第3章 调制技术
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1、第三章第三章 调制技术调制技术移动通信模型中信号的处理流程移动通信模型中信号的处理流程信道编码、交织信道编码、交织信源采样和编码信源采样和编码扩频、加扰扩频、加扰调制和信道速率适配调制和信道速率适配1234信号放大和发射信号放大和发射5发送端：发送端：移动通信模型中信号的处理流程移动通信模型中信号的处理流程解调解调信号信号接收接收解扩、解扰解扩、解扰信道解码和去交织信道解码和去交织1234信源解码信源解码5接收端：接收端：本章主要内容本章主要内容调制技术及信源编码概述调制技术及信源编码概述最小移频键控最小移频键控MSK高斯最小移频键控高斯最小移频键控GMSKQPSK调制调制高阶调制高阶调制正交
2、频分复用正交频分复用OFDM3.1 调制技术概述调制技术概述调制调制调制是一种将有用信号注入载波，以此信号来携带有用调制是一种将有用信号注入载波，以此信号来携带有用信息的技术，其目的就是使携带信息的信号与信道特性相匹配以信息的技术，其目的就是使携带信息的信号与信道特性相匹配以及有效的利用信道（及有效的利用信道（把基带信号（信源）转变为一个相对基带频把基带信号（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率而言频率非常高的带通信号(频谱搬移频谱搬移)。带通信号叫做。带通信号叫做已调信已调信号号，而基带信号叫做，而基带信号叫做调制信号调制信号。调制可以通过使高频载波随信号。调制可以通过使高
3、频载波随信号幅度的变化而改变载波的幅度、相位或者频率来实现）幅度的变化而改变载波的幅度、相位或者频率来实现）多径衰落、多普勒频率扩展；日益增加的用户数目，无线信道频多径衰落、多普勒频率扩展；日益增加的用户数目，无线信道频谱的拥挤这些因素对调制方式的选择都有重大的谱的拥挤这些因素对调制方式的选择都有重大的影响，主要表现影响，主要表现在以下几个方面在以下几个方面 1.频带利用率频带利用率（b Rb/B,其中其中Rb为比特速率，为比特速率，B为无线信号的带宽，为无线信号的带宽，bit/sHz）2.功率效率功率效率（保持信息精确度的情况保持信息精确度的情况下所需的最小下所需的最小信号功率，或者说信号功
4、率，或者说最小信噪比最小信噪比）3.已调信号恒包络已调信号恒包络4.易于解调易于解调5.带外辐射带外辐射（要求已调信号的功率谱的副瓣要小，（要求已调信号的功率谱的副瓣要小，使超出带宽外的信号功率降低到规定以下使超出带宽外的信号功率降低到规定以下 一般要一般要求达到求达到-60到到-70dB 在移动通信系统中，采用何种调制方式，要综合考在移动通信系统中，采用何种调制方式，要综合考虑上述各种因素。虑上述各种因素。线性调制方案频谱利用率高，具有线性调制方案频谱利用率高，具有很好的频谱有效很好的频谱有效性性。它必须使用线性。它必须使用线性RF放大器发射。而放大器发射。而功率有效功率有效性较差性较差。如
5、使用功率有效性高的非线性放大器会导。如使用功率有效性高的非线性放大器会导致已滤除的边瓣再生，造成严重的邻道干扰，使线致已滤除的边瓣再生，造成严重的邻道干扰，使线性调制得到的频谱效率全部丢失。性调制得到的频谱效率全部丢失。目前使用比较普通的线性调制技术有正交相移键控目前使用比较普通的线性调制技术有正交相移键控(QPSK:Quadrature Phase Shift Keying的的 ), 偏移四偏移四相相移键控相相移键控(OQPSK:Offset QPSK)和和 /4 -QPSK1 . 线性调制线性调制恒定包络调制方式主要有2FSK、CPFSK、MSK（最小移频键控）、TFM（平滑调频）、GMS
6、K（高斯最小移频键控）等。其主要特点是这种已调信号具有包络幅度不变（频率随调制信号的变化而变化）的特性，其发射功率放大器可以在非线性状态而不引起严重的频谱扩散。2 . 恒包络调制恒包络调制信源编码概述信源编码概述信源编码信源编码的目的是压缩数据率，去除信号中的目的是压缩数据率，去除信号中的冗余度，其评价标准是在一定失真条件下的冗余度，其评价标准是在一定失真条件下要求数据速率越低越好。要求数据速率越低越好。 信源编码信源编码要完成两大任务：要完成两大任务： 将信源输出的模拟信号转换成数字信号将信源输出的模拟信号转换成数字信号 实现数据压缩实现数据压缩移动通信中的话音信源编码移动通信中的话音信源编
7、码 蜂窝移动通信系统由于频率资源受限，一般数字话音编码技术如PCM、ADPCM（自适应差分脉冲编码调制）、 M（增量调制）等，因为编码速率高而未被采用。蜂窝移动通信均采用13kbit/s以下低速率语音编码 话音信源编码技术话音信源编码技术通常分为三类通常分为三类 波形编码（如波形编码（如PCM） 参数编码参数编码 混合编码混合编码波形编码的目的在于尽可能精确地再现原来的语音波形。如A/D转换，直接将时域波形变换成数字系列，接收恢复的信号质量好参数编码是将语音信息用特定的声源模型表示。传递的是话音信号波形的参数，而不是波形本身，压缩效果好，但质量较差混合编码把波形编码的高质量和参数编码的高效压缩
8、性融为一体，尤其在16bit/s8kbit/s范围内达到了良好的语音质量。当前世界上流行的语音质量评估方法是采用原CCITT提议的从1分到5分的主观评定的方法。这就是“平均评价得分”（Mean Opinion Score），简称MOS。 主观评定等级见下表语音质量评估质量等级分数收听注意力等级优5可完全放松，不需要注意力良4需要注意，但不需要明显的注意力满意（正常） 3中等程度注意力差2需要集中注意力劣1即使努力去听，也很难听懂话音编码举例：话音编码举例：GSM的话音编码主要由的话音编码主要由规则脉冲激励长期规则脉冲激励长期预测编码预测编码(RPE-LTP编译码器编译码器)组成，编码后的速率：
9、组成，编码后的速率：13kbit/s；IS-95：变速率码激励线性预测编码（：变速率码激励线性预测编码（CELP）；）；GPRS/WCDMA：自适应多速率编码（：自适应多速率编码（AMR）；）；3G系统的视频信源编码H.264H.264是是ITU-T视频编码专家组视频编码专家组 (VCEG)和和ISO/IEC活动图活动图像编码专家组像编码专家组(MPEG)的联合视频组的联合视频组(JVT)开发的一个新的数开发的一个新的数字视频编码标准，它既是字视频编码标准，它既是ITU-T的的H.264，又是，又是ISO/IEC的的MPEG-4的第的第10部分。部分。2002年年6月月JVT第第5次会议通过了
10、次会议通过了H.264的的FCD板。板。H.264的压缩率比的压缩率比MPEG-2高高23 倍，倍，1Mb/s速率的图像效果接近速率的图像效果接近MPEG-2中中DVD的图像质量，是的图像质量，是目前手机电视中最为理想的信源压缩编码标准。目前手机电视中最为理想的信源压缩编码标准。3.2 最小移频键控MSK 3.2.1 相位连续的相位连续的FSK 3.2.2 MSK信号的相位路径、频率及功率谱信号的相位路径、频率及功率谱3.2.1 3.2.1 相位连续的相位连续的FSKFSK 11221:( )cos()(1)1:( )cos()kFSKbbkFSKasttkTtkTastt 式式中中 2FSK
11、信号信号 设要发送的数据为设要发送的数据为ak=1,1,码元长度为码元长度为Tb。在一个码元。在一个码元时间内，它们分别用两个不同频率时间内，它们分别用两个不同频率f1, , f2的正弦信号表的正弦信号表示，例如示，例如: :11222,2ff, ,定义载波角频率定义载波角频率( (虚载波虚载波) ) 为为：122()/2ccf1, 2对对c 的角频偏为的角频偏为： 122|/2ddf定义定义调制指数调制指数h: :12|22/bdbdbhffTfTfR根据根据ak , ,h , ,Tb可以重写一个码元内可以重写一个码元内 2FSK信号表达式信号表达式: :( )cos()coscos( )F
