第12章 数字调制新技术
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：
无线网络技术导论课后习题及答案
无线网络技术导论课后习题及答案.(共24页)-本页仅作为预览文档封面，使用时请删除本页-第一章名词解释1、无线体域网：无线局域网是由依附于身体的各种传感器构成的网络。
2、无线穿戴网：是指基于短距离无线通信技术与可穿戴式计算机技术、穿戴在人体上、具有智能收集人体和周围环境信息的一种新型个域网。
3、TCP/IP:P12,即传输控制协议/因特网互联协议，又名网络通讯协议，是Internet最基本的协议、Internet国际互联网络的基础，由网络层的IP协议和传输层的TCP协议组成。
4、OSI RM:即开放系统互连参考模型。
第一章简答1、简述计算机网络发展的过程。
答：计算机网络发展过程可分为四个阶段。
第一阶段：诞生阶段；第二阶段：形成阶段；第三阶段：互联互通阶段；第四阶段：高速网络技术阶段。
（如果想加具体事例查p1-2）2、无线网络从覆盖范围可以分成哪些类？请适当举例说明。
答：无线网络从覆盖范围可分为如下三类。
第一类：系统内部互连/无线个域网，比如：蓝牙技术，红外无线传输技术；第二类：无线局域网，比如：基本服务区BSA，移动Ad Hoc网络；第三类：无线城域网/广域网，比如：蜂窝系统等。
3、从应用的角度看，无线网络有哪些？要求举例说明。
答：从无线网络的应用角度看，可以划分出：①无线传感器网络，例如能实时监测、感知和采集各种环境或监测对象的信息并通过无线方式发送到用户终端；②无线Mesh网络，例如Internet中发送E-mail；③无线穿戴网络，例如能穿戴在人体上并能智能收集人体和周围环境信息；④无线体域网，例如远程健康监护中有效地收集信息。
4、现在主流的无线网络种类有哪些？答：P5（不确定）WLAN,GPRS,CDMA ，wifi5、什么是协议？请举例说明。
答：P9第一段第三句；协议是指通信双方关于如何进行通信的一种约定。
举例：准确地说，它是在同等层之间的实体通信时，有关通信规则和约定的集合就是该层协议，例如物理层协议、传输层协议、应用层协议。
樊昌信《通信原理》(第7版)课后习题(新型数字带通调制技术)【圣才出品】
第8章新型数字带通调制技术思考题8-1 何谓MSK？其中文全称是什么？MSK信号对每个码元持续时间T B内包含的载波周期数有何约束？答：（1）MSK信号是指一种相位连续、包络恒定并且占用带宽最小的二进制正交2FSK 信号。
（2）其中文全称是最小频移键控。
（3）MSK信号每个码元持续时间T B内包含的波形周期数必须是1/4载波周期数的整数倍。
8-2 试述MSK信号的6个特点？答：MSK信号的6个特点：（1）其频率间隔为2FSK信号的最小频率间隔；（2）其每个码元持续时间T B内包含的波形周期数必须是1/4载波周期数的整数倍；（3）附加相位在码元间是连续的；（4）包络是正弦形；（5）正交的两路码元是偏置的；（6）对相邻频道干扰小。
8-3 何谓GMSK？其中文全称是什么？GMSK信号有何优缺点？答：（1）在进行MSK调制前将矩形信号脉冲先通过一个高斯型的低通滤波器。
这样的体制称为GMSK。
（2）其中文全称是高斯最小频移键控。
（3）GMSK信号的优缺点：①优点：进一步减小了对邻道的干扰。
②缺点：有码间串扰。
8-4 何谓OFDM？其中文全称是什么？OFDM信号的主要优点是什么？答：（1）OFDM是指一类多载波并行调制的体制。
（2）其中文全称是正交频分复用（3）OFDM信号的主要优点：①各路已调信号是严格正交的，接收端能完全地分离各路信号。
②能够充分利用频带。
③每路子载波的调制制度可以不同，根据各个子载波处信道特性的优劣不同采用不同的体制，并且可以自适应地改变调制体制以适应信道特性的变化。
8-5 在OFDM信号中，对各路子载频的间隔有何要求？答：在OFDM信号中，为了使各路子载波信号相互正交，要求各路子载频间隔大于或等于1/T B，T B为码元持续时间。
8-6 OFDM体制和串行单载波体制相比，其频带利用率可以提高多少？答：设一OFDM系统中共有N路子载波，子信道码元持续时间为T B，每路子载波均采用M进制的调制，则它占用的频带宽度为频带利用率为单位带宽传输的比特率若用单个载波的M进制码元传输，为得到相同的传输速率，则码元持续时间应缩短为T B／N，而占用带宽等于2N／T B，故频带利用率为因此并行的OFDM体制和串行的单载波体制相比，频带利用率大约可以增至2倍。
第12章微机原理与接口技术答案欧青立编
第12章串行通信与串行接口习题12.1 什么是串行通信？串行通信与并行通信相比，有哪些基本特点？【参考答案】串行通信是指使用一条数据线，将数据一位一位地依次传输，每一位数据占据一个固定的时间长度。
其只需要少数几条线就可以在系统间交换信息，特别适用于计算机与计算机、计算机与外设之间的远距离通信。
如果一组数据的各数据位在多条线上同时被传输，这种传输方式称为并行通信。
并行通信是把一个字符的各数位用几条线同时进行传输，传输速度快，信息率高。
但它比串行通信所用的电缆多，故常用在传输距离较短(几米至几十米)、数据传输率较高的场合。
12.2 在串行通信中有哪几种数据传送方式，各有什么特点？【参考答案】在串行通信中，按照在同一时刻数据流的方向可分为三种基本传送模式：单工传送、半双工传送和全双工传送。
单工传送方式仅支持在一个方向上的数据传送。
即由设备A传送到设备B。
在这种传送模式中，A只作为发送器，B只作为接收器。
半双工传送方式支持在设备A和设备B之间交替地传送数据。
即设备A为发送器发送数据到设备B，设备B为接收器。
也可以设备B做发送器发送数据到设备A，设备A 为接收器。
由于A、B之间仅一根数据传送线，它们都有独立的发送器和接收器，所以在同一个时刻只能进行一个方向的传送。
全双工传送方式支持数据在两个方向同时传送。
即设备A可发送数据到设备B，设备B也可以发送数据到设备A，它们都有独立的发送器和接收器，并有两条传送线。
12.3 全双工和半双工通信的区别是什么？在二线制电路上能否进行全双工通信？为什么？【参考答案】全双工是指在二线上可以同时进行收发两个动作，半双工是指在二线上在某一个时刻只能进行收发中的一个动作。
全双工和半双工通信，双方都既是发送器又是接收器。
两者的区别在于全双工可以同时发送和接收。
半双工不能同时双向传输，只能分时进行。
在二线制电路上是不能进行全双工通信的，只能单端发送或接收。
因为一根信号线，一根地线，同一时刻只能单向传输。
第02章 数字调制技术-2
x x 1 3 x4 x ， 1 x4 x 1 x5 x 2 1
3
x6 x 1
扩频通信中的伪随机码 扩频通信中的伪随机码
1、伪随机编码调制：m序列 性质：
... c1x 1
现代移动通信系统
2-2-22
2-2-21
扩频通信中的伪随机码 扩频通信中的伪随机码
1、伪随机编码调制：m序列
【定义】本原多项式 若一个n次多项式f (x)满足下列条件：
1. 2. 3.
扩频通信中的伪随机码 扩频通信中的伪随机码
1、伪随机编码调制：m序列
经过大量的计算，常用本原多项式已列成表备 查。部分本原多项式如下表所示：
现代移动通信系统 2-2-10
B1
信源 数据 调制
B2
B2
B1
数据 解调 信宿
扩频调制
扩频解调
伪随机码发生器
伪随机码发生器 同步电路
扩频通信基本原理图
伪随机编码（PN码：Pseudo Noise Code）
现代移动通信系统 2-2-9
扩频通信原理： 扩频通信原理：DS
1、直接序列扩频方式（简称：直扩方式、DS方式）
S ) N
1．所传信号的带宽必须远大于信息的带宽
2．所产生的射频信号的带宽与所传信息无关
在信道容量C 不变时，如S/N 很小，则必须使用足 够大的带宽B 来传输信号。
现代移动通信系统
2-2-5
现代移动通信系统
2-2-6
2.5 扩频调制技术 ：历史
扩频通信的概念是由好莱坞女演员Hedy Lamarr 和钢 琴家George Antheil于1941年提出的。
通信原理第六版
通信原理第六版:《通信原理第六版》是2013年8月1日工业出版社出版的图书，作者是樊昌信、曹丽娜。
内容简介:《通信原理（第6版）》内容可以分为3部分。
一部分（第1章一第5章）阐述通信基础知识和模拟通信原理。
其中第2章（确知信号）是为了满足一些学校和专业的需要而增加的，对于许多本科通信工程专业的教学，完全可以跳过此章；第3章（随机信号）视需要情况可以作复习性讲述。
第二部分（第6章～第10章）主要论述数字通信、模拟信号的数字传输和数字信号的接收原理。
由于技术的不断发展和创新，数字调制和数字带通传输的内容非常丰富，将其放在一章内讲述会使篇幅过长，故分为两章（第7章和第8章）讲述，并且第8章的内容可以视需要，选用其中一部分学习，或者跳过不学，不会影响后面章节的理解。
第三部分（第11章～第14章）讨论数字通信中的编码和同步等技术，以及简要介绍诵倍网的概念。
作者简介:樊昌信，西安电子科技大学教授，博士生导师。
中国通信学会理事，中国电子学会学术工作委员会委员。
通信工程专家。
北京人。
著有《通信原理》、合著有《沃尔什函数及其在通信中的应用》。
曹丽娜，西安电子科技大学副教授。
图书目录:第1章绪论1.1 通信的基本概念1.2 通信系统的组成1.3 通信系统分类与通信方式1.4 信息及其度量1.5 通信系统主要性能指标1.6 小结思考题习题第2章确知信号2.1 通知信号的类型2.2 确知信号的频域性质2.3 确知信号的时域性质2.4 小结思考题习题第3章随机过程3.1 随机过程的基本概念3.2 平稳随机过程3.3 高斯随机过程3.4 平稳随机过程通过线性系统3.5 窄带随机过程3.6 正弦波加窄带高斯噪声3.7 高斯白噪声和带限白噪声3.8 小结思考题习题第4章信道4.1 无线信道4.2 有线信道4.3 信道的数学模型4.4 信道特性对信号传输的影响4.5 信道中的噪声4.6 信道容量4.7 小结思考题习题参考文献第5章模拟调制系统5.1 幅度调制（线性调制）的原理5.2 线性调制系统的抗噪声性能5.3 非线性调制（角度调制）原理5.4 调频系统的抗噪声性能5.5 名种模拟调制系统的比较5.6 频分复用和调频立体声5.7 小结思考题习题参考文献第6章数字基带传输系统6.1 数字基带信号及其频谱特性6.2 基带传输的常用码型6.3 数字基础信号传输与码间串扰6.4 无码间串拢的基带传输特性6.5 基带传输系统的抗噪声性能6.6 眼图6.7 部分响应和时域均衡6.8 小结思考题习题参考文献……第7章数字带通传输系统第8章新型数字带通调制技术第9章模拟信号的数字传输第10章数字信号的最佳接收第11章差错控制编码第12章正交编码与伪随机序列第13章同步原理第14章通信网附录A 巴塞伐尔定理附录B 误差函数值表附录C 贝塞尔函数值表附录D 式（7.5—18）和式（7.5—20）的推导附录E 带通模拟信号抽样定理的证明附录F A律的推导附录G 式（10.4—1）的计算附录H 式（10.5—7）的推导附录I 伽罗华域GF（2m）附录J 英文缩写名词对照表附录K 部分习题答案。
现代数字通信技术-第三章-数字调制ppt课件
4状态8PSK TCM码结构
以4状态8PSK网格编码调制为例，如图6-2，它是 Ungerboeck 1975研究出的第一种TCM码。
第一部分 差分编码
第二部分 卷积编码
第三部分 分集映射
.
19
§3.3 TCM网格编码调制
网格编码调制器的一般构成法
把4状态8PSK TCM码的概念推广到一般。网格编 码调制（TCM）一般由三部分组成：第一部分是差分 编码，它与第三部分的合理结合可以解决接收端解 调时信号集相位的混淆问题。第二部分是卷积编织 器，将m比特编码成m+1比特。第三部分叫分集映射 （mapping by set partitioning），其任务将一个 （m+1）比特组对应为一个调制符号输出。（m+1） 比特组有2m+1种可能的组合，调制后的信号集星座 （constellation）想要与之一一对应，显然必须是 2m+1点的星座。
第三章 数字调制
§3.1 数字调制概述 简单数字调制 2ASK 2FSK BPSK DBPSK等 多进制调制 相移键控 QPSK 8PSK 正交幅度调制 16QAM 256QAM等
.
1
§3.1 数字调制概述
QPSK（4PSK） 信号星座图
01
01
00 11
10 11
.
00
10
现代新型调制技术概述讲解
第3章 现代新型调制技术概述
? 3.5 调制和解调电路识读
有了调制解调的方法，还需要依靠具体的电 路去实现才能完成调制解调的任务，用于实现调 制和解调功能的电路即称为调制解调电路。
调制电路总是与振荡器、高频功放等电路结 合在一起的，而解调电路则是无线接收、放大电 路结合在一起，因此，调制解调电路的识读就离 不开无线发射和接收系统的分析。
产业化问题→成本低易于实现
3
第3章 现代新型调制技术概述
? 功率有效性
反映调制技术在低功率电平情况下保证系统误 码性能的能力。可表述成在接收机输入端特定 的误码概率下，每比特的信号能量与噪声功率 谱密度之比。
?p ?
Eb N0
4
第3章 现代新型调制技术概述
? 带宽有效性 ?B
在给定的带宽条件下每赫兹的数据通过率， 反映调制技术在一定的频带内容纳数据的能力。
25
第3章 现代新型调制技术概述
无线收发系统既可以由分立元器件组成，也 可以由无线收发芯片或无线收发模块组成，因 此，需要区别以下三种情况进行调制解调电路的 识读和讨论： 无线收发芯片及模块中的调制解调 电路；分立元器件组成的无线收发系统的调制解 调电路；由集成乘法电路组成的调制解调电路。
可变速率QAM调制，它保持数据传输的码元速 率不变，即波特率不变，但根据信道条件的好坏， 增加或减少每码元的电平数目。这等效于改变比特 传输速率。
21
第3章 现代新型调制技术概述
? 3.4 新型数字调制分类
2.多载波调制（MCM） 多载波调制的原理是将所要传输的数据流分解
成若干个比特流，每个子数据流具有低得多得传 输比特速率，并且用这些数据流去并行调制若干 个载波。多载波调制的主要优点是具有抗无线信 道时间弥散的特性。
通信原理新型数字带通调制技术
第八章 新型数字带通调制技术 (8.1-8.2)
1
主要内容 第8章 新型数字带通调制技术
8.1 正交振幅调制(QAM) 8.2 最小频移键控和高斯最小
频移键控 8.3 正交频分复用
2
8.1 正交振幅调制(QAM)
① 问题旳提出：
A. 多进制相移键控（MPSK）旳频带利用率 高，功率利用率较高；
( 1,-1) ( 3,-1)
-1
-3
(-3,-3) (-1,-3) ( 1,-3) ( 3,-3)
-3
-1
1
I路 3
8
8.1 正交振幅调制(QAM)
B. 复合相移法：它用两路独立旳QPSK信号叠加， 形成16QAM信号。
9
8.1 正交振幅调制(QAM)
⑧ 16QAM信号和16PSK信号旳性能比较：
20
8.2 最小频移键控和高斯最小频移键控
④ 因为1和0是任意常数，故必须同步有
sin(1 0 )Ts 0 cos(1 0 )Ts 1
(1 0 )Ts 2m f1 f0 m / Ts
⑤ 当m = 1时是最小频率间隔，最小频率间隔等于 1/Ts。
21
8.2 最小频移键控和高斯最小频移键控
13
8.1 正交振幅调制(QAM)
实例：一种用于调制解调器旳传播速率为 9600 b/s旳16QAM方案，其载频为1650 Hz，滤波器带宽为2400 Hz，滚降系数为 10％。
A
1011 1001 1110 1111
2400
1010 1000 1100 1101 0001 0000 0100 0110
⑥ 对于相干解调，则要求初始相位是拟定旳，在接
受端是预知旳，这时能够令1 - 0 = 0。
第三章 调制技术(2)QAM及OFDM
1
信号间的正交性
若两个周期为T 的模拟信号s1(t) 和 s2(t) 互相正交，则有:
T
0 s1 (t)s2 (t)dt 0
若M个周期为T 的模拟信号s1(t)，s2(t)，…，sM(t)构成一个 正交信号集合，则有:
T
0si (t)s j (t)dt 0
距离等于
d1
AM
8
0.393AM
而16QAM信号的相邻点欧氏距离等于
d2
2 AM 3
0.471 AM
d2和d1的比值就
AM
d1 AM
代表这两种体制
的噪声容限之比。
d2
(a) 16QAM
10
(b) 16PSK
第3章 新型数字带通调制技术
按上两式计算，d2超过d1约1.57 dB。但是，这时是在最大 功率（振幅）相等的条件下比较的，没有考虑这两种体制 的平均功率差别。16PSK信号的平均功率（振幅）就等于 其最大功率（振幅）。而16QAM信号，在等概率出现条件 下，可以计算出其最大功率和平均功率之比等于1.8倍，即 2.55 dB。因此，在平均功率相等条件下，16QAM比16PSK 信号的噪声容限大4.12 dB。
b1 p1＝p2 , b2 q2 , q3 b3 p3 p4 , b4 q4 q5 ,
20
第3章 新型数字带通调制技术
3.2.4 MSK信号的功率谱
MSK信号的归一化（平均功率＝1 W时）单边功率谱
密度Ps(f)的计算结果如下
2
Ps (
f
)
32Ts
2
调制解调课程设计
调制解调课程设计一、教学目标本章节的教学目标旨在让学生掌握调制解调的基本原理和应用，包括了解调制解调的概念、方法和过程，能够运用调制解调技术进行信号的传输和接收。
具体目标如下：1.知识目标：–了解调制解调的基本概念和原理。
–掌握不同类型的调制解调技术及其应用。
–理解调制解调技术在通信系统中的重要性。
2.技能目标：–能够运用调制解调技术进行信号的传输和接收。
–能够分析和解决调制解调过程中出现的问题。
–能够运用调制解调技术设计简单的通信系统。
3.情感态度价值观目标：–培养对调制解调技术的兴趣和好奇心，激发学习的动力。
–培养团队合作意识和沟通能力，通过实验和讨论等方式共同解决问题。
–培养创新思维和解决问题的能力，鼓励学生提出新的观点和方法。
二、教学内容本章节的教学内容主要包括调制解调的基本原理、不同类型的调制解调技术及其应用。
具体内容如下：1.调制解调的基本原理：–调制的概念和目的，调制的作用和原理。
–解调的概念和目的，解调的作用和原理。
2.不同类型的调制解调技术：–模拟调制技术，包括调幅、调频和调相。
–数字调制技术，包括二进制调制、QAM和OFDM等。
3.调制解调技术的应用：–调制解调技术在无线通信中的应用，如移动通信和无线局域网。
–调制解调技术在有线通信中的应用，如电话通信和有线电视。
三、教学方法本章节的教学方法采用多种教学手段，以激发学生的学习兴趣和主动性。
具体方法如下：1.讲授法：教师通过讲解调制解调的基本原理和概念，引导学生理解并掌握相关知识。
2.讨论法：学生分组讨论不同类型的调制解调技术及其应用，促进学生之间的交流和合作。
3.案例分析法：分析实际案例，让学生了解调制解调技术在通信系统中的应用和实际效果。
4.实验法：学生进行调制解调实验，亲身体验信号的传输和接收过程，增强对知识的理解和应用能力。
四、教学资源本章节的教学资源包括教材、参考书、多媒体资料和实验设备。
具体资源如下：1.教材：选择适合学生水平的调制解调教材，提供系统的理论知识。
通信原理简答题答案1（个人整理）
通信原理简答题答案1（个人整理）通信原理第六版课后思考题第1章绪论1、何谓数字信号何谓模拟信号两者的根本区别是什么答：数字信号：电信号的参量仅可能取有限个值；模拟信号：电信号的参量取值连续；两者的根本区别在于电信号的参量取值是有限个值还是连续的。
2、画出模拟通信系统的一般模型。
3、何谓数字通信数字通信有哪些优缺点答：数字通信即通过数字信号传输的通信，相对模拟通信，有以下特点：1）传输的信号是离散式的或数字的；2）强调已调参数与基带信号之间的一一对应；3）抗干扰能力强，因为信号可以再生，从而消除噪声积累；4）传输差错可以控制；5）便于使用现代数字信号处理技术对数字信号进行处理；6）便于加密，可靠性高；7）便于实现各种信息的综合传输3、画出数字通信系统的一般模型。
答：4、按调制方式，通信系统如何分类答：分为基带传输和频带传输5、按传输信号的特征，通信系统如何分类答：按信道中传输的是模拟信号还是数字信号，可以分为模拟通信系统和数字通信系统6、按传输信号的复用方式，通信系统如何分类答：频分复用（FDM），时分复用（TDM），码分复用（CDM）7、通信系统的主要性能指标是什么第3章随机过程1、随机过程的数字特征主要有哪些它们分别表征随机过程的哪些特征答：均值：表示随机过程的n个样本函数曲线的摆动中心。
方差：表示随机过程在时刻t相对于均值a(t)的偏离程度。
相关函数：表示随机过程在任意两个时刻上获得的随机变量之间的关联程度。
2、何谓严平稳何谓广义平稳它们之间的关系如何答：严平稳：随机过程(t)的任意有限维分布函数与时间起点无关。
广义平稳：1）均值与t无关，为常数a。
2）自相关函数只与时间间隔=-有关。
严平稳随机过程一定是广义平稳的，反之则不一定成立。
4、平稳过程的自相关函数有哪些性质它与功率谱的关系如何答：自相关函数性质：(1)R(0)=E[]——的平均功率。
(2)R()=R(-)——的偶函数。
(3)——R()的上界。
第三章 调制技术(2)QAM及OFDMPPT课件
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11
第3章 新型数字带通调制技术
实例：在下图中示出一种用于调制解调器的传输速率 为9600 b/s的16QAM方案，其载频为1650 Hz，滤波器 带宽为2400 Hz，滚降系数为10％。
A
2400
1011 1001 1110 1111 1010 1000 1100 1101 0001 0000 0100 0110
经推导，需满足：
si n1 (0)Ts 0
即：
f1f0 n/2Ts
所以，对于相干接收，保证正交的2FSK信号的最小频率间隔等于 1 / 2Ts。
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14
第3章 新型数字带通调制技术
3.2.2 MSK信号的基本原理
MSK信号的频率间隔
MSK信号的第k个码元可以表示为
sk(t)cosst(a 2T ks tk) (k1)Ts tkT s
码组间的正交性 ——可用互相关系数来描述。
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2
第3章 新型数字带通调制技术
3.1 正交振幅调制(QAM)
对于多进制数字调制MPSK和MDPSK，带宽占用小， 信噪比要求低，为人们所喜爱，但是，在MPSK体制中， 随着M的增大，相邻相位的距离越来越小，噪声容限随之 减小，误码率难以保证。为了改善在M大时的噪声容限， 发展了QAM体制。
从载波周期上看： 无论两个信号频率f1和f0等于何值，这两种码元包含的正 弦波数均相差1/2个周期。 例如:对于比特“1”和“0”，一个码元持续时间内分别有2 个和1.5个正弦波周期。（见下图）
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17
第3章 新型数字带通调制技术
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18
第3章 新型数字带通调制技术
通信原理-新型数字调制_1
16QAM信号的解调
——正交相干解调
MQAM信号的谱零点带宽
以上两式适用于其他线性数字调制信号。
频带利用率：
（bps/Hz）
以上两式也适用于其他线性数字调制信号。
第8章
新型数字调制
通信原理（第7版）
樊昌信 曹丽娜 编著
本章内容:
第8章 新型数字调制
正交振幅调制 （QAM） 最小移频键控（MSK） 高斯最小移频键控（GMSK） 正交频分复用（OFDM）
§8.1
正交振幅调制 （QAM）
（Quadrature Amplitude Modulation，QAM）
(-3,3) (-3,1)
垂直4ASK星座
abcd
(3,3)
(3,1)
(0,-2.61)
(-3,-3)
(-1,-1) (-1,1) Nhomakorabea水平4ASK星座 (3,-3)
2种振幅值 8种相位值
(0,-4.61)
星型16QAM
3种振幅值
方型16QAM 12种相位
在多径衰落信道中，信号振幅和相位取值越多，受到的 影响越大，因而星型 比方型更具有吸引力。
一种振幅和相位联合键控的数字调制技术
需求背景
观察MPSK的星座图：
问题引出
解决途径
容易想到的一种办法：
-----往往会受发射功率的限制。
设计思想
(星座结构)
可行性方案：
振幅 和 相位 联合键控的调制方式。
举例 对比
最大振幅同为AM
最小 距离
16QAM信号
最小 距离
16PSK信号
式中： Xk = Akcosk，Yk = -Aksink Ak、k、 Xk和Yk分别可以取多个离散值
基本数字调制
基本数字调制什么是数字调制？在通信领域中，数字调制（Digital Modulation）是一种将数字信号转换成模拟信号的过程。
在数字通信中，信息以离散的形式传输，因此需要将数字信号转换为模拟信号以便在信道中传输。
数字调制技术所做的就是通过将数字信号调制到高频载波上，使其能够在信道中传输。
数字调制可以分为基带调制和带通调制两种方式。
基带调制是将数字信号直接调制到基带频率上，这种方式适用于短距离传输。
而带通调制则是将数字信号调制到射频频率带上，这样可以实现远距离传输和抗干扰能力强。
基本数字调制的分类基本数字调制主要包括以下四种调制方式：1.ASK（Amplitude Shift Keying）调制： ASK调制是一种将数字信号调制到载波上的调制方式。
在ASK调制中，载波的幅度会根据数字信号的取值而变化。
即当传输的比特为1时，载波的幅度为A，当传输的比特为0时，载波的幅度为0。
这种调制方式简单易实现，但对噪声和干扰比较敏感。
2.FSK（Frequency Shift Keying）调制： FSK调制是一种将数字信号调制到载波频率上的调制方式。
在FSK调制中，载波的频率会根据数字信号的取值而改变。
即当传输的比特为1时，载波的频率为f1，当传输的比特为0时，载波的频率为f2。
这种调制方式在抗干扰能力方面较好，但调制复杂度较高。
3.PSK（Phase Shift Keying）调制： PSK调制是一种将数字信号调制到载波相位上的调制方式。
在PSK调制中，载波的相位会根据数字信号的取值而改变。
即当传输的比特为1时，载波的相位为θ1，当传输的比特为0时，载波的相位为θ2。
这种调制方式适用于高速传输，但对抗多径传播的干扰较为敏感。
4.QAM（Quadrature Amplitude Modulation）调制： QAM调制是一种将数字信号同时调制到载波的幅度和相位上的调制方式。
在QAM调制中，载波的幅度和相位会根据数字信号的取值而变化。
CH1 现代调制解调技术1
M 2
N
与二进制数字调制系统相类似，若用多进制数字基 带信号去调制载波的振幅、频率或相位，则可相应 地产生多进制数字振幅调制、多进制数字频率调制 和多进制数字相位调制。
11
1.1 多进制数字振幅调制系统（MASK）
M 进制数字振幅调制信号的载波幅度有M 种取值，在 每个符号时间间隔 Ts 内发送M 个幅度中的一种幅度 的载波信号。 一、时域表达式
多进制数字相位调制是利用载波的多种不同相位来表 征数字信息的调制方式。
M 进制数字相位调制信号可以表示为：
其中 g(t )为信号包络波形，通常为矩形波，幅度为1；
n 为第n 个码元对应的相位，共有M 种取值。
23
M 进制数字相位调制信号也可以表示为正交形式：
令A＝ 1
式中 同相分量 正交分量
24
主要特点： 微蜂窝小区结构 数字化技术---语音信号数字化 新的调制方式---GMSK、QPSK等 TDMA、CDMA 频谱利用率高，系统容量大 便于实现通信安全保密 能提供多种业务服务，提高通信系统的通用性
3
移动通信系统的发展
第二代数字蜂窝移动通信系统
历史回顾：1995年，美国的高通公司（Qualcomm）提出了一种采用码 分多址（CDMA)方式的数字蜂窝系统技术解决方案（IS-95 CDMA)， 目前已分别在中国香港、韩国、北美、中国大陆等国家和地区投入使 用，用户反映良好。 CDMA系统的主要特点：
导频/TPC/业务信道/信 令/分组业务码时分复用
扩频因子
4-512（3.84Mcps） 4-256 (3.6864Mcps)
反向信道结构
9
采用多进制数字调制系统的原因:
在信道频带受限时，为了提高频带利用率，通常其代 价是增加信号功率和实现上的复杂性。 由信息传输速率 Rb 、码元传输速率 RB 和进制数M 之 RB 间的关系 B 频带利用率
第12章 计算机通信
1. MAC地址 网络中的每一个主机都有一个物理地址，也称硬件地址 或 MAC 地址（Media Access Address，介质访问地址）。 MAC地址是一个全局地址，而且要保证世界范围内唯一。 主机的MAC地址实际上是其连网所用的网卡上的地址，通常 每一块网卡都带有一个全球唯厂商要向IEEE的注册管理委 员会购买地址的前3个字节，作为生产厂商的唯一标识，后3 个字节由生产厂商自行分配，并在生产网卡时固化在ROM中。
第 12 章 计算机通信——概述
通信协议
计算机通信系统由多个互联的节点组成，通信各节点之 间传送的信号必须要有一些基本的规则。 就像使用不同语言的人之间需要一种通用语言才能交流 一样，网络节点之间的通信也需要一种通信双方都能理解 的通用语言，遵守一些事先约定好的规则，这种通用语言 和规则就是通信协议。
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第 12 章 计算机通信——信息的编码
调制与解调
在实际的通信过程中，往往需要在数字信号和模拟信号 之间进行多次转换。 把数字信号转换为模拟信号称为调制。 把模拟信号还原为数字信号称为解调。 完成调制和解调的设备叫做调制解调器，也称为 Modem 。
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模拟信号
模拟信号是一种连续变化的波，模拟信号的基本特征是频 率和振幅。
在传送模拟信号时，每隔一定的距离就要通过放大器来增强信 号的强度，但与此同时，由噪声引起的信号失真也随之放大。 传输距离增大时，多级放大器的串联会导致失真的叠加，从而 使得信号的失真越来越大。
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第 12 章 计算机通信——信息的编码
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第 12 章 计算机通信——寻址
通信原理重点知识总结
第一章绪论1、通信的目的：传递消息中所包含的信息。
2、信息：是消息中包含的有效内容3、模拟信号信号的参量取值是连续(不可数、无穷多）的（抽样信号未量化仍为模拟信号）数字信号信号的参量取值是可数的有限的4、按照信道中传输的是模拟信号还是数字信号，相应地把通信系统分为模拟通信系统和数字通信系统;按照传输媒介、通信系统可分为有线通信系统和无线通信系统5、模拟消息⇔原始电信号（基带信号);基带信号⇔已调制信号(带通信号）6、数字通信系统模型信源编码与译码目的：①提高信息传输的有效性②完成模/数转换信道编码与译码目的:增强抗干扰能力，提高可靠性基本的数字调控方式有振幅键控（ASK）、频移键控(FSK)、绝对相移键控(PSK)、相对(差分)相移键控(DPSK)按同步的公用不同，分为载波同步、位同步、群（帧）同步、网同步7、数字通信的特点优点①抗干扰能力强,且噪声不积累②传输差错可控③便于用现代数字信号处理技术对数字信息进行处理、变换、存储。
（便于将来自不同信源的信号综合到一起传输）④易于集成，使通信设备微型化，重量轻⑤易于加密处理，且保密性好缺点：①需要较大的传输带宽②对同步要求高8、按信号复用方式分类:频分复用、时分复用、码分复用按信号特征分类：模拟通信系统和数字通信系统按传输媒介分类：有线通信系统和无线通信系统频分复用是用频谱搬移的方法是不同信号占据不同的频率范围;时分复用是用脉冲调制的方法使不同的信号占据不同的时间区间；码分复用是用正交的脉冲序列分别携带不同的信号。
9、单工、半双工和全双工通信单工通信：消息只能单方向传输的工作方式半双工通信:通信双方都能收发消息，但不能同时收发的工作方式全双工通信：通信双方可同时进行收发消息的工作方10、信息及其度量P（x）表示信息发生的概率，I表信息中所含的信息量上式中对数的底:若a = 2，信息量的单位称为比特（bit) ，可简记为b若a = e，信息量的单位称为奈特（nat)，若a = 10,信息量的单位称为哈特莱(Hartley）。
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则可算出 d16PSK=0.39, d16QAM=0.47 。 d16QAM>d16PSK ，
16QAM的抗干扰能力优于16PSK。 当信号的平均功率受限时，MQAM 的优点更为显著，因 为MQAM信号的峰值功率与平均功率之比为
k
L( L 1)
L/2 i 1
2
2 (2i 1)2
(12-8)
图12-2给出了四电平QAM的调制解调原理框图中各点的 基本波形。 从 4QAM 的调制解调过程可以看出，系统可在一路 ASK 信 号频率带宽的信道内完成两路信号的同时传输。所以，利用
Hale Waihona Puke 正交载波调制技术传输 ASK 信号，可使频带利用率提高一倍，
达到 2b/(s·Hz) 。如果将其与多进制或其他技术结合起来， 还可进一步提高频带利用率。
第12章 数字调制新技术
12.1.3QAM的抗噪性能 对于方型 QAM ，可以看成是由两个相互正交且独立的 多电平ASK信号叠加而成的。因此，利用多电平信号误码率 的分析方法，可得到M进制QAM的误码率为
E 1 3 log L b 2 Pe 1 erfc 2 L 1 n0 L
第12章 数字调制新技术
随着输入数据的不同， QPSK 信号的相位会在这四种相 位上跳变，每相隔2Tb,相位跳变量可能为±90°或±180°，
如图12-9(a)中的箭头所示。当码组由00→11或01→10，即发
生对角过渡时，产生 180°的载波相位跳变。这种相位跳变 引起包络起伏，当通过非线性部件后，使已经滤除的带外分 量又被恢复出来，导致频谱扩展，增加对邻波道的干扰。为 了消除180°的相位跳变，在QPSK基础上提出了OQPSK调制 方式。
图 12-4(a) ～ (d) 中的平均功率分别为 6A2 、 6A2 、 6.83A2 和
。因此，在信号功率相等的条件下，图12-4(d)中的最
小信号距离最大，其次为图12-4(a)和图12-4(b)中的，图12-4(c) 中的最小。图12-4(d)中的最小信号距离比图12-4(a)和图12-4(b)
现象呢？为了回答这个问题，我们先分析一下QPSK信号的相
位转移图。
第12章 数字调制新技术
图12-8QPSK信号限带前后的波形 （a）理想的QPSK;（b）滤波后的QPSK
第12章 数字调制新技术
表12-1输入数据的串/并变换
第12章 数字调制新技术
图12-9信号的相位关系(图中的-1代表0) (a)QPSK信号；(b)OQPSK信号
正交的载波叠加而成的，每路载波被一组离散的振幅 {Am}、
{Bm}所调制，故称这种调制方式为正交振幅调制。其振幅Am 和Bm可以表示成
Am d m A Bm em A
(12-2)
式中 , A是固定的振幅，与信号的平均功率有关。 (dm,em)表示 QAM调制信号矢量端点在信号空间的坐标， 由输入数据决定。
第表 1212-2 章 数字调制新技术 同相支路中码元转换时刻的相位变化
数据序列
I t0 Qt1 I t2
OQPSK 信 号在 t2 时的 相位变化 信号矢 量 Q 0
数据序列
I t0 Qt1 I t2
OQPSK 信 号在 t2 时的 相位变化
初始
初始 t1 ,t2 I 1 0 1 0° t1 1 I 0 0 Q t1 ,t2 Q I t2
12.3最小频移键控（MSK）
OQPSK 由于在正交支路引入 Tb/2 的偏移，
QPSK 中的 180°的相位突跳现象， 但每隔 b/2 信号可能发生
±90°的相位变化。最小频移键控追求信号相位路径的连续性， 是二进制连续相位FSK(CPFSK)的一种。
MSK又称快速频移键控 (FFSK)，“快速”二字指的是这种
图12-7给出了M进制方型QAM的误码率曲线。
(12-9)
式中，M=L2；Eb为每比特码元能量；n0为噪声单边功率谱密度。
第12章 数字调制新技术
图12-7 M进制方型QAM的误码率曲线
第12章 数字调制新技术
12.2交错正交相移键控（OQPSK）
12.2.1OQPSK的提出 前面讨论过 QPSK 信号，它的频带利用率较高，理论值达 2b/(s·Hz)。但是，如图12-8所示，滤波后的QPSK信号其包络 的最大值与最小值之比为无穷大，这种现象是必须加以避免 的。那么，是否能够对 QPSK 信号加以适当改造，以克服这一
第12章 数字调制新技术
对16QAM来说 ,L=4, 所以k16QAM=1.8。至于 16PSK 信号的平 均功率就等于它的最大功率 ( 恒定包络 ) ，因而 k16PSK=1, 这说 明 k16QAM 大于 k16PSK 约 2.55dB 。这样，以平均功率相等为条件，
16QAM的相邻信号距离超过 16PSK约4.19dB。
中的大 1dB ，比图 12-4(c) 的大 1.6dB 。对于 M=16 来说，若要求
最小信号空间距离为 2A ，则有多种分布形式的信号空间。两 种具有代表意义的信号空间如图12-5所示。
第12章 数字调制新技术
在图 12-5(a) 中，信号点的分布成方型，故称之为方型 QAM 星座，它也被称为标准型 QAM 。在图 12-5(b) 中，信号点 的分布成星型，故称之为星型 QAM 星座。利用式 (12-3) ，可
d MPSK
2 sin M
(12-6)
而MQAM时，若星座为矩形，则最小距离为
d MQAM
2 L 1
2 M 1
(12-7)
第12章 数字调制新技术
由式(12-6) 及 (12-7) 可知，当M=4 时， d4PSK=d4QAM。事实 上，4PSK与4QAM的星座图相同。但当M>4 时，例如M=16，
第12章 数字调制新技术
12.2.2OQPSK的基本原理 OQPSK是在QPSK基础上发展起来的一种恒包络数字调制技 术，是QPSK的改进型，也称为偏移四相相移键控(OffsetQPSK), 有时又称为参差四相相移键控(SQPSK)或双二相相移键控 (Double QPSK)等。它与QPSK有同样的相位关系，也是把输入 码流分成两路，然后进行正交调制；不同点在于它将同相和正 交两支路的码流在时间上错开了半个码元周期。由于两支路码 元半周期的偏移，每次只有一路可能发生极性翻转，因此不会 发生两支路码元同时翻转的现象。所以，OQPSK信号相位只能 跳变0°或±90°,不会出现180°的相位跳变。这就使得星座图 中的信号点只能沿正方形的四个边移动，不再会出现对角线移 动。为了说明这点，表12－2给出了同相支路中码元转换时刻 的相位变化，表中矢量是两路矢量的合成。
方型QAM
Pav= (A2/16) (4×2+8×10+4×18)=10A2
星型QAM
(12-4)
Pav=(A2/16) (8×2.612+8×4.612)=14.03A2
(12-5)
第12章 数字调制新技术
图12-6MQAM星座图
第12章 数字调制新技术
假设已调信号的最大幅度为 1，不难算出MPSK时星座图 上信号点的最小距离为
第12章 数字调制新技术
图12-3 16PSK、16QAM和16APK星座图 (a)16PSK;(b)16QAM;(c)16APK
第12章 数字调制新技术
图12-4 8QAM的信号空间
第12章 数字调制新技术
A2 Pav M
4.73A2
2 2 ( d e m m) m 1
M
(12-3)
第12章 数字调制新技术
图12-11
OQPSK解调器方框图
第12章 数字调制新技术
＋1
输入数据 T
－1
＋1
＋1
－1
＋1
＋1
－1
－1
＋1
t
奇数据 {a2 k－1 }
＋1
＋1
2T
＋1 －1 －1
t
偶数据 {a2 k}
＋1 －1
1 2
＋1 －1
＋1
t
Q信道 s(t){a 2 k－1 }
t
图12-12 OQPSK波形及矢量图
第12章 数字调制新技术
12.1 正交振幅调制(QAM)
12.1.1 QAM调制解调原理 正交振幅调制的一般表达式为
y(t ) Amcosct Bmsin ct , 0 t Tb
(12-1)
第12章 数字调制新技术
式中,Tb为码元宽度，Am和Bm为离散的振幅值，m=1,2,…,M, M 为Am和Bm的个数。由上式可以看出，已调信号是由两路相互
第12章 数字调制新技术
QAM的调制和相干解调的原理方框图如图 7- 47 所示。 在 调制器中，输入数据经过串/并变换分成两路，再分别经过二电 平到L电平的变换，形成Am和Bm。为了抑制已调信号的带外辐 射， Am和Bm要通过预调制低通滤波器; 再分别与相互正交的两
路载波相乘， 形成两路ASK调制信号; 最后将两路信号相加就
第12章 数字调制新技术
图 12 2 4
QAM -
调 制 解 调 时 图 12 1 中 各 点 波 形
第12章 数字调制新技术
12.1.2 QAM的星座图
信号矢量端点的分布图称为星座图。以十六进制调制为 例，采用 16PSK 时，其星座图如图 12-3(a) 所示。若采用振幅 与相位相结合的 16 个信号点的调制，两种可能的星座如图 12 － 3(b) 、 (c) 所示，其中，图 12-3(b) 为正交振幅调制，记作 16QAM ；图 12-3(c) 是话路频带 (300 ～ 3400Hz) 内传送 9600b/s 的一种国际标准星座图，常记作16APK。 QAM信号的结构不是惟一的。例如，在给定信号空间中的 信号点数目为M=8时，要求这些信号点仅取两种振幅值，信号 点之间的最小距离为 2A 的情况下，几种可能的信号空间如图 12-4所示。