移动通信第2章调制与解调
移动通信中的调制解调(2023版)
移动通信中的调制解调移动通信中的调制解调1.引言1.1 背景1.2 目的2.调制的概述2.1 调制的定义2.2 调制的目的2.3 调制的基本原理3.调制的分类3.1 模拟调制3.1.1 AM调制3.1.2 FM调制3.2 数字调制3.2.1 ASK调制3.2.2 FSK调制3.2.4 QAM调制4.调制器种类4.1 调幅器4.2 调频器4.3 调相器4.4 调性器5.解调的概述5.1 解调的定义5.2 解调的目的5.3 解调的基本原理6.解调的分类6.1 模拟解调6.1.1 按幅度解调 6.1.2 按频率解调 6.1.3 按相位解调 6.2 数字解调6.2.2 FSK解调6.2.3 PSK解调6.2.4 QAM解调7.解调器种类7.1 幅度解调器7.2 频率解调器7.3 相位解调器7.4 多解调器8.调制解调在移动通信中的应用8.1 调制解调在2G移动通信中的应用 8.2 调制解调在3G移动通信中的应用 8.3 调制解调在4G移动通信中的应用8.4 调制解调在5G移动通信中的应用9.未来发展趋势9.1 调制解调技术的进一步创新9.2 调制解调在物联网中的应用9.3 调制解调在中的应用附件：无法律名词及注释：1.调制：将信号按照一定规律调整成为适合传输的波形。
2.解调：从接收到的波形中还原出原始信号。
3.AM调制：调制信号的幅度随着原始信号的变化而变化。
4.FM调制：调制信号的频率随着原始信号的变化而变化。
5.ASK调制：调制信号的振幅随着原始信号的变化而变化。
6.FSK调制：调制信号的频率随着原始信号的变化而变化。
7.PSK调制：调制信号的相位随着原始信号的变化而变化。
8.QAM调制：将多个调制信号组合成一个符号，符号中的振幅和相位都可变化。
本文档涉及附件：无。
移动通信中的调制解调
移动通信中的调制解调引言移动通信是一种无线通信技术，可以实现移动设备之间的语音、数据和图像传输。
在移动通信中，调制解调起着重要的作用。
调制解调是将数字信号转换为模拟信号，或将模拟信号转换为数字信号的过程。
调制的目的调制是为了适应信道传输的要求和提高信号的抗干扰能力。
由于信道通常是模拟的，而数字信号是离散的，在信道传输时需要将数字信号转换为模拟信号。
调制的目的是将数字信号转换为模拟信号，以便在信道输。
调制的分类调制可以分为模拟调制和数字调制两种类型。
模拟调制是将模拟信号调制为模拟载波进行传输，常见的模拟调制方式有调幅（AM）、调频（FM）和调相（PM）。
数字调制是将数字信号调制为数字载波进行传输，常见的数字调制方式有二进制振幅移键（ASK）、二进制频移键（FSK）和二进制相移键（PSK）。
解调的目的解调是将调制过的信号恢复为原始的数字信号。
在信道传输中，信号会受到噪声和干扰的影响，解调的目的是将接收到的调制信号恢复为原始的数字信号，以便进行后续的处理和分析。
解调的分类解调可以分为模拟解调和数字解调两种类型。
模拟解调是将模拟调制信号恢复为模拟载波，常见的模拟解调方式有包络检波、相干解调和同步解调。
数字解调是将数字调制信号恢复为数字信号，常见的数字解调方式有ASK解调、FSK解调和PSK解调。
调制解调技术在移动通信中的应用调制解调技术在移动通信中扮演着重要的角色。
在移动通信中，调制解调技术被广泛应用于无线传输系统中，如GSM、CDMA和LTE 等。
调制解调技术可以通过提高信号的抗干扰能力和提高传输效率，实现可靠和高效的无线通信。
移动通信中的调制解调是实现无线通信的关键技术之一。
调制是将数字信号转换为模拟信号的过程，解调是将调制信号恢复为原始的数字信号的过程。
调制解调技术在移动通信中有着广泛的应用，能够提高通信系统的效率和可靠性。
不断的技术创新和发展将进一步推动移动通信技术的进步和应用。
调制解调
2.2 数字频率调制
2.2.1 移频键控(FSK)调制 设输入到调制器的比特流为｛an｝, an=±1,
n=-∞~+∞。 FSK的输出信号形式(第n个比特区间)为
cos(1t 1 ) an 1 s (t ) cos(2t 2 ) an 1
(2 - 23)
即当输入为传号“ +1 ”时，输出频率为 f 1 的正弦波； 当输入为空号“-1”时，输出频率为f2的正弦波。
在大信噪比情况下， 即Uc>>V(t), 有
(2 - 14)
V (t ) (t ) c t (t ) sin (t ) (t ) Uc (2 - 15) y (t ) c t (t ) Uc
鉴频器的输出为
d(t ) d (t ) 1 dy(t ) uout (t ) c dt dt U c dt 1 dy(t ) k f um (t ) U c dt
调制技术
第二代移动通信是数字移动通信，其中的关键技
术之一是数字调制技术。对数字调制技术的主要要求
是：已调信号的频谱窄和带外衰减快(即所占频带窄，
或者说频谱利用率高)；易于采用相干或非相干解调； 抗噪声和抗干扰的能力强；以及适宜在衰落信道中传 输。 数字信号调制的基本类型分为振幅键控 (ASK) 、 频移键控 (FSK)和相移键控 (PSK)。此外，还有许多由 基本调制类型改进或综合而获得的新型调制技术。
差为σ2n的高斯随机过程。
发“+1”时： y1(t) = a cos(ω1t+φ1)+nc1(t) cos(ω1t+φ1)
-ns1(t) sin(ω1t+φ1) 发“-1”时：
第2讲 调制与解调
图3-45 GMSK信号的功率谱密度
表3-2给出了作为BbTb函数的GMSK 信号中包含给定功率百分比的射频带宽。
表3-2
Bb T b 0.2 0.25 0.5 ∞
GMSK信号中包含给定功率百分比的射频带宽
90% 0.52Rb 0.57Rb 0.69Rb 0.78Rb 99% 0.79Rb 0.86Rb 1.04Rb 1.20Rb 99.9% 0.99Rb 1.09Rb 1.33Rb 2.76Rb 99.99% 1.22Rb 1.37Rb 2.08Rb 6.00Rb
最小频差（最大频偏）：
当ak 1 当ak 1
(k 1)Ts t kTs
1 f f 2 f 1 2Ts
即最小频差等于码元速率的一半 设1/Ts＝fs，则调频指数
h
f 1 1 Ts f s 2Ts 2
h=0.5时，满足在码元交替点相位连续的条件，也是频移键控为保证良 好的误码率性能所允许的最小调制指数，且此时波形的相关系数为 0.5， 待传送的两个信号是正交的。
图3-22 MQAM信号相干解调原理图
3.1.3 数字频率调制
一、 二进制频移键控
用二进制数字基带信号去控制载波 频率称为二进制频移键控（2FSK）。
如图3-25所示，设输入到调制器的比 n ∞~ ∞ 。 特流为{ a n }，an 1， 2FSK的输出信号形式为
图3-25 2FSK信号的产生
图3-35 MSK信号调制器原理框图
MSK信号属于数字频率调制信号，因 此一般可以采用鉴频器方式进行解调，其 原理图如图3-38所示。
图3-38 MSK鉴频器解调原理框图
相干解调的框图如图3-39所示。
图3-39 MSK信号相干解调器原理框图
第2章 调制解调技术-OFDM及扩频技术
IFFT
IFFT输 出
IFFT
时间 Tg Ts 符 号N－ 1 符 号N 符 号N＋ 1 TFFT
图2-71 保护间隔的插入过程
保护间隔与循环前缀——加循环前缀
FFT积分区间
第三节、 OFDM多载波调制技术
三. OFDM系统性能
1. 抗脉冲干扰
OFDM系统抗脉冲干扰的能力比单载波系统强很多。
第三节、 OFDM多载波调制技术
一. OFDM基本原理
二. OFDM信号调制与解调
三. OFDM系统性能
一.OFDM基本原理
数字调制解调方式可采用并行体制。
多载波传输系统是指将高速率的信息数据流经串/并变换
分割为若干路低速率并行子数据流，然后每路低速率数据采 用一个独立的载波进行调制,最后叠加在一起构成发送信号。
Rb BOFDM N N 1 bit / s / Hz
• OFDM系统的频谱利用率比串行系统提高近一倍。
第四节、扩频调制技术
一.扩频调制原理
二.扩频码介绍
三.扩频调制性能
第四节、扩频调制技术
一.扩频调制原理
• 扩频(spread spectrum)通信是指用来传输信息的信号带宽远远 大于信息本身带宽的一种传输方式。 • 在通信的一些应用中，我们要考虑通信系统的多址能力，抗干 扰、抗阻塞能力以及隐蔽能力等。 • 扩频技术是解决以上问题的有效措施。 扩频通信理论基础来源于信息论中的香农公式：
0
m
(t ) cos mtdn (t ) cos ntdt 0
原信号的码宽为T，速率为1/T， OFDM信号的符号长度为Ts， Ts=MT。每个子载波速率为1/MT。 得每路子信号的带宽为△f=1/Ts
第02章 调制解调器
· 每片卡配12个指示灯 · 19 英寸工业标准机架 , 可长期稳定 工作。 · 两套电源系统热备份 · 符合ITU-T和Bell数字传输规范 · ITU-T和MNP标准纠错和数据压缩 · 卡片可以带电热插拔更换方便 · 贺氏AT和V.25bis指令集兼容 · 传输速率从300bps到33.600bps · 开机自检和内置V.54环路测试 · 自动或手动调试信号 , 协调提高和 降低速率 · 每架可配置多达16条线 · 可用于2线拨号,2线或4线专线,拨 号备份同步或异步模式
foh =2125Hz
2.1.2调制解调器的用途
使得数字信号可以在电话网中传输，就需 要将数字信号变换成模拟信号的形式，同 时，在通信的另一端要做相反的变换，以 便于数据装置的接收。调制解调器恰恰为 我们提供了这些服务。
2.1.3调制解调器的分类
内置式
按照安装位置分类 外置式 通用调制解调器
按照功能分类
Modem通常有三种工作方式：挂机方式、通 话方式、联机方式。 挂机方式指的是电话线未接通的状态； 双方通过电话进行通话是通话方式 Modem已联通，进行数据传输是联机方式
普通的Modem通常都是通过RS-232C 串 行口信号线与计算机连接。 RS-232C串行口信号分为三类：传送信号、联 络信号和地线 1、传送信号：指TXD(发送数据信号线)和 RXD(接收数据信号线)。经由TXD传送和RXD 接收的信息格式为：一个传送单位(字节)由起始 位、数据位、奇偶校验位和停止位组成。 2、联络信号：指RTS、CTS、DTR、DSR、 DCD和RI六个信号 3、地线信号
数模转换的调制方法也有三种： 1、频移键控（FSK） 频移键控是指用特殊的音频范围来区别发 送数据和接收数据。 2、相移键控（PSK） 3、相位幅度调制（PAM）
移动通信中的调制解调
移动通信中的调制解调移动通信中的调制解调1、简介1.1 调制解调的概念1.2 调制解调在移动通信中的作用2、调制技术2.1 模拟调制2.1.1 AM调制2.1.2 FM调制2.1.3 PM调制2.2 数字调制2.2.1 ASK调制2.2.2 FSK调制2.2.3 PSK调制2.2.4 QAM调制3、调制解调器3.1 调制解调器的基本原理 3.2 调制解调器的分类3.2.1 数字调制解调器 3.2.2 模拟调制解调器3.2.3 混合调制解调器4、调制解调过程4.1 发送端调制过程4.1.1 信号处理4.1.2 调制方法选择4.2 接收端解调过程4.2.1 信号接收4.2.2 解调方法选择5、调制解调的性能评估5.1 误码率性能5.2 谱效率5.3 传输延迟6、调制解调在移动通信中的应用6.1 调制解调在无线局域网中的应用6.2 调制解调在蜂窝网络中的应用7、附件本文档附带有以下附件：- 模拟调制示例代码- 数字调制解调器原理图8、法律名词及注释- 调制：将原始信号转换为适合传输的信号形式。
- 解调：将接收到的信号恢复为原始信号。
- AM调制：幅度调制，利用信号的幅度变化来表示信息。
- FM调制：频率调制，利用信号的频率变化来表示信息。
- PM调制：相位调制，利用信号的相位变化来表示信息。
- ASK调制：振幅假定键控调制，通过改变振幅来表示数字信号。
- FSK调制：频移键控调制，通过改变频率来表示数字信号。
- PSK调制：相位假定键控调制，通过改变相位来表示数字信号。
- QAM调制：正交幅度调制，利用正交信号的幅度和相位变化来表示数字信号。
移动通信中的调制解调
移动通信中的调制解调AM和FM射频信号被用来传递信息，信息有可能是音频，数据或者其他格式，该信息被调制(modulate)到载波信号上，并通过射频传送到接收器，在接收器端，信息从载波上分离出来，这个被称为解调（demodulation）。
而载波本身并不带有任何信息。
调制方法多种多样，简单的一般有幅度调制，频率调制和相位调制，尽管调频和调相本质上是相同的。
每种调制方法都有其有缺点。
了解每种调制方法的基础是很重要的，尽管大家更为关注的是移动通信系统的调制方法。
复习这些简单技术可以让大家对它们的优缺点有更好的认识。
载波无线通信的基础是载波，基本的载波如下图所示，这个信号在发射器部分产生，并不带有任何信息，在接收器部分也作为不变的信号出现。
调幅调制最显而易见的的方式就是调幅了，通过调整信号幅度大小传递信息。
最简单的调制是OOK（on–off keying，开关键控），载波以开关的形式传递信息。
这个是数字调制的基础，并用在传递莫斯（Morse）电码上面，莫斯在早期的“无线”应用上广为采用，通过开或关的长度传递码元。
在音频或其他领域应用更为常见的是，整个信号的幅度通过载波体现，如下图，这个被称为幅度调制（AM）。
AM解调音频信号的过程十分简单，只需要一个简单的二极管包络检波电路就可以实现，如图3-3，在这个电路中二极管只允许无线信号的半波通过，一个电容被作为低通滤波器来去除信号的高频部分，只留下音频信号。
这个信号直接通过放大后输出至扬声器。
该解调电路十分简单和易于实现，在目前的AM收音机接收上面还在广泛采用。
AM解调过程同样可以用更为有效的同步检波电路实现。
如图3-4，射频信号被本地载波振荡信号混频。
该电路的优点是比二极管检波器有更好的线性度，而且对失真和干扰的抵抗比较好。
产生本振信号的方法很多，其中最简单的就是把接收到的无线信号通过高通滤波器，从而滤掉调制信号保留精确频率和相位的载波，再与无线信号混频滤波就能得到原始音频信号。
移动通信中的调制解调
移动通信中的调制解调移动通信中的调制解调⒈引言⑴背景介绍⑵研究目的⑶文档组织结构⒉通信调制解调概述⑴调制的基本概念⑵解调的基本概念⑶调制解调的作用和意义⒊调制技术⑴模拟调制⒊⑴幅度调制（AM）⒊⑵频率调制（FM）⒊⑶相位调制（PM）⑵数字调制⒊⑴脉冲调制（PCM）⒊⑵正交调制（QAM）⒊⑶正交频分复用（OFDM）⒋解调技术⑴模拟解调⒋⑴幅度解调⒋⑵频率解调⒋⑶相位解调⑵数字解调⒋⑴采样与重建⒋⑵数字信号处理⒋⑶解调算法⒌调制解调中的关键技术⑴信道编码⑵交织与反交织⑶误码纠正⑷同步技术⒍移动通信中的调制解调⑴ 2G移动通信标准⒍⑴ GSM调制解调⒍⑵ CDMA调制解调⑵ 3G移动通信标准⒍⑴ WCDMA调制解调⒍⑵ CDMA2000调制解调⑶ 4G移动通信标准⒍⑴ LTE调制解调⑷ 5G移动通信标准⒍⑴ NR调制解调⒎调制解调在移动通信中的应用案例⑴数据传输⑵语音通话⑶视频传输⑷其他应用领域⒏结论⑴主要观点总结⑵研究成果评价⑶进一步研究的建议本文档涉及附件：附件1：调制解调实验数据附件2：调制解调算法代码本文所涉及的法律名词及注释：⒈调制（Modulation）：指通过改变载波的某种特性来携带信号信息的过程。
⒉解调（Demodulation）：指将调制信号还原为原始信号的过程。
⒊幅度调制（AM）：调制信号的幅度与原始信号的幅度成正比。
⒋频率调制（FM）：调制信号的频率与原始信号的频率成正比。
⒌相位调制（PM）：调制信号的相位与原始信号的相位成正比。
⒍脉冲调制（PCM）：将模拟信号转换为离散信号的一种编码方式。
⒎正交调制（QAM）：通过调节信号的幅度和相位来传输多个比特信息。
⒏正交频分复用（OFDM）：将高速数据信号分成多个低速子信号，通过不同的载波频率传输。
移动通信第2章调制与解调
调制信号的功率谱
f
7
2.1.5 数字调制分类的方法
数字式调制
不恒定包络
ASK（移幅键控） QAM（正交幅度调制） MQAM（星座调制）
FSK BFSK（二进制移频键控） (移频键控) MFSK（多进制移频键控）
BPSK（二进制移相键控）
恒定包络
PSK (移相键控)
DPSK（差分二进制移相键控）
QPSK (正交四相 移相键控)
• 当采用较高传输速率时，要求更为紧凑的功率谱才能满足 对邻道辐射功率低于-60dB~-80dB的要求
23
2.2.12 GMSK
• GMSK是GSM的优选方案
– 实现简单，在原MSK调制器增加前置滤波器，得到平滑后的某 种新的波形后再进行调频，就可以得到良好的频谱特性
– 对前置滤波器的要求 • 带宽窄且为锐截止型，以滤除基带信号中的高频成分 • 有较低的过脉冲响应，防止已调波瞬时频偏过大 • 保持输出脉冲响应的面积不变，使调制指数为1/2
11
第2章 调制与解调
2.1 概述 2.2 数字频率调制
– 二进制频移键控BFSK – 最小频移键控MSK） – 高斯最小频移键控GMSK
2.3 数字相位调制
– 二进制移相键控调制2PSK – 四相移键控调制QPSK
• 交错四相移键控调制OQPSK • /4- DQPSK调制
2.4 正交振幅调制QAM 2.5 扩频调制技术 2.6 多载波调制
S(t)
1
-1 -1
1
1
1
0
f2
f1
f1
f2
f2
f2
k
2π +1 -1
-1 +1 +1 +1
移动通信中的调制解调范文精简处理
移动通信中的调制解调移动通信中的调制解调一、调制与解调的基本概念在移动通信系统中，调制（Modulation）是指将要传输的数字信号转换为模拟信号的过程，而解调（Demodulation）则是将接收到的模拟信号转换回数字信号的过程。
调制解调技术在移动通信中起着至关重要的作用，它们决定了无线信号在传播过程中的可靠性和效率。
调制解调技术的核心思想是利用模拟信号的某些特性来表示数字信号，以便于在传输过程中保持信号的完整性。
常见的调制方式有频移键控（FSK）、相移键控（PSK）、振幅移键控（ASK）等。
解调过程则是将接收到的调制信号恢复成原始的数字信号。
二、调制解调器的工作原理调制解调器（Modem）是实现调制解调功能的设备或软件。
它一般由调制器和解调器两个部分组成。
调制器负责将数字信号转换为模拟信号，并在发送端将信号发送出去；解调器则负责将接收到的模拟信号转换回数字信号，并在接收端进行解码等后续处理。
调制器通常包含一个调制器算法，用于将数字信号转换为模拟信号。
常见的调制算法有调相（PSK）和调频（FSK）等。
调制器通过改变模拟信号的频率、振幅或相位等特性，将数字信号转换为模拟信号，然后发送出去。
解调器则是对调制过程的逆过程。
它接收到经过传输过程中受到噪声和干扰后的模拟信号，通过解调算法将其转换为数字信号。
解调器还会对接收到的信号进行解码、纠错等处理，以提高接收到的数字信号的质量。
三、调制解调技术在移动通信中的应用调制解调技术在移动通信中发挥着重要的作用。
在无线通信系统中，调制技术用于将数字数据转换为模拟信号，以便于在无线信道中传输。
解调技术则负责将接收到的模拟信号转换回数字数据，以便于后续处理和解码。
在移动通信系统中，调制解调技术不仅用于语音通信，还广泛应用于数据通信。
例如，在3G和4G网络中，调制解调技术被用于将高速的数字数据转换为适合无线信道传输的模拟信号。
调制解调技术的性能直接影响着数据传输的速度和可靠性。
移动通信 实验二2FSK
（一）二进制移频键控制信号的产生方法
在二进制数字调制中，若载波的频率随二进 制数字基带信号在 f1和f2两个载频间切换，则产 生二进制移频键控制信号（2FSK信号）。二进制 移频键控制信号的产生方法如图1所示。图1（a） 是采用数字键控的实现方法，图1（b）是2FSK信 号的时间波形。
1
振荡器 （1）
了获得最佳分路特性，通常选用的两个载频 f1和 f2 在码元周期 TS内具有正交特性，即
Ts 0
cos(1t
1 )
cos(2t
2
)dt
0
（6式）
上式在 f1 和 f2 间隔为1 / 2TS的整数倍时都能满足，
即
f1
f2
n 2TS
（n=1,2,…） （７式）
工程上一般取 │f1 - f2│=(3~5) / Ts
阻rD 反向充电，因为反向充电的时常数τ充= rD C较小，因而 触发器清零端的电压会很快上升至高电位上，保证Q端维持
低电平。显然，输入信号的下降沿作用后，清零端电平下降
到1.4V左右的时间长度与脉冲宽度有关，脉冲宽度τ放= W1C， 调节W1可以改变形成脉冲的宽度。调节W1使脉冲形成电路
上下两支脉冲的宽度分别小于T1/2（T1=1/f1），保证两路脉
VCO的频率有10：1的调谐范围，加之要限制FSK信
号的频带，因而加入“14”脚的数字基带信号幅度 不可过大，采用LM565产生2FSK信号的实验线路如 图13所示。
10K
4.7μF
10K
4.7K 4.7K
1.2K
2 3 10 8
LM565
7194
数字基带信号输入 3μF 1K 91PF
10K
500 6800PF
移动通信实验调制与解调实验
实验一：调制与解调实验一、实验目的1、了解QPSK 调制解调的原理及特性。
二、实验器材1、 主控&信号源模块、10号、11号模块 各一块2、 双踪示波器 一台3、 连接线 若干三、实验原理1、实验原理框图QPSK 调制10# 软件无线电调制模块QPSK 调制框图QPSK/OQPSK 解调框图2、实验框图说明QPSK 调制实验框图中，基带信号经过串并变换处理，输出NRZ -I 和NRZ -Q 两路信号；然后分别经过码型变换（将单极性码变成双极性码）处理，形成I -OUT 和Q -out 输出；再分别与10.7M 正交载波相乘后叠加，最后输出QPSK 调制信号。
QPSKQPSK/OQPSK 解调11# 软件无线电解调模块调制可以看作是两路BPSK信号的叠加。
两路BPSK的基带信号分别是原基带信号的奇数位和偶数位，两路BPSK信号的载波频率相同，相位相差90度。
OQPSK与QPSK 相比，是两路BPSK调制基带信号的相位上的区别，QPSK两路基带信号是完全对齐的，OQPSK两路基带信号相差半个时钟周期。
QPSK解调实验框图中，接收信号分别与正交载波进行相乘，再经过低通滤波处理，然后将两路信号进行并串变换和码元判决恢复出原始的基带信号。
其中，解调所用载波是由科斯塔斯环同步电路提取并处理的相干载波。
3、实验原理说明四相相移调制是利用载波的不同相位差来表征输入的数字信息，是四进制相移键控。
QPSK是在M=4时的调相技术，它规定了四种载波相位，分别是A方式的0˚、90˚、180˚、270˚和B方式的45˚、135˚、215˚、315˚，下文中我们主要以B 方式为例进行介绍。
B方式星座图调制器输入的数据是二进制数字序列，为了能和四进制的载波相位配合起来，则需要把二进制数据变换为四进制数据，这就是说需要把二进制数字序列中每两个比特分成一组，共有四种组合，即00,01,10,11，其中每一组称为双比特码元。
调制与解调的概念
调制与解调的概念调制与解调是通信技术中重要的概念，它们是实现信息传输的关键技术。
在通信系统中，调制与解调的作用是将信息信号转换成一定的形式，以便能够在传输媒介中传输。
本文将从调制与解调的基本概念、调制与解调的分类、调制与解调的实现原理以及调制解调器的应用等方面进行介绍。
一、调制与解调的基本概念调制是指把信息信号（如语音、图像等）按照一定的规律转换成调制信号，使得信息信号能够适应传输媒介的特性，以便能够在传输媒介中传输。
调制的过程就是在信号中加入一定的高频载波信号，使得信息信号的频率被调制到高频载波信号的频率范围内，从而形成调制信号。
解调是指在接收端将调制信号还原成原始信息信号的过程。
解调的过程就是将接收到的调制信号中的高频载波信号去除，从而得到原始的信息信号。
解调是调制的逆过程，也是通信系统中非常重要的一个环节。
二、调制与解调的分类调制和解调可以根据不同的分类方式进行划分。
1. 按照信号的调制方式分类调制和解调可以按照信号的调制方式进行分类，常见的调制方式有模拟调制和数字调制。
模拟调制是指将模拟信号进行调制，将其转换成模拟调制信号。
模拟调制分为调幅、调频和调相三种方式。
调幅是指将模拟信号的幅度加到载波信号上，形成调幅信号；调频是指将模拟信号的频率加到载波信号上，形成调频信号；调相是指将模拟信号的相位加到载波信号上，形成调相信号。
数字调制是指将数字信号进行调制，将其转换成数字调制信号。
数字调制分为ASK、FSK、PSK、QAM等多种方式。
ASK是指将数字信号转换成调幅信号；FSK是指将数字信号转换成调频信号；PSK是指将数字信号转换成调相信号；QAM是指将数字信号同时转换成调幅和调相信号。
2. 按照载波信号的性质分类调制和解调可以按照载波信号的性质进行分类，常见的载波信号有连续波和脉冲波。
连续波调制是指将信息信号加到连续的正弦波或余弦波上，形成连续波调制信号。
连续波调制主要包括调幅、调频和调相三种方式。
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S(t)
1
-1 -1
1
1
1
0
f2
f1
f1
f2
f2
f2
k
2π +1 -1
-1 +1 +1 +1
π π/2
0
Tb 2Tb 3Tb 4Tb 5Tb 6Tb t
-π/2
-π
-2π
k
2Tb
akt
xk
MSK信号的附加相位路径
18
2.2.7 MSK的可能相位轨迹
• 对各种可能的输入序列{ak}所有可能的相位轨迹
• 可用模拟调频器来产生MSK信号
b(t) ak gT (t kTb ) k
双极性不归零矩形 脉冲序列
VCO h=0.5
• MSK信号的表示式为（式2-38）
MSK信号
sMSK
(t)
cos(ct
ak
2Tb
t
xk
)
附加相位： k
2Tb
akt
xk
– ωc为载波角频率；
– ak/(2Tb) 为频偏；
和衰落能力强； – 带宽较宽(比线性调制大）
数字信号
预滤波
GFSK GFSK
VCO
鉴频器
数字信号
判决器
14
2.2.3 FSK和CPFSK
•
2FSK信号当两载频间隔1/(2Tb)时：f
f2
f1
1 2Tb
S0 (t) Acos2 ( fc f / 2)t for "0"
S1(t) Acos2 ( fc f / 2)t for "1" 1 1 0 0 1 0 0 0 1 0 1
3
2.1.1 数字调制技术简介
• 调制的目的：使传输的数字信号与信道特性相匹配，便于有效的进
行信息传输。在接收端需将已调信号还原成要传输的原始信号，该过 程称为解调。
• 分类
– 按照调制信号的形式：模拟调制和数字调制 – 按照已调信号相位特性：相位不连续调制和相位连续调制 – 按照已调信号的包络特性：恒包络调制和非恒包络调制
信源
信源 编码
信道 编码
调制
解调
信道 解码
信源 译码
4
2.1.2 移动通信调制解调技术特点
• 移动通信面临的无线信道问题
– 多径衰落、干扰(自然、人为、ISI)、频率资源有限
• 移动通信对调制解调技术的要求
– 频谱资源有限→高的带宽效率 – 用户终端小→高的功率效率，抗非线性失真能力强 – 邻道干扰→低的带外辐射 – 多径信道传播→对多径衰落不敏感，抗衰落能力强 – 干扰受限的信道→抗干扰能力强 – 产业化问题→成本低易于实现 – 解调一般采用非相干方式或插入导频的相干解调
– 目的：抑制高频分量，防止过量的瞬时频率偏移以及满足相干检 测的需要
– 高斯滤波器满足以上要求
24
2.2.13 GMSK信号的产生原理
输入数据 不归零NRZ
预调滤波器
FM调制器
调制指数为0.5
25
2.2.14 高斯低通滤波器
• 高斯滤波器的冲击响应为：
h(t) exp( 2a2t 2 ) ，
频道间隔 25 kHz 30 kHz
最大频偏
±9.5 kHz ±12.0 kHz
13
2.2.2 恒包络调制---FSK/MSK/GFSK/GMSK
• 恒包络调制的特点：
– 恒包络调制（包络幅度不变）对线性要求低，即使工作于非线性状 态也不会引起频谱的扩散，可使用C类放大器，功率效率高；
– 带外辐射低，可达 -60 ~ -70dB； – 可使用限幅器-鉴频器检测，系统结构简单，实现容易； – 限幅器可克服随机噪声和瑞利衰落导致的信号幅度的变化，抗干扰
10
2.1.8 移动通信中的调制技术
标准 GSM
CD900 IS54 IS-95
PDC
CT2
DECT PHS
PACS
服务类型
蜂窝 蜂窝 蜂窝 蜂窝
蜂窝
无绳
无绳 无绳 个人通信
调制技术
GMSK GMSK /4 DQPSK 上行OQPSK下行BPSK
/4 DQPSK
GFSK
GFSK /4 DQPSK /4 DQPSK
– Bb为高斯滤波器的3dB带宽
• 对宽度为Tb的矩形脉冲的响应为
2 1n2
Bb
g(t)
Q
2Bb
1n2
t
Tb 2
Q
2Bb
1n2
t
Tb 2
– 式中：Q(t) 1 exp( 2 / 2)d
t 2
26
2.2.15GMSK信号的相位路径
• GMSK信号在码元转换时刻其信号和相位不仅是连续的 而且是平滑的
• 1986年前线性高功率放大器成本较高，因此采用恒包络的 CPM调制实现高功率效率，特别是MSK和GMSK很受欢 迎。1987年以后线性功率放大器已取得实质性进展，人们 开始将眼光转向实现技术简单的 QPSK系列
• 多电平QAM调制和多载波技术将成为未来移动通信主要 的调制技术
9
2.1.7 各类二进制调制原理图
• 提高系统有效性，即频谱有效性，
– 主要体现通信系统的数量指标，即有效性 – 提高频带利用率：即单位频带内传送尽可能高的信息率(bit/s/Hz)
6
2.1.4 调制信号的功率谱
• 要求功率谱主瓣占有尽可能多的信号能量，且波瓣窄，具 有快速滚降特性；
• 带外衰减大、旁瓣小，对其它通路干扰小
G(f) 下降快 旁瓣小
放大器的成本，但实现复杂
• 另一类属于移相键控PSK，包括IS-95以及IMT-2000中采 用的BPSK\QPSK\OQPSK\平衡四相扩频调制BQM\复数 四相扩频调制CQM等。这类调制在码元转换时刻会产生相位跳变类调制对线性度要求较高，功放只 能使用线性度高而价格高昂的A类放大器，但实现简单
kTb≤t≤(k+1)Tb, k=0, 1, …
f2
1
2
c
2Tb
,
for ak 1
f1
1
2
c
2Tb
,
for ak 1
– Tb为码元宽度；ak为第 k 个输入码元，取值为±1；
– xk为第k个码元的相位常数，在时间kTb≤ t ≤ (k+1)Tb中保持不变，其
作用是保证在t=kTb时刻信号相位连续
OQPSK（参差QPSK）
QPSK 4 DQPSK（差分QPSK）
CPM
MSK（最小移频键控）
(连续相位调制) GMSK（高斯成型MSK）
TFM（平滑调频）
8
2.1.6 数字移动通信中的调制技术
• 一类是以GSM为代表的，采用非线性连续相位调制CPM 中的GMSK。它避开了线性要求,可使用高效率的C类功率放大器，大大降低了
– FM比AM有更好的抗干扰性能：不容易受大气和脉冲噪声的干扰； 幅度不承载信息；可用带宽换取信噪比的好处
– FM具有截获效应（强信号压制弱信号），可抗同信道干扰 – 非相关解调时都有门限效应，但弱信号时AM可用相关解调故性能好 – 调频属于恒定包络的模拟调制，在模拟蜂窝系统中获得广泛使用
系统
TACS（英） AMPS（美）
– “最小”：以最小的调制指数(0.5)获得正交信号；
• MSK 是一种特殊的CPFSK，调制指数为0.5
– h=0.5时，满足在码元交替点相位连续的条件 – h=0.5时，移频键控为保证良好误码性能所允许的最小调制指数 – h=0.5时，波形相关系数为0，信号是正交的
16
2.2.5 MSK信号的数学表示
• GMSK信号在一个码元周期内的增量，不象MSK那样固 为/2，而是随输入序列的不同而不同
¦È (t)
2π +1
-1
-1
+1
+1
π π/2
2Tb
t
xk
)
cos( t
2Tb
) cosxk，
sin(ak
2Tb
t
xk
)
xk
sin( t
2Tb
) cosxk
S M SK
(t)
IK
cos( t
2Tb
) cosct
QK
sin( t
2Tb
) sin ct
• 调制器原理：
IK
差分编码
ak
dk
Tb
cos( π 2Tb
t)
串/并
sin( 2πTbt)
QK Tb
cosωct sinωct
Σ
+ SMSK(t) -
也可由FM调制器产生，要求调制指数为0.5
20
2.2.9 MSK的解调器
• MSK信号的解调可用相干、非相干两种方式
BPF 输入
鉴频
LPF
抽样 判决 输出
BPF 输入
cosct sinct
载波 恢复
LPF
判决 电路
并/串 变换
LPF
判决 电路
差分 译码 输出
功率谱密度/dB
MSK 0
-10
2PSK
-20
-30
率主要集中在主瓣之内，
-40
因此MSK比较适合在窄带 中传输
0.75 1
2
Tb Tb
Tb
3 ( f－fc ) / Hz
Tb
MSK信号的归一化功率谱
22
2.2.11 MSK信号的问题
• MSK信号相位变化是折线，在码元转换时刻会产生尖角， 从而使其频谱特性的旁瓣滚降缓慢，带外辐射较大
调制信号的功率谱