第5章-调制的基本概念课件

,单击此处编辑母版标题样式,*,天津大学电子信息工程学院通信系,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2024/11/20,天津大学电子信息工程学院通信系,1,数字调制概述,编码与调制的权衡,网格编码调制,（,TCM,）,多载波调制和,OFDM,主要内容,2024/11/20,天津大学电子信息工程学院通信系,2,参考书,数字通信,基础与应用（第二版）,Digital Communication Fundamentals and Applications,（,Second Edition,）,美,Bernard Sklar,著(徐平平等译),电子工业出版社。,数字通信（第三版）,Digital Communications,（,Third Edition,）,美,John G.Proakis,著（张力军等译），电子工业出版社,现代数字通信原理,曹志刚等著，清华大学出版社,移动通信中的关键技术,吴伟陵编著，北京邮电大学出版社,2024/11/20,天津大学电子信息工程学院通信系,3,第5章 数字调制总结,5.1,数字调制、解调的基本概念,为什么要调制？,将数字信号转换成适合信道传输的波性，或者说将数字信号映射成与信道特性相匹配的形式。,2024/11/20,天津大学电子信息工程学院通信系,4,基带调制与带通调制,基带调制,传输信道,传输波形,调制方法,2024/11/20,天津大学电子信息工程学院通信系,5,带通调制,传输信道,传输波形,调制方法,为什么一定用载波来实现基带信号的无线传输？,基带调制与带通调制,2024/11/20,天津大学电子信息工程学院通信系,6,如何进行数字带通调制？,从,编码符号集,到,调制波形集,的映射。,映射过程,：先从信息序列,a,n,中一次提取出,k=log,2,M,个二进制,符号（信道比特）,构成,码元,，再从,M=2,k,个确定的波形,s,m,(t),m=1,，,2,，,，,M,中选择之一与,码元,相对应，然后将波形送往信道。,2024/11/20,天津大学电子信息工程学院通信系,7,例,5-1,信息序列,a,n,=01 11 10 00,波形数,M=4，,4,PSK,/2,系统,b1,b2,b3,b4,2024/11/20,天津大学电子信息工程学院通信系,8,可调制的载波参数,频率：,FSK,（,频移键控）,、,MFSK,相位：,BPSK,（,相移键控）,、,MPSK,幅度：,ASK,（,幅移键控）、,MASK,联合：,幅度+相位,:,QAM,（,正交幅度调制）,2024/11/20,天津大学电子信息工程学院通信系,9,解调,：,是指从接收到的信号中,恢复出被调制的波形,。,检测：,是指从采样点的,判决过程,。,2024/11/20,天津大学电子信息工程学院通信系,10,解调和检测：,对于,数字通信,，解调和检测可以互换；,Why?,2024/11/20,天津大学电子信息工程学院通信系,11,相干检测和非相干检测,相干检测,：在接收端，如果接收机利用了载波的,相位信息,来检测信号，称为相干检测（,coherent detection,）,；,非相干检测,：如果没有利用相位参考信息，则称为非相干检测,（,noncoherent detection,）。,2024/11/20,天津大学电子信息工程学院通信系,12,5.2,调制、解调的主要功能,1,、频谱搬移,解决信源信号与客观信道特性,匹配问题,，是调制解调的最原始、最基本的功能。,2024/11/20,天津大学电子信息工程学院通信系,13,2,、干扰小/发射能量集中（功率有效性）,调制后具有,较小的功率谱占用率,：主瓣有尽可能多的信号能量，且波瓣窄；,带外,衰减大、旁瓣小，对其它信道干扰小。,f,G(,f,),下降快,旁瓣小,2024/11/20,天津大学电子信息工程学院通信系,14,3,、提高系统有效性（即频谱有效性）,提高频带利用率，即单位频带内传送尽可能多的信号能量（,bit/s/Hz,）。,这体现了通信系统的数量指标，即有效性。,4,、工程还需要调制、解调方法简单、体积小、价格低。,2024/11/20,天津大学电子信息工程学院通信系,15,5.3,数字调制、解调分类,1,、有记忆调制和无记忆调制,有记忆调制：,当数字序列,a,n,到波形的映射受到约束时，即在任何时间间隔发送的波形仅取决于一个或多个,先前,发送的波形，这种调制称为有记忆调制。,无记忆调制：,当序列,a,n,到波形,s,m,(t),的映射没有受到,先前,发送波形的约束时，这种调制称为无记忆调制。,ASK,、,PSK,、,MSK,2024/11/20,天津大学电子信息工程学院通信系,16,2,、线性调制和非线性调制,线性调制：,当数字序列,a,n,到波形的映射中,叠加原理,适用，这种调制称为线性调制。,非线性调制：,序列,a,n,到波形,s,m,(t),的映射中,叠加原理,不再适用，这种调制称为非线性调制。,2024/11/20,天津大学电子信息工程学院通信系,17,3,、正交调制和非正交调制,正交调制：,调制后生成的多个信号,是正交的，如：,OFDM,、,MFSK,；,非正交调制：,调制后生成的多个信号,是非正交的（,向量星座图可以用一个平面描绘,），如：,QAM,、,MPSK,；,两种调制方式表现出来的特征完全相反。,2024/11/20,天津大学电子信息工程学院通信系,18,4,、基于最基本、最简单的二进制数字调制方式分类,基于2,ASK,：,向多进制发展，产生了正交幅度调制,QAM,、,MQAM,（,星座调制）。,基于2,FSK,：,向多进制发展，产生了,MFSK,调制，频率正交,OFDM,。,基于2,PSK,：,向多进制发展，产生了,QPSK,、,OQPSK,、,QPSK,、,MPSK,以及,DQPSK,等。,2024/11/20,天津大学电子信息工程学院通信系,19,5,、为了进一步改善相位跃变带来的,频谱扩展,和,幅度上变化,，引入了连续相位调制（,CPM,）：,最小频移键控,MSK,高斯型最小移键控,GMSK,平滑调频,TFM,2024/11/20,天津大学电子信息工程学院通信系,20,数字调制分类表,2024/11/20,天津大学电子信息工程学院通信系,21,5.4,数字带通调制,5.4.1,相移键控（,PSK,）,1、数学模型表达式,相位,i,(t),有,M,个离散值，可以表示为：,2024/11/20,天津大学电子信息工程学院通信系,22,对于,BPSK,，,M=2,；,对于,QPSK,，,M=4,；,等等。,2、波形,T,T,T,2024/11/20,天津大学电子信息工程学院通信系,23,5.4.2 频移键控（,FSK,）,1、数学模型表达式,频率,i,(t),有,M,个离散值，相位是任意常数值。,一般情况下，,FSK,波形在码元跳变处频率发生明显的改变。,2024/11/20,天津大学电子信息工程学院通信系,24,2、波形（,M=3,）,若码元跳变处，一个频率到另一个频率的变化是平稳的，这被称为连续相位,FSK,（,Continuous-Phase FSK,，,CPFSK,）。,T,T,T,2024/11/20,天津大学电子信息工程学院通信系,25,5.4.3 幅移键控（,ASK,）,信息对应着载波幅度的变化。在当代的数字通信中，幅移键控很少使用。,2024/11/20,天津大学电子信息工程学院通信系,26,5.4.4 振幅相位联合,键控（,QAM,，,正交幅度调制）,1、数学模型表达式,2、波形,T,T,T,