调制解调PPT课件

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模拟调制解调（续）
假设
um(t)Umcost
则 uFM(t)Uc cos[ctmf sint]
式中，
mf
kfUm
m
为调制指数。
将式(2 - 7)展开成级数得
uFM(t)Uc J0(mf )sinct
J1(mf )sin[c()t]J1(mf )sin[c()t]
J2(mf )sin[c(2)t]J2(mf )sin[c(2)t]
– 调幅(AM) – 调频(FM) – 调相(PM)
数字调制是利用数字信号来控制载波的振幅、频率或相位
– 振幅键控(ASK) – 频移键控(FSK) – 相移键控(PSK)
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概述（续）
数字调制与模拟调制
– 相同点： » 本质上并无什么不同，它们同属正弦载波调制
– 不同点： » 模拟调制的调制信号为连续性正弦调制 » 数字调制的调制信号为数字型正弦调制 » 模拟信号传输的质量标准是信噪比（S/N）
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模拟调制解调
以模拟调频为例说明调制解调的过程及其信号特征和性能
设载波信号为
u(t)U cco cts (0)
–Uc——载波信号的振幅 –ωc——载波信号的角频率 –θ0——载波信号的初始相位
调幅：由于信道快衰落会使模拟调幅产生附加调幅而造成失真 ，已很少采用。
调频和调相：已调信号可以写成如下形式
第二章 调制解调
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概述
调制在通信系统中占有十分重要的地位。 只有经过调制才能将基带信号转换成适合于信道传输的已 调信号 调制对系统的传输有效性和可靠性都有很大的影响。
信信 息源 源编
码
信
道
调 制
移动信道
编
器
码 噪声
信信
解 调
道
源
器译
译
信 宿
码码
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概述（续）
调制：把要传输的信号变换成适合信道传输的信 号的过程
第四代蜂窝移动通信系统将采用多载波调制方式
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主要内容
模拟调制解调
– FM
数字频率调制
– FSK、MSK、GMSK、 GFSK
数字相位调制
– PSK、QPSK 、 OQPSK 、/4 DQPSK
正交振幅调制
– QAM
扩展频谱调制 多载波调制
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主要内容
模拟调制解调 数字频率调制 数字相位调制 正交振幅调制 扩展频谱调制 多载波调制
...
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模拟调制解调（续）
式中，Jk(mf)为k阶第一类贝塞尔函数：
Jk(mf)j 0(1)jj!((m k f /j2))2!jk
FM信号的频谱 （mf=2)
振幅
2π B=2(mf+1)Ω Uc
Uc/2 0
J1(mf) J1(mf)
J2(mf)
J0(mf)
J2(mf)
ωc Ω
Байду номын сангаас
ω
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模拟调制解调（续）
限幅器：防止有效带宽随调制信号的振幅的增加而变宽 ，因信道的宽度是给定的。（消除接收信号在幅度上可 能出现的畸变）
低通滤波器：为了保证调频信号带宽在给定范围之内。 18
若以90%能量所包括的谱线宽度(以载频为中心)作为 调频信号的带宽，则可以证明调频信号的带宽为
B 2 (m f 1 )F m 2 ( fm F m )
式中，Fm=Ω/2π为调制频率，Δfm=mf·Fm为调制频偏。 若以99%能量计算，则调频信号的带宽为
B2(1mf mf )Fm
FM信号的产生可以用压控振荡器(VCO)直接调频， 也可以将调制信号积分后送入调相器进行“间接调频”。 FM信号解调可采用鉴频器或锁相环鉴频。
» 数字信号传输的质量标准是误码率（Pe）
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概述（续）
移动通信信道的基本特征
– 带宽受限 – 干扰和噪声影响 – 存在衰落现象
对已调信号的要求
– 已调信号的频谱窄和带外衰减快 » 频率利用率高 » 衡量指标：单位频带内能传输的比特率（b/s/Hz)
– 较强的抗干扰和抗衰落能力 » 模拟调制：输出信噪比（S/N）大 » 数字调制：误码率（Pe）低
FM信号的频谱特性 – 已调信号包括载频分量c和无穷多个边频分量 (c+k)，边频分量的谱线间隔为调制角频率，且对 称分布在载波分量的两侧。 – 边频分量的能量主要集中在载波附近。 – 载波分量和边频分量的大小有相应的各阶贝塞尔函数 所确定。适当选择mf值是，载频或某个边频分量可以 为零。
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模拟调制解调（续）
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模拟调制解调（续）
信号的调制框图
um(t)
电压振荡器 VCC
直接调频
uFM(t)
um(t)
积分器
uFM(t) 调相器
f0 间接调频
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模拟调制解调（续）
调频信号的解调框图：
uFM(t) r(t) 前置放大器
B=2(mf+1)Fm
噪声n(t)
限幅器 鉴频器 解调器
低通 滤波器
前置放大器：带宽为B=2(mf+1)Fm
解调的可实现性
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概述（续）
调制解调技术研究的主要内容
➢调制的原理及其实现方法 ➢已调信号的频谱特性 ➢解调的原理和实现方法 ➢解调后的信噪比或误码率性能
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概述（续）
第一代蜂窝移动通信系统采用模拟调频（FM）传输模拟语音，其信令 系统采用2FSK数字调制。 第二代数字蜂窝移动通信系统传送的语音都是经过语音编码和信道编 码后的数字信号。
– 调制信号：调制器的输入信号（调制前） – 已调信号：调制器的输出信号（调制后） – 载波信号：高频正弦波信号 – 已调信号=调制信号*载波 解调：接收端将已调信号还原成要传输的原始信 号的过程
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概述（续）
按照调制器输入信号(调制信号)的形式，调制可分为模拟 调制(或连续调制)和数字调制。 模拟调制是利用输入的模拟信号直接调制(或改变)载波(正 弦波)的振幅、频率或相位
u(t)U cco cts ((t))
式中，φ(t)为载波的瞬时相位
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模拟调制解调（续）
设调制信号为um(t), 则调频信号的瞬时角频率与输入信号的
关系为
d (t) dt
k
f um (t)
t
或 (t) 0 k f um ( )d
式中，kf为调制灵敏度
调频信号的形式为
t
u F(M t) U ccoctsk [f 0u m ()d]
– GSM系统采用GMSK调制； – IS-54系统和PDC系统采用/4 DQPSK调制； – IS-95 CDMA系统的下行信道采用QPSK调制，其上行信道采用
OQPSK调制。 第三代蜂窝移动通信系统采用MQAM、QPSK或8PSK调制
– 由于带宽资源受限，目前所有调制技术的主要设计思路就是最小 化传输带宽。相反，扩频技术使用的传输带宽比要求的最小信号 带宽大几个数量级，扩展频谱调制能获得很高的频谱利用率。