现代新型调制技术概述讲解
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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。
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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。
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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。
?
C B
?
log2 (1?
s) N
6
第3章 现代新型调制技术概述
? 3.2 信号的表示
7
第3章 现代新型调制技术概述
8
第3章 现代新型调制技术概述
9
第3章 现代新型调制技术概述
I/Q调制器
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第3章 现代新型调制技术概述
11
第3章 现代新型调制技术概述
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第3章 现代新型调制技术概述
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现代通信原理
第3章 现代新型调制技术概述
1
第3章 现代新型调制技术概述
3.1 数字调制的优点
抗干扰性强 纠错能力强 具有信号恢复功能，在长距离传输后仍能保 持相同的信噪比 数据安全性，数据加密功能 更高的频谱利用率 低成本 与数据业务兼容 优异的话音质量
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第3章 现代新型调制技术概述
现代通信数字调制的基本要求：
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第3章 现代新型调制技术概述
? 3.4 数字信号调制应用
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第3章 现代新型调制技术概述
? 4G蜂窝移动通信系统 LTE 上行 OQPPSK 下行OFDM WLAN 802.11-2.4G 跳频FHSS PSK 802.11a-5G OFDM 802.11b-2.4G(wifi)直序扩频DSSS PSK 802.11g-2.4G OFDM 蓝牙 GMSK Zigbee GFSK GPS BPSK 卫星通信 ASK 2FSK MSK 4FSK BPSK QPSK OQPSK 8PSK π/4 –QPSK
第3章 现代新型调制技术概述
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第3章 现代新型调制技术概述
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第3章 现代新型调制技术概述
? 3.3 数字信号调制方法分类
16
第3章 现代新型调制技术概述
近十年来陆续提出的调制技术，如最小频 移键控（MSK ）、高斯滤波最小频移键控 （GMSK ）、正交幅度调制（ QAM ）和 正交频分复用调制（ OFDM ）等称为现代 数字调制技术。
1、通信的传播条件极其恶劣，干扰问题也特别严重，所以常用通信 中的数字调制技术必须具有优良的抗干扰、抗衰落性能。
2、无线通信可供使用的频率资源却非常有限。通过改善调制技术而 提高频谱利用率。 ( 1 ) 占用带宽要窄，且带外辐射要小。 （2）单位频带所容纳用户数多。
3、具有良好的抗误码性能。 4、其他：用户终端小→高的功率效率
多载波调制可通过多种技术途径来实现。包括： 多音实现、正交频分复用（OFDM）、MCCDMA、编码MCM。
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第3章 现代新型调制技术概述
? 3.4 新型数字调制分类
3、恒定包络调制方式 恒定包络调制方式主要有MSK、TFM(平滑 调频)、GMSK等，其中以GMSK为典型代表。 其主要特点是这种已调信号具有包络幅度不变 的特性，其发射功率放大器可以在非线性状态 而不引起严重的频谱扩散；此外，这一类调制 方式可用于非同步检测。这种调制方式的缺点 是频带利用率较低，一般不超过1(bit/s)/Hz。
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第3章 现代新型调制技术概述
22-0
第3章 现代新型调制技术概述
? 3.4 新型数字调制分类
1.可变速率调制 根据移动信道随机变化的情况自适应地改变无
线传输速率：信道条件好时，用较高速率，信道条 件差时，降低传输速率。这种调制方法可以在频谱 效率和系统误码性能两个方面都达到令人满意的程 度。
R
?B ? B
式中：R为数据速率， B为调制射频 RF 信号占用 带宽
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第3章 现代新型调制技术概述
? 香农定理
s
C
?
B log2 (1?
) N
? 式中，C为信道容量 (单位为bit/s 或b/s) ，B为信
道带宽(Hz)，S是信号功率， N是噪声功率。
? ? 最大可能的
BMAX 为 ? BMAX
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第3章 现代新型调制技术概述
? 3.4 新型数字调制分类
4、线性调制方式 线性调制方式主要有各种进制的PSK和QAM等，其中以QPSK
为典型代表。这一类调制方式的频带利用率般都大于1(bit/s)/Hz， 而且随着调制电平数的增加而增加。线性调制方式又可分为频谱高 效和功率高效两种，理论上可以得到大于 2(bit/s)/Hz频带利用率的 调制方式为频谱高效，如8PSK、16QAM、256QAM等。频谱高效 调制方式是通过增加电平数来获得较高的频带利用率的，因此为得 到同样的误码率，就需要较高的信噪比。在移动通信系统中，由于 存在着严重的衰落现象和采用非线性同步检测，故所需要的信噪比 较高。况且系统所能提供的能量又受到限制，所以频谱高效调制方 式目前还不能用于移动通信系统中。功率高效调制为欲获得10－3 误码率仅需14dB信噪比的调制方式，如BPSK和QPSK等。功率高效 调制方式可达到的最高频带利用率为2(bit/s)/Hz。
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
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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
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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。
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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。
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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。
?
C B
?
log2 (1?
s) N
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第3章 现代新型调制技术概述
? 3.2 信号的表示
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第3章 现代新型调制技术概述
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第3章 现代新型调制技术概述
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第3章 现代新型调制技术概述
I/Q调制器
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第3章 现代新型调制技术概述
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第3章 现代新型调制技术概述
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第3章 现代新型调制技术概述
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现代通信原理
第3章 现代新型调制技术概述
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第3章 现代新型调制技术概述
3.1 数字调制的优点
抗干扰性强 纠错能力强 具有信号恢复功能，在长距离传输后仍能保 持相同的信噪比 数据安全性，数据加密功能 更高的频谱利用率 低成本 与数据业务兼容 优异的话音质量
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第3章 现代新型调制技术概述
现代通信数字调制的基本要求：
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第3章 现代新型调制技术概述
? 3.4 数字信号调制应用
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第3章 现代新型调制技术概述
? 4G蜂窝移动通信系统 LTE 上行 OQPPSK 下行OFDM WLAN 802.11-2.4G 跳频FHSS PSK 802.11a-5G OFDM 802.11b-2.4G(wifi)直序扩频DSSS PSK 802.11g-2.4G OFDM 蓝牙 GMSK Zigbee GFSK GPS BPSK 卫星通信 ASK 2FSK MSK 4FSK BPSK QPSK OQPSK 8PSK π/4 –QPSK
第3章 现代新型调制技术概述
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第3章 现代新型调制技术概述
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第3章 现代新型调制技术概述
? 3.3 数字信号调制方法分类
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第3章 现代新型调制技术概述
近十年来陆续提出的调制技术，如最小频 移键控（MSK ）、高斯滤波最小频移键控 （GMSK ）、正交幅度调制（ QAM ）和 正交频分复用调制（ OFDM ）等称为现代 数字调制技术。
1、通信的传播条件极其恶劣，干扰问题也特别严重，所以常用通信 中的数字调制技术必须具有优良的抗干扰、抗衰落性能。
2、无线通信可供使用的频率资源却非常有限。通过改善调制技术而 提高频谱利用率。 ( 1 ) 占用带宽要窄，且带外辐射要小。 （2）单位频带所容纳用户数多。
3、具有良好的抗误码性能。 4、其他：用户终端小→高的功率效率
多载波调制可通过多种技术途径来实现。包括： 多音实现、正交频分复用（OFDM）、MCCDMA、编码MCM。
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第3章 现代新型调制技术概述
? 3.4 新型数字调制分类
3、恒定包络调制方式 恒定包络调制方式主要有MSK、TFM(平滑 调频)、GMSK等，其中以GMSK为典型代表。 其主要特点是这种已调信号具有包络幅度不变 的特性，其发射功率放大器可以在非线性状态 而不引起严重的频谱扩散；此外，这一类调制 方式可用于非同步检测。这种调制方式的缺点 是频带利用率较低，一般不超过1(bit/s)/Hz。
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第3章 现代新型调制技术概述
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第3章 现代新型调制技术概述
? 3.4 新型数字调制分类
1.可变速率调制 根据移动信道随机变化的情况自适应地改变无
线传输速率：信道条件好时，用较高速率，信道条 件差时，降低传输速率。这种调制方法可以在频谱 效率和系统误码性能两个方面都达到令人满意的程 度。
R
?B ? B
式中：R为数据速率， B为调制射频 RF 信号占用 带宽
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第3章 现代新型调制技术概述
? 香农定理
s
C
?
B log2 (1?
) N
? 式中，C为信道容量 (单位为bit/s 或b/s) ，B为信
道带宽(Hz)，S是信号功率， N是噪声功率。
? ? 最大可能的
BMAX 为 ? BMAX
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第3章 现代新型调制技术概述
? 3.4 新型数字调制分类
4、线性调制方式 线性调制方式主要有各种进制的PSK和QAM等，其中以QPSK
为典型代表。这一类调制方式的频带利用率般都大于1(bit/s)/Hz， 而且随着调制电平数的增加而增加。线性调制方式又可分为频谱高 效和功率高效两种，理论上可以得到大于 2(bit/s)/Hz频带利用率的 调制方式为频谱高效，如8PSK、16QAM、256QAM等。频谱高效 调制方式是通过增加电平数来获得较高的频带利用率的，因此为得 到同样的误码率，就需要较高的信噪比。在移动通信系统中，由于 存在着严重的衰落现象和采用非线性同步检测，故所需要的信噪比 较高。况且系统所能提供的能量又受到限制，所以频谱高效调制方 式目前还不能用于移动通信系统中。功率高效调制为欲获得10－3 误码率仅需14dB信噪比的调制方式，如BPSK和QPSK等。功率高效 调制方式可达到的最高频带利用率为2(bit/s)/Hz。