移动通信入门 第三章 移动通信的调制技术

移动通信中的信号处理和调制技术研究移动通信技术在现代社会中起到了至关重要的作用。

从2G到5G，移动通信不断发展和完善，使得人们可以随时随地进行语音通话、短信发送、网络浏览等各项功能。

而在移动通信系统中，信号处理和调制技术则是实现可靠、高效通信的关键。

信号处理是指对发送和接收信号进行处理和优化的一系列技术。

在移动通信系统中，信号处理的任务主要包括信号检测、信号解调和信号恢复。

首先，通过信号检测，接收设备可以确定是否存在通信信号。

其次，信号解调是将接收到的模拟信号转换为数字信号。

最后，通过信号恢复，恢复原始的数据。

在信号处理技术中，有一种重要的技术被广泛应用于移动通信领域，即数字信号处理技术（DSP）。

DSP技术通过数字方式对信号进行采样、调试和处理，具有高精度、高抗干扰、高稳定性等优点。

在移动通信系统中，DSP技术被用于实现对信号的解调、滤波、编解码等关键功能。

除了信号处理技术，移动通信系统中的调制技术也是不可或缺的一部分。

调制技术是指将数字信号转换为模拟信号或模拟信号转换为数字信号的过程。

通过调制技术，数字信号可以在信道中进行传输，并在接收端进行解调还原为原始信号。

调制技术的关键是选择合适的调制方法和技术参数。

在移动通信系统中，常用的调制方法有频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）、码分多址（CDMA）和正交频分多址（OFDMA）等。

这些调制方法在不同的移动通信标准中被广泛采用。

例如，GSM系统采用了TDMA调制方法，CDMA2000系统采用了CDMA调制方法，而LTE和5G系统则采用了OFDMA调制方法。

除了调制方法，调制技术的参数也对通信性能产生了重要影响。

例如，调制度、带宽、调制速率等参数的选择，都会直接影响到通信系统的信号质量、频谱效率和容量等重要指标。

除了信号处理和调制技术，移动通信系统中还有其他关键的技术和算法，如信道编码、自适应调制、多天线技术等。

这些技术和算法对于提高通信系统的性能和可靠性起到了重要作用。

移动通信中的调制解调AM和FM射频信号被用来传递信息，信息有可能是音频，数据或者其他格式，该信息被调制(modulate)到载波信号上，并通过射频传送到接收器，在接收器端，信息从载波上分离出来，这个被称为解调（demodulation）。

而载波本身并不带有任何信息。

调制方法多种多样，简单的一般有幅度调制，频率调制和相位调制，尽管调频和调相本质上是相同的。

每种调制方法都有其有缺点。

了解每种调制方法的基础是很重要的，尽管大家更为关注的是移动通信系统的调制方法。

复习这些简单技术可以让大家对它们的优缺点有更好的认识。

载波无线通信的基础是载波，基本的载波如下图所示，这个信号在发射器部分产生，并不带有任何信息，在接收器部分也作为不变的信号出现。

调幅调制最显而易见的的方式就是调幅了，通过调整信号幅度大小传递信息。

最简单的调制是OOK（on–off keying，开关键控），载波以开关的形式传递信息。

这个是数字调制的基础，并用在传递莫斯（Morse）电码上面，莫斯在早期的“无线”应用上广为采用，通过开或关的长度传递码元。

在音频或其他领域应用更为常见的是，整个信号的幅度通过载波体现，如下图，这个被称为幅度调制（AM）。

AM解调音频信号的过程十分简单，只需要一个简单的二极管包络检波电路就可以实现，如图3-3，在这个电路中二极管只允许无线信号的半波通过，一个电容被作为低通滤波器来去除信号的高频部分，只留下音频信号。

这个信号直接通过放大后输出至扬声器。

该解调电路十分简单和易于实现，在目前的AM收音机接收上面还在广泛采用。

AM解调过程同样可以用更为有效的同步检波电路实现。

如图3-4，射频信号被本地载波振荡信号混频。

该电路的优点是比二极管检波器有更好的线性度，而且对失真和干扰的抵抗比较好。

产生本振信号的方法很多，其中最简单的就是把接收到的无线信号通过高通滤波器，从而滤掉调制信号保留精确频率和相位的载波，再与无线信号混频滤波就能得到原始音频信号。

移动通信的编码与调制技术在当今高度互联的时代，移动通信已经成为我们生活中不可或缺的一部分。

从日常的语音通话、短信交流，到高清视频播放、在线游戏，移动通信技术的不断发展为我们带来了越来越便捷和丰富的体验。

而在这背后，编码与调制技术起着至关重要的作用。

首先，我们来谈谈编码技术。

编码，简单来说，就是将信息转换为特定的代码形式，以便于传输和存储。

在移动通信中，常用的编码技术包括信源编码和信道编码。

信源编码的主要任务是减少信息的冗余度，提高传输效率。

例如，在语音通信中，我们不会传输连续的声音信号，而是对其进行采样和量化，将模拟的声音信号转换为数字形式。

通过合理的编码算法，可以去除那些人耳不太敏感的部分，从而在不影响语音质量的前提下减少数据量。

信道编码则是为了提高通信的可靠性。

由于移动通信环境复杂，信号在传输过程中容易受到各种干扰和衰减。

信道编码通过在原始信息中添加一些冗余信息，使得接收端能够检测和纠正传输过程中产生的错误。

常见的信道编码方式有卷积码、Turbo 码等。

接下来，我们再看看调制技术。

调制就像是给信息穿上不同的“外衣”，以便让它们能够在无线信道中顺利传输。

在移动通信中，常见的调制方式有幅度调制（AM）、频率调制（FM）和相位调制（PM）。

幅度调制是根据信息的变化改变载波的幅度；频率调制则是改变载波的频率；相位调制则是改变载波的相位。

而现代移动通信系统中，更广泛采用的是数字调制技术，如二进制相移键控（BPSK）、正交相移键控（QPSK）、正交幅度调制（QAM）等。

以 QPSK 为例，它将信息编码为四个不同的相位状态，每个相位状态代表两个比特的信息。

这样，在相同的带宽下，能够传输更多的信息。

QAM 则更进一步，它同时改变载波的幅度和相位，从而可以在一个符号中传输更多的比特。

例如 16QAM 可以在一个符号中传输 4 比特的信息。

编码与调制技术的选择并非是孤立的，而是需要根据具体的通信需求和系统条件来综合考虑。

现代移动通信中的调制技术通信2班陈铭铎15号调制技术的概念在移动通信中，信源产生的原始信号绝大部分需要经过调制，变换为适合于在信道内传输的信号，才能在线路中传输。

把输入信号变换为适合于通过信道传输的波形，这一变换过程成为调制。

通常把原始信号称为调制信号，也称基带信号；被调制的高频周期性脉冲起运载原始信号的作用，因此称载波。

调制技术其实也就是实现了信源与信道的频带匹配。

调制技术的主要功能1.频率变换：为了采用无线传送方式，如将（0.3MHz～3.4kHz）有效带宽内的信号调制到高频段上去。

2.实现信道复用：例如将多路型号互不干扰地安排在同一物理信道中传输。

3.提高抗干扰性：抗干扰性（即可靠性）与有效性互相制约，通常可通过牺牲有效性来提高抗干扰性，如FM替代AM。

调制原理形式调幅、调频和调相是调制的三种基本形式。

1.调幅(AM)：用调制信号控制载波的振幅，使载波的振幅随着调制信号变化。

已调波称为调幅波。

调幅波的频率仍是载波频率，调幅波包络的形状反映调制信号的波形。

调幅系统实现简单,但抗干扰性差,传输时信号容易失真。

2.调频(FM)：用调制信号控制载波的振荡频率，使载波的频率随着调制信号变化。

已调波称为调频波。

调频波的振幅保持不变，调频波的瞬时频率偏离载波频率的量与调制信号的瞬时值成比例。

调频系统实现稍复杂，占用的频带远较调幅波为宽，因此必须工作在超短波波段。

抗干扰性能好，传输时信号失真小，设备利用率也较高。

3.调相(PM)：用调制信号控制载波的相位，使载波的相位随着调制信号变化。

已调波称为调相波。

调相波的振幅保持不变，调相波的瞬时相角偏离载波相角的量与调制信号的瞬时值成比例。

在调频时相角也有相应的变化，但这种相角变化并不与调制信号成比例。

在调相时频率也有相应的变化，但这种频率变化并不与调制信号成比例。

在模拟调制过程中已调波的频谱中除了载波分量外在载波频率两旁还各有一个频带，因调制而产生的各频率分量就落在这两个频带之内。

移动通信调制技术在当今信息高速传递的时代，移动通信已经成为我们生活中不可或缺的一部分。

无论是日常的电话沟通、社交媒体的互动，还是各种在线应用的使用，背后都离不开移动通信技术的支持。

而在移动通信技术中，调制技术扮演着至关重要的角色。

什么是移动通信调制技术呢？简单来说，调制就是把我们要传输的信息，比如声音、图像、数据等，加载到适合在信道中传输的高频信号上的过程。

这个高频信号就像是一辆“运输工具”，而我们的信息就是要被运输的“货物”。

通过调制，这些“货物”能够更有效地在通信信道中传输。

为了更好地理解调制技术，我们先来看看为什么需要它。

首先，原始的信息信号往往频率较低，而且可能包含很多复杂的成分。

如果直接传输这些低频信号，会面临很多问题。

比如，低频信号在传输过程中容易受到干扰和衰减，传输的距离和效率都会受到很大限制。

而通过调制，把信息加载到高频信号上，就能够增强信号的抗干扰能力，提高传输效率，扩大传输范围。

移动通信中常用的调制技术有很多种，比如幅度调制（AM）、频率调制（FM）和相位调制（PM）。

幅度调制是比较简单和直观的一种调制方式。

在幅度调制中，高频载波信号的幅度会随着原始信息信号的变化而变化。

比如说，原始信息信号较强时，载波的幅度就会变大；原始信息信号较弱时，载波的幅度就会变小。

这种调制方式容易实现，但它的抗干扰能力相对较弱。

频率调制则是根据原始信息信号的变化来改变载波的频率。

当原始信息信号幅度大时，载波的频率就会增加；当原始信息信号幅度小时，载波的频率就会减小。

频率调制具有较好的抗干扰性能，但它需要更宽的频带资源。

相位调制是通过改变载波的相位来传输信息的。

原始信息信号的变化会导致载波相位的相应变化。

相位调制在数字通信中应用广泛，因为它能够实现高效的数据传输。

除了上述这些传统的调制方式，随着技术的不断发展，还出现了一些更先进的调制技术，比如正交幅度调制（QAM）。

QAM 是一种同时改变载波幅度和相位的调制方式，它能够在相同的带宽内传输更多的数据，大大提高了频谱利用率和数据传输速率。

《移动通信》课程教学大纲移动通信课程教学大纲
第一章：移动通信基础知识
1.1 无线通信基本概念
1.2 移动通信系统发展历程
1.3 移动通信系统架构与组成
1.4 移动通信标准与规范
1.5 移动通信频谱分配与管理
第二章：无线信道与调制技术
2.1 无线信道特点与分类
2.2 移动通信信道传播模型
2.3 调制与解调技术
2.4 近场通信技术
第三章：移动通信系统网络结构
3.1 移动通信系统网络架构
3.2 移动通信系统中的信令与控制
3.3 移动通信系统中的移动性管理第四章：移动通信协议与接口
4.1 GSM协议与接口
4.2 CDMA协议与接口
4.3 LTE协议与接口
4.4 5G协议与接口
第五章：移动通信网络优化与管理5.1 移动通信网络规划与优化
5.2 移动通信网络性能管理
5.3 移动通信网络故障排除与维护第六章：移动通信安全与隐私保护
6.1 移动通信安全机制
6.2 移动通信隐私保护技术
6.3 移动通信法律与政策
附件：
1、移动通信相关术语表
2、移动通信系统架构图
3、移动通信系统频谱分配图
法律名词及注释：
1、通信法：规定了与通信相关的法律法规，包括通信基础设施建设、通信服务管理、通信内容监管等内容。

2、信息安全法：对网络安全、信息处理和传输等方面进行了规范，并对相关的犯罪行为提出了相应的处罚和制裁。

3、隐私保护法：保护个人和组织的隐私权利，规定了个人信息的收集、存储、使用和披露等方面的限制和要求。

移动通信中的调制解调移动通信中的调制解调一、调制与解调的基本概念在移动通信系统中，调制（Modulation）是指将要传输的数字信号转换为模拟信号的过程，而解调（Demodulation）则是将接收到的模拟信号转换回数字信号的过程。

调制解调技术在移动通信中起着至关重要的作用，它们决定了无线信号在传播过程中的可靠性和效率。

调制解调技术的核心思想是利用模拟信号的某些特性来表示数字信号，以便于在传输过程中保持信号的完整性。

常见的调制方式有频移键控（FSK）、相移键控（PSK）、振幅移键控（ASK）等。

解调过程则是将接收到的调制信号恢复成原始的数字信号。

二、调制解调器的工作原理调制解调器（Modem）是实现调制解调功能的设备或软件。

它一般由调制器和解调器两个部分组成。

调制器负责将数字信号转换为模拟信号，并在发送端将信号发送出去；解调器则负责将接收到的模拟信号转换回数字信号，并在接收端进行解码等后续处理。

调制器通常包含一个调制器算法，用于将数字信号转换为模拟信号。

常见的调制算法有调相（PSK）和调频（FSK）等。

调制器通过改变模拟信号的频率、振幅或相位等特性，将数字信号转换为模拟信号，然后发送出去。

解调器则是对调制过程的逆过程。

它接收到经过传输过程中受到噪声和干扰后的模拟信号，通过解调算法将其转换为数字信号。

解调器还会对接收到的信号进行解码、纠错等处理，以提高接收到的数字信号的质量。

三、调制解调技术在移动通信中的应用调制解调技术在移动通信中发挥着重要的作用。

在无线通信系统中，调制技术用于将数字数据转换为模拟信号，以便于在无线信道中传输。

解调技术则负责将接收到的模拟信号转换回数字数据，以便于后续处理和解码。

在移动通信系统中，调制解调技术不仅用于语音通信，还广泛应用于数据通信。

例如，在3G和4G网络中，调制解调技术被用于将高速的数字数据转换为适合无线信道传输的模拟信号。

调制解调技术的性能直接影响着数据传输的速度和可靠性。

移动通信系统中的调制技术在当今高度互联的世界中，移动通信已经成为我们生活中不可或缺的一部分。

从简单的语音通话到高清视频流、在线游戏和各种智能应用，移动通信技术的不断发展让我们能够随时随地与世界保持联系。

而在这一庞大的通信系统背后，调制技术扮演着至关重要的角色。

那么，什么是调制技术呢？简单来说，调制就是将信息（比如语音、图像、数据等）加载到适合在通信信道中传输的高频载波信号上的过程。

这个过程就像是把货物（信息）装进合适的车辆（载波信号），以便它们能够在道路（通信信道）上顺利运输。

在移动通信系统中，常用的调制技术有多种。

其中，幅度调制（AM）和频率调制（FM）是比较早期和基础的调制方式。

幅度调制通过改变载波信号的幅度来携带信息，而频率调制则是通过改变载波信号的频率来实现信息的传递。

然而，随着移动通信需求的不断增长和技术的进步，更复杂和高效的调制技术逐渐崭露头角。

例如，相位调制（PM）就是一种重要的调制方式。

它通过改变载波信号的相位来传输信息。

相比幅度调制和频率调制，相位调制具有更高的频谱效率，能够在有限的带宽内传输更多的信息。

而在现代移动通信系统中，数字调制技术得到了广泛的应用。

其中，最常见的数字调制技术包括幅移键控（ASK）、频移键控（FSK）和相移键控（PSK）。

幅移键控通过改变载波信号的幅度来表示不同的数字信号，频移键控则是通过改变载波信号的频率来实现数字信号的传输，相移键控则是依靠改变载波信号的相位来传递数字信息。

在移动通信中，正交振幅调制（QAM）是一种非常重要的调制技术。

QAM 同时利用了振幅和相位的变化来传输信息，从而大大提高了数据传输的效率。

比如，16QAM、64QAM 等就是常见的 QAM 调制方式。

数字越多，意味着每个符号能够携带的信息量就越大，但同时对信道条件的要求也更高。

调制技术的选择对于移动通信系统的性能有着重要的影响。

首先，不同的调制技术具有不同的频谱效率。

频谱效率越高，就能在相同的带宽内传输更多的数据，这对于频谱资源日益紧张的移动通信来说至关重要。