第5章調(diào)制的基本概念forstudent

第2部分

數(shù)字調(diào)制技術(shù)

侯春萍

2023/2/41天津大學電子信息工程學院通信系數(shù)字調(diào)制概述編碼與調(diào)制的權(quán)衡網(wǎng)格編碼調(diào)制（TCM）多載波調(diào)制和OFDM主要內(nèi)容2023/2/42天津大學電子信息工程學院通信系參考書數(shù)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(shù)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(xiàn)代數(shù)字通信原理曹志剛等著，清華大學出版社移動通信中的關(guān)鍵技術(shù)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(shù)字調(diào)制總結(jié)5.1數(shù)字調(diào)制、解調(diào)的基本概念為什么要調(diào)制？

將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成適合信道傳輸?shù)牟ㄐ?，或者說將數(shù)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(diào)制與帶通調(diào)制基帶調(diào)制傳輸信道傳輸波形調(diào)制方法2023/2/45天津大學電子信息工程學院通信系帶通調(diào)制傳輸信道傳輸波形調(diào)制方法為什么一定用載波來實現(xiàn)基帶信號的無線傳輸？基帶調(diào)制與帶通調(diào)制2023/2/46天津大學電子信息工程學院通信系如何進行數(shù)字帶通調(diào)制？從編碼符號集到調(diào)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(gòu)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(shù)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(diào)制的載波參數(shù)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(diào)制）2023/2/49天津大學電子信息工程學院通信系解調(diào)：

是指從接收到的信號中恢復出被調(diào)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(diào)和檢測：對于數(shù)字通信，解調(diào)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(diào)制、解調(diào)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(diào)制解調(diào)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(diào)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(nèi)傳送盡可能多的信號能量（bit/s/Hz）。這體現(xiàn)了通信系統(tǒng)的數(shù)量指標，即有效性。4、工程還需要調(diào)制、解調(diào)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(shù)字調(diào)制、解調(diào)分類1、有記憶調(diào)制和無記憶調(diào)制有記憶調(diào)制：當數(shù)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(diào)制稱為有記憶調(diào)制。無記憶調(diào)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(diào)制稱為無記憶調(diào)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(diào)制和非線性調(diào)制線性調(diào)制：當數(shù)字序列{an}到波形的映射中疊加原理適用，這種調(diào)制稱為線性調(diào)制。非線性調(diào)制：序列{an}到波形{sm(t)}的映射中疊加原理不再適用，這種調(diào)制稱為非線性調(diào)制。2023/2/417天津大學電子信息工程學院通信系3、正交調(diào)制和非正交調(diào)制正交調(diào)制：調(diào)制后生成的多個信號是正交的，如：OFDM、MFSK；非正交調(diào)制：調(diào)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(diào)制方式表現(xiàn)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(shù)字調(diào)制方式分類基于2ASK：向多進制發(fā)展，產(chǎn)生了正交幅度調(diào)制QAM、MQAM（星座調(diào)制）?；?FSK：向多進制發(fā)展，產(chǎn)生了MFSK調(diào)制，頻率正交OFDM?；?PSK：向多進制發(fā)展，產(chǎn)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(diào)制（CPM）：最小頻移鍵控MSK高斯型最小移鍵控GMSK

平滑調(diào)頻TFM2023/2/420天津大學電子信息工程學院通信系數(shù)字調(diào)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(shù)字帶通調(diào)制5.4.1相移鍵控（PSK）1、數(shù)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(shù)學模型表達式

頻率i(t)有M個離散值，相位是任意常數(shù)值。一般情況下，F(xiàn)SK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