第02章 调制解调.ppt

第 2 章调制解调
概述
数字频率调制
数字相位调制
正交振幅调制(QAM)
概述
调制的目的是把要传输的模拟信号或数字信号变换成适合信道传输的信号。该信号称为已调信号。调制过程用于通信系统的发端。在接收端需将已调信号还原成要传输的原始信号,该过程称为解调。
按照调制器输入信号(该信号称为调制信号)的形式,调制可分为模拟调制(或连续调制)和数字调制。模拟调制是利用输入的模拟信号直接调制(或改变)载波(正弦波)的振幅、频率或相位,从而得到调幅(AM)、调频(FM)或调相(PM)信号。数字调制是利用数字信号来控制载波的振幅、频率或相位。常用的数字调制有:频移键控(FSK)和相移键控(PSK)等。
移动通信信道的基本特征是:第一,带宽有限,它取决于可使用的频率资源和信道的传播特性;第二,干扰和噪声影响大,这主要是移动通信工作的电磁环境所决定的;第三,存在着多径衰落。针对移动通信信道的特点,已调信号应具有高的频谱利用率和较强的抗干扰、抗衰落的能力。
设载波信号为
式中,Uc——载波信号的振幅,ωc——载波信号的角频率,
θ0——载波信号的初始相位。
调频和调相信号可写成下列一般形式
式中,φ(t)为载波的瞬时相位。
设调制信号为um(t), 则调频信号的瞬时角频率与输入信号的关系为
或
式中,kf为调制灵敏度。
因而调频信号的形式为
假设
则
式中,
为调制指数。
将式(2 - 7)展开成级数得
式中,Jk(mf)为k阶第一类贝塞尔函数:
图 2 – 1 FM信号的频谱
若以90%能量所包括的谱线宽度(以载频为中心)作为调频信号的带宽,则可以证明调频信号的带宽为
式中,Fm=Ω/2π为调制频率,Δfm=mf·Fm为调制频偏。
若以99%能量计算,则调频信号的带宽为
FM信号的产生可以用压控振荡器(VCO)直接调频, 也可以将调制信号积分后送入调相器进行“间接调频”。 FM信号解调可采用鉴频器或锁相环鉴频。
在接收端,输入的高斯白噪声(其双边功率谱密度为N0/2)和信号一起通过带宽B=2(mf+1)Fm的前置放大器,经限幅后送入到鉴频器,再经低通滤波后得到所需的信号。在限幅器前,信号加噪声可表示为
式中, 经限幅器限幅后将为一常量,
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