第三章 非线性系统调制 无线通信调制与编码(石明卫) 教学课件
第3章 编码与调制
74HC74Q （输出）
1
0
0
曼彻斯特码编码器时序波形图
3.2 RFID常见的编码方式
3.2.1 曼彻斯特码——【软件实现方法】 编码：采用曼彻斯特码传输数据信息时，信息 块格式如下：
一个字符帧 空 闲 起 始 位 校 验 位 停 止 位 空 闲
下一字符起 始位
数据位
LSB
MSB
曼彻斯特码与2倍数据时钟频率的NRZ码对应关系：
0 0 1 1 0 1 0 0
d Z e Z
起始用时序Z
直接与起始位相 连的0用时序Z
X
X
Y
X
Y
Z
Y
（b）波形图示例
+E 0
1
0
1
0
0
1
1
通常使电脉冲宽度为码元宽度的一半。
3.1 信号和编码
3.1.3 编码
4、曼彻斯特编码（Manchester）
曼彻斯特编码也被称为分相编码（Split-Phase Coding）。 某比特位的值是由该比特长度内半个比特周期时电平的变 化（上升或下降）来表示的，在半个比特周期时的负跳变 表示二进制“1”，半个比特周期时的正跳变表示二进制 “0”，如下图所示：
3.2 RFID常见的编码方式
3.2.1 密勒码——【软件实现方法】
起始位 数据流位 结束位
编码：从密勒码的编码规则可以看出，NRZ码可以 转换为用两位NRZ码表示的密勒码值，其转换关系 如下
密勒码 1 0 二位表示法的二进制数 10或01 11或00
3.2 RFID常见的编码方式
3.2.2 密勒码——【软件实现方法】
主要内容
3.1 信号与编码 3.2 RFID常见的编码方式 3.3 脉冲调制 3.4 正弦波调制
调制技术
低频信号内在的原因（续）
由于发送端和接收端都采用天线调谐回 路，只有当天线回路的固有频率与信号 频率相同，即“谐振”时，才能有效地 发送与接收； 上述的低频信号频率变化范围较大，因 此，要随着频率的变化而不断地改变天 线的长短及振荡回路的参数，实际上是 不可能的。
什么是调制？
调制——就是对消息源信息进行编码的 调制——就是对消息源信息进行编码的 过程，其目的就是使携带信息的信号与 信道特性相匹配以及有效的利用信道。 基带信号(调制信号) 基带信号(调制信号) 载波 已调信号
多径衰落、多普勒频率扩展；日益增加的用户 数目，无线信道频谱的拥挤这些因素对调制方 式的选择都有重大的影响： 式的选择都有重大的影响：
1.频带利用率 ηb ＝Rb/B,其中Rb为比特速率， 1.频带利用率 Rb/B,其中Rb为比特速率， B为无线信号的带宽 2.功率效率 2.功率效率 3.已调信号恒包络 3.已调信号恒包络 4.易于解调 4.易于解调 5.带外辐射 一般要求达到-60到-70dB 5.带外辐射 一般要求达到-60到 在移动通信系统中，采用何种调制方式， 要综合考虑上述各种因素。
移动通信的数字调制和解调器 技术的要求
（1）在信道衰落条件下，误码率要尽可能低； （2）发射频谱窄，对相邻信道干扰小； （3）高效率的解调，以降低移动台功耗，进 一步缩小体积和成本； （5）能提供较高的传输速率； （6）易于集成。
调制技术的最终目的
使得调制以后的信号 对干扰有较强的抵抗作用， 对相邻的信道信号干扰较小， 解调方便且易于集成。
FM vs. AM (续) (续
调频也有自己的缺点，所以在后来的移 动通信技术中，我们更多地采用了数字 调制方式来改善信号的传播
数字调制技术
精品课件-移动通信技术(余晓玫-第3章 编码及调制技术
n
d (Ci , C j ) Ci,l C j,l l 1
· 如果采用二进制编码，那么码距就是汉明距。
· 最小码距是码距集合中的最小值，可表示成
（3.3）
最小码距dmin的大小直接关系着这种编码的检错和
纠错能力。 dmin min d(Ci ,Cj )
码的检错、纠错能力与最小码距dmin的关系分为以下 三种情况:
另一类型的波形编码是增量调制（△M），较简单且能抗 误码。当速率达到32~40kbit/s时，语音质量较好；当速率在 8~16kbit/s时，语音质量较差。
速率为24kbit/s的声码器是一种典型的采用参量编
码技术的数字语音系统，优点是速率低，主要用于军事
保密通信，语音质量仅能达到合成质量，且对背景噪声
量化:把经过抽样得到的瞬时值的幅度离散化，即用一组 规定的电平，把瞬时抽样值用最接近的电平值来表示。
· 一般语音信号的带宽为300～3 400Hz，编码时通常采用的
抽 则单样路速语率音为编码的比特速率为64kbit/，sf。如s 果 采8 用008比0H特z量化，
编码：用一组二进制码组来表示每一个有固定电平的量
g1 p g0
· 消息多项式x(p)定义如下: （3.8）
x( p) xk1 pk1 x1 p x0
· 而最后生成的码多项式c(p)如下:
c( p) x( p)g( p)
（3.9）
4．BCH码
· BCH码是循环码的一个重要子类，纠错能力很强，具 有多种码率，可获得很大的编码增益，并能够在高速方式 下实现。
· 二进制BCH码可推广到非二进制BCH码，它的每个编码 符号代表m个比特。
5．RS码
· RS （Reed-Solomon ） 码是一种多进制BCH码。把多重 码元当成一个码元，编成BCH码，就是RS码。它能够纠突发 错误，通常在连续编码系统中采用。
《调制与解调》课件
调制与解调是通信领域中至关重要的概念。本课件将深入探讨调制与解调的 基本原理、应用场景以及未来发展方向。
概述
基本概念
深入理解调制与解调的本质，为后续内容打下基础。
作用和应用场景
探索调制与解调在通信领域中的广泛应用，并了解其对信息传输的重要作用。
模拟调制
模拟信号 vs 数字 信号
介绍脉冲幅度调制（PAM） 和脉冲编码调制（PCM）的 实现方式与应用场景。
QAM和FSK的原理 与示例
详细解释正交振幅调制 （QAM）和频移键控（FSK） 的原理，并通过示例进行 演示。
调制解调器
基本结构和原理
了解调制解调器的组成结 构以及其工作原理。
分类和应用场景
探索不同类型的调制解调 器及其在各个领域中的应 用。
性能参数和对比 分析
分析调制解调器的性能参 数，并进行与其他技术的 对比。
码型和误码率
码型的概念 和分类
介绍不同类型的码 型，并解释其在通 信中的作用。
ห้องสมุดไป่ตู้
误码率的定 义和计算方 法
详细描述误码率的 概念，并解释如何 进行计算。
循环码和纠 错码的原理 和应用场景
深入理解循环码和 纠错码的原理，并 探讨其在通信中的 应用。
比较模拟信号和数字信号 的特点，对两者之间的区 别进行详细解释。
原理和方法
深入研究模拟调制的基本 原理和常用的调制方法， 包括调幅调制和调频调制。
实例演示
通过具体案例演示AM（幅 度调制）和FM（频率调制） 的产生与分析。
数字调制
基本原理
探索数字调制的工作原理 以及其与模拟调制的差异。
PAM和PCM的实现
实例演示
第二章 线性调制原理 无线通信调制与编码(石明卫) 教学课件
X fY fd f2 X f2 d f Y f2 d f
X f k Y f 等 式 成 立
令 XfHf Y f G fe x p 2jf T
则
G
f
H
f
exp
2
jfT
df
s2 T n2
1
2
N0 H
f
2
df
G
f
exp2
jfT
2
df
H
f
2
df
1
从而有
d2p dq2
2
2ST 2E N0 N0
其中E为解调器输入端 已调信号每符号能量
★ 上述结构为对整个已调信号的匹配滤波器
5. 受噪声污染后信号的星座图
★ 每个信号点被扩展为一个以其为中心的 圆（疑义区域），其扩展程度近似由 表征
§2.4基本线性调制方案
● BPSK、QPSK 功率效率最高（某些多电平
FSK例外）带宽效率最低的无编码调制方 案 ● 带宽效率 误码性能 2.4.1 BPSK 1. 基本原理
'0', '1', 0
1）未经滤波 ● 时域波形 ★包络恒定
● 频谱图 ★ 实际ACI 阈值
带宽超宽 ★ 带宽效率来自超低2） 经滤波后★ 滤波引 起包络
起伏
★ 带宽
W rs 1
b
t
e jctdt
＋
b
t
e
j
c
tdt
=
1 2
B
c
B c
★ 复基带信号包含了已调信号所有重要的信 息。
★ 已调信号的频谱，仅为基带谱简单搬移到载 波处的结果
2. 已调信号功率与复基带信号功率间的关系
现代通信原理讲座
按传输媒质分类
按传输媒质，通信系统可分为有线通信系统和 无线通信系统两大类。 有线通信是用导线（如架空明线、同轴电缆、 光导纤维（介质波导）、波导（空气波导）等） 作为传输媒质完成通信的，如市内电话、有线 电视、海底电缆通信等。 无线通信是依靠电磁波在空间传播达到传递消 息的目的的，如短波电离层传播、微波视距传 播、卫星中继、移动通信等。各种传输媒质有 其特定的工作频率
现代通信原理讲座
主要内容
1、通信系统组成 2、通信系统中的概念和质量指标 3、传输媒介 4、调制与解调理论 5、数字信号基带传输 6、通信中的同步 参考书：《通信原理》----樊昌信等,西安电子科
技大学出版社
1、通信系统的组成
通信系统的一般组成如图所示，包括七 部分：
信 源
信 源 编 码 信 道 编 码 信 道 信 道 译 码 信 源 译 码 收 信 者
误码率：Pe=1/2*erfc(√A2/2σ
2
)
数字调制 ---DPSK
1 绝对码 0 0 1 0
0：相位不变 1：改变 1 1 0
1
1
1
0
0
1
0
0
相对码
载波
DPSK信号
数字调制系统误码率公式
数字调制系统误码率特性
多进制数字调制
其他数字调制方式--最小移频键控(MSK)
数字相位调制，已调信号包络恒定，因此有利 于在非线性特性的信道中传输。 最小移频键控MSK(Minimum Frequency Shift Keying，有时也称为快速移频键控FFSK)是二 进制连续相位FSK的一种特殊形式，它比2PSK 有更高的频谱利用率，并且有更强的抗噪声性 能，从而得到了广泛的应用，GSM采用了MSK。
非线性调制系统ppt课件
式中Kp － 调相灵敏度，含义是单位调制信号幅度引起PM
信号的相位偏移量，单位是rad/V。 将上式代入一般表达式
sm (t)A co cts [(t)]
得到PM信号表达式
sP(M t)A cocts K [pm (t)]
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4
第2章 模拟调制系统
频率调制(FM)：瞬时频率偏移随调制信号成比例变化，即
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18
第2章 模拟调制系统
频域表示式
利用以下傅里叶变换对
m(t)M()
cosct[(c)(c)] si nctj[(c)(c)]
m(t)dtM() （设m(t)的均值为0）
j
[m (t)d t]sin ct 1 2 M ( cc)M ( cc)
可得NBFM信号的频域表达式
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13
第2章 模拟调制系统
2.2 载波振荡频率fc=25MHZ，振幅Ucm=4V；调制信号为 单频余弦波，频率为F=400HZ；最大频偏△fm=10kHZ。
(1) 分别写出调频波和调相波的数学表达式。 (2) 若调制频率变为2 kHZ，其他参数均不变，再分别写
出调频波和调相波的数学表达式。
Jn(mf)Jn(mf) 当 n为偶数
则得到FM信号的级数展开式如下：
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26
第2章 模拟调制系统
s F M ( t ) A J 0 ( m f ) c o s c t A J 1 ( m f ) [ c o s ( c m ) t c o s ( c m ) t ]
+ A J 2 ( m f) [ c o s (c 2 m ) t c o s (c 2 m ) t]
[理学]教案无线移动通信
![[理学]教案无线移动通信](https://img.taocdn.com/s3/m/19ab935abfd5b9f3f90f76c66137ee06eef94e5a.png)
理学教案PPT无线移动通信第一章：无线移动通信概述1.1 无线移动通信的发展历程介绍无线移动通信从1G到4G、5G的发展历程讲解各个时代的技术特点和应用场景1.2 无线移动通信的基本原理讲解无线信号的传输过程介绍调制、解调、编码、解码等基本概念1.3 无线移动通信系统的组成介绍发射器、接收器、中继器等基本组件讲解无线移动通信网络的架构第二章：无线移动通信技术2.1 无线传输技术讲解无线电波的传播特性介绍多径传播、反射、折射等现象2.2 频率分配与频谱管理介绍无线通信频率的分配原则讲解频谱管理的意义和手段2.3 数字调制与解调技术讲解数字调制的基本方法介绍QAM、PSK等调制技术的应用第三章：无线移动通信网络架构3.1 移动通信网络的架构介绍移动通信网络的层次结构讲解网络中的各个节点及其功能3.2 基站与移动台之间的通信讲解无线信号的传输过程介绍基站、移动台、中继器等设备的作用3.3 移动通信网络的控制与管理讲解移动通信网络的控制方式介绍网络管理的基本概念和方法第四章：无线移动通信应用4.1 语音通信介绍无线移动通信在语音通信方面的应用讲解语音通信的传输过程和质量保障4.2 数据通信介绍无线移动通信在数据通信方面的应用讲解数据通信的传输过程和速率限制4.3 物联网应用讲解无线移动通信在物联网领域的应用介绍物联网的基本概念和关键技术第五章：无线移动通信发展趋势5.1 5G无线移动通信技术介绍5G技术的背景和目标讲解5G技术的关键特性与应用场景5.2 物联网与无线移动通信的融合讲解物联网与无线移动通信的关系介绍物联网在无线移动通信中的应用5.3 无线移动通信的未来发展分析无线移动通信技术的发展趋势探讨未来无线移动通信的应用前景第六章：无线移动通信标准与协议6.1 无线移动通信标准介绍GSM、CDMA、TD-LTE、FDD-LTE等无线移动通信标准讲解不同标准之间的差异和应用场景6.2 无线移动通信协议讲解OSI七层模型在无线移动通信中的应用介绍TCP/IP协议族在无线移动通信中的作用6.3 无线移动通信的安全协议讲解WAP、SSL、IPSec等安全协议的作用介绍无线移动通信中安全问题的解决方案第七章：无线移动通信设备与技术7.1 无线移动通信设备介绍手机、基站、中继器等无线移动通信设备讲解不同设备的功能和作用7.2 无线接入技术讲解Wi-Fi、蓝牙、NFC等无线接入技术介绍这些技术在无线移动通信中的应用7.3 无线移动通信的新技术讲解毫米波通信、大规模MIMO、车联网等新技术探讨这些技术在无线移动通信中的发展前景第八章：无线移动通信在特定环境中的应用8.1 无线移动通信在室内环境中的应用介绍室内分布系统、智能天线等技术讲解这些技术在提高室内无线移动通信信号质量的作用8.2 无线移动通信在高速移动场景中的应用讲解车载通信、列车通信等应用场景介绍这些场景中无线移动通信的技术挑战和解决方案8.3 无线移动通信在复杂环境中的应用讲解无线移动通信在城市、山区、乡村等不同环境中的应用介绍这些环境中无线移动通信的信号传播特性和技术选择第九章：无线移动通信的挑战与发展方向9.1 无线移动通信的挑战分析无线移动通信面临的挑战，如信号干扰、覆盖不足、网络拥堵等讲解应对这些挑战的技术和方法9.2 无线移动通信的发展方向探讨无线移动通信技术的发展趋势介绍未来无线移动通信的发展目标和应用场景9.3 我国在无线移动通信领域的发展分析我国在无线移动通信领域的现状和优势讲解我国在无线移动通信技术研究和标准化方面的贡献第十章：实战演练与案例分析10.1 无线移动通信设备调试介绍无线移动通信设备的调试方法和工具讲解如何进行设备调试和故障排查10.2 无线移动通信网络优化讲解无线移动通信网络优化的目标和方法介绍网络优化过程中的关键参数和指标10.3 案例分析分析典型无线移动通信应用案例，如智能家居、智慧城市等讲解案例中的关键技术、解决方案和应用效果重点和难点解析1. 无线移动通信的发展历程：了解各个时代的技术特点和应用场景，特别是5G 技术的背景和目标。
移动通信原理与系统
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章
《移动通信原理与系统》课件
3.2.3 移动通信中的信源编码举例
2G/3G中的话音信源编码 2G/3G中的话音信源编码的基本原理是相同的，都采用了
矢量量化和参数编码的方式。 1.IS-95中的变速率码激励线性预测编码（CELP）
IS-95中的CELP技术通过四个等级的变速率编码实现话音 激活，即使用者发声时进行全速率（9.6kbps）编码，而不 发声时仅仅传递八分之一（1.2kbps）的背景噪声，以降低 功耗和对其他用户的干扰。 2. GPRS/WCDMA中的自适应多速率编码（AMR）
以GSM系统中普通的全速率和半速率话音编码来说， 其速率分别为9.6kbps和4.8kbps，前者的话音质量好于 后者，但占用的系统资源是后者的两倍左右。当系统的 覆盖不是限制因素时，使用半速率编码可以牺牲质量换 取倍增的容量，即提高系统的有效性。而当系统的容量 相对固定时，可以通过使用半速率编码牺牲质量换取覆 盖的增加，因为半速率编码对于接收信号质量的要求降 低了。
可以把信源编码看成是在有效性和传递的信息完整性 （质量）之间的一种折中手段。
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章
《移动通信原理与系统》课件
3.2.2 移动通信中的信源编码
移动通信中的信源编码与有线通信不同，它不进需 要对信息传输有效性进行保障，还应该与其他一些系统 指标密切相关，例如容量、覆盖和质量。以GSM为例说 明。
《移动通信原理与系统》课件
第三章 移动通信中的信源编码和调制技术
通信原理教案李白萍
通信原理教案李白萍第一章：通信系统概述1.1 通信系统的定义与分类1.2 通信系统的基本组成1.3 通信系统的性能指标1.4 通信系统的分类与发展第二章：模拟通信系统2.1 模拟通信系统的组成2.2 调制与解调技术2.3 幅度调制与解调2.4 频率调制与解调2.5 相位调制与解调第三章：数字通信系统3.1 数字通信系统的优势3.2 数字通信系统的组成3.3 数字信号的基带传输3.4 数字信号的频带传输3.5 数字通信的编码与解码技术第四章：信道编码与误码控制4.1 信道编码的基本概念4.2 常用的信道编码技术4.3 误码控制原理与技术4.4 误码纠正与检测方法4.5 通信系统的可靠性分析第五章：现代通信技术5.1 卫星通信技术5.2 光纤通信技术5.3 移动通信技术5.4 无线通信技术5.5 网络通信技术第六章：信号与系统基础6.1 信号的分类与特性6.2 系统的性质与分类6.3 线性时不变系统的时域分析6.4 信号的频域分析6.5 信号的变换域分析第七章：模拟信号处理7.1 滤波器的设计与分析7.2 信号的采样与恢复7.3 信号的调制与解调7.4 信号的幅度调制与解调7.5 信号的频率调制与解调第八章：数字信号处理8.1 数字滤波器的设计与分析8.2 数字信号的采样与恢复8.3 数字信号的调制与解调8.4 数字信号的编码与解码8.5 数字信号的加密与解密第九章：信息论与编码9.1 信息论的基本概念9.2 信道的容量与编码定理9.3 常用编码技术9.4 信息加密与安全性9.5 信息压缩与传输效率第十章：现代通信技术应用10.1 无线传感器网络10.2 物联网技术与应用10.3 云计算与大数据通信10.4 在通信领域的应用10.5 5G通信技术与未来发展趋势第十一章：通信系统的性能评估11.1 通信系统性能评估的基本概念11.2 信号检测理论11.3 通信系统的误码率分析11.4 通信系统的有效性评估11.5 通信系统的可靠性评估第十二章：通信系统的安全与保密12.1 通信系统安全的基本概念12.2 通信系统的加密技术12.3 数字签名与认证技术12.4 防火墙与入侵检测系统12.5 安全通信协议与标准第十三章：光纤通信技术13.1 光纤通信的基本原理13.2 光纤的传输特性13.3 光纤通信系统的组成13.4 光纤通信的编码与调制技术13.5 光纤通信的应用与发展第十四章：无线通信技术14.1 无线通信的基本原理14.2 无线通信系统的组成14.3 无线信号的调制与解调14.4 无线通信的编码与信道分配14.5 无线通信的应用与发展第十五章：通信系统的未来发展趋势15.1 5G通信技术及其应用15.2 6G通信技术展望15.3 量子通信技术15.4 物联网与智能通信15.5 通信系统的可持续发展与挑战重点和难点解析本文主要介绍了通信原理教案，包括通信系统概述、模拟通信系统、数字通信系统、信道编码与误码控制、现代通信技术、信号与系统基础、模拟信号处理、数字信号处理、信息论与编码、现代通信技术应用、通信系统的性能评估、通信系统的安全与保密、光纤通信技术、无线通信技术以及通信系统的未来发展趋势等十五个章节。
3通信原理
SDSB( f ) 的上下两个边带对称，这意味着一个边带就包含 了调制信号 m(t) 的全部信息。 单边带调制只发送其中一个边带，滤掉另一个边带，从而 提高通信的有效性。 单边带 (SSB) 调制器
m′(t ) 单边带滤波器 sDSB (t )
m(t )
sSSB (t )
Acos(ω0t)
《通信原理》 第三章
demodulation
《通信原理》 第三章
模拟调制系统
3
3.1 概述
调制器模型
调制信号 m(t) 调制器 载波 c(t) 已调信号 s(t)
linear modulation
两类调制 线性调制：已调信号频谱与调制信号频谱呈线性关系。 非线性调制：已调信号与调制信号频谱呈非线性关系。 调制的两个目的 实现信号的频谱搬移。 提高信号的抗干扰性能。
整 调 信 功 的 3。 个 幅 号 率 1
《通信原理》 第三章 模拟调制系统 12
3.2.1 幅度调制(AM)
调幅 (AM) 信号的调制器
m′(t )
m(t ) sAM (t )
modulator
1
Acos(ω0t)
调幅 (AM) 信号的解调器 —— 包络检波器
sAM (t )
m(t ) m′(t )
《通信原理》 第三章
模拟调制系统
23
3.2.2 双边带调幅(DSB)
相干解调器的频谱分析
S DSB ( f ) − f0
frequency difference
O
R′( f )
f0
f
− 2 f0
− f0
O H LPF ( f ) O
f0
2 f0
f
− f0
电子教案《通信电源》(吴延军 陈百利)ppt、参考资料、拓展阅读非线性调制的一般概念
d(t) / dt
02. PM调制
PM调制是指瞬时相位偏移随基带信号而线性变化，即
(t) K P m(t)
式中Kp － 调相灵敏度，含义是单
位调制信号幅度引起PM信号的相 位偏移量，单位是rad/V
m t
0
t
PM t
c
调相信号可表示为 ：
非线性调制 一般概念
主讲： 朱国巍
目录
01 非线性调制的一般表达式 02 PM调制 03 FM调制 04 PM、FM关系
01.非线性调制的一般表达式
sm (t) Acos[ct (t)]
名词： 振幅 －－ A
瞬时相位－－ 瞬时相位偏移－－
瞬时角频率－－ 瞬时角频偏－－
ct (t) (t )
t
0
t
sFM (t) A cos[ct K f
m( )d ]
04.PM、FM的关系
m t
0
t
PM t
c
0
t
sPM t
0
t
m t
0
t
FM t
c
0
t
sFM t
0
t
可见：FM和PM非常相似，如果预先不知道调制信号 的具体形式，则无法判断已调信号是调频信号还是调 相信号。
04.PM、FM的关系
0
t
sPM t
sPM (t) Acos[ct K P m(t)]
0
t
03.FM调制
FM调制是指瞬时频率偏移随基带信号而线性变化，即
d (t )
dt
Kf
m(t )
式中， Kf－ 调频灵敏度， 单位是rad/sV
模拟调制系统非线性调制原理PPT课件
见下图。
mf
ω m Ω
m=mp·
m=KfV
mp = KpV
o
(a)
o
(b)
频偏和调制指数与调制频率的关系(当U恒定时) (a) 调频波；(b) 调相波
第5页/共53页
回顾
2、窄带调频
可以得到NBFM的时域表达：
sNBFM (t) A cos wct [ Ak f m(t)dt]sin wct
第8页/共53页
回顾
3、宽带调频 时域表达式： 频域表达式：
SFM (t) A Jn (m f ) cos(wc nwm )t n
SFM (w) A Jn (m f )[ (w wc nwm ) (w wc nwm )] n
可见，单音调制的角度调制信号频谱是由载频（对应n=0）wc 和无限多对边频
uL (f L)
两个输入信号与输出信号之间的关系： 包络形状相同，频谱结构相同，只是填充频谱
不同，即，其中心频率： f I f L fs
第23页/共53页
间接调频
例题：利用间接调频方法，设调制信号是fm=15KHz的单 音余弦信号，NBFM信号的载频f1=200KHz，最大频偏 ∆f1=25Hz;混频器参考频率f2=10.9MHz,选择倍频次数 n1=64,n2=48。
到各个边频上，而总的功率不变。这一点与调幅波完全不同。
第10页/共53页
例题1
有一角度调制信号的表达式为
x(t) 10 cos[108 t 3sin(2103t)](V )
设负载电阻为50Ω，试求
（1）信号的平均功率
平均功率：PFM
s2FM (t)
1 2
A2
50
1(w)
无线调制与编码电子教案讲解
n
n
1 2 f1,2 2 f2 , bn是bn的反码，
g (t )为宽度Tb的矩形脉冲, 0, 概率为P
bn 1, 概率为1 P
（2-2）
14
2.2.1 二进制移频键控
设输入到调制器的比特流为 {an},an 1,n ~ ，即
bn
1, an 0, an
p Eb / N0
“带宽利用率”描述的则是调制/编码策略在有限带宽内提供数据的能 力。一般而言，增加数据率就意味着减小数字码元的脉冲宽度，即 增加信号的带宽。因此，数据率和带宽占有之间存在着一种矛盾关 系。
3
第一章 调制与编码概论
其定义为在一给定的频谱带宽（1Hz）内的数据通过率。若 为数据率（也称为比特率，单位：bit/s），是被调制信号所 占据的带宽，则带宽利用率定义为 ：
图2-3 MSK可能的相位轨迹
26
2.2.3 最小相位频移键控
2π
θ(t) -1
+1
+1
-1
+1 -1
-1 +1 +1 -1
ak
3π/2
π
π/2
0 -π/2
-π -3π/2
-2π
Tb 2Tb 3Tb 4Tb 5Tb 6Tb 7Tb 8Tb 9Tb 10Tb
t
0 -π -π 2π -2π 3π 3π -4π -4π 5π
编码器/调制器映射 已调制信号
(b)
2
第一章 调制与编码概论
调制和编码的性能参数
功率利用率 带宽利用率
“功率利用率”也称为“能量利用率”，它描述调制/编码技术对低功 率数字信息的保真能力。功率利用率通常定义为：在保证一定错误 概率（如10-6）的前提下，接收端所要求的每比特信号能量与噪声功 率谱密度之比，即：
《非线性调制》课件
知识点9：调频信 号的带宽
知识点9：调频信 号的带宽
知识点10：调频信号 的功率分配
例题5-1
例题5-1
知识点11：调频系统 的分析模型
知识点12：调频系统的抗噪声 性能衡量指标
例题5-2
例题5-2
知识点7：NBFM和AM 的频谱比较
知识点7：NBFM和AM 的频谱源自较知识点7：NBFM和AM 的频谱比较
知识点8：调频信号的表达式
知识点8：调频信号的表达式
知识点8：调频信号的表达式
知识点8：调频信号的表达式
知识点8：调频信号的表达式
知识点8：调频信号的表达式
知识点8：调频信号的表达式
《非线性调制》
知识点1：角度 调制概述
知识点2：FM和PM信号的 一般表达式
知识点2：FM和PM信号的 一般表达式
知识点3：单音调制 FM与PM
知识点3：单音调制 FM与PM
知识点4：FM与PM 之间的关系
知识点5：窄带调 频的概念
知识点5：窄带调 频的概念
知识点6：NBFM的 频域表达式
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图3.3 非线性HPA中的幅度相位失真：幅度相位特性
★ 即使对线性放大器，输入幅度的任何变化都将 导致输出产生不希望的幅度和相位调制 AM-AM conversion 调幅-调幅转换 AM-PM conversion 调幅-调相转换
4. 非线性影响的数学表述 HPA传输函数（多项式形式）
E 类 用作开关
效率接近100％
★ 由上至下，效率提高，但非线性加重，即使
在A类，大信号时也存在饱和失真
图3.1 HPA类别 (a) 结构 (b) 工作点
3. 非线性的影响 使波形产生失真
图3.2 非线性HPA中的幅度相位失真：波形
● 谐波失真 一般通过紧随HPA之后的基频带通滤波器 可以抑制
● 依赖于信号幅度的相位和幅度失真 对于B类以上，这一特性更加严重，实际上
会再生 ★ 信号幅度变化越小，谱再生也越小 ● 非线性系统中信号设计准则
若无法实现恒定幅度，使幅度的变化最小也是 很有价值的
§3.2 用于非线性信道的线性调制方案
应用于线性调制的技术，以改善其在非线性信 道中的性能 基本原理前已提及：使幅度变化最小 3.2.1线性调制在非线性信道中的性能 1.非线性信道对线性调制的三方面影响 ● 产生自干扰 由于带内交调产物
+ 3b t b2 t e jct b3 t e3 jct
+L L
★ 第一项为无失真项 ★ 偶次幂对应的各项均在带外，将被紧跟的带
通滤除，不会有干扰产物产生 ★ 奇次幂对应的项中包含落入已调信号载波带
内的项，无法分离，将有干扰产物产生。大 多数情形下，三次项对应的干扰产物，起主 导作用
yx x 2x 3
由于其输入已调信号为
x R e b te j c t 1 2 b te j c t b te j c t
故其输出为
yt
2
bt e
jct
b
t e
jct
+
4
b2
t e2 jct
2bt b
t
b2
t e2 jct
+
8
b3 t e3 jct
3b2
t b t e jct
3 . 16-QAM仿真 ● 结果－星座图
严重失真
图3.10 图3.5 仿真中16-QAM接收信号扩散的星座图
● 结果－频谱 频谱（旁瓣）再生
图3.11 HPA输出频谱再生: 16-QAM （－）与QPSK （ ） 比较
3.2.2 线性调制在用于非线性信道时的优化
1. 概述
● 幅度变化是使线性调制性能变坏的本质原因
无 ISI 的脉冲重新出现 ISI 星座图信号点扩展 即使无噪声
● 引起 AM-AM AM-PM 转换 任何输入幅度的变化导致输出幅度和相位 的非线性变化，尤其当星座自身包含幅度 变化，象QAM
● 引起频谱再生 2 .仿真
● 模型
图3.5 线性调制通过非线性信道的仿真
● HPA特性
HPA工作 于饱和区 附近
第三章 非线性系统调制
§3.1 非线性系统的影响 §3.2 用于非线性信道的线性调制方案 §3.3 非线性调制
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● 常见类别
A 类 整个周期均导通 线性最好 效率最低
B 类 导通半个周期 引入非线性 效率较高
AB 两器件交替导通，各略高于半个周期
C 类 导通不足半个周期
D 类 用作开关
● 三阶互调截点
考虑 x t cos ct a cos c d t
仅考虑传输函数中一次和三次项，即
y x x3
＝
3
4
3a 2
2
cosct a
3a
2
3a 3
4
co
s
c
d t
3a 2
4
cos c
2 d
t
3 a
4
cos
－
c
d
t
3a4cos3来自＋cd
t
3a 2
信号点的 位移由 HPA与 幅度相关 的相移特 性所致
图3.7 (b) 图3.5 仿真中接收信号相移后的星座图
● 结果－频谱 频谱（旁瓣）再生 (a) HPA前 (b) HPA后
图3.8 传输信号频谱图
● 对结果的理论解释
(a) 信号包络
(b) 包络信号频谱
图3.9 3.5中HPA输入端信号
★ (b)图为包络信号的谱，并非输入信号谱，包络谱 与基带谱卷积得到HPA非线性引起的输出谱
图3.6 HPA相对于输入幅度的输出特性 (a) 幅度 (b)相位
● 结果－ 眼图 ISI 重现
图3.7 (a) 图3.5 仿真中接收信号的眼图
● 结果－星座图 信号点散布
信号点的 扩散完全 由非线性 产生的自 干扰引起
图3.7 (b) 图3.5 仿真中接收信号扩散的星座图
● 结果－星座图 AM-PM 转换
令 得TOI
3a 2 ＝ a
4
a ＝ 4 3
5. 非线性系统对信号频谱的影响 ★ 使具有时变幅度信号的频谱产生失真－谱再生 ● 数学分析
由 前 述 三 阶 失 真 项 a t= 3A 2 ta t 4
其复基带表示为 atR e3 4 A 2tbtejct
其复基带信号为（不计常数项）
ctA 2tbt
● 优化目标
使幅度变化最小
2. 原理
● 避免过零转换
如果一个符号到下一个符号的转换通过星
● 三阶干扰产物
8
3 b 2 t b t e
j c t
+
3b t b2 t e
j c t
＝
3
b
t b
8
t
b
t
e
j c t
+
b
t
e
j c t
＝ 3 b t 2
4
1
2
b
t
e j ct + b
t
e j c t
＝ 3 A2 t a t
4
★ 上式表明，若输入信号幅度恒定，则没有失真
4
cos 3c＋2d
t
a 3
4
cos 3c＋3d
t
绘 出 c + d 和 c + 2 d （ 三 阶 交 调 项 之 一 ） 项 随 着
相 对 输 入 幅 度 的 曲 线
图3.4 三阶互调截点
信号幅度较大时，不再线性增长，将线性部分 延伸，交点即为三阶互调截点（ TOI ）
★ TOI 用以度量非线性
从而三阶失真项可表示为
a t R e ctej ct
从而三阶失真项的频谱为（见式2.9）
A 1 2 C c C c
而基带谱为（不计常数项）
C F A 2 t b t F A 2 t B
即输出失真项基带谱为等效基带信号谱与信号 幅度平方的频谱之卷积 ★ 若信号幅度恒定不变，就没有失真，谱也不