数字调制解调电路课件

7.5 多进制数字调制系统多进制数字调制系统7.5.1 多进制数字振幅调制多进制数字振幅调制(MASK)系统系统7.5.2 多进制数字频率调制多进制数字频率调制(MFSK)系统系统7.5.3 多进制数字相位调制多进制数字相位调制(MPSK)系统系统7.6 正交振幅调制正交振幅调制7.6.1 信号的产生与解调信号的产生与解调7.6.2 8 QAM7.6.3 16 QAM7.7 其他形式的数字调制其他形式的数字调制7.7.1 时频调制时频调制(TFSK)7.7.2 时频相调制时频相调制(TFPSK)第第1页页/共共110页页 数据通信是计算机技术和通信技术相结合的产物，是计数据通信是计算机技术和通信技术相结合的产物，是计算机与计算机之间的通信，或终端与计算机之间的通信。数算机与计算机之间的通信，或终端与计算机之间的通信。数字调制与解调电路是数据通信系统必不可少的重要部件。字调制与解调电路是数据通信系统必不可少的重要部件。本章主要介绍幅度调制（本章主要介绍幅度调制（ASKASK）、频率调制（）、频率调制（FSKFSK）、相）、相位调制（位调制（PSKPSK）、调制与解调电路。）、调制与解调电路。内内 容容 提提 要要第第2页页/共共110页页 数字信号对载波的调制与模拟信号对载波的调制类似，数字信号对载波的调制与模拟信号对载波的调制类似，它同样可以去控制正弦振荡的振幅、频率或相位的变化。但它同样可以去控制正弦振荡的振幅、频率或相位的变化。但由于数字信号的特点由于数字信号的特点时间和取值的离散性，使受控参数时间和取值的离散性，使受控参数离散化而出现离散化而出现“开关控制开关控制”，称为，称为“键控法键控法”。数字信号对载波振幅调制称为振幅键控，数字信号对载波振幅调制称为振幅键控，即即ASK（Ampl-itude-Shift Keying），），对载波频率调制称为频移键对载波频率调制称为频移键控，即控，即FSK（Frequency-Shift Keying），），对载波相位调制称对载波相位调制称为相为相移键控（即相位键控）移键控（即相位键控）PSK（Phase-Shift Keying）。）。7.1 7.1 概述概述第第3页页/共共110页页 数字信号可以是二进制的，也可以是多进制的。若数字数字信号可以是二进制的，也可以是多进制的。若数字信号信号u(t)u(t)是二进制，则是二进制，则ASKASK、FSKFSK、PSKPSK实现原理框图及键控实现原理框图及键控信号的输出波形可由信号的输出波形可由图图7.17.1表示。为了进一步提高系统的频表示。为了进一步提高系统的频带利用率，对于高速数字调制，常采用多幅调制带利用率，对于高速数字调制，常采用多幅调制MASKMASK多相调多相调制制MPSKMPSK等。等。第第4页页/共共110页页图图7.1 7.1 二进制数字调制的波形和方框图二进制数字调制的波形和方框图第第5页页/共共110页页7.2.1 ASK7.2.1 ASK调制调制 ASKASK有两种实现方法：有两种实现方法：乘法器实现法乘法器实现法和和键控法键控法。1.1.乘法器实现法乘法器实现法 乘法器实现法的调制方框图如乘法器实现法的调制方框图如图图7.27.2所示。所示。图图7.2(a)7.2(a)为为ASKASK调制器框图，它的输入是随机信息序调制器框图，它的输入是随机信息序列，以列，以A Ak k所示。经过基带信号形成器，产生波形序列，所示。经过基带信号形成器，产生波形序列，设形成器的基本波形为设形成器的基本波形为g(t)g(t)，则波形序列为，则波形序列为7.2 7.2 二进制振幅键控二进制振幅键控(ASK)(ASK)调制与解调调制与解调7.2.1第第6页页/共共110页页图图7.2 7.2 乘法实现器乘法实现器 式中，式中，TB为码元宽度；为码元宽度；Ak是第是第k个输入随机信息。乘法个输入随机信息。乘法器后的带通滤波器用来滤除高频谐波和低频干扰。带通滤波器后的带通滤波器用来滤除高频谐波和低频干扰。带通滤波 器的输出就是振幅键控信号，用器的输出就是振幅键控信号，用uASK(t)表示。表示。第第7页页/共共110页页 乘法器常采用环形调制器，如乘法器常采用环形调制器，如图图7.37.3所示。四只二极管所示。四只二极管VDVD1 1、VDVD2 2、VDVD3 3、VDVD4 4首尾相联构成环形，故得名环形调制器。首尾相联构成环形，故得名环形调制器。用于用于ASKASK调制的环形调制器，载波应加在调制的环形调制器，载波应加在1 1、2 2端，在端，在5 5、6 6端端接基带信号，并且基带信号要始终大于或等于零，即接基带信号，并且基带信号要始终大于或等于零，即5 5端的端的电压必须始终高于或等于电压必须始终高于或等于6 6端的电压。由于端的电压。由于5 5端的电压始终高端的电压始终高于或等于于或等于6 6端的电压，因此二极管端的电压，因此二极管VDVD2 2、VDVD4 4始终截止，在实际始终截止，在实际电路中电路中VDVD2 2、VDVD4 4可省去，但环形调制器的四只二极管往往做可省去，但环形调制器的四只二极管往往做成组件，因此成组件，因此VDVD2 2、VDVD4 4仍画在图仍画在图7.37.3中。它们的存在对中。它们的存在对ASKASK调调制没有影响。制没有影响。ASK调制产生的波形如调制产生的波形如图图7.2(b)所示。所示。第第8页页/共共110页页图图7.3 7.3 环形调制器环形调制器2.键控法键控法 键控法是产生键控法是产生ASK信号的另一种方法。二元制信号的另一种方法。二元制ASK又称又称为通断控制（为通断控制（OOK）。最典型的实现方法是用一个电键来控）。最典型的实现方法是用一个电键来控制载波振荡器的输出而获得。制载波振荡器的输出而获得。图图7.4所示为该方法的原理框所示为该方法的原理框图。图。第第9页页/共共110页页 为适应自动发送高速数据的要求，键控法中的电键可以为适应自动发送高速数据的要求，键控法中的电键可以利用各种形式的受基带信号控制的电子开关来实现，代替电利用各种形式的受基带信号控制的电子开关来实现，代替电键产生键产生ASKASK信号，信号，图图7.57.5所示就是以数字电路实现键控产生所示就是以数字电路实现键控产生ASKASK信号的实例。该电路是用基带信号控制与非门的开闭，信号的实例。该电路是用基带信号控制与非门的开闭，实现实现ASKASK调制。调制。图图7.4 键控法产生键控法产生ASK信号原理图信号原理图第第10页页/共共110页页图图7.5 7.5 数字电路实现数字电路实现ASKASK调制调制第第11页页/共共110页页7.2.2 ASK7.2.2 ASK解调解调 振幅键控信号解调有两种方法，即同步解调法和包络解振幅键控信号解调有两种方法，即同步解调法和包络解调法。调法。图图7.6 ASK同步解调方框图同步解调方框图1.1.同步解调同步解调 同步解调也称相干解调，其方框原理如图同步解调也称相干解调，其方框原理如图7.67.6所示。所示。第第12页页/共共110页页 图中图中u uASKASK(t)(t)信号经过带通滤波器抑制来自信道的干扰，信号经过带通滤波器抑制来自信道的干扰，相乘器进行频谱反向搬移，以恢复基带信号。低通滤波器用相乘器进行频谱反向搬移，以恢复基带信号。低通滤波器用来抑制相乘器产生的高次谐波干扰。来抑制相乘器产生的高次谐波干扰。解调的相干载波用解调的相干载波用2cos2f2cos2fc ct t，幅度系数，幅度系数2 2是为了消除推是为了消除推导结果中的系数，对原理没有影响，下面对它的工作原理及导结果中的系数，对原理没有影响，下面对它的工作原理及解调性能进行分析。解调性能进行分析。发发“1”码时的情况码时的情况 发发“1”码时，输入的码时，输入的ASK信号为信号为Acos2fct，它能顺利，它能顺利地地通过带通滤波器。通过带通滤波器。n(t)为零均值的高斯白噪声，经过带通滤为零均值的高斯白噪声，经过带通滤波器后变为窄带高斯噪声，用波器后变为窄带高斯噪声，用ni(t)表示为表示为第第13页页/共共110页页 因此发因此发“1”1”码时，带通滤波器输出信号为码时，带通滤波器输出信号为7.2.27.2.3 经乘法器后输出为经乘法器后输出为7.2.4 经过低通滤波器后，后两项滤除。设输出信号为经过低通滤波器后，后两项滤除。设输出信号为x(t)，则（则（x(t)也就是取样判决器的输入信号）也就是取样判决器的输入信号）7.2.5第第14页页/共共110页页 发发“0”时的情况时的情况 发发“0”0”码时，码时，ASKASK信号输入为信号输入为0 0，噪声仍然存在，此时，噪声仍然存在，此时取样判决器的输入信号取样判决器的输入信号x(t)x(t)为：为：x(t)=nx(t)=nc c(t)(t)7.2.6x(t)=A+nc(t)发发“1”码码nc(t)发发“0”码码7.2.7 下面讨论判决问题。下面讨论判决问题。若没有噪声，上式简化为若没有噪声，上式简化为x(t)=A 发发“1”码码0 发发“0”码码7.2.8综合上面的分析，可得综合上面的分析，可得第第15页页/共共110页页 此时判决电平取此时判决电平取0 0A的中间的中间值值A/2A/2，大于，大于A/2A/2判为判为“1”1”码，小码，小于于A/2A/2判为判为“0”0”码。在无噪声时码。在无噪声时,判决一定是正确的，因此判决一定是正确的，因此7.67.6的框的框图能正确解调。若噪声存在，图能正确解调。若噪声存在，x(t)x(t)如上式所示。式中如上式所示。式中n nc c(t)(t)是均值为是均值为零的低通型高斯噪声。零的低通型高斯噪声。nc(t)和和A+nc(t)的概率密度分布曲线如图的概率密度分布曲线如图7.7所示。误码率根据下式计算：所示。误码率根据下式计算：图图7.7 ASK同步解调同步解调 取样判决器取样判决器7.2.9第第16页页/共共110页页 式中式中P(0)P(0)、P(1)P(1)分别为发分别为发“0”0”码和发码和发“1”1”码的概率；码的概率；P(0/1)P(0/1)是发是发“1”1”码时误判为码时误判为“0”0”码的概率；码的概率；P(1/0)P(1/0)是发是发“0”0”码时误判为码时误判为“1”1”码的概率。码的概率。由由图图7.77.7可知，当判决电平为可知，当判决电平为A/2A/2对，正好是对，正好是f f1 1(x)(x)与与f f0 0(x)(x)交点的横坐标，由于正态分布曲线的对称性，故交点的横坐标，由于正态分布曲线的对称性，故P(0/1)=P(1/0)P(0/1)=P(1/0)，而且，而且P(1)+P(0)=1P(1)+P(0)=1，所以通常取判决电平为，所以通常取判决电平为A/2A/2。第第17页页/共共110页页 发发“1”码时的情况码时的情况 包络检波器的输入为包络检波器的输入为ni(t)=Acos2fct+n(t)，ni(t)为信号为信号为信号加窄带高斯噪声，输出为信号加窄带高斯噪声的包络为信号加窄带高斯噪声，输出为信号加窄带高斯噪声的包络,它服从莱斯分布，如它服从莱斯分布，如图图7.9所示，其概率密度为所示，其概率密度为2.2.包络解调包络解调 包络解调是一种非相干解调，框图如图包络解调是一种非相干解调，框图如图7.87.8所示。所示。图图7.8 ASK包络检波包络检波第第18页页/共共110页页图图7.9 ASK7.9 ASK包络解调取样判决器包络解调取样判决器7.2.10 发发“0”码时的情况码时的情况 包络检波器输入为包络检波器输入为ni(t)，输出则为，输出则为ni(t)的包络，即噪声的的包络，即噪声的第第19页页/共共110页页包络，它服从瑞利分布，如包络，它服从瑞利分布，如图图7.97.9所示。其概率密度为所示。其概率密度为7.2.11 与同步解调类似，为使误码率最小，判决电平应取与同步解调类似，为使误码率最小，判决电平应取f0(x)和和f1(x)的交点的横坐标值，如图中的交点的横坐标值，如图中x=bopt，bopt为最佳门限，为最佳门限，经分析，得到当信噪比经分析，得到当信噪比r1(即大信噪比即大信噪比)时，时，7.2.12第第20页页/共共110页页 频移键控频移键控(FSK)(FSK)是用不同频率的载波来传送数字信号，是用不同频率的载波来传送数字信号，用数字基带信号控制载波信号的频率。二进制频移键控是用用数字基带信号控制载波信号的频率。二进制频移键控是用两个不同频率的载波来代表数字信号的两种电平。接收端收两个不同频率的载波来代表数字信号的两种电平。接收端收到不同的载波信号再进行逆变换成为数字信号，完成信息传到不同的载波信号再进行逆变换成为数字信号，完成信息传输过程。输过程。7.3.1 FSK7.3.1 FSK信号的产生信号的产生 FSKFSK信号的产生有两种方法，直接调频法和频率键控法。信号的产生有两种方法，直接调频法和频率键控法。7.3 7.3 二进制频移键控二进制频移键控(FSK)(FSK)调制与解调调制与解调第第21页页/共共110页页1.直接调频法直接调频法 直接调频法是用数字基带信号直接控制载频振荡器的振直接调频法是用数字基带信号直接控制载频振荡器的振荡频率荡频率。图图7.107.10所示是直接调频法的具体电路之一。二极管所示是直接调频法的具体电路之一。二极管VDVD1 1、VDVD2 2的导通与截止受数字基带信号控制，当基带信号为的导通与截止受数字基带信号控制，当基带信号为负时（相当于负时（相当于“0”0”码），码），VDVD1 1、VDVD2 2导通，导通，C C1 1经经VDVD2 2与与LCLC槽路并槽路并联，使振荡频率降低（设此时频率为联，使振荡频率降低（设此时频率为f f1 1），当基带信号为正），当基带信号为正时（相当于时（相当于“1”1”码），码），VDVD1 1、VDVD2 2截止，截止，C C1 1不并入槽路，振荡不并入槽路，振荡频率提高（设为频率提高（设为f f2），从而实现了调频，这种方法产生的调），从而实现了调频，这种方法产生的调频信号是相位连续的。直接调频法还有许多实现电路，虽然频信号是相位连续的。直接调频法还有许多实现电路，虽然实现方法简单，但频率稳定度不高，同时频率转换速度不能实现方法简单，但频率稳定度不高，同时频率转换速度不能做得太快。做得太快。第第22页页/共共110页页图图7.10 7.10 直接调频法电路及波形直接调频法电路及波形第第23页页/共共110页页2.2.频率键控法频率键控法 频率键控法也称频率选择法，图频率键控法也称频率选择法，图7.117.11是它实现的原理框是它实现的原理框图。它有两个独立的振荡器，数字基带信号控制转换开关，图。它有两个独立的振荡器，数字基带信号控制转换开关，选择不同频率的高频振荡信号实现选择不同频率的高频振荡信号实现FSKFSK调制。调制。图图7.11 频率键控法的原理框图频率键控法的原理框图 键控法产生的键控法产生的FSK信号频率稳定度可以做得很高并且没信号频率稳定度可以做得很高并且没有过渡频率，它的转换速度快，波形好。频率键控法在转换有过渡频率，它的转换速度快，波形好。频率键控法在转换开关发生转换的瞬间，两个高频振荡的输出电压通常不可能开关发生转换的瞬间，两个高频振荡的输出电压通常不可能第第24页页/共共110页页相等，于是相等，于是u uFSKFSK(t)(t)信号在基带信息变换时电压会发生跳变，信号在基带信息变换时电压会发生跳变，这种现象也称为相位不连续，这是频率键控特有的情况。这种现象也称为相位不连续，这是频率键控特有的情况。图图7.127.12是利用两个独立分频器，以频率键控法来实现是利用两个独立分频器，以频率键控法来实现FSKFSK调制的原理电路图。调制的原理电路图。在在图图7.127.12中，与非门中，与非门3 3和和4 4起到了转换开关的作用。当数起到了转换开关的作用。当数字基带信号为字基带信号为“1”1”时，与非门时，与非门4 4打开，打开，f f1 1输出，当数字基带输出，当数字基带信号为信号为“0”0”时，与非门时，与非门3 3打开，打开，f f2 2输出，从而实现了输出，从而实现了FSKFSK调调制。制。键控法也常常利用数字基带信号去控制可变分频器的分键控法也常常利用数字基带信号去控制可变分频器的分频比来改变输出载波频率，从而实现频比来改变输出载波频率，从而实现FSK调制。调制。图图7.13是一是一第第25页页/共共110页页图图7.12 独立分频器的键控法独立分频器的键控法FSK调制调制图图7.13 利用可变分频器实现利用可变分频器实现FSK调制调制第第26页页/共共110页页个个11/1311/13可控分频器原理图。当数字基带信号为可控分频器原理图。当数字基带信号为“1”1”时，第时，第四级双稳态电路输出的反馈脉冲被加到第一级和第二级双稳四级双稳态电路输出的反馈脉冲被加到第一级和第二级双稳态电路上，此时分频比为态电路上，此时分频比为1313；当基带信号为；当基带信号为“0”0”时，第四时，第四级双稳态电路输出的反馈脉冲被加到第一级和第三级双稳电级双稳态电路输出的反馈脉冲被加到第一级和第三级双稳电路上，分频比为路上，分频比为1111。由于分频比改变，使输出信号频率变。由于分频比改变，使输出信号频率变化，从而实现化，从而实现FSKFSK调制。采用可变分频器产生的调制。采用可变分频器产生的FSKFSK信号相位信号相位通常是连续的，因此在基带信息变化时，通常是连续的，因此在基带信息变化时，FSKFSK信号会出现过信号会出现过渡频率。为减小过渡时间，可变分频器应工作于较高的频渡频率。为减小过渡时间，可变分频器应工作于较高的频率，而在改变分频器后在插入固定分频器，使输出频率满足率，而在改变分频器后在插入固定分频器，使输出频率满足FSK信号要求的频率。信号要求的频率。第第27页页/共共110页页 FSK FSK信号有相位不连续和相位连续两种情况，相位不连信号有相位不连续和相位连续两种情况，相位不连续的续的FSKFSK信号可以视为两个频率分别为信号可以视为两个频率分别为f f1 1和和f f2 2的的ASKASK信号的叠信号的叠加，如图加，如图7.147.14所示。所示。图图7.14 FSK信号为两个不同频率的信号为两个不同频率的ASK信号叠加信号叠加第第28页页/共共110页页7.3.2 FSK7.3.2 FSK信号的解调信号的解调 数字频率键控（数字频率键控（FSKFSK）信号常用的解调方法有很多种如）信号常用的解调方法有很多种如同步（相干）解调法、过零检测法和差分检波法等。同步（相干）解调法、过零检测法和差分检波法等。图图7.15 FSK信号同步解调方框图信号同步解调方框图 1.1.同步解调法同步解调法 同步解调法，同步解调法，FSKFSK信号解调原理方框如图信号解调原理方框如图7.157.15所示。所示。第第29页页/共共110页页 从从图图7.157.15可见，可见，FSKFSK信号的同步解调器分成上、下两个信号的同步解调器分成上、下两个支路，输入的支路，输入的FSKFSK信号经过信号经过f f1 1和和f f2 2两个带通滤波器后变成了两个带通滤波器后变成了上、下两路上、下两路ASKASK信号，之后其解调原理与信号，之后其解调原理与ASKASK类似，但判决需类似，但判决需对上、下两支路比较来进行。假设上支路低通滤波器输出为对上、下两支路比较来进行。假设上支路低通滤波器输出为X X1 1，下支路低通滤波器输出为，下支路低通滤波器输出为x x2 2，则判决准则是：，则判决准则是：x1-x20 判输入为判输入为f1信号信号x1-x20=A-00，按判决准则判输入为，按判决准则判输入为f f1 1；反之，当输入为；反之，当输入为f f2 2时时,x x1 1=0=0，x x2 2=A=A，x x1 1-x-x2 2=0-A0=0-A0 判输入为判输入为f1信号信号x1-x20 判为判为“0”uo(t)VT1 xkVT1 ykVT7.6.3 根据多进制码元与二进制码元之间的关系，可恢复出原根据多进制码元与二进制码元之间的关系，可恢复出原二进制信号。二进制信号。对于对于4QAM，当两路信号幅度相等时，产生、解调、性，当两路信号幅度相等时，产生、解调、性能及相位矢量均与能及相位矢量均与4PSK相同。相同。第第96页页/共共110页页7.6.2 8QAM7.6.2 8QAM 8QAM 8QAM的的M=8M=8，8QAM8QAM调制实现的方框原理如图调制实现的方框原理如图7.447.44所示，所示，A A、B B两支路的两支路的2/42/4电平变换器的真值表相同。电平变换器的真值表相同。2/42/4电平变换的电平变换的真值表及合成后信号的幅度，相位真值表如真值表及合成后信号的幅度，相位真值表如表表7.37.3所示。所示。8QAM8QAM的相位矢量及星座图如的相位矢量及星座图如图图7.457.45所示。所示。图图7.44 8QAM调制方框图调制方框图第第97页页/共共110页页表表7.3 2/47.3 2/4电平变换及合成信号真值表电平变换及合成信号真值表图图7.45 8QAM的相位矢量及星座图的相位矢量及星座图A(B)C输出输出0 0-0.38270 1-0.92391 1+0.92391 0+0.3827A B C8QAM幅度幅度相位相位0 1 00.5412+1350 1 11.3066+135 0 0 00.5412-135 0 0 11.3066-135 1 1 00.5412+45 1 1 11.3066+45 1 0 00.5412-45 1 0 11.3066-45 第第98页页/共共110页页 从真值表和星座图都可以看出，从真值表和星座图都可以看出，8QAM8QAM已调信号是幅度与已调信号是幅度与相位均在变化的高频载波，输入的二进制码流每相位均在变化的高频载波，输入的二进制码流每3 3比特分为比特分为一组。一组。A A、B B两比特决定其相位。两比特决定其相位。A A、B B有四种组合，对应四种有四种组合，对应四种相位：相位：01 13501 135,00 135,11 +45,10 45。C比特决定幅度比特决定幅度,C有两个状态，对应两种有两个状态，对应两种幅度：幅度：1 1 1.3066，0 0.5412。8QAM的解调方框图如图的解调方框图如图7.467.46所示。所示。图图7.46 8QAM7.46 8QAM的解调方框图的解调方框图第第99页页/共共110页页7.6.3 16QAM 16QAM是是M=16的系统，调制的方框图如的系统，调制的方框图如图图7.47所示。所示。输入二进制数据经串输入二进制数据经串/并变换和并变换和2/4变换后速率为变换后速率为fB/4。2/4变变换后的电平为换后的电平为1和和3四种，它们再分别进行正交调制合成四种，它们再分别进行正交调制合成后的信号为后的信号为Acos2fc-jBsin2fc，由于，由于A、B各有四种幅度，各有四种幅度，所以合成后信号有所以合成后信号有1616个状态。这个状态。这1616个状态的星座图如个状态的星座图如图图7.487.48所示。解调是上述调制的逆过程，也采用正交解调，其原理所示。解调是上述调制的逆过程，也采用正交解调，其原理不再赘述。不再赘述。第第100页页/共共110页页图图7.47 16QAM7.47 16QAM信号产生方框图信号产生方框图图图7.48 16QAM相移图和星座图相移图和星座图第第101页页/共共110页页 从从图图7.487.48可以看出可以看出16QAM16QAM的星座图呈方形，因此也称为的星座图呈方形，因此也称为方形星座图。方形星座图。16QAM16QAM的星座图也可如的星座图也可如图图7.497.49所示，由于它呈所示，由于它呈放射形状，故也称星形星座图。放射形状，故也称星形星座图。16QAM16QAM星形星座图与方形比星形星座图与方形比较有如下特点：星形有较有如下特点：星形有8 8种相位、种相位、2 2种幅度，而方形有种幅度，而方形有3 3种幅种幅度、度、1212种相位。因此星形的幅度及相位种类少，星形比方形种相位。因此星形的幅度及相位种类少，星形比方形在抗衰减性能上要更胜一筹，故应用更为广泛。在抗衰减性能上要更胜一筹，故应用更为广泛。16QAM星形星形实现亦很方便，我们可将输入的二进制信息每实现亦很方便，我们可将输入的二进制信息每4比特分为一比特分为一组，前组，前3 3比特用来实现比特用来实现8PSK8PSK调制，第调制，第4 4比特控制幅度。比特控制幅度。第第102页页/共共110页页目前为了提高频带利用率，在通信系统中已采用了目前为了提高频带利用率，在通信系统中已采用了32QAM，64QAM，128QAM，256QAM等等。无论是哪一种等等。无论是哪一种QAM，它们都是幅度和相位双重受控的数字调制。它们都是幅度和相位双重受控的数字调制。图图7.49 星型星座图星型星座图第第103页页/共共110页页 随着通信技术的发展，要求人们不断地寻找频带利用率随着通信技术的发展，要求人们不断地寻找频带利用率高，同时抗干扰能力强的调制方式。高，同时抗干扰能力强的调制方式。7.7.1 时频调制时频调制（TFSK）时频调制记为时频调制记为TFSKTFSK，它实际上是以多个频率先后出现的，它实际上是以多个频率先后出现的次序进行编码来代表数字信息。如二时二频调制，有两个频次序进行编码来代表数字信息。如二时二频调制，有两个频率率f fA A和和f fB B，它将一个码元周期一分为二，成为，它将一个码元周期一分为二，成为2 2个时隙，编码个时隙，编码规律规律如图如图7.50(a)所示前一个时隙传送所示前一个时隙传送f，后一个时隙传，后一个时隙传送送f，则表示信息，则表示信息“”。又如四时四频调制，有四个频率。又如四时四频调制，有四个频率fA、fB、fC、fD，它将一个码元周期分成四等份，成为四个时，它将一个码元周期分成四等份，成为四个时7.7 7.7 其他形式的数字调制其他形式的数字调制第第104页页/共共110页页隙隙T1T1、T2T2、T3T3、T4T4，编码规律如图，编码规律如图7.50(b)7.50(b)所示，它们分别代所示，它们分别代表四种信息（即四种双比特信息表四种信息（即四种双比特信息1111，1010，0101和和0000）。由于在）。由于在一个码元时间内传送多个频率，能起到抗频率选择性衰落的一个码元时间内传送多个频率，能起到抗频率选择性衰落的作用，其效果相当于频率分集，因此有较好的抗干扰作用。作用，其效果相当于频率分集，因此有较好的抗干扰作用。图图7.50 时频调制编码规律时频调制编码规律第第105页页/共共110页页7.7.2 时频相调制时频相调制（TFPSK）时频相调制记为时频相调制记为TFPSKTFPSK，它是以不同频率及相位信号出现，它是以不同频率及相位信号出现的先后顺序进行编码来代表数字信息，例如，二频二相调制的先后顺序进行编码来代表数字信息，例如，二频二相调制的编码规律如图的编码规律如图7.517.51所示。所示。图图7.51 时频相调制编码规律时频相调制编码规律第第106页页/共共110页页本本 章章 小小 节节1 数字信号对载波的调制与模拟信号对载波的调制类似，数字信号对载波的调制与模拟信号对载波的调制类似，它同样可以去控制正弦振荡的振幅、频率或相位的变化。它同样可以去控制正弦振荡的振幅、频率或相位的变化。数字信号对载波振幅的调制称为振幅键控，即数字信号对载波振幅的调制称为振幅键控，即ASK；对；对载波频率调制称为相移键控，即载波频率调制称为相移键控，即PSK。2 二进制二进制ASK调制有两种实现方法：调制有两种实现方法：乘法器实现法和键乘法器实现法和键控法。控法。乘法器常采用环形调制器。乘法器常采用环形调制器。键控法的电键常采用电键控法的电键常采用电子开关来实现。子开关来实现。ASK信号解调也有两种方法，即同步解调法和包络解调信号解调也有两种方法，即同步解调法和包络解调法。法。3 二进制频移键控（二进制频移键控（FSK）是用不同频率的载波来传递）是用不同频率的载波来传递数字信号，用数字基带信号控制载波信号的频率。数字信号，用数字基带信号控制载波信号的频率。第第107页页/共共110页页 FSK信号的产生有两种方法，即直接调频法和频率键控信号的产生有两种方法，即直接调频法和频率键控法。法。直接调频法是利用数字基带信号直接控制载频振荡器直接调频法是利用数字基带信号直接控制载频振荡器的振荡频率。的振荡频率。频率键控法也叫频率选择法。频率键控法也叫频率选择法。它有两个独立它有两个独立的振荡器，数字基带信号控制转换开关，选择不同频率的的振荡器，数字基带信号控制转换开关，选择不同频率的高频振荡信号实现高频振荡信号实现FSK调制。调制。FSK信号的解调的方法有同步（相干）解调法，过零检信号的解调的方法有同步（相干）解调法，过零检测法和差分检测法等。测法和差分检测法等。4 相位键控相位键控(PSK)是用数字基带信号去控制载波的相位，是用数字基带信号去控制载波的相位，使载波的相位发生跳变的一种调制方式。使载波的相位发生跳变的一种调制方式。二进制相位键控用同一个载波的两种相位来代表数字信二进制相位键控用同一个载波的两种相位来代表数字信号。号。数字调相常分为绝对调相（数字调相常分为绝对调相（CPSK）和相对调相）和相对调相（DPSK）。）。而对于而对于DPSK又有向量差和相位差两种。又有向量差和相位差两种。对于对于二进制的绝对调相记为二进制的绝对调相记为2CPSK，相对调相记为，相对调相记为2DPSK。第第108页页/共共110页页对于对于2CPSK，常用相位，常用相位代表代表“0”码，相位码，相位0代表代表“1”码。码。CPSK调制有直接调相法和相位选择法两种方法。调制有直接调相法和相位选择法两种方法。DPSK信号是通过码变换加信号是通过码变换加CPSK调制产生。调制产生。其解调其解调方法有两种：方法有两种：极化比较法和相位比较法。极化比较法和相位比较法。5 随着数字通信技术不断提高，对频带利用率的要求随着数字通信技术不断提高，对频带利用率的要求也不断提高，多进制数字调制系统获得越来越广泛的应用。也不断提高，多进制数字调制系统获得越来越广泛的应用。多进制数字调幅调制（多进制数字调幅调制（MASK）又称多电平振荡调）又称多电平振荡调制，它用高频载波的多种幅度去代表数字信息。制，它用高频载波的多种幅度去代表数字信息。多进制数字频率调制也称多元调频或多频制。多进制数字频率调制也称多元调频或多频制。M频制有频制有M个不同的载波频率与个不同的载波频率与M种数字信息对应。种数字信息对应。第第109页页/共共110页页多进制数字相位调制也称多元调相或多相制。多进制数字相位调制也称多元调相或多相制。它利用具有它利用具有多个相位状态的正弦波来代表多组二进制信息码元，即用多个相位状态的正弦波来代表多组二进制信息码元，即用载波的一个相位对应于一组二进制信息码元。载波的一个相位对应于一组二进制信息码元。6 正交振荡调制（正交振荡调制（QAM）是一种双重数字调制。）是一种双重数字调制。它是它是用载波的不同幅度及不同相位表示数字信息。用载波的不同幅度及不同相位表示数字信息。QAM调制作调制作为一种频带利用率很高的数字调制方式。为一种频带利用率很高的数字调制方式。它有二进制它有二进制QAM（4QAM），四进制），四进制QAM（16QAM），八进制），八进制QMA（64QAM）等。）等。随着通信技术的发展，人们对频带利用率要求越来越随着通信技术的发展，人们对频带利用率要求越来越高，抗干扰越来越强，相继又出现了时频调制（高，抗干扰越来越强，相继又出现了时频调制（TFSK）、）、时频相调制（时频相调制（TFPSK）等技术。）等技术。第第110页页/共共110页页