第9.5节、数字调制
功率（dBm）
3dB带宽
3dB S/N 信号 40dB
噪声 占用带宽 频率（f）
第9.6节、脉冲成形技术
数字通信系统中的信号可以看作是矩形脉冲，当矩形脉冲通过限带信道时，
脉冲会在时间上延伸，一个符号的脉冲将廷伸到相邻符号的时间间隔内，
这会造成码间干扰，并导致接收误码增加。虽然增加信道带宽可以减少码 间干扰，然而，移动无线系统受到总带宽资源的限制需要占用尽量小的信 道带宽，在减小码间干扰的同时，还必须减少调制带宽和抑制带外辐射。 脉冲成形技术可以用来同时减少码间干扰和已调制数字信号的带宽。在射 频频率上对发射机的频谱直接进行操作是很难的，因此，脉冲成形技术一 般在基带信号或中频频率上进行。 常用的两种脉冲成形技术是： 奈奎斯特滤波器。 高斯滤波器。
t
m(t)为调制信号，C(t)为正弦载波，SAM(t)为调幅信号载波
第9.3节、幅度调制
常规的AM是一种双边带调制，信号频谱由一个载波频率上的冲激和两个 与调制信号频谱相同的边带构成，在载波频率的上、下有两个对称的边带，

分别被称为上边带和下边带。
│m(f)│
f -fm
0
fm
（a）调制信号频谱 │SAM(f)│
第9.3节、幅度调制
4、幅度调制的解调 在AM通信系统中，接收到的已调制信号首先在载波的射频频率上进行放
大和滤波，然后将射频信号变换为中频信号，中频信号要完全保留射频信
号的频谱形状，最后对中频信号进行幅度解调。 调幅信号的解调技术大致分为两类：相关解调和非相关解调。相关解调需 要在接收端知道发射载波的频率和相位，而非相关解调则不需要知道有关 相位的信息。 调幅信号的相关解调一般采用乘积检波器。调幅信号的非相关解调经常使 用低成本而且容易制造的非相关包络检波器。 一般情况下，只有当输入信号的信噪比S/N＞10dB时，包络检波器才可以 使用。而乘积检波器在输入信号的信噪比远远低于10dB时仍然可以用于调 幅信号的解调。
第9.5节、数字调制
2、数字调制信号的频谱
理想的数字调制信号的频谱是矩形的，但实际的信号频谱是发散为梯形的，
数字信号的绝对带宽定义为：信号的非零值功率谱所占用的频率范围。 绝对带宽是很难衡量的，在通信工程中，普遍采用3dB带宽和占用带宽来 衡量数字信号频谱的发散程度。3dB带宽定义为信号的功率谱密度比峰值 降低3dB（功率下降到峰值的一半）时的频率范围，3dB带宽也叫做半功 率带宽。但是，3dB带宽并不是信号频谱的实际占用带宽，实际占用带宽 比3dB带宽要大。一般用信号的功率谱密度低于峰值的一个给定值（例如 40dB）时所占用的频率范围，作为实际占用带宽的标称，也称为最低功率 谱密度带宽。 另外一种比较常用的规定占用带宽的方式，是以带外的信号功率占总功率 的某一给定的百分比为标准，一般称之为功率比例带宽。
m(t) 边带滤波器 SSSB(t)
AC cost(2πfct)
-fC
-fC
f
-fC
-fC
f
-fC
-fC
第9.3节、幅度调制
3、导频音单边带调幅 单边带调幅具有占用带宽小的优点，但它的抗信道衰落性能却很差。可以
通过在单边带信号中同时传送一个低幅度的导频音来解决这一问题，接收
机可以检测到这个导频音，并用它来锁定本地振荡器的频率和幅度。 常用的导频音单边带系统是将一个低幅度的导频音插入到边带内（带内 音），带内音系统有很多优点，它特别适合移动无线环境。在这种技术中， 音频频谱的一小部分通过陷波滤波器从音频边带的中心移走，而低幅度导 频音则被插入到这个地方，既保留了单边带信号占用带宽小的优点，同时 又提供了很好的对相邻信道的保护。由于带内导频音和音频信号经历的衰 落相同，带内音系统可以用某种形式的前向自动增益和频率控制方法来减 轻多径效应的影响。
本章重点
一．模拟调制技术。 二．数字调制技术。 三．脉冲成形技术。 四．调制信号的星座图。 五．线性调制和非线性调制。 六．组合调制技术。 七．扩频调制技术。 八．无线信道中的调制方案的选择。
第9.1节、概述
基带传输：如果将基带信号直接传输，就称为基带传输。 调制传输：很多信道（特别是无线信道）都不适宜进行基带信号的直接传
第9.5节、数字调制
在数字通信系统中，经常需要在功率效率和带宽效率之间进行折衷。例如，
采用信道编码技术会增加占用带宽（降低了带宽效率），但同时对于给定
的误码率所必需的信噪比可以降低（提高了功率效率），以带宽效率换取 了功率效率。反过来，采用更多进制的调制方案可以降低占用带宽，但同 时提高了所必需的信噪比，是以功率效率换取了带宽效率。 确定数字调制方案时，但同时还要考虑其它的一些因素。例如，对于服务 于众多个人用户的移动通信系统，用户终端的复杂程度、成本、体积和功 耗都必须降到最小，制造工艺简单的调制技术最有吸引力。信道衰落环境 也是选择调制方案时需要考虑的关键因素之一。在干扰为主要问题的无线 蜂窝系统中，调制方式在干扰环境中的性能显得极为重要。对时变信道造 成的延时抖动的检测灵敏度也是在选择调制方案时要考虑的重要因素。可 以通过仿真技术进行分析，最终确定调制方案的选择。
第9.3节、幅度调制
1、双边带调幅 调幅信号的表达式： S AM (t ) AC 1 m(t )cos(2f c t )
调制指数：调制信号峰值与载波峰值之比（Am/AC），一般用百分数表示。
调幅信号的波形（调幅指数=50%）：
m (t) t
C (t)
t
1/fm
1/fc
SAM(t)
第9.5节、数字调制
1、功率效率和带宽效率
在实际的移动通信系统中，究竟选择哪种数字调制技术会受到很多因素的
影响。一个适合的调制方式不仅要在较低信噪比的条件下提供很低的比特 误码率、对抗多径衰落的性能良好、占用最小的信道带宽，而且还必须容 易实现、价格低廉。调制方式的性能常用它的功率效率和带宽效率来衡量， 在某个具体系统选择数字调制方案时，需要在这两个方面进行折衷。 功率效率：描述一种调制技术在低功率情况下保持数字信息正确传送的能 力。在数字通信系统中，为了保证一定水平的可以接受的比特误码率，所 需要的信号功率和信噪比都取决于所采用的调制方式。通常表示为特定误 码率下的Eb/N0或C/N（S/N）。 带宽效率：描述一种调制技术在有限的带宽内传输数据的能力。定义为每 Hz频带内可以传输的数据速率的吞吐量值，ηB = R/B（bps/Hz）。
无线通信技术基础
第9章、调制解调技术
内容介绍
调制解调技术是各种通信教材都会涉及到的一个题目，这里我们将注意力 集中在用于移动通信系统中的调制和解调技术。许多调制技术都曾经用于
移动通信系统，从早期的模拟调制到现在的数字调制，而且这种研究还会
一直进行下去。 在移动无线信道中，信号的传播环境非常恶劣，设计一个能够抵抗移动信 道衰落和干扰特性的调制方案，是一项极具挑战性的工作。 调制的最终目的就是要在无线信道中占用最少的带宽同时以尽可能好的质 量来传输信息，数字信号处理技术的发展不断带来新的调制和解调技术并 投入应用。本章将介绍一些实用的调制技术在通信系统中的应用，以及它 们在不同信道中的性能。
第9.5节、数字调制
用离散的数字信号作为基带信号对载波进行调制就是数字调制。数字调制
同样对应于载波的幅度、频率和相位这三个参数，但参数变化不再是连续
的，包括：幅度键控（ASK）、频移键控（FSK）和相移键控（PSK）。 现代通信已经进入数字时代，除了一些特殊的应用场合，模拟调制技术已 经完全被数字调制技术所取代，现代移动通信系统都使用数字调制技术。 数字调制与模拟调制相比有许多优点，包括：更好的抗噪声性能、更强的 抗信道衰落能力、更容易复用各种不同形式的综合信息（如声音、数据和 图像）和更好的安全性等等。除此之外，数字传输系统可以适应检查和纠 正传输差错的数字差错控制编码，并且支持复杂的信号处理技术，比如信 源编码、信道编码、均衡、加密和交织技术等。 数字调制技术的广泛应用得益于数字信号处理技术和超大规模集成电路技 术的飞速发展。
第9.5节、数字调制
数字调制信号可以用符号或脉冲的时间序列来表示，其中每个符号可以有
M种有限的状态，每个符号代表N比特的信息，N = log2 M 比特/符号。
例如，相移键控（PSK）调制每个符号可以代表“M = 2N”种状态（M = 2、4、8、…、2N），形成了PSK调制系列：BPSK、QPSK、8PSK、…、 MPSK，这取决于信息在单个符号上的表示方式。QPSK的一个符号代表 二进制编码的2个比特，可以表示4种状态：00、01、10、11。8PSK的一 个符号代表二进制编码的3个比特，可以表示8种状态：000、001、010、 011、100、101、110、111。以此类推，M的取值越大（N越大），在一 定的频率带宽内就可以传输更高速率的信息比特（带宽效率越高）。
调相信号的表达式： S PM (t ) A cos[2f C t K PM m(t )]
第9.4节、角度调制
2、频率调制 产生调频信号有两种方法：直接法和间接法。在直接法中，载波频率直接
随着输入的调制信号的变化。在间接法中，先用平衡调制器产生一个窄带
调频信号，然后通过倍频把频偏和载波频率提高到需要的水平。 FM解调的主要技术有：倾斜检波、过零检波、锁相环鉴频检波和积分检波 等等。能进行FM解调的器件通常叫做鉴频器。 在FM系统中，接收到的信号同样也是先在射频频率上进行放大和滤波，再 变换成中频调制信号，中频调制信号频谱与接收到的射频调制信号相同， 最后对中频调制信号进行解调，恢复出调制信号的原始信息。 调频系统可以通过在发射端调整调制指数而不是发射功率来提高接收性能， 即可以通过增加带宽来换取信噪比特性的改善。在调幅系统中就不能这样， 线性调制不允许以带宽换取信噪比的改善。