T5-Modulation

SpecialEnglishforElectronicInformationEngineeringSunJingCollegeofPhysicsandMechatronicsEngineeringUnit5Modulation调制【BasicKnowledge】什么是调制？•在基带传输系统中直接传输的是基带信号。•为了更有效地利用传输媒介，需要将低通频谱的基带信号进行频谱搬移，使其在较高的频率上传输，这种信号频谱搬移的过程就是调制。Unit5Modulation【BasicKnowledge】调制与解调的定义–调制是通过改变高频载波的幅度、相位或者频率，对信号源的信息（基带信号）进行处理，使其变为适合于信道传输的形式的过程。–解调是将基带信号从载波中提取出来以便预定的接收者（信宿）处理和理解的过程，即已调信号在接收端恢复为原始基带信号的过程。Unit5Modulation【BasicKnowledge】调制的目的–将基带信号变换成适合在信道中传输的已调信号（将消息变换为便于传输的形式；也就是说，变换为某种形式使信道容量达到最大，而且传输更可靠和有效）–改善系统的抗噪声性能（提高性能，特别是提高抗干扰性）–实现信道的多路复用（有效的利用频带）Unit5ModulationIntroduction–modulation：调制–convert：转换•converter：变压器，变换器，变频器–categorize：分类•category：种类，分类–broadly：大致地–accordingto：依靠，根据Unit5Modulation【译文】调制调制是将信息信号f(t)转变为更有用形式的过程。调制可按三种基本方式分类。每种方式都可以进一步分为不同的调制类型。Unit5ModulationPart1-1CarrierWaveModulation–carrierwave：载波–moreorless：或多或少–approach：方法、步骤、途径–phaseterm：相位项–cosineargument：余弦自变量–continuouswave：连续波–bandpasssignal：带通信号–significantfrequencycomponent：主频分量Unit5Modulation【译文】载波调制方式最常见的调制方式之一是改变载波的形式：Acos(ω0t+θ0)（5.1）式中，θ0是任意常量，A是波峰幅度，ω0是载波频率。常用的调制方法是使A成为信息信号f(t)的函数，或是给依赖于f(t)的余弦自变量增加一个相位项。这些方法称为连续波调制。因为载波频率远大于f(t)的最大主频分量，连续波调制会得到带通信号。Unit5ModulationPart1-2PulseModulationMethod–parameter：参数–atrainofpulse/pulsetrain：脉冲序列–alternative：或是；二中选一，选择的–pulseduration：脉冲宽度–modulatedsignal：已调信号•modulatingsignal：调制信号–baseband：基带–classas：分类；列为–analogmodulation：模拟调制Unit5Modulation【译文】脉冲调制方式另一种调制方式是脉冲调制，它可以改变脉冲序列的参数。例如，可以改变脉冲幅度为信息信号f(t)的函数，也可以改变脉冲宽度或相位。脉冲调制不含载波。生成的已调信号仍是基带信号，但不再是原始的信息信号。连续波调制和脉冲调制都属于模拟调制，其调制参数随信息信号的线性函数连续变化。Unit5ModulationPart1-3CodedorDigitalModulationMethod–markedly：显著地–sample：采样–quantize：量化–roundoff：四舍五入–discretelevel：离散电平–prescribe：指定–absence：缺乏，没有–correspondto：符合–amountto：等于；实际上是–digitize：使…数字化Unit5Modulation【译文】编码调制或数字调制编码调制可以改变脉冲序列的特性，但又明显不同于脉冲调制。这种方法首先对信息信号采样，通过对采样值四舍五入到最接近的离散电平后再进行量化，最后根据与离散电平值对应的编码产生相应的脉冲。在最简单的系统中，编码可以在指定序列中确定有无脉冲，也可以决定脉冲符号。这两种编码对应的脉冲都只有两种电平。而较复杂的系统中，脉冲可以有大量的离散电平。量化和编码是对信号数字化。因此，编码调制也称数字调制。它是现在最现进、最有效的调制方式。Unit5ModulationPart3Benefits&ApplicationParagragh1–primary：主要的–suitto：适于–briefly：简洁地Unit5Modulation【译文】调制的益处和应用在通信系统中，调制的主要目的是产生适合传输信道特性的已调信号。实际上，调制有很多现实意义和应用，现做简要讨论。Unit5ModulationBenefit1-Paragragh1–appreciable：可实现的，可估计的–electromagnetic：电磁波–impresson：施加Unit5Modulation【译文】1.调制是为了有效传输无论是否存在定向介质，在一定距离内传输信号时都会伴着电磁波。任何特殊传输方式的效率都取决于传输信号的频率。连续波调制中，通过改变频率转换特性，消息信息被加载到载波上，且载波频率可根据所需的传输方式进行选择。Unit5ModulationBenefit1-Paragragh2–asacaseinpoint：举个恰当的例子–line-of-sightradiopropagation：无线电有效视距传播–antenna：天线–physicaldimension：实际长度–audio：音频的–frequencycomponent：频率分量–callfor：需要–DeFrance：德弗朗斯Unit5Modulation【译文】正如无线电的有效视距传播要求天线的实际尺寸至少为信号波长的十分之一。那么，含有100Hz频率以下的音频信号未调制传输时，需要约300公里长的天线。传输100MHz的已调信号时，例如在调频广播中，要求天线的实际长度大约为1米。当频率低于100MHz时，选择合适的天线长度会使另一些传播模式具有更好的效率。德弗朗斯对无线传播和天线给出了精辟的论述。Unit5ModulationBenefit2-Paragragh1–constrain：抑制；约束–line：思路–fractionbandwidth：部分带宽；分数带宽–accountfor：说明；解决–modulationunit：调制单元Unit5Modulation【译文】2.调制可克服硬件的局限性设计通信系统时会受制于硬件成本和实用性，这些性能通常取决于系统所含频率。调制技术允许设计者将信号调制在一定的范围，以避免硬件的局限性。与该思路对应的是部分带宽问题，它是绝对带宽除以中心频率。如果部分带宽保持在1%～10%之内，那么硬件的成本和复杂度将达到最小。考虑部分带宽是为了说明在接收机和发射机都要建立调制单元。Unit5ModulationBenefit2-Paragragh2–accommodate：容纳–opticallaserbeam：激光束–potential：潜在的–equivalent：等价的Unit5Modulation【译文】同样，带宽大的信号应被调制在高频载波上。由于信息速率正比于带宽，根据哈特利—香农定律可以看出高信息速率要求高载波频率。例如在给定时间间隔内，5GHz微波系统能够承载的信息是500kHz无线信道的10000倍。甚至在更高的电磁频谱中，激光束的带宽几乎是电视信道的一千万倍。Unit5ModulationBenefit3–bruteforcemethod：强制法–combat：战斗；防止，减轻–overwhelm：覆盖–contamination：污染–inaneffortto：企图；努力想–widebandnoisereduction：宽带降噪–accommodate：使适应Unit5Modulation【译文】3.调制可减小噪声和干扰减小噪声和干扰的强制法是增加信号的功率，直至覆盖整个噪声污染。但是增加功率成本很高，还可能损坏设备。（早期横跨大西洋的电缆为了得到可用的接收信号，而被高电压击穿毁坏）。频率调制和某些其他调制类型具有抑制噪声和干扰的优良特性。这个特性称为宽带降噪，因为它要求传输带宽远大于调制信号的带宽。哈特利—香农定律中的折中方法指出，宽带调制允许设计者增加带宽以减小信号功率。注意较高的载波频率需要进行宽带调制。Unit5ModulationApplication1–tune：调谐–setto：调到–assign：分配–hopeless：没有希望的，绝望的–jumble：混杂，(使)混乱Unit5Modulation【译文】4.调制可实现频率分配当你用收音机或电视机调到一个特定的台时，你在那时就选择了其中的一个接收信号。由于每个台都分配了不同的载波频率，希望收到的信号会经滤波器从其他信号中分离出来。如果没有调制，在给定地域中只能广播一个台。换句话说，广播两个或更多台时会产生无法消除的混杂干扰。Unit5ModulationApplication2–FDM：频分多路复用–TDM：时分多路复用–fillwith：充满–reconstruction：重建，改造–long-distancetelephone：长途电话–diameter：直径Unit5Modulation【译文】5.调制可实现多路复用多路复用是在一个信道中将一些信号合在一起进行同步传输的过程。频分多路复用（FDM）利用连续波调制将每个信号加载到不同频率的载波上，且接收方使用一组滤波器便可分离出信号。时分多路复用（TDM）利用脉冲调制，将不同信号的采样值置于不重叠的时隙中。例如，脉冲之间的间隙可以用其他信号的采样值来填充。接收方的开关电路可以分离出采样值，以重建信号。多路复用的应用包含了数据遥测，调频立体声广播和长途电话。多达1800种的语音信号可以复用在一根直径不足1厘米的同轴电缆上。因此，多路复用提供了另一种增加通信效率的方法。Unit5ModulationUnit5Exercise1.Self-study：Part2【TypesofModulation】2.SupplementaryReading3.Assignment:TrytocategorythemodulationmethodsinPart2.TranslationParagraph2•P63Intheformercategory~~Unit5ModulationSupplementaryReadingOFDMisbasedontheideaoffrequency-divisionmultiplexing(FDM),butisutilizedasadigitalmodulationscheme.Thebitstreamissplitintoseveralparalleldatastreams,eachtransferredoveritsownsub-carrierusingsomeconventionaldigitalmodulationscheme.Themodulatedsub-carriersaresummedtoformanOFDMsignal.OFDMisconsideredasamodulationtechniqueratherthanamultiplextechnique,sinceittransfersonebitstreamoveronecommunicationchannelusingonesequenceofso-calledOFDMsymbols.SupplementaryReadingSuppl