【正文】 1 第二章 調(diào)制解調(diào) 167。 概述 無線通信系統(tǒng)框圖： 信 源 電 信 號 調(diào) 制 接 收 機 解 調(diào) 發(fā) 射 機 電 信 號 信 宿 無線信道 噪聲和干擾 消息 2 調(diào)制 ：把要傳輸?shù)男盘栕儞Q成適合信道傳輸?shù)男? 號的過程。 調(diào)制信號 ：調(diào)制器的輸入信號（調(diào)制前）。 已調(diào)信號 ：調(diào)制器的輸出信號（調(diào)制后）。 （調(diào)幅、調(diào)頻和調(diào)相信號） 模擬調(diào)制 數(shù)字調(diào)制 按調(diào)制信號形式劃分 調(diào)幅 (AM)：載波振幅 調(diào)頻 (FM)：載波頻率 調(diào)相 (PM)：載波相位 隨調(diào)制信號變化的調(diào)制方式 調(diào)制的概念 3 移動通信信道的基本特征： 對調(diào)制的要求： ? 已調(diào)信號所占的帶寬要窄：頻譜主瓣窄 ? 已調(diào)信號頻譜副瓣的幅度要低，輻射到相鄰頻道的功率就小。 ? 經(jīng)調(diào)制解調(diào)后的輸出信噪比 (S/N)較大或誤碼率較低。 ? 帶寬有限 提高頻譜利用率。 頻譜利用率 ：單位頻帶內(nèi)所能傳輸?shù)谋忍芈剩?b/s/Hz） ? 干擾和噪聲影響大 提高抗干擾能力 ? 存在多徑衰落 提高抗衰落能力 4 ? 調(diào)制的原理。 ? 已調(diào)信號的產(chǎn)生方法及其頻譜特性。 ? 解調(diào)的原理和實現(xiàn)方法。 ? 解調(diào)后的信噪比或誤碼率性能。 調(diào)制解調(diào)技術(shù)的主要內(nèi)容： 5 模擬移動通信的調(diào)制解調(diào) — 調(diào)頻信號 設(shè)載波信號為 ( ) c os( ) ( 2 1 )ccu t U t??? ? ?Uc：載波的振幅； ?c：載波的角頻率； ?： 載波初始相位。 調(diào)頻和調(diào)相信號可以寫成如下形式： ( ) c os( ( ) ) ( 2 2)ccu t U t t??? ? ??(t)：載波的瞬時相位。 6 ()mut 則調(diào)頻信號的瞬時角頻率與輸入信號的關(guān)系為： 設(shè)調(diào)制信號為 0() ( ) ( 2 3 ) ( ) ( ) ( 2 4 )fmtfmdtk u tdtt k u d?? ? ??????或頻率調(diào)制：瞬時角頻率是調(diào)制信號的線性函數(shù) （ 1）調(diào)頻信號的形式 kf為調(diào)制靈敏度。 7 若假設(shè) ( ) c os ( 2 6)mmu t U t? ? ?0( ) c os [ ( ) ] ( 2 5 )tFM c c f mu t U t k u d? ? ?? ? ??mf 稱為調(diào)制指數(shù) 調(diào)頻信號的形式為 ( ) c o s [ s in ] ( 2 7 )( 2 8 )F M c c ffm mfu t U t m tkUm??? ? ? ??? ? ???則調(diào)頻信號的形式為 8 將式 (27)展開成級數(shù)得 Jk(mf)： k階第一類貝塞爾函數(shù)。 )102()!(!)2()1()()92(}])2s i n [ ()(])2s i n [ ()(])s i n [ ()(])s i n [ ()(s i n)({)(0222110???????????????????????jkjfjfkcfcfcfcfcfcFMjkjmmJtmJtmJtmJtmJtmJUtu??????9 （ 2） FM信號的頻譜（ mf=2) 振幅 Uc 2?B=2(mf+1)? Uc/2 J1(mf) J1(mf) J0(mf) J2(mf) J2(mf) ?c ? ? 10 若以 90%能量所包括的譜線寬度作為調(diào)頻 信號的帶寬，則可以證明調(diào)頻信號的帶寬為 Fm=?/2?為調(diào)制信號頻率， ?fm=mf?Fm為調(diào)制頻 偏。 若以 99%能量計算調(diào)頻信號的帶寬為 2 1 ) 2 ( ) (2 1 1 )f m m mB m F f F? ? ? ? ? ?（2 1 ) ( 2 1 2 )f f mB m m F? ? ? ? ?（（ 3） FM信號的帶寬 11 積分器 調(diào)相器 um(t) uFM(t) f0 間接調(diào)頻 um(t) 電壓振蕩器 VCC uFM(t) 直接調(diào)頻 uFM(t) 調(diào)頻器 微分器 um(t) f0 間接調(diào)相 （ 4） FM信號的調(diào)制框圖 12 （ 5）調(diào)頻信號的解調(diào)框圖： uFM(t) 前置放大器 B=2(mf+1)Fm 限幅器 鑒頻器 低通 濾波器 噪聲 n(t) 解調(diào)器 r(t) 39。( ) ( ) ( )c o s( ( ) ) ( ) c o s( ) ( ) sin ( )c o s( ( ) ) ( ) c o s[ ( ) ]( ) c o s ( ) ( 2 1 3 )FMc c I c Q cc c ccr t u t n tU t t n t t n t tU t t V t t tU t t? ? ? ?? ? ? ???? ? ? ?? ? ? ?? ? ?? ? ? ?2 2 2 0() IQE n t E n t E n t N B? ? ? ? ? ?? ? ?? ? ? ? ? ?13 Uc’(t)經(jīng)限幅器限幅后為一常數(shù) Uc, 大信噪比情況下，即 UcV(t)，有 )142()]()(c o s [)()]()(s i n [)(a r c t a n)()( ??????????????tttVUtttVtttcc ??????()( ) ( ) s i n [ ( ) ( )]( ) ( ) ( 2 1 5ccccVtt t t t tUt t y t U? ? ? ???? ? ? ? ?? ? ? ? ）14 表示對 u2m(t)進行統(tǒng)計平均。 )162()(1)()(1)()()(????????dttdyUtukdttdyUdttddttdtucmfccout??)172(21)( 2222 ???mfmfout UktukS)(2 tum鑒頻器的輸出 第一項為信號項，第二項為噪聲項。 經(jīng)低通濾波后，信號的功率為 15 噪聲功率為 )182(321230022???????????? ????ccout UNdNUN????)192(2/232/2/02223022????mcfccfoutoutFNUmUNUkNS?從而得到輸出信噪比為 （ 6）調(diào)頻信號的噪聲功率和信噪比 16 輸入信噪比為 經(jīng)解調(diào)后，信噪比的增益為 2200201/222 ( 1 )/21( 2 2 0 )2 ( 1 )cin cin f mcfmUSUN N B N m FUm N F????? ? ??)212()1(323// 22 ?????ffmfininoutout mmFBmNSNSG17 在小信噪比的情況下，即 UcV(t)，由 (214) 此時沒有單獨的有用信號存在，引起 “ 門限效應(yīng) ” ( ) si n[ ( ) ( ) ]( ) ( ) a r c t a n( ) c os[ ( ) ( ) ] ( ) ( ) ( ) ( ) ( 2 22)ccccV t t tt t tU V t t tt t t t t t??????? ? ? ? ? ??? ?? ? ? ? ??????? ? ? ? ? ? ?門限 dBNSoutout ????????０ FM AM同步檢波 dBNSinin ????????門限效應(yīng) ： 當輸入信噪比 小于某一門限值時，有用 信號被噪聲淹沒，檢不出 調(diào)制信號 18 167。 數(shù)字移動通信系統(tǒng)調(diào)制解調(diào) 移頻鍵控 (FSK) 載波頻率隨調(diào)制信號 1或 0（ 1）變化， 1對應(yīng)于載 頻 f1， 0（ 1）對應(yīng)于載頻 f2。 1122c o s ( ) 1()c o s ( ) 1 ( 2 2 3 )nntastta????? ? ??? ?? ? ? ?? 若數(shù)字信號的比特流為 {an}, an=177。 1, n=∞ ~ +∞ 則 FSK的輸出信號形式為 （ 1） FSK數(shù)字調(diào)制信號的形式 19 若 {an}用數(shù)字信號 u(t)表示，則二進制 FSK （ 2FSK)波形為 1 0 0 1 0 1 u(t) S(t)=cos(?1t+ ? 1) S(t)=cos(?2t+?2) 20 令 g(t)為寬度 Ts的矩形脈沖， ????????????????11101011nnnnnnaabaab1122( ) ( ) c o s ( ) ( ) c o s ( ) ( 2 2 4 )nsnss t b g t n T tb g t n T t????? ? ?? ? ? ???則 s(t)可表示為 21 令 g(t)的頻譜為 G(?)， P(a=+1)=P(a=1)=1/2，則 S(t)的功率譜表達式為 )252()]()([|)0(|161]|)(||)([|161)]()([|)0(|161]|)(||)([|161)(222222211222121?????????????????ffffGfffGffGfffffGfffGffGffPsssss????（ 2） FSK數(shù)字調(diào)制信號的功率譜 22 FSK信號的帶寬大約為 B=|?2?1|+2?s (226) 0 ?1?s ?1 ?0 ?2 ?2+?s ? ?2?1 Ps(?) ?0=(?1+?2)/2 ?s=1/Ts 23 （ 3） FSK信號的解調(diào) 包絡(luò)檢波法： 帶通濾波器 帶通濾波器 包絡(luò)檢波器 包絡(luò)檢波器 比較判決 輸入 輸出 ?1 ?2 FSK的解調(diào)有包絡(luò)檢波法、相干解調(diào)法和非相干解調(diào)法。 24 非相干解調(diào)法（非相干匹配濾波器法） 輸入 包絡(luò)檢波器 包絡(luò)檢波器 ssTttTTth????0)(c o s2)( 1?ssTttTTth????0)(c o s2)( 2?匹配慮波器 匹配慮波器 判決電路 輸出 X1(t) X2(t) 非相干法解調(diào)法包括：鑒頻法、非相干匹配濾波器法、差分檢測法、過零檢測法等。 FSK 相位連續(xù)時，