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1、2009 Copyright,中国矿业大学 李世银,1,4.1 概 述,信源输出的消息信号一般具有从零频开始的较宽频谱，而且在频谱的低端分布较大能量，所以称为基带信号，不宜直接在信道中传输。为便于传输、提高抗干扰能力和有效利用带宽，通常需要通过调制将信号的频谱搬移到适合信道和噪声特性的频率范围内进行传输。在通信系统的接收端对已调信号进行解调，恢复出原来的消息。,4 调制解调原理,2009 Copyright,中国矿业大学 李世银,2,（2）调制的必要性/目的 ?,A. 便于发送,对无线传输信号而言，信号需要通过发射天线发送出去。根据天线理论，发射天线的尺度与信号的波长满足一定的关系式时，信号才
2、能得到有效的发射。即,如：,B. 提高信道的利用率,2009 Copyright,中国矿业大学 李世银,3,B. 提高信道的利用率,以无线电广播的中波波段为例：可用波段范围为 530KHz1600KHz，而语音信号的频率范围为3003400Hz，经调制后每一个广播电台频道的带宽为9K。,530KHz,1600KHz,300 9000,这一中波波段中就均匀分布着多个电台!,上述即为频分复用，它是通过采用不同载波频率的调制完成的。,只传输一路信号。浪费！,3. 调制的分类,2009 Copyright,中国矿业大学 李世银,4,（3）调制的分类,调制原理,2009 Copyright,中国矿业大学
3、 李世银,5,如果为(t)常数，A(t)随m(t)成比例变化，则称为幅度调制。根据基带信号不同分为模拟幅度调制和数字幅度调制（振幅键控ASK），如图4-1所示。,模拟调制,数字调制,相位调制,2009 Copyright,中国矿业大学 李世银,6,如果已调信号的瞬时相位偏移随基带信号比例变化时，我们称之为相位调制。即,分为模拟相位调制PM和数字相位调制（相移键控PSK、DPSK），如图4-2所示。,(a) PM,(b) 2PSK,频率调制,2009 Copyright,中国矿业大学 李世银,7,已调信号的瞬时频率偏移随基带信号比例变化时，我们称之为频率调制。即,根据基带信号m(t)不同分为模拟
4、相位调制FM和数字频率调制（频移键控FSK），如图所示。,(a) FM,(b) 2FSK,幅度调制,2009 Copyright,中国矿业大学 李世银,8,1）2PSK调制原理,4.3.3 二进制相移键控,当相移常数Kp=时，,表达式,2009 Copyright,中国矿业大学 李世银,9,当基带数字信号采用幅度为1宽度为TS的矩形脉冲的双极性非归零码表示时，时域表示式为,波形,2009 Copyright,中国矿业大学 李世银,10,载 波0相位,受键控的载波相位按基带脉冲而改变的数字调制方式。,这种用载波不同相位直接去表示相应数字信息的相位键控，常称为绝对移相。,调制,2009 Copyr
5、ight,中国矿业大学 李世银,11,2PSK信号的产生过程,可以直接采用模拟调制方法。,双极性 不归零,载波,移相,a. 2PSK模拟调制,b. 2PSK键控调制,2PSK系统的原理,解调,2009 Copyright,中国矿业大学 李世银,12,鉴相器,2PSK信号相干解调,判决,LPF,BPF,定时脉冲,数据输出,本地载波,2PSK系统的原理,由于绝对移相方式是以某一相位作为基准的，因此解调时在接收端也必须有同样一个固定基准相位作为参考。即采用相干解调,图,2009 Copyright,中国矿业大学 李世银,13,相乘输出,1001110,判决输出,2PSK系统的原理,低通输出,低通输出
6、,载波反相,2009 Copyright,中国矿业大学 李世银,14,相乘输出,1001110,发送数据,2PSK,0110001,判决输出,2PSK系统的原理,载波,低通输出,反向工作现象,2009 Copyright,中国矿业大学 李世银,15,一旦接收端参考相位发生变化，则恢复出的数字信息也会出现0和1的反转，从而导致接收端错误接收。,这种现象通常称为2PSK的“倒”现象或“反向工作”现象。,4.3.3 2PSK系统的原理,由于绝对移相方式是以某一相位作为基准的，因此解调时在接收端也必须有同样一个固定基准相位作为参考。,2DPSK,2009 Copyright,中国矿业大学 李世银,16
7、,令为当前码元初相与前一码元初相之差，则2DPSK调制的一种规则为,2）2DPSK（差分相移键控）,利用前后相邻码元载波的相对相位表示数字信息的调制方式。即用载波相位相对变化传送数字信息，所以又称为相对调相。,4.3.3 2PSK系统的原理,波形,2009 Copyright,中国矿业大学 李世银,17,载 波0相位,4.3.3 2PSK系统的原理,调制过程,2009 Copyright,中国矿业大学 李世银,18,2DPSK,0001011,相对码,载 波0相位,调制方法,2009 Copyright,中国矿业大学 李世银,19,相对调相信号的产生过程,首先对数字基带信号进行差分编码即由绝对
8、码变为相对码，然后再进行绝对调相。也可以直接采用模拟调制方法。,双极性 不归零,差分 码变换,双极性 差分码,a. 2PSK模拟调制,差分码变换,4.3.3 2PSK系统的原理,解调,2009 Copyright,中国矿业大学 李世银,20,3）2DPSK信号解调,判决,LPF,BPF,定时脉冲,(a) 相干解调,数据输出,相对码,数据输出,本地载波,码(反)变换,判决,LPF,BPF,定时脉冲,延迟TS,数据输出,(b) 差分相干解调,鉴相器,可采用相干解调和差分相干解调法,2DPSK系统的原理,相干解调波形,2009 Copyright,中国矿业大学 李世银,21,相乘输出,1001110,判决输出,2DPSK系统的原理,低通输出,低通输出,101001,差分输出,载波反向时,2009 Copyright,中国矿业大学 李世银,22,相乘输出,0101001,发送数据,2DPSK,0110001,判决输出,2PSK系统的原理,载波,低通输出,101001,差分输出,功率谱,2009 Copyright,中国矿业大学 李世银,23,4）2PSK功率谱特性,数学表达式形式上完全一样，只是an的取值不同。,因此，参照2ASK功率谱可得到2PSK信号功率谱也只是基带数字信号频谱的线性搬移。,2PSK系统的原理,FDM,
