移动通信入门 第三章 移动通信的调制技术
移动通信调制技术介绍
无线传感器网络（WSN）：使用调制技术实现传 感器节点之间的无线数据传输。
卫星通信中的应用
01
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卫星通信系统：利用卫星作为 中继站进行通信
02
02
卫星调制技术：将信号调制到 卫星通信频率上
03
03
卫星通信的优点：覆盖范围广， 传输速度快，抗干扰能力强
04
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卫星通信的应用领域：军事、 航空、航海、应急通信等
4
更高效的调制技术
更高阶的调制技术： 如64QAM、 256QAM等，可 以提高频谱效率
更先进的多天线技 术：如MIMO、 波束赋形等，可以 提高传输速率和覆 盖范围
更智能的调制技术： 如自适应调制、动 态功率控制等，可 以提高系统灵活性 和性能
01
提高信号传输效 率
2
幅度调制技术
幅度调制技术是一
1
种通过改变信号的
幅度来传递信息的
技术。
常见的幅度调制技
2
术包括：调幅
（AM）、调频
（FM）和调相
（PM）。
调幅技术通过改变
3
信号的幅度来传递
信息，具有较高的
抗干扰能力。
调频技术通过改变
4
信号的频率来传递
信息，具有较高的
传输速率和较低的
误码率。
更绿色的调制技术： 如低功耗、低辐射 等，可以降低能耗 和保护环境
更灵活的调制技术
自适应调制技术：根据信道条件自动调整调制方式， 提高传输效率
多载波调制技术：将多个载波组合在一起，提高传 输速率和频谱利用率
智能天线技术：利用多天线阵列，实现空间分集和 波束赋形，提高传输可靠性和覆盖范围
移动通信中的信号处理和调制技术研究
移动通信中的信号处理和调制技术研究移动通信技术在现代社会中起到了至关重要的作用。
从2G到5G，移动通信不断发展和完善，使得人们可以随时随地进行语音通话、短信发送、网络浏览等各项功能。
而在移动通信系统中，信号处理和调制技术则是实现可靠、高效通信的关键。
信号处理是指对发送和接收信号进行处理和优化的一系列技术。
在移动通信系统中，信号处理的任务主要包括信号检测、信号解调和信号恢复。
首先，通过信号检测，接收设备可以确定是否存在通信信号。
其次，信号解调是将接收到的模拟信号转换为数字信号。
最后，通过信号恢复，恢复原始的数据。
在信号处理技术中，有一种重要的技术被广泛应用于移动通信领域，即数字信号处理技术（DSP）。
DSP技术通过数字方式对信号进行采样、调试和处理，具有高精度、高抗干扰、高稳定性等优点。
在移动通信系统中，DSP技术被用于实现对信号的解调、滤波、编解码等关键功能。
除了信号处理技术，移动通信系统中的调制技术也是不可或缺的一部分。
调制技术是指将数字信号转换为模拟信号或模拟信号转换为数字信号的过程。
通过调制技术，数字信号可以在信道中进行传输，并在接收端进行解调还原为原始信号。
调制技术的关键是选择合适的调制方法和技术参数。
在移动通信系统中，常用的调制方法有频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）、码分多址（CDMA）和正交频分多址（OFDMA）等。
这些调制方法在不同的移动通信标准中被广泛采用。
例如，GSM系统采用了TDMA调制方法，CDMA2000系统采用了CDMA调制方法，而LTE和5G系统则采用了OFDMA调制方法。
除了调制方法，调制技术的参数也对通信性能产生了重要影响。
例如，调制度、带宽、调制速率等参数的选择，都会直接影响到通信系统的信号质量、频谱效率和容量等重要指标。
除了信号处理和调制技术，移动通信系统中还有其他关键的技术和算法，如信道编码、自适应调制、多天线技术等。
这些技术和算法对于提高通信系统的性能和可靠性起到了重要作用。
移动通信中的数字调制技术
•
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1/4
• 培训的目的
1.了解数字调制原理和特点 2.了解移动通信系统中的各种调制技术
2020/2/29
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• 调制的概念
将待传送的基带信号加到高频载波上进行传输的过程，即按照 调制信号（基带信号）的变化规律去改变载波的某些参数的过程。
其简单模型可以表示为：
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9/4
• 码元速率
码元：数字信号中每一个符号的通称。即可以用二进制表示，也可以用其 它进制的数表示。 码元传输速率，又称为码元速率或传码率。码元速率又称为波特率，指每 秒信号的变化次数。若数字传输系统所传输的数字序列恰为二进制序列， 则等于每秒钟传送码元的数目，而在多电平中则不等同。单位为"波特",常 用符号"Baud"表示，简写为"B"
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传输数字信号时也有三种基本的调制方式：幅移键控(ASK)、 频移键控(FSK)和相移键控(PSK)。 它们分别对应于用载波（正弦波）的幅度、频率和相位来传递数 字基带信号，可以看成是模拟线性调制和角度调制的特殊情况。 理论上，数字调制与模拟调制在本质上没有什么不同，它们都是 属正弦波调制。但是，数字调制是调制信号为数字型的正弦波调 制，而模拟调制则是调制信号为连续型的正弦波调制。 在数字通信的三种调制方式（ASK、FSK、PSK)中，就频带利用率 和抗噪声性能（或功率利用率）两个方面来看，一般而言，都是 PSK系统最佳。所以PSK在中、高速数据传输中得到了广泛的应用。
2020/
1.符号速率 符号速率*扩频因子=码片速率,符号速率=码片速率/扩频因子
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chapt-3调制技术
– 相位连续的频移键控 – 相位不连续的频移键控
2、信号组成
S2
FSK
(t
)
A c os (2f1t A c os (2f 2t
1 2
) )
定义：
(1)标称载频
f0
f1 f2 2
(2)频移宽度 f0 f2 f1
传“1” 传“0”
ak
bk 2PSK调制
2PSK(bk)
2DPSK(ak)
bk 1
Ts
二进制差分相移键控（DPSK）（续）
1. 2DPSK信号的解调
– 相干解调（同步检测法或极性比较法）
已调2DPSK信号
BPF a
c
d
LPF
抽样判决
cosct
载波同步 b
位同步 cp(t)
2PSK解调
bk
e
f
ak
TS
bk-1
码反变换
– 特点
• 采用同步解调法，需有一个和载波保持同频同 相的相干振荡信号，否则会造成解调后的波形 失真，一般采用锁相环路或窄带滤波来提取同 步信号；
• 实现困难，技术要求高，设备复杂；
频移键控FSK
一、调制原理 用基带数据信号控制载波频率。当传
送“1”码时送出一个频率f1，传送“0”码 时送出另一个频率f0。
– 调制信号：数字型正弦调制、连续性正弦调 制
– 质量标准：模拟信号-信噪比（SNR） 数字信号-误码率（BER调制技术的要求
移动通信信道的特点
– 带宽有限，取决于可 使用频率资源和信道 的传播特性
– 干扰和噪声影响大， 移动通信的电磁工作 环境决定
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。
移动通信的编码与调制技术
移动通信的编码与调制技术在当今高度互联的时代，移动通信已经成为我们生活中不可或缺的一部分。
从日常的语音通话、短信交流，到高清视频播放、在线游戏，移动通信技术的不断发展为我们带来了越来越便捷和丰富的体验。
而在这背后，编码与调制技术起着至关重要的作用。
首先，我们来谈谈编码技术。
编码，简单来说，就是将信息转换为特定的代码形式，以便于传输和存储。
在移动通信中，常用的编码技术包括信源编码和信道编码。
信源编码的主要任务是减少信息的冗余度，提高传输效率。
例如，在语音通信中，我们不会传输连续的声音信号，而是对其进行采样和量化，将模拟的声音信号转换为数字形式。
通过合理的编码算法，可以去除那些人耳不太敏感的部分，从而在不影响语音质量的前提下减少数据量。
信道编码则是为了提高通信的可靠性。
由于移动通信环境复杂，信号在传输过程中容易受到各种干扰和衰减。
信道编码通过在原始信息中添加一些冗余信息，使得接收端能够检测和纠正传输过程中产生的错误。
常见的信道编码方式有卷积码、Turbo 码等。
接下来，我们再看看调制技术。
调制就像是给信息穿上不同的“外衣”，以便让它们能够在无线信道中顺利传输。
在移动通信中，常见的调制方式有幅度调制（AM）、频率调制（FM）和相位调制（PM）。
幅度调制是根据信息的变化改变载波的幅度；频率调制则是改变载波的频率；相位调制则是改变载波的相位。
而现代移动通信系统中，更广泛采用的是数字调制技术，如二进制相移键控（BPSK）、正交相移键控（QPSK）、正交幅度调制（QAM）等。
以 QPSK 为例，它将信息编码为四个不同的相位状态，每个相位状态代表两个比特的信息。
这样，在相同的带宽下，能够传输更多的信息。
QAM 则更进一步，它同时改变载波的幅度和相位，从而可以在一个符号中传输更多的比特。
例如 16QAM 可以在一个符号中传输 4 比特的信息。
编码与调制技术的选择并非是孤立的，而是需要根据具体的通信需求和系统条件来综合考虑。
调制技术
现代移动通信中的调制技术通信2班陈铭铎15号调制技术的概念在移动通信中，信源产生的原始信号绝大部分需要经过调制，变换为适合于在信道内传输的信号，才能在线路中传输。
把输入信号变换为适合于通过信道传输的波形，这一变换过程成为调制。
通常把原始信号称为调制信号，也称基带信号；被调制的高频周期性脉冲起运载原始信号的作用，因此称载波。
调制技术其实也就是实现了信源与信道的频带匹配。
调制技术的主要功能1.频率变换：为了采用无线传送方式，如将（0.3MHz～3.4kHz）有效带宽内的信号调制到高频段上去。
2.实现信道复用：例如将多路型号互不干扰地安排在同一物理信道中传输。
3.提高抗干扰性：抗干扰性（即可靠性）与有效性互相制约，通常可通过牺牲有效性来提高抗干扰性，如FM替代AM。
调制原理形式调幅、调频和调相是调制的三种基本形式。
1.调幅(AM)：用调制信号控制载波的振幅，使载波的振幅随着调制信号变化。
已调波称为调幅波。
调幅波的频率仍是载波频率，调幅波包络的形状反映调制信号的波形。
调幅系统实现简单,但抗干扰性差,传输时信号容易失真。
2.调频(FM)：用调制信号控制载波的振荡频率，使载波的频率随着调制信号变化。
已调波称为调频波。
调频波的振幅保持不变，调频波的瞬时频率偏离载波频率的量与调制信号的瞬时值成比例。
调频系统实现稍复杂，占用的频带远较调幅波为宽，因此必须工作在超短波波段。
抗干扰性能好，传输时信号失真小，设备利用率也较高。
3.调相(PM)：用调制信号控制载波的相位，使载波的相位随着调制信号变化。
已调波称为调相波。
调相波的振幅保持不变，调相波的瞬时相角偏离载波相角的量与调制信号的瞬时值成比例。
在调频时相角也有相应的变化，但这种相角变化并不与调制信号成比例。
在调相时频率也有相应的变化，但这种频率变化并不与调制信号成比例。
在模拟调制过程中已调波的频谱中除了载波分量外在载波频率两旁还各有一个频带，因调制而产生的各频率分量就落在这两个频带之内。
电子科技大学《移动通信原理》 第三章 移动通信中的信源编码和调制解调技术
第三章 移动通信中的信源编码和调制解调技术
7
典型波形编码方式
PCM：Pulse-Code Modulation
2014年3月
1 1 1
* a1 a2
1 1 1
16
推广： b1 b2
2014年3月
第三章 移动通信中的信源编码和调制解调技术
数字调制器
exp j 2p f c t
二进制序列 比特变 符号
基带调 制
成形滤 波
si t
图3.3 数字调制器功能框图
2014年3月
各类二进制调制波形
14
数字调制技术分类
不恒定包络 ASK(幅移键控) QAM(正交幅度调制) MQAM(星座调制) FSK (频移键控) BFSK(二进制频移键控) MFSK(多进制频移键控) BPSK(二进制相移键控) DPSK(差分二进制相移键控) QPSK OQPSK(偏移QPSK) (正交四相 p/4QPSK 相移键控) DQPSK(差分QPSK) MSK(最小频移键控) GFSK(高斯滤波MSK) TFM(平滑调频)
对于M阶调制信号，有：
E s Eb log 2 M Eb log 2 M N0 N0 N0
2014年3月
第三章 移动通信中的信源编码和调制解调技术
18
频带利用率
也是带宽效率
每赫兹可用带宽可以传输的信息速率: R W b s Hz
R：为信息比特速率 R R log M s 2 W：信号所需带宽
移动通信调制技术
移动通信调制技术在当今信息高速传递的时代，移动通信已经成为我们生活中不可或缺的一部分。
无论是日常的电话沟通、社交媒体的互动，还是各种在线应用的使用，背后都离不开移动通信技术的支持。
而在移动通信技术中，调制技术扮演着至关重要的角色。
什么是移动通信调制技术呢？简单来说，调制就是把我们要传输的信息，比如声音、图像、数据等，加载到适合在信道中传输的高频信号上的过程。
这个高频信号就像是一辆“运输工具”，而我们的信息就是要被运输的“货物”。
通过调制，这些“货物”能够更有效地在通信信道中传输。
为了更好地理解调制技术，我们先来看看为什么需要它。
首先，原始的信息信号往往频率较低，而且可能包含很多复杂的成分。
如果直接传输这些低频信号，会面临很多问题。
比如，低频信号在传输过程中容易受到干扰和衰减，传输的距离和效率都会受到很大限制。
而通过调制，把信息加载到高频信号上，就能够增强信号的抗干扰能力，提高传输效率，扩大传输范围。
移动通信中常用的调制技术有很多种，比如幅度调制（AM）、频率调制（FM）和相位调制（PM）。
幅度调制是比较简单和直观的一种调制方式。
在幅度调制中，高频载波信号的幅度会随着原始信息信号的变化而变化。
比如说，原始信息信号较强时，载波的幅度就会变大；原始信息信号较弱时，载波的幅度就会变小。
这种调制方式容易实现，但它的抗干扰能力相对较弱。
频率调制则是根据原始信息信号的变化来改变载波的频率。
当原始信息信号幅度大时，载波的频率就会增加；当原始信息信号幅度小时，载波的频率就会减小。
频率调制具有较好的抗干扰性能，但它需要更宽的频带资源。
相位调制是通过改变载波的相位来传输信息的。
原始信息信号的变化会导致载波相位的相应变化。
相位调制在数字通信中应用广泛，因为它能够实现高效的数据传输。
除了上述这些传统的调制方式，随着技术的不断发展，还出现了一些更先进的调制技术，比如正交幅度调制（QAM）。
QAM 是一种同时改变载波幅度和相位的调制方式，它能够在相同的带宽内传输更多的数据，大大提高了频谱利用率和数据传输速率。
《移动通信》课程教学大纲
《移动通信》课程教学大纲移动通信课程教学大纲
第一章：移动通信基础知识
1.1 无线通信基本概念
1.2 移动通信系统发展历程
1.3 移动通信系统架构与组成
1.4 移动通信标准与规范
1.5 移动通信频谱分配与管理
第二章：无线信道与调制技术
2.1 无线信道特点与分类
2.2 移动通信信道传播模型
2.3 调制与解调技术
2.4 近场通信技术
第三章：移动通信系统网络结构
3.1 移动通信系统网络架构
3.2 移动通信系统中的信令与控制
3.3 移动通信系统中的移动性管理第四章：移动通信协议与接口
4.1 GSM协议与接口
4.2 CDMA协议与接口
4.3 LTE协议与接口
4.4 5G协议与接口
第五章：移动通信网络优化与管理5.1 移动通信网络规划与优化
5.2 移动通信网络性能管理
5.3 移动通信网络故障排除与维护第六章：移动通信安全与隐私保护
6.1 移动通信安全机制
6.2 移动通信隐私保护技术
6.3 移动通信法律与政策
附件：
1、移动通信相关术语表
2、移动通信系统架构图
3、移动通信系统频谱分配图
法律名词及注释：
1、通信法：规定了与通信相关的法律法规，包括通信基础设施建设、通信服务管理、通信内容监管等内容。
2、信息安全法：对网络安全、信息处理和传输等方面进行了规范，并对相关的犯罪行为提出了相应的处罚和制裁。
3、隐私保护法：保护个人和组织的隐私权利，规定了个人信息的收集、存储、使用和披露等方面的限制和要求。
移动通信中的数字调制技术
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25/4
• 信道编码
将待传送的基带信号加到高频载波上进行传输的过程，即按照 调制信号（基带信号）的变化规律去改变载波的某些参数的过程。
其简单模型可以表示为：
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• 多址技术
将待传送的基带信号加到高频载波上进行传输的过程，即按照 调制信号（基带信号）的变化规律去改变载波的某些参数的过程。
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15/4
• 典型数字调制
将待传送的基带信号加到高频载波上进行传输的过程，即按照 调制信号（基带信号）的变化规律去改变载波的某些参数的过程。
其简单模型可以表示为：
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16/4
• 二进制数字调制方式的性能比较
2ASK和2PSK所需要的带宽是码元速率的2倍；2FSK所需的带宽比2ASK和2PSK都要高。 各种二进制数字调制系统的误码率取决于解调器输入信噪比r。在抗加性高斯白噪 声方面，相干2PSK性能最好，2FSK次之， 2ASK最差。 ASK是一种应用最早的基本调制方式。其优点是设备简单，频带利用率较高；缺点
移动通信数字调制技术介绍
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• 培训的目的
1.了解数字调制原理和特点 2.了解移动通信系统中的各种调制技术
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• 调制的概念
将待传送的基带信号加到高频载波上进行传输的过程，即按照 调制信号（基带信号）的变化规律去改变载波的某些参数的过程。
其简单模型可以表示为：
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现归纳如下：
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• 几个速率关系
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。
第3章 移动通信中的编码和调制技术(3)
0
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第3章 移动通信中的编码和调制技术
二、信道编码的分类：
移动通信系统中，常用到的信道编码： 奇偶校验码 重复码 循环冗余校验码 分组码 卷积码
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第3章 移动通信中的编码和调制技术
１、奇偶校验码：
特点：编码速率较高； 只能发现奇数个错误，不能纠错。 编码过程： 把信源编码后的信息流分成等长码组； 在每一信息组之后加入一位校验码元。 奇校验：10110010 偶校验：10110010 101100101 101100100
信噪比
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第3章 移动通信中的编码和调制技术
一、 信道编码原理（续）
信道编码是通过增加相关的冗余数据来提 高系统性能，也就是以增加传输带宽为代 价来取得编码增益的。
牺牲有效性 提高可靠性
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第3章 移动通信中的编码和调制技术
信道编码：在发射机的基带部分，信道编 码器按照某种确定的约束规则，把一段数 字信息映射成另一段包含更多数字比特的 码序列，然后把已被编码的码序列进行调 制以便在无线信道中传送。 信道译码：接收机可以用信道编码的约束 规则来检测或纠正由于在无线信道中传输 而引入的一部分或全部的误码。 用于检测错误的信道编码称做检错编码； 可纠错的信道编码被称做纠错编码。
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第3章 移动通信中的编码和调制技术
第3章 移动通信中的编码和调制技术
3.1 3.2 3.3 3.4 概述 编码技术 调制技术 扩频技术
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第3章 移动通信中的编码和调制技术
第3章 移动通信的编码和调制技术
3.1 概述 3.2 编码技术
3.2.1 信源编码 3.2.2 信道编码 3.2.3 交织编码
移动通信原理与系统——第三章 移动通信中的信源 编码和调制技术
根据ak ,h ,Tb可以重写一个码元内 2FSK信号表达式:
sFSK
(t)
cos(ct
akd t
k
)
cos ct
ak
h
Tb
t
k
cosct k (t)
式中
k (t) ak
h
Tb
k
kTb t (k 1)Tb
称作附加相位。
Mobile Communication Theory
3.3.1 相位连续的FSK
Mobile Communication Theory
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。
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13kbps和6.5kbps，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。
f2
f1
f1
f2
f2
(a) 相位不连续的FSK波形
(b) 相位连 续的FSK波形
图 3.4 2FSK信号的波形
Mobile Communication Theory
3.3.1 相位连续的FSK
由图3.4可以看出，相位不连续的2FSK信号在码元交 替时刻，波形是不连续的，而CPFSK信号是连续的， 这使得它们的功率谱特性很不同。图3.5分别是它们的 功率谱特性例子。
移动通信系统中的调制技术
移动通信系统中的调制技术在当今高度互联的世界中，移动通信已经成为我们生活中不可或缺的一部分。
从简单的语音通话到高清视频流、在线游戏和各种智能应用，移动通信技术的不断发展让我们能够随时随地与世界保持联系。
而在这一庞大的通信系统背后，调制技术扮演着至关重要的角色。
那么，什么是调制技术呢？简单来说，调制就是将信息（比如语音、图像、数据等）加载到适合在通信信道中传输的高频载波信号上的过程。
这个过程就像是把货物（信息）装进合适的车辆（载波信号），以便它们能够在道路（通信信道）上顺利运输。
在移动通信系统中，常用的调制技术有多种。
其中，幅度调制（AM）和频率调制（FM）是比较早期和基础的调制方式。
幅度调制通过改变载波信号的幅度来携带信息，而频率调制则是通过改变载波信号的频率来实现信息的传递。
然而，随着移动通信需求的不断增长和技术的进步，更复杂和高效的调制技术逐渐崭露头角。
例如，相位调制（PM）就是一种重要的调制方式。
它通过改变载波信号的相位来传输信息。
相比幅度调制和频率调制，相位调制具有更高的频谱效率，能够在有限的带宽内传输更多的信息。
而在现代移动通信系统中，数字调制技术得到了广泛的应用。
其中，最常见的数字调制技术包括幅移键控（ASK）、频移键控（FSK）和相移键控（PSK）。
幅移键控通过改变载波信号的幅度来表示不同的数字信号，频移键控则是通过改变载波信号的频率来实现数字信号的传输，相移键控则是依靠改变载波信号的相位来传递数字信息。
在移动通信中，正交振幅调制（QAM）是一种非常重要的调制技术。
QAM 同时利用了振幅和相位的变化来传输信息，从而大大提高了数据传输的效率。
比如，16QAM、64QAM 等就是常见的 QAM 调制方式。
数字越多，意味着每个符号能够携带的信息量就越大，但同时对信道条件的要求也更高。
调制技术的选择对于移动通信系统的性能有着重要的影响。
首先，不同的调制技术具有不同的频谱效率。
频谱效率越高，就能在相同的带宽内传输更多的数据，这对于频谱资源日益紧张的移动通信来说至关重要。
《5G移动通信系统及关键技术》第03章 5G无线技术3.2-3.3
3.2.1 灵活双工技术
载波聚合（Carrier Aggregation，CA）——将多个不同频率（或者相同） 的载波聚合成一个更宽的频谱，同时也可以把一些不连续的 频谱碎片聚合到一起，从而达到提高带宽的效果 载波聚合、非载波聚合都可以采用灵活双工技术。 载波聚合应用场景中，网络可将原用于上行传输的频带用于 下行传输，并将该频带配置成辅载波辅小区； 非载波聚合应用场景中，网络可将原用于上行传输的频带用 于下行传输，并将该频带和上行频带配置成配对的频带。
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3.2.2 同频同时双工
双工干扰分两类：
➢ 发射天线到接收天线的直达波 ➢ 经过多物体反射的多径到达波
全双工技术包括两方面：
➢ 全双工系统的自干扰抑制技术 ➢ 组网技术
双工干扰消除越多，系统频谱效率增益越大， 双工干扰被完全消除，则系统容量提升1倍。
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3.2.2 同频同时双工
3、同时同频全双工中的干扰消除技术
简单，用户间干扰较小，但是受传输中信道衰落的影响比较 大。 – 间隔扩展子载波（Comb Spread Subcarriers），其特点是 通过频域扩展，增加频率分集，从而减少了信道衰落的影响。
多载波技术
(a) 分组子载波方式 (b) 间隔扩展thogonal Frequency Division Multiplexing）技 术是主流无线通信所采用的信号形式
Duplex，CCFD ——通信双方能够使用相同的时间、相同的频 率，同时发射和接收无线信号，从而将频谱效 率翻倍。 同频同时全双工的关键在于干扰的有效消除。
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3.2.2 同频同时双工
2、同频同时全双工节点
节点基带信号经射频调制，从发射天线发出，而接收天线正在 接收来自期望信源的通信信号。
第3章 移动通信数字调制解调技术
上述由0与1组成的基带二进制进一步推广至PSK和MQAM调制。
ASK信号波形
FSK信号波形
PSK信号波形
3.2 最小移频键控-相位连续的FSK
设要发送的数据为 ak 1 ，码元长度为 Tb ，在一个码元时间 f 2 的正弦信号表示，例如： 内，它们分别用两个不同频率 f1 、
3.2 最小移频键控-相位连续的FSK
Tb 可以重写一个码元内2FSK信号表达式为： 根据 ak、h 、
h s FSK t coswc t a k wd t k cos w t a t k k coswc t k t c Tb
调制。
3.1 调制技术概述
移动通信系统中信号为什么要进行调制，什么是调制？ 调制的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。
蜂窝移动通信系统对数字调制技术的要求： ① 为了在衰落条件下获得所要求的误码率（BER），需要 好的载噪比（C/N）和载干比 （C/I）性能。 ② 所用的调制技术必须在规定频带约束内提供高的传输速 率，以（bit/s）/Hz为单位。 ③ 应使用高效率的功率放大器，而带外辐射又必须降低到 所需要求（−60dB～−70dB）。 ④ 恒定包络。 ⑤成本低，易于实现。
3.1 调制技术概述
数字调制是将数字基带信号通过正弦型载波相乘调制成带通 型信号，其基本原理是用数字基带信号0或1去控制正弦载波 中的一个参量，若控制载波的幅度就称为振幅键控ASK，若
控制载波的频率就称为频率键控FSK，若控制载波的相位就
称为相位键控PSK，若联合控制载波的幅度与相位两个参量 就称为幅度相位调制（又称为正交幅度调制QAM）。若将
现在相同调制指数h情况下，CPFSK的带宽要比一般的2FSK带宽
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3.3二进制数字调制技术
3.3二进制数字调制技术
除此之外，2FSK信号还有其他解调方法，比如鉴频法、差分检测法、过零检测法 等。下图给出了过零检测法的原理框图及各点时间波形。
2FSK在数字通信中应用较为广泛。国际电信联盟（ITU）建议在数据传输速率 低于1200b/s时采用2FSK体制。2FSK可以采用非相干接收方式，接收时不必利用信号 的相位信息，因此特别适合应用于衰落信道/随参信道（如短波无线电信道）的场合， 这些信道会引起信号的相位和振幅随机抖动和起伏。
在第一代蜂窝移动通信系统中采用的是模拟调频（FM）传输模拟语音，信令系
统采用二进制频移键控（2FSK）调制技术。第二代数字蜂窝移动通信系统GSM系统采
用高斯最小频移键控（GMSK）调制，IS-54系统和PDC系统采用π/4四相相对相移键控
（π/4-DQPSK）调制，CDMA系统（IS-95）的下行信道采用正交相移键控（QPSK）调
于基带信号而言频率非常高，适合于信道传输。对信号源的编码信息进行处理，使其
变为适合于信道传输形式的过程，就是调制。调制通过改变高频载波的幅度、相位或
频率，使其随着基带信号的变化而变化；而解调则是将基带信号从载波中提取出来的
逆变换过程。调制前的基带信号称为调制信号，经过调制后的基带信号叫作已调信号。
已调信号是带通信号。
3.4 多进制数字调制
DQPSK信号的解调方法和QPSK信号的解调方法类似也有两类，即极性比较法和 相位比较法。左图是DQPSK信号极性比较法解调原理方框图。由图可见DQPSK信号的 极性比较法解调原理和QPSK信号的一样，只是多一步码反变换，将相对码变成绝对 码。
DQPSK信号相位比较法解调原理方框图如右图所示。由此图可见，它和 2DPSK信号相位比较法解调的原理基本一样，只是由于现在的接收信号包含正交 的两路已调载波，故需要用两个支路差分相干解调。
制、上行信道采用偏移四相相移键控（OQPSK）调制。第三代数字蜂窝系统将采用
多进制正交幅度调制（MQAM）、平衡四相（BQM）扩频调制、复四相扩频调制
（CQM）、双四相扩频调制（DQM）技术。
3.2 调制技术的分类
调制方式很多，根据调制信号的形式可分为模拟调制和数字调制；根据调制信号 改变载波参量（幅度、频率或相位）的不同，模拟连续波调制又可分为幅度调制 （AM）、频率调制（FM）和相位调制（PM）。数字调制也有三种方式：幅度键控 （ASK）、频移键控（FSK）和相移键控（PSK）。
从第二代蜂窝移动通信系统开始，都是采用数字调制技术，和模拟调制相比，数 字调制和解调的抗噪性能更好，编码和纠错的技术更复杂，通信系统安全性和可靠性 更高。数字调制的分类如图所示。
3.2 调制技术的分类
3.3二进制数字调制技术
3.3二进制数字调制技术
下图为2ASK信号时间的波形，如下图所示：
2ASK信号的产生方法通常有两种：模拟调制法（相乘器法）和键控法，相应的调制 器如图所示。
3.3二进制数字调制技术
2ASK信号有两种基本的解调方法：非相干（noncoherent）解调（包络检波法） 和相干（coherent）解调（同步检测法），相应的接收系统组成框图如图所示。
在传输过程中，噪声电压和信号一起改变了振幅，所以2ASK是受噪声影响 最大的调制技术，现已较少应用。
3.3二进制数字调制技术
3.3二进制数字调制技术
3.3二进制数字调制技术
3.3二进制数字调制技术
2PSK信号的解调通常采用相干解调法，解调器原理框图如图所示。 2PSK信号相干解调各点时间波形如右图所示。
3.3二进制数字调制技术
3.3二进制数字调制技术
2DPSK信号的相位并不直接代表基带信号，而相应的2DPSK信号的典型波形如图所示。
2DPSK调制器原理框图如图左所示。右图是2DPSK信号极性比较法解调原理框图。
3.3二进制数字调制技术
下图是2DPSK信号相位比较法解调原理框图及各点波形。
3.4 多进制数字调制
3.4 多进制数字调制
图左是相乘法产生QPSK信号原理框图，图右是相位选择法产生QPSK信号原理框 图。QPSK信号的解调原理如下图所示。由于QPSK信号可以看作是两个正交2PSK信号 的叠加，所以用两路正交的相干载波去解调，可以很容易地分离这两路正交的2PSK 信号。相干解调后的两路并行码元a和b，经过并/串变换后，成为串行数据输出。
第三章 移动通信的调制技术
目录
1 3.1 调制技术的概念 2 3.2 调制技术的分类 3 3.3 二进制数字调制技术 4 3.4多进制数字调制
1. 调制技术的概念
3.1调制技术的概念
信号源的编码信息中含有直流分量和频率较低的交流分量，称为基带信号。基带
信号一般不能直接作为传输信号，必须有一个载波来运载基带信号。载波的频率相对
3.4 多进制数字调制
2. 四进制差分相移键控（DDQPSK） DDQPSK信号的产生方法和QPSK信号的产生方法类似，只是需要把输入基带信号
先经过码变换器把绝对码变成相对码再去调制（或选择）载波。下图给出了用正交调 相法产生DDQPSK信号的原理方框图。图中a和b为经过串/并变换后的一对码元，它需 要再经过码变换器变换成相对码c和d后才与载波相乘。