第2章 调制解调技术-GMSK及π4-DQPSK
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1、第第二二章章 调制解调调制解调 第一节、基本调制技术第一节、基本调制技术 第二节、移动通信的数字调制技术第二节、移动通信的数字调制技术 第三节、第三节、 OFDMOFDM多载波调制技术多载波调制技术第四节、扩频调制技术第四节、扩频调制技术 一一.模拟调制技术模拟调制技术 二二.数字调制技术数字调制技术 第一节、第一节、基本调制技术基本调制技术 第一节、第一节、基本调制技术基本调制技术 p 调制的目的是把要传输的模拟信号或数字信号变换成适合信道调制的目的是把要传输的模拟信号或数字信号变换成适合信道传输的信号。传输的信号。 p 移动通信信道的基本特征是：移动通信信道的基本特征是：1.1.带宽有限，
2、取决于可使用的频率资源和信道的传播特性；带宽有限，取决于可使用的频率资源和信道的传播特性；2.2.干扰和噪声影响大，是移动通信工作的电磁环境所决定的；干扰和噪声影响大，是移动通信工作的电磁环境所决定的；3.3.存在多径衰落。存在多径衰落。第一节、第一节、基本调制技术基本调制技术 p 移动通信对调制方式的选择主要有：移动通信对调制方式的选择主要有：1.1.可靠性，即抗干扰性能，选择具有低误比特率的调制方式，其可靠性，即抗干扰性能，选择具有低误比特率的调制方式，其功率谱密度集中于主瓣内；功率谱密度集中于主瓣内；2.2.有效性，主要体现在选取频谱利用率高的调制方式上，特别是有效性，主要体现在选取频谱
3、利用率高的调制方式上，特别是 多进制调制；多进制调制；3.3.工程上易于实现。工程上易于实现。p 已调信号应具有高的频谱利用率和较强的抗干扰、抗衰落的能已调信号应具有高的频谱利用率和较强的抗干扰、抗衰落的能力力 第一节、第一节、 基本调制技术基本调制技术 一一.模拟调制技术模拟调制技术选择恒包络角度调制方式。选择恒包络角度调制方式。若以若以99%99%能量所包括的谱线宽度能量所包括的谱线宽度( (以载频为中心以载频为中心) )作为调角信号作为调角信号的带宽，单一频率调制的调频信号带宽为的带宽，单一频率调制的调频信号带宽为 F Fm m=/2=/2为调制频率，为调制频率，ffm m=m=mf f
4、FFm m为调制频偏。为调制频偏。经过鉴频器解调后，信噪比的增益为经过鉴频器解调后，信噪比的增益为 第一节、第一节、 基本调制技术基本调制技术 一一.模拟调制技术模拟调制技术2()2(1)mmfmBfFmF) 1(3/2ffininoutoutmmNSNSGp 目前应用的模拟目前应用的模拟 FM 移动通信系统：移动通信系统：话音最高频率话音最高频率 fm= 3 kHz; 最大调制频偏最大调制频偏 f = 5 kHz,则单路信号带宽为多少？则单路信号带宽为多少？ B=2(fm+ f)=16 kHz按照按照FDM原理，保护频带原理，保护频带 Bg = 9 kHz，则一个信道的宽，则一个信道的宽度为
5、度为 25 kHz（即载波频率点间隔（即载波频率点间隔 25 kHz ）。）。FM标准测试信号（标准调制）：标准测试信号（标准调制）：fm = 1000 Hz ，f 达达 3 kHz ，则信噪比增益为多少？，则信噪比增益为多少？第一节、第一节、基本调制技术基本调制技术 2/3(1)108/outoutffininSNGmmSNp 移动通信选择数字调制的要求：低接收信噪比时有小的误码率，移动通信选择数字调制的要求：低接收信噪比时有小的误码率，抗干扰、抗衰落的能力强，占用最小带宽，易于实现。抗干扰、抗衰落的能力强，占用最小带宽，易于实现。p 调制方案的性能衡量标准：调制方案的性能衡量标准： 功率效
6、率功率效率-在低功率下保持正确传输的能力。在低功率下保持正确传输的能力。（E Eb bN N0 0越小越好越小越好） 带宽效率带宽效率有限带宽内容纳数据量的能力。有限带宽内容纳数据量的能力。 （R Rb bB B越大越好越大越好）p 在信道频带受限时在信道频带受限时 为了提高频带利用率，通常采用多进制数字为了提高频带利用率，通常采用多进制数字调制系统。其代价是增加信号功率和实现上的复杂性。调制系统。其代价是增加信号功率和实现上的复杂性。 p 脉冲成型技术可消除码间串扰和保持小的信号带宽，因而得到广脉冲成型技术可消除码间串扰和保持小的信号带宽，因而得到广泛应用。泛应用。第一节、第一节、基本调制技
7、术基本调制技术 二二.数字调制技术数字调制技术 脉冲成型滤波器（升余弦低通滤波器。）的频脉冲成型滤波器（升余弦低通滤波器。）的频谱和时域波形。谱和时域波形。第一节、第一节、基本调制技术基本调制技术 二二.数字调制技术数字调制技术 目前所使用的主要调制方式有目前所使用的主要调制方式有线性调制技术线性调制技术：QPSK调制调制恒包络调制技术恒包络调制技术：GMSK调制调制 “线性线性”和和“恒包络恒包络”相结合的调制技术相结合的调制技术：QAM调制调制扩频调制技术扩频调制技术：直接序列扩频直接序列扩频、跳频跳频编码调制相结合技术编码调制相结合技术：TCM调制调制多载波技术多载波技术：OFDM调制调
8、制目前所使用的主要调制方式目前所使用的主要调制方式一一. .高斯滤波的最小移频键控高斯滤波的最小移频键控(GMSK) (GMSK) 二二. /4-DQPSK . /4-DQPSK 调制调制第二节、移动通信的数字调制技术第二节、移动通信的数字调制技术p 19861986年以前由于线性高功放未取得突破性的进展，年以前由于线性高功放未取得突破性的进展，p 移动通信中调制技术青睐于恒包络调制的移动通信中调制技术青睐于恒包络调制的MSKMSK和和GMSKGMSK， 比如比如GSMGSM系统采用的就是系统采用的就是GMSKGMSK调制，但是它实现较复杂，调制，但是它实现较复杂， 且频谱效率较低。且频谱效率
9、较低。p 19861986年以后实用化的线性高功放取得了突破性的进展，年以后实用化的线性高功放取得了突破性的进展，p 移动通信中调制技术又重新对简单易行的移动通信中调制技术又重新对简单易行的BPSKBPSK和和QPSKQPSK予以重视，予以重视， 并在它们的基础上改善峰平比、提高频谱利用率，并在它们的基础上改善峰平比、提高频谱利用率， 比如在比如在CDMACDMA系统中采用系统中采用DQPSKDQPSK。 第二节、移动通信的数字调制技术第二节、移动通信的数字调制技术第二节、移动通信的数字调制技术第二节、移动通信的数字调制技术一一.高斯滤波的最小移频键控高斯滤波的最小移频键控(GMSK) 1.移
10、频键控移频键控(FSK)调制调制 设输入到调制器的比特流为设输入到调制器的比特流为an, an=1, n=-+。 FSK的输出信号形式的输出信号形式(第第n个比特区间个比特区间)为为调制指数调制指数 ，当，当h=0.5时，两个时，两个S1与与S2正交。正交。)(2cos()(2cos()(tfftfftscc11nnaabTfh/1 2.相位连续移相键控（相位连续移相键控（CPFSK）在一个比特区间内，在一个比特区间内， 相位线性地增加或减少相位线性地增加或减少/2，且在，且在t=kTb时相位连续。时相位连续。第二节、移动通信的数字调制技术第二节、移动通信的数字调制技术一一.高斯滤波的最小移频
11、键控高斯滤波的最小移频键控(GMSK) 3.最小最小移频键控移频键控(MSK)调制调制 MSK是一种特殊的是一种特殊的CPFSK，调制指数为，调制指数为0.5： h=0.5是移频键控为保证良好误码性能所允许的最小调是移频键控为保证良好误码性能所允许的最小调制指数。制指数。 h=0.5时，波形相关系数为时，波形相关系数为0，信号是正交的；，信号是正交的； h=0.5时，满足在码元交替点相位连续的条件；时，满足在码元交替点相位连续的条件； 信号表达式为信号表达式为kkbcxtaTttS2cos)( 第二节、移动通信的数字调制技术第二节、移动通信的数字调制技术一一.高斯滤波的最小移频键控高斯滤波的最
