有记忆非线性调制：CPFSK与CPM

"有记忆非线性调制是电子科技大学数字通信课程中讲解的一种调制方式，特别是连续相位FSK（CPFSK）作为其典型应用。常规FSK调制通过不同频率来携带数字信号，但存在频率切换时的频谱旁瓣增加和带宽需求大的问题。为了解决这个问题，引入了连续相位变化的CPFSK，这种调制方式使得载波相位是连续的，从而具有记忆效应。此外，有记忆调制包括线性和非线性两种，其中线性调制如NRZ和NRZI信号通过编码引入相关性，而有记忆非线性调制如CPFSK和CPM则通过连续的相位变化优化频谱效率。" 详细说明: 1. **有记忆非线性调制**：这一概念指的是在调制过程中，连续发送的信号之间存在相关性，即前一时刻的信号状态会影响后一时刻的信号状态。这与传统的无记忆调制（如常规FSK）形成对比，后者在不同频率间的切换是独立的，可能导致频谱旁瓣增加和带宽需求增大。 2. **连续相位FSK (CPFSK)**：CPFSK是解决常规FSK问题的一种方法，它通过让载波频率连续变化而非瞬间跃变，减少了频谱旁瓣，降低了对传输带宽的要求。因为载波相位的变化是连续的，所以CPFSK是有记忆的调制方式。 3. **有记忆调制的分类**：分为有记忆线性调制和有记忆非线性调制。有记忆线性调制如NRZ（非归零）信号和NRZI（非归零反相）信号，通过编码（如差分编码）引入相关性。NRZI信号在数据1时发生幅度转换，数据0时不转换，从而引入了记忆。而有记忆非线性调制如CPFSK和CPM，则是通过连续的相位变化实现信号的相关性。 4. **状态图、转移矩阵和网格图**：这些工具用于描述和分析有记忆调制信号的相关性。状态图展示了信号状态之间的转移，转移矩阵记录了从一个状态到另一个状态的概率，而网格图则更直观地描绘了状态转移的时间演变过程。 5. **延迟调制（如Miller码）**：这是一种有记忆线性调制的例子，它有四个状态，并通过状态转移矩阵描述状态之间的变化。每个状态对应特定的信号波形，状态转移的概率表示了信号波形的连续性。 6. **稳态概率与转移概率**：在有记忆调制中，稳态概率描述了系统长期运行下处于各种状态的可能性，而转移概率则反映了从一个状态到另一个状态发送特定波形的概率。这些概率共同决定了信号波形的演变和系统的动态行为。 有记忆非线性调制如CPFSK是数字通信中优化频谱效率和降低带宽需求的有效手段，通过连续的相位变化和引入信号的相关性，改善了传统调制方式的不足。同时，理解并利用状态图、转移矩阵等工具可以帮助我们更好地理解和设计有记忆调制系统。