4.2多进制数字调制（课件）-高二《通信技术》同步教学（劳动版）

学习目标 １． 掌握多进制幅移键控 （ＭＡＳＫ） 的概念。 ２． 掌握多进制频移键控 （ＭＦＳＫ） 的概念。 ３． 掌握多进制相移键控 （ＭＰＳＫ） 的概念。 ４． 了解其他数字调制技术。 § ４—２　多进制数字调制 一、 多进制幅移键控 （MASK） 多进制幅移键控 （ MASK） 又称多电平调幅，使用多进制数字基带信号调制发送载波的幅度参数，产生多电平调幅信号。MASK是一种高效率的传输方式，它在单位频带内的信息传输速率较高。但由于它的抗噪声能力较差，尤其是抗衰落的能力不强，因而一般只适宜在恒参信道下采用，比如常见的明线、 对称电缆和同轴电缆等有线信道。 在 M 进制幅移键控信号中，载波幅度有 M 种。当 M ＝ ４ 时，MASK 信号的波形如图所示。 ４ＡＳＫ 波形示意图 ａ） 多进制基带信号　ｂ） ４ＡＳＫ 的已调波形 二、 多进制频移键控 （ MFSK ） 多进制频移键控 （ MFSK） 简称多频调制，它用 M 个不同频率的载波代表 Ｍ 种数字信号，是 2FSK的直接推广。MFSK 是无线通信中广泛采用的一种调制方式，它的主要缺点是信号频带宽、 频带利用率低。因此，MFSK多用于调制速率较低及多径延时比较严重的信道，如无线短波信道。 三、 多进制相移键控 （MPSK） 多进制相移键控又称多相制，是二进制相移键控的推广。它是利用载波的多种不同的相位状态来表征数字信息的调制方法。多进制相移键控的基本规则是用多进制数字脉冲信号作为调制信号，控制同一频率载波的相位，产生多种不同相位的同频多相信号。 MPSK 信号还可以用矢量图来描述，在矢量图中通常以未调制载波相位作为参考矢量。如图中分别画出了 M ＝ ２、 M＝ ４、M＝ ８ 三种情况下的矢量图。 二相、 四相、 八相数字调制矢量图 ａ） Ａ 方式相移系统　ｂ） Ｂ 方式相移系统 二进制数字调制相位逻辑见表，四进制数字调制相位逻辑见，八进制数字调制相位逻辑见表。 二进制数字调制相位逻辑 四进制数字调制相位逻辑 八进制数字调制相位逻辑 １． 四相相移键控 （4PSK、 QPSK） 四相相移键控 （ 4PSK ） 可以由一个正交调制而得到，因此又称它为正交相移键控（ QPSK ） 。 如图所示为用模拟调相法产生Ｂ 方式 4PSK信号的原理框图。 用模拟调相法产生 Ｂ 方式 ４ＰＳＫ 信号的原理框图 用相移键控法产生 4PSK信号的原理框图如图所示。 用相移键控法产生 ４ＰＳＫ 信号的原理框图 由于四相绝对相移信号可以看成两个正交 2PSK信号的合成，对应图中 Ｂ 方式的 4PSK信号的解调，可以采用与 2PSK 信号类似的解调方法进行解调。 Ｂ 方式 ４ＰＳＫ 信号相干解调的原理框图 ２． 四相相对相移键控 （ QDPSK） 所谓四相相对相移键控是利用前后码元之间的相对相位变化来表示数字信息的。 四、 其他数字调制技术简介 １． 多进制正交幅度调制 （ QAM） 正交幅度调制 （ QAM） 是幅度与相位相结合的调制方式，这种方式属于数字复合调制方式，一般称为幅相键控 （ APK） 调制。它是利用两个独立的基带波形对两个相互正交的载波进行抑制载波的双边带调制，即利用已调信号在相同带宽内的频谱正交来实现两路数字信号的传输。 ＱＡＭ 调制和解调的原理框图 ａ） ＱＡＭ 调制　ｂ） ＱＡＭ 解调 ２． 最小频移键控 （MSK ） 调制和高斯滤波最小频移键控 （ GMSK） （１） MSK调制 MSK是 FSK 的一种改进形式。由于 MSK 的频偏量小，并且在两个相邻码元的频率跳变处的相位是连续的，所以 MSK信号的谐波分量小，对邻道干扰小，占用的频带窄。 （２） GMSK 调制 尽管 MSK具有包络恒定、 带宽相对较窄和能相干解调等优点，但它不能满足诸如移动通信中对带外辐射的严格要求，所以还必须对 MSK 做进一步的改进。高斯滤波最小频移键控 （ GMSK ） 就是在 MSK调制器之前，用高斯低通滤波器对输入数据进行处理。 ３． 正交频分复用 （ OFDM） 正交频分复用 （ OFDM，Orthogonal Frequency Division Multiplexing） 是一种特殊的多载波调制技术，它利用载波间的正交性进一步提高频谱利用率，而且可以抗窄带干扰和抗多径衰落。 （１） OFDM的基本原理 OFDM 的基本原理如图所示。OFDM 的基本思想是将一个宽频信道分成若干个正交子信道，将高速数据信号转换为并行的低速子数据流，调制到每个子信道上进行传输。 ＯＦＤＭ 的基本原理 （２） OFDM与传统 FDM 的区别 １） 传统 FDM ： 为避免载波间干扰，需要在相邻的载波间保留一定的保护间隔，如图所示，大大降低了频谱效率。 ＦＤＭ 载波排列 ２） OFDM： 各 （子