调制解调基本原理

以 以
P 1
P

cocsosct ct
发"1" "0" 相 发"1" " " 相
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波形
Communication
Ch4 调制解调
受键控的载波相位按 基带脉冲而改变的数字调 制方式。
如，0
相位 “1” 相位 “0”
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。
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3. 调制的分类
3
Communication
（3）调制的分类
Ch4 调制解调
正弦 波调 制
脉冲 调制
模拟调 制
数字调 制
脉冲模 拟调制
脉冲数 字调制
调制方式
常规双边带调幅AM 单边带调制SSB 双边带调制DSB 残留边带调制VSB 频率调制FM 相位调制PM 振幅键控ASK 频移键控FSK 相移键控PSK、DPSK 其他高效调制QAM、MSK等 脉幅调制PAM 脉宽调制PDM 脉位调制PPM 脉码调制PCM 增量调制DM 差分脉码调制DPCM ADPCM等其他方式
发送数据 0 1 0 2DPSK
载波
Ch4 调制解调
1001
相乘输出 低通输出
判决输出
100111
差分输出
10100
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21
0 1
载波反向时
Communication 2PSK系统的原理
发送数据 0 1 0 2DPSK
载波
Ch4 调制解调
1001
相乘输出 低通输出
判决输出
011000
差分输出
10100
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22
1 1
功率谱
Communication 2PSK系统的原理
4）2PSK功率谱特性
Ch4 调制解调

S2 ASK (t )
n
an
g(t

nTs)

cosc t
an

1 0
, ,
以 以
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。
调制
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Communication
2PSK信号的 产生过程
2PSK系统的原理
Ch4 调制解调
可以直接采用模拟调制方法。
St 双极性
mt
数字 0 1 1 0 1
信号
t
SFM t
2FSK t
(a) FM
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(b) 2FSK
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t
幅度调制
Communication
Ch4 调制解调
4.3.3 二进制相移键控
1）2PSK调制原理
mt


an
g
t

nTs


来自百度文库
1, 0,
an 1,概率为P an 0,概率为1 P
a. 2PSK 不归零
模拟调制
cosC t
S2PSK t
载波
b. 2PSK
0
键控调制 移相
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S t
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S2PSK t
解调
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Communication 2PSK系统的原理
2PSK信号相干解调
Ch4 调制解调
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。即采用相干解调
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表达式
Communication
Ch4 调制解调
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，时域表示式为
S2
PSK
(t
)


an g(t nTs) cosct
n


an


1 1
, ,
S2PSK t cos ct K pmt

cos ct
cosc t

,
Kp , an
an 1,以概率P 0,以概率1 P
当相移常数Kp=π时，
S 2 PSK
t
cocsosct ct, ,
an 1,以概率P an 0,以概率1 P
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。
一旦接收端参考相位发生变化，则恢 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。
这种现象通常称为2PSK的“倒” 现象或“反向工作”现象。
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数字调制
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t
相位调制
Communication
Ch4 调制解调
SM t At cosct 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。即 t K pmt
SPM t cos ct K pmt
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调制过程
Communication
Ch4 调制解调
绝对码 1 0 0 1 1 1 0
相对码 0 0 0 1 0 1 1
载波 0相位
2DPSK 0
对相对码按 0 相位 相对码“1”
2PSK规则进行调 相位 相对码“0”
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调制方法
S22DPPSSKK tt
bb’.. 22PDSPKSK 键键控控调调制制
载波
0
移相
S t
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差分码变S 换t
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S2SPS2KDPStK t
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解调
Communication 2DPSK系统的原理
Ch4 调制解调
3）2DPSK信号解调 可采用相干解调和差分相干解调法
Communication
Ch4 调制解调
4 调制解调原理
4.1 概 述
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， 所以称为基带信号，不宜直接在信道中传输。
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。
分为模拟相位调制PM和数字相位调制（相 移键控PSK、DPSK），如图4-2所示。
mt
11 0010 0
数字
t
信号
SPM t
(a) PM
2PSK t
(b) 2PSK
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频率调制
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Communication
SM
t


At cosct
tCh4
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FDM
B. 提高信道的利用率
Ch4 调制解调
以无线电广播的中波波段为例：可用波 段范围为 530KHz~1600KHz，而语音信号
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9K。 只传输一路信号。 浪费！！
9000
530KHz
1600KHz
这一中波波段中就均匀分布着多个电台!!!



0
数字信息"1" 数字信息"0"
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波形
Communication 4.3.3 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
0
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Communication 4.3.3 2PSK系统的原理
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
行绝对调相。也可以直接采用模拟调制方法。
a’a..22DPPSSKK St
差分
双极性 差不分归码零
模模拟拟调调制制
码变换
cosC t
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0
载波反相
Communication 2PSK系统的原理
发送数据 1 0 0 2PSK
载波
Ch4 调制解调
1110
相乘输出 低通输出
判决输出
011000
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1
反向工作现象
Communication 4.3.3 2PSK系统的原理
Ch4 调制解调
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。
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1
Communication
Ch4 调制解调
（2）调制的必要性/目的 ?
A. 便于发送
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，发射天线的尺
度与信号的波长满足一定的关系式时，信号才
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2DPSK
Communication 4.3.3 2PSK系统的原理
Ch4 调制解调
2）2DPSK（差分相移键控）
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。即用载波相位相对变化传
送数字信息，所以又称为相对调相。
令为当前码元初相与前一码元初相之差， 则2DPSK调制的一种规则为
相位变化：
调制解调
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。即
d t
t

K f mt,或t
Kf

mt dt
SFM t cosct K f
t m d


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（频移键控FSK），如图所示。
S t S22PDSPKSK t
BPF
鉴相器 LPF
判决
相码数 输变对(据 出反换码)
数据 输出
本地载波
定时脉冲
(a) 相干解调
S2DPSK t
BPF
LPF
判决
数据 输出
延迟TS
定时脉冲
(b) 差分相干解调
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相干解调波形
Communication 2DPSK系统的原理
S2PSK t
BPF
鉴相器 LPF
本地载波
判决
数据 输出
定时脉冲
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图
Communication 2PSK系统的原理
发送数据 1 0 0 2PSK
载波
Ch4 调制解调
1110
相乘输出 低通输出
判决输出
100111
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用途举例
广播 载波通信、短波无线电话通信 立体声广播 电视广播、传真 微波中继、卫星通信、广播 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 中间调制方式、遥测 中间调制方式 遥测、光纤传输 市话中继线、卫星、空间通信 军用、民用数字电话 电视电话、图像编码 中继数字电话
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P 1
P

S2PSK (t )
n
an
g(t

nTs)

cos
c
t
an


1 1
, ,
以 以
P 1
P
数学表达式形式上完全一样，只是an的取值不同。
因此，参照2ASK功率谱可得到2PSK信号功 率谱也只是基带数字信号频谱的线性搬移。
B2PSK B2DPSK 2 fs
能得到有效的发射。即

l 10
c
f
如：
f
3KHz,

3 108 3 103
105 m, l
104 m
fc
30MHz ,

3 108 3 107
10m, l
1m
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B. 提高信道的利用率
2
Communication
调制原理
4
Communication
Ch4 调制解调
SM t At cosct t
如果为φ(t)常数，A(t)随m(t)成比例变化，则 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4-1所示。
1 0110
t t
t t
t
模拟调制