第5章調(diào)制的基本概念forstudent

第2部分

數(shù)字調(diào)制技術(shù)

侯春萍

2023/2/41天津大學(xué)電子信息工程學(xué)院通信系數(shù)字調(diào)制概述編碼與調(diào)制的權(quán)衡網(wǎng)格編碼調(diào)制（TCM）多載波調(diào)制和OFDM主要內(nèi)容2023/2/42天津大學(xué)電子信息工程學(xué)院通信系參考書數(shù)字通信—基礎(chǔ)與應(yīng)用（第二版）DigitalCommunicationFundamentalsandApplications（SecondEdition）[美]BernardSklar著(徐平平等譯),電子工業(yè)出版社。數(shù)字通信（第三版）DigitalCommunications（ThirdEdition）[美]JohnG.Proakis著（張力軍等譯），電子工業(yè)出版社現(xiàn)代數(shù)字通信原理曹志剛等著，清華大學(xué)出版社移動(dòng)通信中的關(guān)鍵技術(shù)吳偉陵編著，北京郵電大學(xué)出版社2023/2/43天津大學(xué)電子信息工程學(xué)院通信系第5章數(shù)字調(diào)制總結(jié)5.1數(shù)字調(diào)制、解調(diào)的基本概念為什么要調(diào)制？

將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成適合信道傳輸?shù)牟ㄐ?，或者說將數(shù)字信號(hào)映射成與信道特性相匹配的形式。2023/2/44天津大學(xué)電子信息工程學(xué)院通信系基帶調(diào)制與帶通調(diào)制基帶調(diào)制傳輸信道傳輸波形調(diào)制方法2023/2/45天津大學(xué)電子信息工程學(xué)院通信系帶通調(diào)制傳輸信道傳輸波形調(diào)制方法為什么一定用載波來實(shí)現(xiàn)基帶信號(hào)的無線傳輸？基帶調(diào)制與帶通調(diào)制2023/2/46天津大學(xué)電子信息工程學(xué)院通信系如何進(jìn)行數(shù)字帶通調(diào)制？從編碼符號(hào)集到調(diào)制波形集的映射。

映射過程：先從信息序列{an}中一次提取出k=log2M個(gè)二進(jìn)制符號(hào)（信道比特）構(gòu)成碼元，再從M=2k個(gè)確定的波形{sm(t),m=1，2，…，M}中選擇之一與碼元相對(duì)應(yīng)，然后將波形送往信道。2023/2/47天津大學(xué)電子信息工程學(xué)院通信系例5-1信息序列{an}={01111000……}波形數(shù)M=4，4PSKπ/2系統(tǒng)b1b2b3b42023/2/48天津大學(xué)電子信息工程學(xué)院通信系可調(diào)制的載波參數(shù)頻率：FSK（頻移鍵控）、MFSK相位：BPSK（相移鍵控）、MPSK幅度：ASK（幅移鍵控）、MASK聯(lián)合：

幅度+相位:QAM（正交幅度調(diào)制）2023/2/49天津大學(xué)電子信息工程學(xué)院通信系解調(diào)：

是指從接收到的信號(hào)中恢復(fù)出被調(diào)制的波形。檢測(cè)：是指從采樣點(diǎn)的判決過程。2023/2/410天津大學(xué)電子信息工程學(xué)院通信系解調(diào)和檢測(cè)：對(duì)于數(shù)字通信，解調(diào)和檢測(cè)可以互換；Why?2023/2/411天津大學(xué)電子信息工程學(xué)院通信系相干檢測(cè)和非相干檢測(cè)相干檢測(cè)：在接收端，如果接收機(jī)利用了載波的相位信息來檢測(cè)信號(hào)，稱為相干檢測(cè)（coherentdetection）；非相干檢測(cè)：如果沒有利用相位參考信息，則稱為非相干檢測(cè)（noncoherentdetection）。2023/2/412天津大學(xué)電子信息工程學(xué)院通信系5.2調(diào)制、解調(diào)的主要功能1、頻譜搬移

解決信源信號(hào)與客觀信道特性匹配問題，是調(diào)制解調(diào)的最原始、最基本的功能。2023/2/413天津大學(xué)電子信息工程學(xué)院通信系2、干擾小/發(fā)射能量集中（功率有效性）

調(diào)制后具有較小的功率譜占用率：主瓣有盡可能多的信號(hào)能量，且波瓣窄；帶外衰減大、旁瓣小，對(duì)其它信道干擾小。fG(f)下降快旁瓣小2023/2/414天津大學(xué)電子信息工程學(xué)院通信系3、提高系統(tǒng)有效性（即頻譜有效性）提高頻帶利用率，即單位頻帶內(nèi)傳送盡可能多的信號(hào)能量（bit/s/Hz）。這體現(xiàn)了通信系統(tǒng)的數(shù)量指標(biāo)，即有效性。4、工程還需要調(diào)制、解調(diào)方法簡(jiǎn)單、體積小、價(jià)格低。2023/2/415天津大學(xué)電子信息工程學(xué)院通信系5.3數(shù)字調(diào)制、解調(diào)分類1、有記憶調(diào)制和無記憶調(diào)制有記憶調(diào)制：當(dāng)數(shù)字序列{an}到波形的映射受到約束時(shí)，即在任何時(shí)間間隔發(fā)送的波形僅取決于一個(gè)或多個(gè)先前發(fā)送的波形，這種調(diào)制稱為有記憶調(diào)制。無記憶調(diào)制：當(dāng)序列{an}到波形{sm(t)}的映射沒有受到先前發(fā)送波形的約束時(shí)，這種調(diào)制稱為無記憶調(diào)制。ASK、PSK、MSK2023/2/416天津大學(xué)電子信息工程學(xué)院通信系2、線性調(diào)制和非線性調(diào)制線性調(diào)制：當(dāng)數(shù)字序列{an}到波形的映射中疊加原理適用，這種調(diào)制稱為線性調(diào)制。非線性調(diào)制：序列{an}到波形{sm(t)}的映射中疊加原理不再適用，這種調(diào)制稱為非線性調(diào)制。2023/2/417天津大學(xué)電子信息工程學(xué)院通信系3、正交調(diào)制和非正交調(diào)制正交調(diào)制：調(diào)制后生成的多個(gè)信號(hào)是正交的，如：OFDM、MFSK；非正交調(diào)制：調(diào)制后生成的多個(gè)信號(hào)是非正交的（向量星座圖可以用一個(gè)平面描繪），如：QAM、MPSK；兩種調(diào)制方式表現(xiàn)出來的特征完全相反。2023/2/418天津大學(xué)電子信息工程學(xué)院通信系4、基于最基本、最簡(jiǎn)單的二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制方式分類基于2ASK：向多進(jìn)制發(fā)展，產(chǎn)生了正交幅度調(diào)制QAM、MQAM（星座調(diào)制）?；?FSK：向多進(jìn)制發(fā)展，產(chǎn)生了MFSK調(diào)制，頻率正交OFDM?；?PSK：向多進(jìn)制發(fā)展，產(chǎn)生了QPSK、OQPSK、QPSK、MPSK以及DQPSK等。2023/2/419天津大學(xué)電子信息工程學(xué)院通信系5、為了進(jìn)一步改善相位躍變帶來的頻譜擴(kuò)展和幅度上變化，引入了連續(xù)相位調(diào)制（CPM）：最小頻移鍵控MSK高斯型最小移鍵控GMSK

平滑調(diào)頻TFM2023/2/420天津大學(xué)電子信息工程學(xué)院通信系數(shù)字調(diào)制分類表2023/2/421天津大學(xué)電子信息工程學(xué)院通信系5.4數(shù)字帶通調(diào)制5.4.1相移鍵控（PSK）1、數(shù)學(xué)模型表達(dá)式相位i(t)有M個(gè)離散值，可以表示為：2023/2/422天津大學(xué)電子信息工程學(xué)院通信系對(duì)于BPSK，M=2；對(duì)于QPSK，M=4；等等。2、波形

TTT2023/2/423天津大學(xué)電子信息工程學(xué)院通信系5.4.2頻移鍵控（FSK）

1、數(shù)學(xué)模型表達(dá)式

頻率i(t)有M個(gè)離散值，相位是任意常數(shù)值。一般情況下，F(xiàn)SK波形在碼元跳變處頻率發(fā)生明顯的改變。2023/2/424天津大學(xué)電子信息工程學(xué)院通信系2、波形（M=3）若碼元跳變處，一個(gè)頻率到另一個(gè)頻率的變化是平穩(wěn)的，這被稱為連續(xù)相位FSK（Continuous-PhaseFSK，CPFSK）。TTT2023/2/425天津大學(xué)電子信息工程學(xué)院通信系5.4.3幅移鍵控（AS