新型数字带通调制技术.ppt

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1、第第6章章 新型数字带通调制技术新型数字带通调制技术u 正交振幅调制u 最小频移键控u 高斯最小频移键控ASK,FSK,PSK的不足之处：频谱利用率低、抗多径抗衰落能力差、功率谱的不足之处：频谱利用率低、抗多径抗衰落能力差、功率谱衰减慢、带外辐射严重等。衰减慢、带外辐射严重等。新的数字调制技术：新的数字调制技术：u QAM（正交幅度调制）：卫星通信、有线电视网络高速数据传输等领域（正交幅度调制）：卫星通信、有线电视网络高速数据传输等领域u QFDM(正交频分复用正交频分复用)：ADSL(非对称数字环路非对称数字环路)、HDTVu GMSK（高斯最小频移键控）：（高斯最小频移键控）：GSMu O

2、QPSK(偏移四相相移键控偏移四相相移键控)：北美、日本的数字蜂窝移动通信：北美、日本的数字蜂窝移动通信8.1 振幅相位联合键控（振幅相位联合键控（APK）4ASK16PSK16QAM将振幅调制与相位调制结合起来可以充分利用信号平面。将振幅调制与相位调制结合起来可以充分利用信号平面。随着进制数的增加，在信号空间中各信号点间的最小距离减小，相应随着进制数的增加，在信号空间中各信号点间的最小距离减小，相应的信号判决区域也随之减小。因此，当信号受到噪声和干扰的损害时，接的信号判决区域也随之减小。因此，当信号受到噪声和干扰的损害时，接收信号错误概率也将随之增大。收信号错误概率也将随之增大。QPSK正交

3、幅度调制正交幅度调制(QAM-Quadrature Amplitude Modulation)用两个独立的双极性基带波形对相互正交的同频载波进行抑制载波用两个独立的双极性基带波形对相互正交的同频载波进行抑制载波的双边带调制。的双边带调制。4QAM（4PSK）16QAM：输入基带信号为四进制双极性波形（输入基带信号为四进制双极性波形（1，3）相乘器相乘器相乘器相乘器相加器相加器信道信道相乘器相乘器相乘器相乘器低通低通低通低通16QAM信号的产生与解调信号的产生与解调四四电平信号电平信号 a b+3d 0 0+d 0 1-d 1 0-3d 1 1-3d -d +d +3d 1 1 0 0 c 1

4、0 1 0 dMQAM信号矢量图信号矢量图讨论讨论16 QAM（正交幅度调制）原理正交幅度调制）原理16QAM相邻信号点的距离相邻信号点的距离16PSK相邻信号点的距离相邻信号点的距离 d2d1 表明表明16QAM的抗噪声性能优于的抗噪声性能优于16PSK。16 QAM 调制解调调制解调Q 路路I 路路2-4 电平转换电平转换I 路输入路输入Q 路输入路输入有高斯噪声有高斯噪声无高斯噪声无高斯噪声4QAM（无高斯噪声）（无高斯噪声）8.2 最小频移键控（最小频移键控（MSKMinimum Shift Keying）MSK是对是对2FSK的一种改进，可以产生的一种改进，可以产生恒定包络、连续相位

5、变化恒定包络、连续相位变化的一种调制，适的一种调制，适合于非线性限带信道。合于非线性限带信道。MPSK、MQAM等存在的问题：等存在的问题：相位不连续、频谱衰减慢，发滤波器输出信号的带外能量大、包络不恒定，若信相位不连续、频谱衰减慢，发滤波器输出信号的带外能量大、包络不恒定，若信道是非线性的（如卫星信道），将会产生非线性失真。道是非线性的（如卫星信道），将会产生非线性失真。MPSK、MQAM只一个载频，通过随参信道时可能将信号衰落掉。只一个载频，通过随参信道时可能将信号衰落掉。1.2FSK的正交性的正交性若二进制信号的两种码元波形相互正交，则其误码率性能更好。若二进制信号的两种码元波形相互正交

6、则其误码率性能更好。cos 2t与与cos 1t不相关条件不相关条件为 由此得：由此得：中心中心频率率 调制指数制指数 k=1时频差最小，差最小，为（最小移频键控）（最小移频键控）2.MSK 信号的基本原理信号的基本原理二进制二进制MSK信号信号附加相位附加相位 1 0 0 1 1 1信号频率信号频率信号频率信号频率频率间隔频率间隔调制指数调制指数MSK属于正交的属于正交的2FSK调制调制，利用正交条件，利用正交条件MSK对两个频率的要求对两个频率的要求即两个码元包含的正弦波数差即两个码元包含的正弦波数差12个周期。个周期。附加相位附加相位即在即在一个一个Ts内，内，（t）的变化量为的变化量

7、为/2。相位路径相位路径0k=相位网格图相位网格图相位网格图相位网格图差分编码差分编码串并转换串并转换9090MSK输出输出数据输入数据输入MSK调制器调制器例：例：MSK信号信号特点：信号信号特点：（1）已调信号的包络恒定；）已调信号的包络恒定；（2）两个信号频率间相差为）两个信号频率间相差为1/2Ts;（3）附加相位在一个码元期间内线性变化附加相位在一个码元期间内线性变化/2；（4）在一个码元期间内信号包括四分之一载波周期的整数倍；）在一个码元期间内信号包括四分之一载波周期的整数倍；（5）码元变化时刻信号相位是连续的。）码元变化时刻信号相位是连续的。MSK信号的功率谱：信号的功率谱：（1）

8、MSK主瓣宽度较窄；主瓣宽度较窄；（2）旁瓣下降快）旁瓣下降快 适合窄带信道传输，对邻近适合窄带信道传输，对邻近信道干扰小等优点。信道干扰小等优点。7.6.2 高斯最小频移键控（高斯最小频移键控（GMSK）MSK信号虽然具有频谱特性和误码性能好的优点，但就移动通信的应用而言，信号虽然具有频谱特性和误码性能好的优点，但就移动通信的应用而言，它占用带宽仍较宽。它占用带宽仍较宽。为进一步改善频谱特性，可以在为进一步改善频谱特性，可以在MSK调制器前再加一级具有调制器前再加一级具有高斯特性的低通滤波器。高斯特性的低通滤波器。高斯高斯低通滤波器低通滤波器MSK调制器调制器输入输入输出输出 高斯高斯滤波的特点波的特点 带宽较窄，以抑制窄，以抑制输入高入高频成分；成分；具有具有较低的低的过冲脉冲响冲脉冲响应，以防止，以防止过量的瞬量的瞬时频偏；偏；保持保持输出脉冲面出脉冲面积不不变，以使，以使GMSK信号在一个信号在一个码元内相位元内相位变化化为或或-。(t)GMSKMSKt/Ts在在25kHz信道间隔内传输信道间隔内传输16kb/s的数字信号时，邻频道辐射功率低于的数字信号时，邻频道辐射功率低于 60 70dB，并保持较好的误码性能。，并保持较好的误码性能。