04数字调制技术1
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数字调制技术数字调制技术调制技术概述调制基础信号的表示方法IQ调制实现方式基本数字调制:ASK、FSK、PSK FSK、MSK和GMSKPSK调制BPSKQPSKOQPSKQAM调制正交频分复用OFDM各种调制的应用调制调制——就是对消息源信息进行编码的过程,其目的就是使携带信息的信号与信道特性相匹配以及有效的利用信道。
多径衰落、多普勒频率扩展;日益增加的用户数目,无线信道频谱的拥挤这些因素对调制方式的选择都有重大的影响。
信号的表示I/Q信号基础I/Q是什么?--I/Q调制过程基带复信号表示方法I/Q调制实现过程数字调制基本类型U MOD(t)=ÛC(t)cos[ C t+ C(t)]AMConventional ModulationDigital ModulationASK,Amplitude Shift KeyingU 01110数字调制基本类型U MOD(t)=ÛC(t)cos[ C t+ C(t)]FMConventional ModulationDigital Modulation FSK,Frequency Shift KeyingU11100tPSK,Phase Shift Keying 数字调制基本类型tU0000111U MOD (t)=ÛC (t)cos [ C t + C (t)]MConventional Modulation Digital ModulationFSKs 2FSK (t )b (t )f 1f 1f 1f 2f 2f 2111000(a )相位不连续的FSK波形22cos()t +11cos()t +(b )相位连续的FSK波形b (t )111s 2FSK (t )c (t )f 1f 1f 1f 2f 2f 2()t (载波)图3.32FSK信号的波形MSK-最小相移键控MSK的频谱frequency:500MHz,bitrate:270kBit/sec,data:PRBS-sequence (511Bits)MSK特点MSK信号是恒包络信号码元转换时刻,信号的相位是连续的,以载波相位为基准的信号相位在一个码元期间内线性的变化+/-90度。
数字调制技术一般情况下,信道不能直接传输由信息源产生的原始信号,信息源产生的信号需要变换成适合信号,才能在信道中传输。
将信息源产生的信号变换成适合于信道传输的信号的过程称为调制。
在调制电路中,调制信号是数字信号,因此这种调制称为数字调制。
数字调制是现代通信的重要方法,它与模拟调制相比有许多优点:数字调制具有更好的抗干扰性能、更强的抗信道损耗及更高的安全性。
在数字调制中,调制信号可以表示为符号或脉冲的时间序列,其中每个符号可以有m种有限状态,而每个符号又可采用n比特来表示。
主要的数字调制方式包括幅移键控(amplitude shift keying,ASK)、频移键控(frequency shift keying,FSK)、相移键控(phase shift keying,PSK)、多电平正交调幅(multi level quadrature amplitude modulation,mQAM)、多相相移键控(multiphase shift keying,mPSK),也包括近期发展起来的网格编码调制(trellis coded modulation,TCM)、残留边带(vestigial sideband,VSB)调制、正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing,OFDM)调制等。
1.幅移键控幅移键控就是用数字信号控制高频振荡的幅度,可以通过乘法器和开关电路来实现。
幅移键控载波在数字信号1或0的控制下通或断。
在信号为1的状态下,载波接通,此时传输信道上有载波出现;在信号为0的状态下,载波被关断,此时传输信道上无载波传送。
那么,在接收端就可以根据载波的有无还原出数字信号1和0。
移动通信要求调制方式抗干扰能力强、误码性能好、频谱利用率高。
二进制幅移键控的抗干扰能力和抗衰落能力差,误码率高于其他调制方式,因此一般不在移动通信中使用。
2. 频移键控频移键控或称数字频率控制,是数字通信中较早使用的一种调制方式。
4qam调制原理(一)4QAM调制简介4QAM调制(Quadrature Amplitude Modulation)是一种常用的数字调制技术,广泛应用于通信领域。
它同时利用正交信号的振幅和相位来传输数字信号,提高了信道利用效率。
原理4QAM调制是基于正弦和余弦信号的正交性原理,将数字信号映射到复平面上的4个点之一,每个点代表两个比特的组合。
通过改变正弦和余弦信号的振幅和相位,可以实现不同的信号传输,从而提高传输速率。
正交信号正交信号指的是在特定时间点上互相正交(垂直)的两个信号。
在4QAM调制中使用的正交信号是正弦信号和余弦信号,它们之间的相位差为90度。
映射方式4QAM调制将数字信号映射到复平面上的4个点:A、B、C、D。
这四个点的坐标分别为(-1, 1)、(-1, -1)、(1, -1)、(1, 1)。
将每两个比特的组合映射到一个点上。
振幅和相位调制4QAM调制可以通过改变正弦和余弦信号的振幅和相位来实现不同的信号传输。
振幅调制是通过改变正交信号的振幅来表示不同的数字信号,而相位调制则是通过改变信号的相位来表示数字信号。
优点4QAM调制具有以下优点:•高频带利用率:4QAM调制可以在有限的频带上传输更多的信息,提高了频谱利用率。
•抗噪声干扰:4QAM调制相对于其他调制方式,在噪声干扰下更具鲁棒性,能够保证信号传输的可靠性。
•简单易实现:4QAM调制的原理和实现相对简单,而且能够在不同设备上广泛应用。
应用4QAM调制在通信领域有着广泛的应用,包括:•数字电视广播:4QAM调制可以提供高清晰度的视频传输,同时传输音频信号。
•无线通信:4QAM调制用于无线网络、蜂窝通信等领域,提供高速和可靠的数据传输。
•仪器仪表:4QAM调制在数据采集与传输等领域有着重要的应用。
结论4QAM调制是一种高效、可靠的数字调制技术,通过利用正交信号的振幅和相位传输数字信号。
它具有高频带利用率、抗噪声干扰的特点,并且在通信领域有着广泛的应用前景。
数字调制技术简介Brief Introduction to Digital Modulation Technology目录第一章为何采用数字调制第二章采用IQ调制传送信息第三章数字调制类型3.1数字传输基本概念3.2 数字调制基本类型3.3 现代数字调制技术3.4 自适应调制技术3.5常用移动通信系统中的调制技术第四章数字发射和接收4.1 匹配滤波器4.2 数字发射机和接收机第五章观察数字调制5.1星座图5.2眼图第六章数字调制质量的测试第一章为何采用数字调制现代通信技术的发展,使得各种性能的无线通信系统不断涌现。
频谱逐渐成为希缺资源,而管理当局对无线发射功率的限制也加强了。
对无线通信系统的研发者来说,面临着如下的设计约束条件:可用的带宽,容许的功率和系统内部的噪声水平。
故人们必须致力于新技术的研发。
数字调制可以提供更高的信息容量、与先进的数据业务的兼容性较好,还有较高的数据安全性和较好的通信质量。
在1990年90年代,调制方式已全面从模拟的调幅、调频及调相转换到新的数字调制技术,如:QPSK、 FSK、 MSK 和QAM。
目前常用的数字通信传输信道仍为模拟信道,即接收机的输入和发射机的输出信号均为模拟信号,经过模拟/数字转换,信号的中间处理过程是数字化的,最后处理好的数字信号经数字/模拟转换后被调制到模拟载波信道上发送出去。
而各种多址技术(FDMA、TDMA 和CDMA)的普遍采用使得蜂窝电话、无线局域网等系统迅速走向成熟和实用。
值得注意的是,随着通信技术的进一步发展,软件无线电逐渐走入人们的视野,其发送端和接收端的射频信号均是数字化的。
虽然数字接收机的三个基本元素仍是:本振、混频器和滤波器,但与模拟系统有很大的不同,这是一个专门的领域,不在此讨论。
返回目录第二章采用IQ调制传送信息为在空间传输信号,有三个主要步骤:1.在发射端产生一个纯的载波;2.在载波上调制要发射的信息。
任何稳定的可检测的信号特性的变化可以携带信息;3.在接收端,解调和检测信号的变化。