调制解调原理

0
2PSK t
(a) PM
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(b) 2PSK
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频率调制
Communication Ch4 调制解调 SM (t ) = A(t ) cos[ωct + ϕ(t )] 已调信号的瞬时频率偏移随基带信号比例变化时， 已调信号的瞬时频率偏移随基带信号比例变化时 ， 我们称之为频率调制 频率调制。 我们称之为频率调制。即 dϕ(t ) = K f m(t ), 或ϕ(t ) = K f ∫ m(t )dt
2PSK系统的原理 2PSK系统的原理
Ch4 调制解调
发送数据 1
0
0
1
1
1
0
2PSK 载波
相乘输出 低通输出
判决输出
0
1
1
0
0
0
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1
反向工作现象
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Communication
4.3.3 2PSK系统的原理 2PSK系统的原理
Ch4 调制解调
由于绝对移相方式是以某一相位作为 基准的， 基准的 ， 因此解调时在接收端也必须有同 样一个固定基准相位作为参考。 样一个固定基准相位作为参考。 一旦接收端参考相位发生变化 一旦接收端 参考相位发生变化 ， 则恢 参考相位发生变化， 复出的数字信息也会出现0 的反转， 复出的数字信息也会出现 0 和 1 的反转 ， 从 而导致接收端错误接收 错误接收。 而导致接收端错误接收。
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表达式
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Communication
Ch4 调制解调
当基带数字信号采用幅度为1宽度为T 当基带数字信号采用幅度为1宽度为 TS的矩 形脉冲的双极性非归零码表示时， 形脉冲的双极性非归零码表示时，时域表示式为
S2PSK (t ) = ∑an g(t − nTs) cosωct n
利用前后相邻码元载波的相对相位表示数 字信息的调制方式。 字信息的调制方式。 即用载波相位相对变化传 送数字信息， 送数字信息，所以又称为相对调相。 相对调相。 令为当前码元初相与前一码元初相之差， 令为当前码元初相与前一码元初相之差 ， DPSK调制的一种规则为 则2DPSK调制的一种规则为
"" π →数字信息 1 相位变化： 相位变化： = ∆Φ " 0 →数字信息 0"
9000
1600KHz
这一中波波段中就均匀分布着多个电台!!! 这一中波波段中就均匀分布着多个电台!!!
上述即为频分复用， 上述即为频分复用，它是通过采用不同载波频率的调 制完成的。 制完成的。
3. 调制的分类
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3
Communication
Ch4 调制解调
2PSK系统的原理 2PSK系统的原理
Ch4 调制解调
2PSK信号相干解调 PSK信号相干解调
由于绝对移相方式是以某一相位作为基准 的，因此解调时在接收端也必须有同样一个固 定基准相位作为参考。 定基准相位作为参考。即采用相干解调
S2PSK (t )
BPF
鉴相器 LPF 本地载波 判决 定时脉冲 数据 输出
绝对码 1
0
0
1
1
1
0
2PSK
载 波 0相位
这种用载波不同相位直接去表示相应 数字信息的相位键控，常称为绝对移相 绝对移相。 数字信息的相位键控，常称为绝对移相。
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调制
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Communication
2PSK系统的原理 2PSK系统的原理
Ch4 调制解调
(a) FM
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(b) 2FSK
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幅度调制
Communication
4.3.3 二进制相移键控
an =1 概 为 , 率 P
Ch4 调制解调
1）2PSK调制原理 PSK调制原理
1 , m(t ) = an g(t − nTs ) = 0,
S2PSK (t ) = cos ωct + K pm(t )
Ch4 调制解调
0
0
1
1
1
0
相对码 载 波 0相位
0
0
0
1
0
1
1
2DPSK
π
0
对相对码按 0 2PSK规则进行调 π
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1 相对码“ 相位 → 相对码“ ” 相对码“ 0 相位 → 相对码“ ”
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调制方法
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Communication
4.3.3 2PSK系统的原理 2PSK系统的原理
1 t t t t 0 1 1 0
Ch4 调制解调
t t
模拟调制
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数字调制
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相位调制
Communication Ch4 调制解调 SM (t ) = A(t ) cos[ωct + ϕ(t )]
如果已调信号的瞬时相位偏移随基带信号比 例变化时，我们称之为相位调制 相位调制。 例变化时，我们称之为相位调制。即 ϕ (t ) = K p m (t )
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1
Communication
Ch4 调制解调
（2）调制的必要性/目的 ? 调制的必要性/ A. 便于发送 对无线传输信号而言， 对无线传输信号而言 ， 信号需要通过发射 天线发送出去。 根据天线理论， 天线发送出去 。 根据天线理论 ， 发射天线的尺 度与信号的波长满足一定的关系式时， 度与信号的波长满足一定的关系式时 ， 信号才 能得到有效的发射。 能得到有效的发射。即 c λ λ= l = f 10
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波形
Communication
4.3.3 2PSK系统的原理 2PSK系统的原理
Ch4 调制解调
绝对码 1
0
0
1
1
1
0
2PSK
载 波 0相位
2DPSK
π
0
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调制过程
Communication 绝对码 1
S PM (t ) = cos ω c t + K p m (t )
(
)
分为模拟相位调制PM 和数字相位调制 分为模拟相位调制 PM和数字相位调制 （ 相 和数字相位调制（ 移键控PSK、DPSK） 如图4 所示。 移键控PSK、DPSK），如图4-2所示。
m(t)
t
SPM(t)
1 1 数字 信号
0 0 1 0
2PSK信号的 2PSK信号的 产生过程
S(t )
可以直接采用模拟调制方法。 可以直接采用模拟调制方法。
双极性 不归零
cosωCt
a. 2PSK 模拟调制
S2PSK (t )
b. 2PSK 键控调制
载波 移相
0
π
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S2PSK (t )
S(t )
解调
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Communication
+1 , 以 P an = −1 , 以 1− P
cosωc t (发"+1"→"0"相) = − cosωc t (发"−1"→"π"相)
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波形
9
Communication
Ch4 调制解调
受键控的载波相位按 “” 0 相位→ 1 基带脉冲而改变的数字调 如， “ 制方式。 制方式。 π 相位→ 0”
t
ω t + K t m (τ )dτ S FM (t ) = cos c f ∫ −∞ 根据基带信号 m(t) 不同分为模拟相位调制 FM 和数字 频率调制（ 如图所示。 频率调制（频移键控FSK），如图所示。 m(t) 1 1 0 1 数字 0
信号 t
SFM(t)
2FSK t t
调制原理
（3）调制的分类
模拟调 制 正弦
常规双边带调幅AM 常规双边带调幅AM 单边带调制SSB 单边带调制SSB 双边带调制DSB 双边带调制DSB 残留边带调制VSB 残留边带调制VSB 频率调制FM 频率调制FM 相位调制PM 相位调制PM 振幅键控ASK 振幅键控ASK 频移键控FSK 频移键控FSK 相移键控PSK、 相移键控PSK、DPSK 其他高效调制QAM、MSK等 其他高效调制QAM、MSK等 脉幅调制PAM 脉幅调制PAM 脉宽调制PDM 脉宽调制PDM 脉位调制PPM 脉位调制PPM 脉码调制PCM 脉码调制PCM 增量调制DM 增量调制DM 差分脉码调制DPCM 差分脉码调制DPCM ADPCM等其他方式 ADPCM等其他方式
如：
3×108 f = 3KH , λ = z = 105 m, l = 104 m 3×103 3×108 fc = 30M z , λ = H = 10m, l = 1m 7 3×10
B. 提高信道的利用率
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Communication
B. 提高信道的利用率
调制方式 用途举例
广播 载波通信、短波无线电话通信 载波通信、 立体声广播 电视广播、传真 电视广播、 微波中继、卫星通信、广播 微波中继、卫星通信、 中间调制方式 数据传输 数据传输 数据传输 数字微波、空间通信 数字微波、 中间调制方式、遥测 中间调制方式、 中间调制方式 遥测、光纤传输 遥测、 市话中继线、卫星、空间通信 市话中继线、卫星、 军用、民用数字电话 军用、 电视电话、图像编码 电视电话、 中继数字电话 4
Ch4 调制解调
相对调相信号 首先对数字基带信号进行差分编码 的 产 生 过 程 即由绝对码变为相对码 ， 然后再进 即由绝对码变为相对码，
行绝对调相。也可以直接采用模拟调制方法。 行绝对调相。也可以直接采用模拟调制方法。 a. 2PSK a’. 2DPSK S(t ) 差分 模拟调制 模拟调制 码变换 载波 移相
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图
Communication
2PSK系统的原理 2PSK系统的原理
Ch4 调制解调
发送数据 1
0
0
1
1
1
0
2PSK 载波
相乘输出 低通输出
判决输出
1
0
0
1
1
1
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0
载波反相
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Communication
波调 制
数字调 制 脉冲模 拟调制
脉冲 调制 脉冲数
字调制
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Communication
S M (t ) = A (t ) cos [ω c t + ϕ (t )] 如果为φ(t)常数 A(t)随m(t)成比例变化 常数， 成比例变化， 如果为φ(t)常数，A(t)随m(t)成比例变化，则 称为幅度调制 幅度调制。 称为幅度调制。 根据基带信号不同分为模拟幅度调制和数字 幅度调制（振幅键控ASK） 如图4 所示。 幅度调制（振幅键控ASK），如图4-1所示。
Communication
4 调制解调原理
4.1 概来自百度文库述
Ch4 调制解调
信源输出的消息信号一般具有从零频开始的 较宽频谱， 而且在频谱的低端分布较大能量， 较宽频谱 ， 而且在频谱的低端分布较大能量 ， 所以称为基带信号，不宜直接在信道中传输。 所以称为基带信号，不宜直接在信道中传输。 为便于传输、 为便于传输、提高抗干扰能力和有效利用带 宽 ， 通常需要通过调制将信号的频谱搬移到适 合信道和噪声特性的频率范围内进行传输。 合信道和噪声特性的频率范围内进行传输。 在通信系统的接收端对已调信号进行解调， 在通信系统的接收端对已调信号进行解调， 恢复出原来的消息。 恢复出原来的消息。
这种现象通常称为2PSK的 这种现象通常称为2PSK的“倒π” 现象或 反向工作”现象。 现象或“反向工作”现象。
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2DPSK
Communication
4.3.3 2PSK系统的原理 2PSK系统的原理
Ch4 调制解调
2）2DPSK（差分相移键控） DPSK（差分相移键控）
(
率 1 an = 0, 概 为 − P
cos ωct + K p , an= 1,以概率 P = cos(ωct ) , an= 0,以概率 1− P
当相移常数K 时 当相移常数 p=π时，
(
)
)
P − cos(ωct ) , an= 1,以概率 S2PSK (t ) = 1 cos(ωct ) , an= 0,以概率 − P
Ch4 调制解调
以无线电广播的中波波段为例：可用波 以无线电广播的中波波段为例： 530KHz~1600KHz， 段范围为 530KHz~1600KHz，而语音信号 的频率范围为300 3400Hz ， 的频率范围为 300~3400Hz， 经调制后每一 300 个广播电台频道的带宽为9 个广播电台频道的带宽为9K。 只传输一路信号。 只传输一路信号。 浪费！！ 浪费！！ 530KHz