数字调制技术PPT课件

实例分析
QPSK（四相相移键控调制）
在PSK的基础上，将相位划分为四个不同的状态，每个状态表示两个 比特的信息，提高了频谱利用率和传输速率。
16-QAM（十六进制正交幅度调制）
在QAM的基础上，将幅度划分为16个不同的状态，每个状态表示4个 比特的信息，进一步提高了频谱利用率和传输速率。
OFDM（正交频分复用调制）
20世纪70年代，随着数字信号处理技 术的发展，多种新型数字带通调制技 术如QPSK、QAM等开始出现。
02
数字带通调制技术的基本原理
数字信号的调制过程
调制概念
调制是将低频信号（如声音、图像等）转换成高频信号的过程， 以便传输。
数字信号的调制方式
数字信号的调制方式主要有振幅键控（ASK）、频率键控（FSK） 和相位键控（PSK）等。
通信原理(第八章新型数字带 通调制技术)ppt课件
• 引言 • 数字带通调制技术的基本原理 • 新型数字带通调制技术介绍 • 新型数字带通调制技术的应用场景
• 新型数字带通调制技术的优势与挑 战
• 新型数字带通调制技术的实现方法 与实例分析
01
引言
新型数字带通调制技术的定义与重要性
定义
新型数字带通调制技术是指利用数字 信号调制载波的幅度、频率或相位， 以实现信号传输的技术。
光纤通信系统
在光纤通信系统中，新型数字带通调制技术如偏振复用正交频分复用（PD-OFDM） 被用于实现高速、大容量的数据传输，满足不断增长的网络流量需求。
卫星通信系统
广播卫星
在广播卫星中，新型数字带通调制技术如正交频分复用（OFDM）被用于发送多路电视信号和其他多媒 体内容，提供高质量的广播服务。
将高速数据流分割成多个低速数据流，在多个子载波上进行调制，提 高了频谱利用率和抗多径干扰能力。

是一种通过调节脉冲宽度来控制输出电压或电流的调制方式。
脉冲宽度
指高电平持续的时间，通常用占空比表示，即脉冲宽度与周期的比 值。
PWM调制的基本原理
通过改变脉冲宽度来等效改变输出电压或电流的大小。
PWM信号的生成原理
采样控制理论
PWM信号的生成基于采样控制理论，通过对输入信号进行采样，并根据采样结果生成相 应的PWM信号。
电流模式控制PWM调制是通过检测输出电流的占空比来实现对输出电流的控制。
电流模式控制PWM调制具有电流响应速度快、控制精度高等优点，因此在许多应用 中得到广泛应用。
电流模式控制PWM调制的主要缺点是可能会产生较大的输出电流纹波。
电压和电流模式比较
电压模式控制PWM调制和电流模式控制PWM调制各有优缺点，具体选择哪种方式要根据 实际应用需求来决定。
PWM调制技术在能源转换、电机控制、通 信等领域具有广泛的应用前景，随着技术 的不断成熟，其应用领域将进一步拓展。
经济价值
社会效益
PWM调制技术的推广应用将带来显著的经 济效益，有助于推动相关产业的发展和经 济增长。
PWM调制技术的节能减排效果明显，对于 应对全球气候变化、推动可持续发展具有 重要意义。
04 PWM调制在脉冲电路中 的优势与挑战
PWM调制在脉冲电路中的优势
高效能
PWM调制能够有效地控 制脉冲宽度，从而提高 脉冲电路的能量效率。
灵活性高
PWM调制允许在单个脉 冲中实现多个级别的电 压或电流，从而提供更
大的灵活性。
易于实现
PWM调制可以通过简单 的数字或模拟电路实现， 降低了设计和实现的复
线性度
PWM信号的线性度取决于采样电 路和PWM生成电路的设计，高质 量的PWM信号应具有良好的线性

占据几个比特周期）。
GMSK由于具有极好的功率效率（因为恒定包络）和极好的频谱效率。GMSK
牺牲误码性能，而得到了极好的频谱效率和恒定的包络特性。
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12
3G时代
第三代移动通信系统（IMT-2000），在第二代移动通信技术基础上进一
步演进的以宽带CDMA技术为主, 并能同时提供话音和数据业务的移动通信系统
它分为绝对相移和相对相移两种。由于绝对相移方式存在相位模糊问题，所以在
实际中主要采用相对移相方式DQPSK。目前已经广泛应用于无线通信中，成为
现代通信中一种十分重要的调制解调方式。
QPSK与二进制PSK一样，传输信号包含的信息都存在于相位中。调制后的载波
相位取四个等间隔值之一，如л/4, 3л/4,5л/4,和7л/4。相应的，可将发射
• 宽带效率：反映了对分配的带宽如何有效利用的，可表述成给定带宽
下每赫兹的数据通过率。
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4
二、移动通信特点和移动通信调制技术的要求
频谱资源有限
较高的频谱利用率
多径效应
对多径效应不敏感
用户终端发射功率小
较高的功率抗干扰能力
信道衰落
抗衰落能力
移动通信特点
对调制技术要求
呈线性变化，如下式所示
调相（PM）调制中，载波信号的角度随基带信号变化
而改变，如下式所示
调相与调频之间的主要区别是指被调制波形（相对于载
波）的相位在调相中与输入信号成正比，而在调频中与
输入的积分成正比。
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7
数字调制
ASK
FSK
PSK
数字调制方式抗噪声性能更好，抗信道能力损耗更
强，复用各种不同形式的信息（如语音、数据和视频图

相位连续的2fsk信号cpfsk的带宽要比一般的2fsk带宽窄频带效率更高但带宽随着调制指数h的增大而加宽hfh太小两频点隔太近又不利于解调最小频移键控minimumshiftkeyingmsk是一种特殊的连续相位的频移键控continuouphasefrequencyshiftkeyingcpfsk是调制指数h05时的cpfsk53最小移频键控msk是一种特殊的cpfsk调制指数为05h05时满足在码元交替点相位连续的条件h05是移频键控为保证良好误码性能所允许的最小调制指数h05时波形相关系数为0信号是正交msk也是一类特殊形式的oqpsk用半正弦脉冲取代oqpsk的基带矩形脉冲54532最小频移键控msk信号的功率谱密度与qpsk信号oqpsk信号相比较msk信号比一般的2fsk信号具有更高的带宽效率但旁瓣的辐射功率仍很大90的功率带宽075r299功率带宽12r2且带外辐射为1相当于20db故msk的频谱仍然不能满足要求旁瓣的功率大是因为数字基带信号含有丰富的高频分量旁瓣的功率大是因为数字基带信号含有丰富的高频分量用低通滤波器去除高频分量便可以减少已调信号的带用低通滤波器去除高频分量便可以减少已调信号的带外辐射外辐射55非相干解调不需复杂的载波提取电路但性能稍差
的带通信号。带通信号叫做已调信号，而基带
信号叫做调制信号。调制可以通过使高频载波
随信号幅度的变化而改变载波的幅度，相位或
者频率来实现。
解调则是将基带信号从载波中提取出来以便预定
的接收者（信宿）处理和理解的过程。
调制
3
移动通信调制解调技术特点
• 移动通信面临的无线信道问题
多径衰落、干扰(自然人为ISI)、频率资源有限
DPSK发射机框图及相关波形
“1”，不
同传“0”

应用于中、短波无线电广播系统中，因为普通AM
制式的解调电路简单。
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22
• 4.2.2 双边带调幅信号（DSB） • 双边带调幅信号数学表达式为
uD SB(t)K uc(t)u (t)
• •即
K U cm co sctU m co s t
（4-14）
• （4-15） u D S B ( t) 1 2 K m a U c m c o s (c ) t 1 2 K m a U c m c o s (c ) t
了解三种数字调制信号的基本原理和实现方法ppt学习交流第四章信号调制的基本原理ppt学习交流第四章信号调制的基本原理ppt学习交流41概述411信号调制与变换调制信号特点是频率较低频带较宽且相互重叠所谓调制就是将待传输的基带信号加载到高频振荡信号上的过程信号调制实质是将基带信号搬移到高频载波上去也就是频谱搬移的过程412信号调制方式与分类所谓调制就是将调制信号加载在三个参数中的某一个参数上或幅值或频率或相位随调制信号大小成线性变化的过程coscosppt学习交流412信号调制方式与分类一种是把调制信号加载在载波信号的幅值上称为幅度调制简称amamplitudemodulation第二种是把调制信号装载在载波的频率上称为频率调制简称fmfrequencymodulation第三种是把调制信号装载在载波的相位上称为相位调制简称pmphasemodulationppt学习交流412信号调制方式与分类数字量对载波进行调制时根据被调制的参数不同也有三种调制方式被装载的参数为幅度时称为幅移键控调制简称ask调制amplitudeshiftkeying被装载的参数为频率时称为频移键控调制简称为fsk调制frequencyshiftkeying被装载的参数为相位时称为相移键控调制简称为psk调制phaseshiftkeyingppt学习交流412信号调制方式与分类调制方式模拟调制数字调制幅度调制am频率调制fm相位调制pmask频移键控调制fsk相移键控调制psk图43调制方式分类ppt学习交流42幅度调制原理及特性421普通调幅am首先讨论调制信号为单频余弦波时的情况设调制信号为coscos2coscos210ppt学习交流421普通调幅am由幅度调制定义可知幅度调制是用基带信号控制载波的振幅使载波的振幅随基带信号的规律变化因此调制后形成的已调波可表示为cmam11ppt学习交流421普通调幅am由上式可以看出普通调幅信号的电路模型可以由一个乘法器和一个加法器组成

总结词
详细描述
04
现代调制技术发展
扩频调制是一种通过扩展信号带宽来传输信息的技术。它利用伪随机序列将信息展宽到一个很宽的频带上，然后在接收端通过相关解扩来恢复原始信号。扩频调制具有抗干扰能力强、抗多径干扰能力强、通信保密性好等优点，广泛应用于军事通信、卫星通信等领域。
多载波调制是一种将高速数据流分割成多个低速数据流，并分别在不同的载波上进行传输的技术。多载波调制可以有效抵抗频率选择性衰落和多径干扰，提高通信的可靠性和稳定性。
有线电视
02
模拟调制技术
调频是一种模拟调制技术，通过改变载波的频率来传递信息。
总结词
调频技术利用载波频率的变化来携带信息。在调频广播中，声音信号被转换为电信号，然后调制到载波上，通过改变载波的频率来反映声音信号的变化。调频信号具有抗干扰能力强、信噪比高等优点，因此在通信领域得到了广泛应用。
详细描述
调制技术原理
在广播通信中，调制技术将音频和视频信号调制到高频载波信号上，然后通过广播发射机发送到各个接收终端。
广播通信
在卫星通信中，调制技术将信息信号调制到载波信号上，然后通过卫星转发器发送到各个接收终端。
卫星通信
在有线电视中，调制技术将电视信号调制到高频载波信号上，然后通过同轴电缆传输到各个接收终端。
详细描述
调制编码技术是通信系统的核心技术之一，其目的是在有限的带宽和功率条件下实现高速、可靠的数据传输。随着技术的发展，高效调制编码技术不断涌现，如QAM、QPSK等，这些技术能够进一步提高数据传输效率和可靠性。
认知无线电技术和动态频谱接入是实现频谱资源高效利用的重要手段。
总结词
认知无线电技术通过感知周围无线环境，动态调整自身参数，实现频谱资源的有效利用。动态频谱接入则允许用户在不影响主用户通信的前提下，动态占用空闲频谱资源，进一步提高频谱利用率。

与BPSK（二进制相移键控）相比，DPSK能够提 供更高的数据传输速率和更有效的频谱利用率。
DPSK解调相对于QPSK和BPSK具有更好的性能， 尤其适用于中高速数据传输和多径传播环境。
04
DPSK调制和解调的应用
DPSK调制和解调在通信系统中的应用
数据传输
移动通信
DPSK调制技术常用于无线通信和光 纤通信中，能够提高数据传输的可靠 性和稳定性。
优化调制解调电路设计
优化DPSK调制解调电路设计，降低成本并 提高性能。
采用前向纠错编码技术
结合前向纠错编码技术，提高DPSK系统的 抗突发干扰能力。
研究新型调制方式
研究新型的数字调制方式，以克服DPSK调 制的缺点并进一步提高性能。
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《dpsk调制和解调》PPT 课件
• DPSK调制原理 • DPSK信号的特性 • DPSK解调原理 • DPSK调制和解调的应用 • DPSK调制和解调的优缺点
01
DPSK调制原理
DPSK调制简介
DPSK是差分相位移键控的缩写 ，是一种数字调制方式，用于将 数字信号转换为适合传输的信号
。
DPSK调制利用了相位的变化来 表示数字信号中的比特信息，通 过比较相邻的码元来获得相位变
多普勒雷达
02
03
合成孔径雷达
利用DPSK调制，多普勒雷达能 够更准确地测量目标的运动速度 和方向。
在合成孔径雷达中，DPSK调制 用于提高图像的分辨率和清晰度 。
DPSK调制和解调在其他领域的应用
物联网
在物联网中，DPSK调制用于无线 传感器网络的信号传输，能够实 现低功耗、长距离的数据传输。
智能交通系统
易于实现

易于实现
SSB调制技术相对简单，容易在硬 件上实现，下落了装备和运营成本 。
SSB调制与其他调制的比较
AM调制
AM调制同时使用两个边带，因此传输带宽是SSB的两倍。此 外，AM信号的抗干扰能力较弱。
FM调制
FM调制虽然也使用两个边带，但其主要目的是为了传输音频 信号的频率信息，而是幅度信息。因此，FM信号的抗干扰 能力较强，但频谱利用率较低。
基于软件无线电的SSB调制实现
总结词
利用软件无线电技术实现SSB调制，具有灵活性高、可扩大性强的优点，但实时性要求 较高。
详细描写
基于软件无线电的SSB调制通过软件编程实现无线信号的调制解调。这种方法具有较高 的灵活性，可以方便地实现各种调制参数的调整，且易于扩大，但需要较高的实时性要
求和计算资源。
SSB调制的优势与应用
01
频谱效率高
由于SSB只使用一个边带，其频谱效率比传统的AM和FM更高，使得在
有限的频谱资源中可以传输更多的信息。
02 03
抗干扰能力强
SSB调制传输的信号具有更好的抗干扰性，因为其不仅传输幅度信息， 还传输相位信息。这在无线通讯中尤为重要，可以下落噪声和干扰的影 响。
应用于广播和通讯
06
SSB调制的实际应用案例
无线电通讯中的SSB调制应用
无线电广播
SSB调制用于长距离广播信号传输， 如调频广播和单边带（SSB）广播， 能够减少带宽占用，提高频谱利用率 。
无线电通讯
在无线电通讯中，SSB调制用于语音 和数据传输，特别是在业余无线电和 船舶无线电通讯中，因为它能够提供 可靠的通讯链路并减少干扰。
SSB调制信号的生成
抑制载波双边带（DSB）调制
在载波信号的两个边带上分别调制基带信号，生成DSB调制信号。

MSK属于恒包络数字调制技术。现代数字调制技术的研究，主 要是围绕着充分的节省频谱和高效率地利用可用频带这个中心而 展开的。随着通信容量的迅速增加，致使射频频谱非常拥挤，这 就要求必须控制射频输出信号的频谱。但是由于现代通信系统中 非线性器件的存在，引入了频谱扩展，抵消了发送端中频或基带 滤波器对减小带外衰减所做的贡献。
4状态8PSK TCM码结构
以4状态8PSK网格编码调制为例，如图6-2，它是 Ungerboeck 1975研究出的第一种TCM码。
第一部分 差分编码
第二部分 卷积编码
第三部分 分集映射
.
19
§3.3 TCM网格编码调制
网格编码调制器的一般构成法
把4状态8PSK TCM码的概念推广到一般。网格编 码调制（TCM）一般由三部分组成：第一部分是差分 编码，它与第三部分的合理结合可以解决接收端解 调时信号集相位的混淆问题。第二部分是卷积编织 器，将m比特编码成m+1比特。第三部分叫分集映射 （mapping by set partitioning），其任务将一个 （m+1）比特组对应为一个调制符号输出。（m+1） 比特组有2m+1种可能的组合，调制后的信号集星座 （constellation）想要与之一一对应，显然必须是 2m+1点的星座。
第三章 数字调制
§3.1 数字调制概述 简单数字调制 2ASK 2FSK BPSK DBPSK等 多进制调制 相移键控 QPSK 8PSK 正交幅度调制 16QAM 256QAM等
.
1
§3.1 数字调制概述
QPSK（4PSK） 信号星座图
01
01
00 11
10 11
.
00
10

系统的传递函数
描述线性时不变系统的数 学模型，表示输入和输出 之间的关系。
03
CATALOGUE
模拟调制系统
调制的定义与分类
调制的定义
调制是一种将低频信号加载到高 频载波上的技术，以便通过信道 传输。
调制的分类
调制可以分为模拟调制和数字调 制两大类。模拟调制是指用连续 变化的模拟信号去调制载波的幅 度、频率或相位。
章节概述
本章将介绍数字调制的基本原理和技术，包括振幅调制、频 率调制和相位调制等。
通过学习本章，学生将能够了解数字调制的基本概念、原理 和技术，掌握数字调制系统的性能分析和设计方法，为进一 步学习通信系统的其他相关内容打下基础。
02
CATALOGUE
信号与系统
信号的分类与特性
01
02
ห้องสมุดไป่ตู้
03
周期信号
线性调制系统（AM、FM）
AM（调幅）调制
AM调制是通过改变载波的幅度来传 递信息的一种调制方式。在AM调制 中，低频信息信号叠加在载波上，并 通过信道传输。
FM（调频）调制
FM调制是通过改变载波的频率来传递 信息的一种调制方式。在FM调制中， 低频信息信号用来控制载波的频率变 化，从而实现信息的传输。
有效性
衡量通信系统传输有效信息的 能力，通常用传输速率或频谱
效率来表示。
可靠性
衡量通信系统传输信息的可靠 程度，通常用误码率（BER） 或信噪比（SNR）来表示。
实时性
衡量通信系统传输实时信号的 能力，通常用延迟时间来表示
。
安全性
衡量通信系统保护信息传输安 全的能力，通常用加密和认证
技术来表示。
误码率（BER）计算

误码率低
数字调制技术有效地减少了传输中 的误码率，提高了信息传输的可靠 性。
数字调制的挑战
频谱效率
数字调制技术需要更宽的 频带来传输相同的信息量， 对频谱资源的需求较大。
复杂性
部分数字调制方式的实现 较复杂，在工程实践中需 要解决复杂的算法和硬件 设计问题。
多径传播
数字调制受到多径传播等 信道特性的影响，需要采 取调制技术来抵消传播中 的失真。
3 PSK
4 QAM
将数字信号的不同状态映射到不同相位 的载波信号上，常用于无线通信。
将数字信号的多个位组合映射到不同幅 度和相位的载波信号上，常用于高速数 据传输。
数字调制的优点
1
灵活性高
2
数字调制可以根据需要灵活改变调
制方式和参数，适应不同的通信要
求。3Biblioteka 抗干扰能力强数字调制技术在传输过程中较好地 抵抗了信道噪声和干扰信号。
数字调制的未来发展趋势
5G通信技术
数字调制将在5G通信技术中 得到广泛应用，实现更高的 速率和更低的延迟。
物联网
数字调制将支持大规模的物 联网设备连接，实现智能化 和自动化的网络通信。
人工智能
数字调制与人工智能技术的 结合将推动通信系统的智能 化和自适应性。
原理
数字调制通过改变信号的 某些特性（如幅度、频率、 相位）来传输信息。
应用
数字调制广泛应用于无线 通信、数据传输、广播电 视等领域。
常用的数字调制方式
1 ASK
2 FSK
将数字信号的幅度直接映射到载波信号 上，常用于低速数据传输。
将数字信号的不同状态映射到不同频率 的载波信号上，常用于调频广播。
《数字调制》PPT课件

2．二进制振幅键控信号的频谱及带宽
图6-5 2ASK信号的功率谱密度及带宽 a)“1”码波形的频谱 b) 基带信号的功率谱 c) 2ASK信号功率谱
第四章 数字调制与解调技术 第9页/共42页
由图可看出，2ASK信号的带宽是基带信号带宽的2倍，若只计及基
B 带信号功率谱主瓣宽度 ，则2ASK信号占用的信道带宽为 g
变化假，设“码0”码元相宽位度不为变。载为波了T周便B期于比的较1，.5图倍中，T还并c 画假出设了“载1”波码和相2位P发SK生
信号的波形。
第四章 数字调制与解调技术 第28页/共42页
图6-16 2DPSK信号的波形示例
第四章 数字调制与解调技术 第29页/共42页
需要说明的是，在图6-16中，2DPSK信号的第一个码元波形是任意假 设的，若假设的码元波形与图中反相，根据定义也可画出2DPSK波形，此时 的波形虽然与图示波形不同，但是前后码元波形相位关系却是一致的，因 而所代表的数字基带信号是相同的，从而消除了绝对移相方式时所存在的 “倒”现象。所以，在实际设备中广泛采用相对移相方式。
第四章 数字调制与解调技术 第27页/共42页
相对移相键控（DPSK—Differential Phase Shift Keying），又称为 差分相位键控。它是利用前后相邻码元之间已调信号中载波相位的相 对变化来表示数字基带信号的。载波相位的相对变化通常是指本码元 初相与前一码元的终相比较，是否发生相位变化。2DPSK信号的波形 示例如图6-16所示。
第四章 数字调制与解调技术 第34页/共42页
2PSK抗噪声性能最好
误码第3性5页能/共曲4线2页
（3）设备的复杂程度 三种调制方式的发送端设备复杂程度相差不多，而接 收端的复杂程度则与所用的调制和解调方式有关。对于同一种调制方式，相 干解调的设备要比非相干解调时复杂；而同为非相干解调时，设备由繁到简 的顺序为2FSK 、2DPSK、2ASK。 （4）抗多径时延性能 2PSK信号对多径干扰最为敏感，而2FSK性能较为优 越，因此2FSK广泛运用在多径时延较为严重的短波通信中。

② 2DPSK信号的解调
——
极性比较—码变换法即是2PSK解调加差分译码，其方框图如（a） 原理：2DPSK解调器将输入的2DPSK信号还原成相对码{bn}，再由差分译码器把 相对码转换成绝对码，输出{an}，从而恢复发送的信息。在次过程中，若相干
载波产生1800模糊，会发生“反向工作”现象。但是经过码反变换器后，输出的 绝对码不会发生任何倒置现象。
根据题中已知条件，码元传输速率为1000B，“1”码元的载 波频率为3000Hz，“0”码元的载波频率为2000Hz。因此， 在2FSK信号的时间波形中，每个“1”码元时间内共有3个 周期的载波，每个“0”码元时间内共有两个周期的载波。
数字基带信号s(t)和2FSK信号的时间波形如图：
（2）2FSK信号是一种非线性调制信号，其功率谱结构可以近似看成是两 个2ASK信号频谱的叠加。
n
n
n1
（2） 2PSK和2DPSK信号的调制
模拟调相法：原理框图如图所示，码变换器（即差分编码器）是用来完成绝
对码波形到相对码波形变换的，去掉码变换器，则可进行2PSK信号的调制。
（3） 2PSK和2DPSK信号的解调 ① 2PSK信号的解调
——
2PSK信号的解调只能采用相干解调的方法，其方框图及波形如图所示。
2. 二进制频移键控（2FSK）
数字频率调制又称频移键控，记作FSK（Frequency Shift Keying）， 二进制频移键控记作2FSK。
（1） 2FSK信号的调制方法：
前面已提到，2FSK信号可以采用模拟调频法和数字键控法来产生。
模拟调频法：用数字基带矩形脉冲控制一个振荡器的某些参数（例如电
3. 二进制相移键控及二进制差分相位键控