。其基本原理是利用数字基带信号0和1控制参量幅度键控ASK、频率键控FSK、相位键控PSK、幅度相位调制(正交幅度调制)0和1形成二进制调制，甚至多系统调制相移键控。为了克服移动接收机产生的相位模糊，绝对相移(PSK)经常被改进为线性调制，常用于DPSK数字蜂窝系统：各种系统的PSK。特点：高带宽效率和恒定包络调制：MSK、TFM(平滑调频)、GMSK等。特征包络幅度不变，并且发射功率放大器可以处于非线性状态，而不会引起

5、严重的频谱扩散。二进制数字调制1.调制原理利用开关的开或关进行调制，即开关的开和关由二进制矩形脉冲信号的“1”和“0”控制，因此振幅键控ASK，2，调制原理框图，3，ASK信号波形，(2)频谱图，4，结论：(1)ASK信号由连续频谱和离散频谱组成，连续频谱依赖于双边带频谱，离散频谱依赖于载波分量，载波分量只出现在它自己的载波分量上；(2)信号带宽是原始基带信号的两倍，即。(3)信号的第一旁瓣值比主峰值衰减了14dB。频带利用率是原始基带信号的一半，即5。主要解调方法：相干检测法、非相干检测法、非相干解调法原理框图、特点：电路简单；精度不理想，信号影响大；在相同的误码率下，信噪比比相关解调的信噪

6、比高1db；抗噪声性能比相干解调稍差。相干解调法原理框图，解调部分由乘法器和低通滤波器组成，如果本地机产生的同步信号为AcosLt，解调器接收的信号为SASK(t)=s(t)Acocst，通过乘法器的信号为y(t)A*As(t)cosct*cosLt，由于幅度与讨论结果无关，此处省略。y(t)=S(t)cos(c-L)t S(t)cos(c-L)t低通滤波器输出为： y(t)=0.5*S(t)cos(c-L)t，其特点是同步解调，其中一个需要与载波保持相同的频率和相位，实现困难，技术要求高，设备复杂；调制原理使用基带数据信号来控制载波频率。发送“1”码时发送一个频率f1，发送“0”码时发送另一

7、个频率f0。适用于低速或中低速数据传输。1.将连续相位频移键控和不连续相位频移键控进行分类；2.信号组成：(1)标称载波频率；(2)频移宽度；3.信号波形；4.国际电联建议对600/1200bps数据调制解调器使用二进制FSK，2调制。排列如下：符号速率1 2 600 1300 1700 400 1200 1300 2100 800；5.光谱表示和光谱图。解调方法有很多：鉴频法、过零法(过零检测法)、分支滤波、包络检测、差分检测等。分流检测方法原理框图。4.解调。基本原理是根据频移键控的过零率检测调制信号的频率变化。待调制的输入信号经过整形、微分和整流，形成与频率变化相反的脉冲序列，形成具有一

8、定宽度的矩形波。积分电路滤除高次谐波，通过采样判断可以立即得到原始数字信号序列。工作原理框图，过零检测法，利用载波的相位变化来反映数字信号，载波的幅度和频率不变。应用广泛，抗噪声性能优于ASK和FSK，频带利用率较高。它用于中高速数据传输。对绝对相位调制PSK进行分类，用载波的绝对相位表示0和1；相对相位调制DPSK，用载波的相对相位来表示0和1；相移键控PSK和DPSK，让正弦信号(载波)是Acosct，那么：1，2PSK，S(t)被认为是双极性不归零信号，那么：其中g(t)是矩形脉冲，码宽是Tc。1.PSK信号波形、PSK信号产生、直接相位调制方法：根据绝对相移信号等于双极性基带信号乘以载

9、波的原理，由平衡调制器产生并实现PSK信号；选相方法：选择并输出两个不同相位的载波来代表原始信号。5.解调和相干解调：关键在于提取相干载波，通常通过倍频和分频获得。f、DPSK调制原理差分相移键控(DPSK)使用两个相邻符号的载波信号的初始相位的相对变化来表示传输的符号。例如，当“1”码以二进制传输时，对应于该码的载波信号的初始相位相对于对应于前一个码的载波信号的初始相位具有变化或弧度；当传输“0”代码时，初始ph值，二进制差分相移键控(DPSK)，f，二进制差分相移键控(DPSK)，初始相位是0相位，并且相位差与初始相位无关。表：数字信息序列与调制载波相位之间的关系，例如，如果它被定义为该符

10、号的初始相位与前一个符号的初始相位之间的差值，在2DPK模式下，将相位设置为“1”和“0”，为了，初始相位是0相位，初始相位是相位、f、DPSK(续)、f、DPSK(续)，DPSK调制原理2DPK也有A和B模式矢量图， 并且图中虚线表示的参考矢量表示前一个符号的调制载波的相位。 在B模式下，每个符号的载波相位优于参考相位，因此载波相位的跳变必须发生在相邻符号之间，接收端可以据此确定每个符号的开始和结束时间(即提供符号定时信息)，而在A模式下，符号前后可能有载波相位的连续性。图2是相移信号矢量图，(A)模式A，(B)模式B，f，二进制差分相移键控(DPSK)(续)，2PSK信号是在2PSK模式下

11、产生的，因为在解调过程中会有“反转”现象，即相位模糊现象(PSK信号的相干接收需要提供一个稳定的本地载波，其初始相位是0相位或相位，所以，2PSK在实践中经常被使用。利用源代码序列对载波进行相对(差分)相移键控，相当于将源代码序列转换成差分码形式，然后对载波进行绝对相移键控。绝对码和相对码的关系是2DPSK信号的功率谱密度和带宽与2PSK信号、2PSK(bk)、2PSK(AK)、2PSK调制、f、二进制差分相移键控(DPSK)(续)和2PSK信号的相干解调(同步检测法或极性比较法)相同。然后：BK 1 1011，在2 PSK模式，例如：在DPSK调制解调过程中，源代码序列被设置为=110100

12、01011101，假设没有传输错误，多系统调制系统改进基本数字调制，以提高传输信息的有效性(提高传输速率或系统利用率)和可靠性(抗噪声性能)；常用的多进制调制系统是多进制键控系统，如MASK、MFSK、MPSK等。高斯最小频移键控GMSK最小频移键控MSK正交部分响应键控QPRK时域调制方式振幅相位键控APK等。1.键控信号：多进制幅度键控和多进制频率键控MFSK，2。结论SMASK(t)可以看作是不同幅度的L个二级开关键控信号的叠加，它们在时间上是不相关的，因此它的功率谱密度是L个信号的功率谱密度之和。多电平调制信号的带宽必须与二电平调制信号的带宽相同，但其信息传输速率是二电平的对数倍；如果

13、误码率与2SK系统相同，多系统的信噪比比二进制系统大6dB，功耗大，在实际工程中很少使用。其次，MFSK是二进制FSK的简单扩展，也称为多频系统；多频系统的主要特征还具有多频带调制的所有特征，占用较宽的频带，抗噪声性能低于2FSK信号；多频系统的信道利用率不高。多频系统在低调制率的传输系统中一般采用选频法产生MFSK信号，在非连续相位下获得MFSK信号，解调一般采用非相干解调。(3) MPSK是多相调制，数据信息用各种相位或相位差表示，可以提高通信的有效性和可靠性；常用的有四相系统和八相系统；2相、4相和8相数字调制模式矢量图：QPSK四相绝对相位键控有两种模式：A模式和B模式(由ITU定义)

14、。信号表示：正交相移键控(QPSK)，多相数字相位调制的原理，使用载波的各种不同相位(或相位差)来表征数字信息m个相位用于表示k位符号的状态。假设相位数，位符号的持续时间为。m相调制波可以表示为调制相位，可以有不同的值；下面主要讨论四相绝对相移调制(表示为4PSK或QPSK)和四相相对相移调制(表示为4DPSK或QDPSK)。正交相移键控(QPSK)和正交绝对相移键控(QPSK)的四进制符号也称为双位符号。前一个信息用A表示，后一个信息位用B表示，双位码中的两个信息位ab建议按照格雷码(即反射码)排列。它与载波相位的关系表示如下。矢量图如下。正交相移键控(QPSK)、QPSK信号产生和相位调制

15、方法(B模式)注：串行/并行输入信号码率等于，输出信号码率等于，A支路和B支路信号的符号宽度为，即二进制信号符号宽度。，(b)，b (0)，b (1)，a (0)，a (1)，(1，0)，(1，1)，0 QPSK信号的产生QPSK信号的特征如下：在信号空间(星座图)中，有四个信号点(星点)均匀分布在同一个圆上(恒定包络)，四个不同的相位载波相互正交。也就是说，调制信号的幅度相等，并且信号通过不同的相位、串行/并行、变换、输入、逻辑相位选择电路、四相载波发生器、带通、滤波器、输出、A序列和B序列的符号周期是输入二进制序列符号周期的两倍，符号传输率是输入二进制序列符号传输率的1/2。如果输入二进制

16、序列的符号传输速率为，则QPSK的第一个零点内的带宽为。此时，频带利用率为1B/赫兹。正交相移键控(QPSK)、QPSK信号的解调QPSK相干解调可视为两个正交2PSK信号的合成，因此QPSK解调器由两个2PSK信号相干解调器、2020/8/2，57、多电平调制技术以及线性和恒定包络组合调制技术组成，现代调制技术可同时改变发射载波的包络和相位(或频率)，以两个自由度发射数字基带数据，并将基带数据映射为四个(或更多)射频载波信号。当频带受限时，信息传输速率(即比特率)将增加，并且频带的利用率将提高。符号星座的位置距离越小，将导致定时误差的增加，从而导致误码率的增加，以牺牲功率来获得更高的带宽效率。2020/8/2，58，第3章调制技术，概述了线性数字调