第5章 天津大学侯春萍老师通信原理课件调制的基本概念for student

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5.4.4 振幅相位联合键控（QAM，正交
幅度调制）
1、数学模型表达式
2 Ei (t ) si (t ) cos[cos 0t i (t )] T 0 t T, i 1, ... , M
2、波形
T
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T
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第2部分 数字调制技术
侯 春 萍
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主要内容


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
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参考书

数字通信—基础与应用（第二版）
–Digital Communication Fundamentals and Applications（Second Edition） –[美] Bernard Sklar著(徐平平等译),电子工业出版社。
T
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»幅度+相位: QAM（正交幅度调制）
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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。
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解调和检测：
– 对于数字通信，解调和检测可以 互换； – Why ?
5.4 数字带通调制
5.4.1 相移键控（PSK）
1、数学模型表达式
2E si (t ) cos[cos 0t i (t )] T 0 t T, i 1, ... , M
相位i(t)有M个离散值，可以表示为：
i (t )
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2 i M
i 1, ... , M
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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（coherent detection）； – 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 （noncoherent detection）。
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 。 4
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基带调制与带通调制
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？
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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。
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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。
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。
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2、波形（M=3）
T
T
T

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-Phase FSK，CPFSK）。
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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。
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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。

数字通信（第三版）
–Digital Communications （Third Edition） –[美] John G. 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
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G(f)
下降快 旁瓣小
f
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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。
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例5-1
信息序列{an}={01 11 10 00…… } 波形数M = 4，

4PSK π /2系统
b1
b2
b3
b4
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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：
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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。
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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
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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TFM
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数字调制分类表
ASK (幅频键控) 不恒定包洛 QAM (正交幅度调制 ) MQAM (星座调制) FSK BFSK（二进制频移键控） MFSK（多进制频移键控） 数字调制 BPSK（二进制相移键控） 恒定包络 PSK DPSK（相对频移键控） OQPSK（交错正交相移键控 QPSK QPSK 4 DQPSK（相对QPSK） MSK（最小频移键控） CPM GMSK（高斯型MSK） 2012-12-29 21 天津大学电子信息工程学院通信系 TFM（平滑调频）

ASK、PSK、MSK
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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。
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5.4.3 幅移键控（ASK）
2 Ei (t ) si (t ) cos[cos 0t ] T 0 t T, i 1, ... , M
信息对应着载波幅度的变化。在当代的 数字通信中，幅大学电子信息工程学院通信系
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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。
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– 对于BPSK，M=2； – 对于QPSK， M=4；等等。
2、波形
T
T
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5.4.2 频移键控（FSK）
1、数学模型表达式
2E si (t ) cos[cos i t ] T 0 t T, i 1, ... , M