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第一节
调制与解调概述

一、调制与解调的定义

(1)调制(modulation)是以满足进行传输的要求为目的,用基带信号(携有消息的信号)去控制或改变一个高频振荡的载波信号的某个或几个参量的变化,将基带信号的信息荷载在载波上,形成已调信号的过程。

(2)解调(demodul)是调制的逆过程,即通过具体的方法,从已调制的参量变化中还原出有用信息,即原始的基带信号的过程。

二、常用名词及代号

(1)模拟信号(analog signal)模拟信号是指用连续变化的物理量表示的信息,其信号的幅度,或频率,或相位随时间连续变化。

(2)数字信号(digit signal)数字信号是指信号的自变量为离散的,因变量也是离散的信号。这种信号的自变量用整数表示,因变量用有限数字中的一个数字表示。在计算机中,数字信号的大小常用二进制数表示。也可以采用2 n 进制数表示。这种信号设置方法大幅度提高了信号的抗噪声干扰能力,提高了信息传输中的保密性能。

(3)调制信号(modulating signal)调制信号也称作基带信号,调制信号为需要传送的信息信号。在信号进行远距离传输过程中,信号是以电磁波的形式通过天线无线辐射或有线线路传输。而基带信号包含的较低频率分量的波长较长,致使传输距离受到限制,而通过调制,把基带信号的频谱搬至较高的载波频率上,便可以大幅度提高传输距离。另外,调制可以把多个基带信号分别搬移到不同的载频处,以实现信道的多路复用,提高信道利用率。而且可以提高系统抗干扰、抗衰落能力,提高传输的信噪比,记作 u Ω t )。

(4)载波(carrier wave)在通信技术中,载波是由振荡器产生并在通信信道上传输的电波,将被调制信号调制后用来传送语音或其他信息。载波频率通常比输入信号的频率高,属于高频信号,将输入信号调制到一个高频载波上,然后再被发射和接收。载波即是传送信息的物理基础和承载工具,为了调制信号远距离传输高频振荡信号,记作 u c t )。

(5)已调信号(modulated signal)已调信号是载有有用信息的信号,将有用信息加载到便于传输的信号上称作已调信号,即为调制后含有发送信息的信号,记作 u t )。

(6)信源(information source)信源是通信系统的起点,其产生数据并且对这些数据进行调制或编码,产生适合于信道传输的调制信号,即为需要发送的信息。一般分为模拟信号和数字信号两大类,即信息的发布者,记作IS。

(7)信道(information channel)信道是从信源进入信宿的通道,一般分为有线通信和无线通信两大类。信道的传输质量影响信号的接收与解调,在信道中会产生信号强度的衰减、信号形状的改变和噪声的产生,记作IC。

(8)信宿(information end-result)信宿是通过信息系统传输终端,从信道中接收信号,通过解码、解调或放大得到信源端产生的原始数据,即信息的接收者,记作IE。

三、调制的目的

为什么在信息传输前,要对信息进行调制呢?

1)基本原因是基带信号(如语音)频率低,而高频信号才易于辐射和远距离传输。为了使电磁能量进行有效辐射,对于无线传输,需要通过辐射天线和接收天线进行发送和接收。而根据电磁波传输理论,天线的尺寸至少应为发射信号波长的1/10。由公式 v = λf 推导出 λ = v/f ,其中 λ 为波长; v 为波速, v =3×10 8 m/s; f 为频率。

常规人耳的可听频率在30~16000Hz,即波长在18750~10000000m。

常规语音通信中频率在300~3400Hz,即波长在88235~1000000m,则其传输天线的长度即应为100000~8824m。可见信息的发送端和接收端设置这么长的天线是不现实的。为了缩短发送和接收天线,必须通过高频信号对基带信号进行调制。

2)便于在同一信道上同时传输多路不同的基带信号。例如进行语音通信时,多个用户的语音信号所占的频带是相同的,均为300~3400Hz,如果不进行调制就没办法保证多个用户同时进行通话,如果对不同的基带信号进行调制,使不同通道的基带信号在不同的频带或不同的时隙进行调制,那么就不会互相干扰了。

将要传输的低频模拟信号或数字信号变换成适合信道传输的高频信号,就需要把基带信号(信源)转变为一个相对基带频率而言频率非常高的带通信号。该信号被称为已调信号,而基带信号被称为调制信号。

调制可以通过使高频载波随需要传输信号(信源)的变化,而改变载波的幅度、频率或者相位来实现。调制过程用于通信系统的发送端。

信源经调制后,经过传输线路(信道)将已调信号传送到接收端。

在接收端则需将已调信号还原成需要传输的原始信号,也就是将基带信号从载波中提取出来,该过程被称为解调,即为方便预定的接受者(信宿)处理和理解的过程。 7P8kq/jolLxALmFLXpXkGwUEwEIE/73oCERGAS7fCZl8vhTvHoZ45LASsLSO5qof

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