调制 原理

64QAM调制原理

（1）基于 DVB-C的有线数字电视

基于DVB-C的有线数字电视采用了频分（8MHz与8MHz之间）与时分（8MHz之内）复用相结合的方法在一个物理频道上可传输6~8套标准清晰度（码率4Mb/s对应40多万像素）电视节目或2套高清晰度（码率18Mb/s对应200多万像素）电视节目。具有图形质量好，可达到DVD的图象质量。传输节目的套数多（可上百套），而且还可像手机一样移动接收且无重影。同时有线数字电视信号的抗干扰能力也模拟电视信号强（源于信道编码），此外有线数字电视还具有模拟电视无法比拟的条件接收（可从技术手段上彻底解决收费与非法偷接信号的问题）和电子节目指南（EPG）等一系列优点。由于有线数字电视系统远比模拟电视系统复杂，其关键技术也比模拟电视好，主要体现：信源编/解码、信道编/解码、传输复用、64QAM正交幅度调制、条件接收（CA）系统、中间件技术和大屏幕显示技术等。我们知道模拟电视的三大技术指标是C/N、CTB和CSO，而有线数字电视系统的主要技术指标除了这3项之外还有：采样频率、量化比特率、数码率（数码率=采样频率*量化比特率）、误码率、相位抖动和调制误差率（MER）等。需要说明的是模拟电视与数字电视的载噪比（C/N）的定义不同：对模拟电视而言C/N的定义是图象载波电平的有效值与规定噪声带宽（5.75MHz）的噪声电平的均方根值之比。而数字电视的C/N的定义却是己调制信号的平均功率与规定噪声带宽（6.95MHz）内的噪声的平均功率之比。

（2）常用的数字调制方式

所谓数字调制是指用数字的基带信号对正弦载波信号的某些参数（幅度、频率和相位）进行控制，使之其随基带信号的变化而变化。数字调制有幅移键控（ASK）、频移键控（FSK）和相移键控（PSK）三种基础形式。当然也可由这三种基本形式组合成联合键控，例如mQAM调制就是幅度和相位的联合键控。此外，还有编码正交频分复用（COFDM），X进制残留边带调制（美国数字电视使用，其中8VSB相当于相当于64QAM，16VSB相当于相当于256QAM）等。数字调制与模拟调制从本质上讲没有什么区别，只不过模拟调制（以调幅为例）对载波的调制是连续的（信号本身就是连续的），同时在收端对载波信号的调制参量的幅度也是连续地估值。而数字调制则对载波的调制不是连续地估计。而数字调制则对载波的调制不是连续的，仅是若干个离散的值,在收端只对载波信号的离散调制参量的幅度进行检测。

频率调制信号的表示式为：()cos[()]tmcStAtkfmd其中，kf为调频灵敏度，m(t)为调制信号。从公式出发即可完成频率调制的程序。

调频信号的解调方法通常是采用鉴频法。方框图如图所示

其中鉴频器包括微分电路和包络检波。

在模拟信号的调频程序中，先对输入参量的个数做出判断，少于则运行默认的。然后对信号进行调制，这里采样的调制信号是最简单的正弦信号，当然也可以为其他信号。调制过程中，积分是根据积分的定义编写的一段程序。在对已调信号进行解调前加入了噪声。解调过程中的微分同样的根据定义编写的，当然也可以采用MATLAB里自带的函数diff。在经过包络检波后对幅值做出了一定的修正。

下图是调频信号的时域频域波形。经过调频之后的信号频谱不仅发生了频谱搬移还增加了频率分量。

00.20.40.60.811.21.41.61.82-1-0.500.51调制信号00.20.40.60.811.21.41.61.82-200-1000100200t调频信号 带通限幅器 鉴频器 低通滤波器 ()FMSt()mt -100-500501000100200调制信号频谱f/Hz-100-5005010002x 104f/Hz已调信号频谱-100-5005010002x 104f/Hz加噪声后已调信号频谱

下图绿色的是小信噪比条件下的解调波形，可以发现信噪比对解调的影响。

00.20.40.60.811.21.41.61.82-1.5-1-0.500.511.5

未加噪声后FM非相干解调信号加噪声后FM非相干解调信号调制信号

而在语音信号的调频中，积分采用cumsum来完成，微分采用diff。因为经过调试发现，采用根据定义编写的程序由于循环运行需要很多时间。另外，在经过微分器后，包络检波和低通这段和幅度调制的非相干解调一样，所以也可以在经过微分后调用AM包络检波的程序。 对于调频信号来说，都会存在门限效应，使之在小信噪比情况下无法恢复出原来的调制信号。所以语音信号的调制解调是在很大信噪比情况下。

FSK调制原理

ASK是幅移键控调制的简写，例如二进制的，把二进制符号0和1分别用不同的幅度来表示，就是ASK了。

而OOK则是ASK调制的一个特例，把一个幅度取为0，另一个幅度为非0，就是OOK了。例如二进制符号0用不发射载波表示，二进制1用发射1表示。

ASK跟OOK的频谱都比较宽。

FSK是频移键控调制的简写，即用不同的频率来表示不同的符号。例如2KHz表示符号0，3KHz表示符号1。

GFSK是高斯频移键控的简写，在调制之前通过一个高斯低通滤波器来限制信号的频谱宽度。

/Article/Communication/DTMF/200509/460.html

6.3 二进制移频键控(2FSK)：

6.3.1、2FSK信号的时域表达式：

在二进制频移键控（2FSK）中，当传送“1”码时对应于载波频率，传送“0”码时对应于载波频率。 (6.3-1)

其中，，为频率为的载波的初始相位，为频率为的载波的初始相位。令为的反码，即

(6.3-2) 则有:当时，;当时，。

则2FSK信号可表示为:

(6.3-3) 其中，我们在分析中假设为单个矩形脉冲序列，其表达式为:

由式(6.3-3)可知，相位不连续的2FSK信号可以看成是两个2ASK调幅信号之和。( 交互演示)

6.3 二进制移频键控(2FSK)：

6.3.2、2FSK信号的波形 2FSK信号波形可看作两个2ASK信号波形的合成。下图是相位连续的2FSK信号波形。

图6-3-1

2FSK波形 ( 交互演示)

6.3 二进制移频键控(2FSK)：

6.3.3、2FSK信号的功率谱密度 可将2FSK信号表示成两个2ASK信号的和，令:

其中为的反码，则相位不连续的2FSK信号可表示为

相位不连续的2FSK信号的功率谱密度

2FSK信号的功率谱密度的特点

.3 二进制移频键控(2FSK)：

6.3.4、2FSK信号的产生

编制部门：通信工程系 编制人：杨巧莲 编制日期：2006.2

项目编号

Item No. 10 项目名称

Item 调制解调 训练对象

Class 大3通信专业学生 学时

Time 3

课程名称

Course

移动通信 教 材

Textbook

移动通信技术

目的

Objective 1、了解正交调制与解调的基本原理。

2、了解GMSK 调制与解调的基本原理及它们在GSM数字蜂窝移动通信中的应用。

3、熟悉GSM移动通信实验箱基本操作。

内容（方法、步骤、要求或考核标准及所需工具、材料、设备等）

一、训设备与工具：

频谱仪（选配）

数字存储式示波器（60MHz以上）

GSM移动通信系统实验箱

二、实验原理

1、 正交调制与解调的基本原理

所谓正交调制就是将基带信号通过正交调制器调制到高频载波上的过程。正交调制是通过同相调制分量与正交调制分量分别与载波fc的同相分量Cos(2∏fct)和正交分量—Sin(2∏fct)进行混频，再相加得到调制波，完成将基带调制到载波的过程。如图1所示

所谓正交解调就是将接收信号通过正交解调器解调出同相和正交基带波形的过程。如图2所示

Xs（t） Cos（2πfct）

调制波

Ys（t）

—Sin（2πfct）

图1 正交调制器

X（t） 同相分量I

Cosωct Xs（t）

S(t)

-Sinωct 正交分量Φ

Y（t） Ys（t）

图2 正交解调器 深 圳 职 业 技 术 学 院

Shenzhen Polytechnic