【正文】 第 6章 移動通信數(shù)字調(diào)制解調(diào)技術(shù) 本章提示 ?? 調(diào)制在通信系統(tǒng)中占有十分重要的地位。只有經(jīng)過調(diào)制才能將基帶信號轉(zhuǎn)換成適合于信道傳輸?shù)囊颜{(diào)信號，而且它對系統(tǒng)的傳輸有效性和可靠性都有很大的影響。 本章提示 ?? 數(shù)字調(diào)制與模擬調(diào)制本質(zhì)上并無什么不同，它們同屬正弦載波調(diào)制。但是數(shù)字調(diào)制的調(diào)制信號為數(shù)字型正弦調(diào)制，模擬調(diào)制的調(diào)制信號為連續(xù)性正弦調(diào)制。模擬信號傳輸?shù)馁|(zhì)量標準是信噪比（ S/N），數(shù)字信號傳輸?shù)馁|(zhì)量標準是誤碼率（ Pe）。 本章提示 ?? 第一代蜂窩移動通信系統(tǒng)采用模擬調(diào)頻（ FM）傳輸模擬語音，其信令系統(tǒng)采用2FSK數(shù)字調(diào)制。第二代數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)傳送的語音都是經(jīng)過語音編碼和信道編碼后的數(shù)字信號。 GSM系統(tǒng)采用 GMSK調(diào)制； IS54系統(tǒng)和 PDC系統(tǒng)采用 ?/4 DQPSK調(diào)制； IS95 CDMA系統(tǒng)的下行信道采用 QPSK調(diào)制，其上行信道采用OQPSK調(diào)制。第三代蜂窩移動通信系統(tǒng)將采用 MQAM、 QPSK或 8PSK調(diào)制。 本章提示 ?? 由于帶寬資源受限，目前所有調(diào)制技術(shù)的主要設計思路就是最小化傳輸帶寬。相反，擴頻技術(shù)使用的傳輸帶寬比要求的最小信號帶寬大幾個數(shù)量級。在多用戶系統(tǒng)中，事實證明在多址干擾（ MAI）環(huán)境，擴頻系統(tǒng)能獲得很高的頻譜利用率。 第 6章 移動通信數(shù)字調(diào)制解調(diào)技術(shù) ? 數(shù)字調(diào)制技術(shù)概述 ? 線性數(shù)字調(diào)制技術(shù) ? 恒包絡調(diào)制 ?* “線性”和“恒包絡”相結(jié)合的調(diào)制技術(shù) 數(shù)字調(diào)制技術(shù)概述 ? 概述 ? 數(shù)字調(diào)制的性能指標 ? 蜂窩移動通信系統(tǒng)對數(shù)字調(diào)制技術(shù)的要求 ? 數(shù)字調(diào)制技術(shù)分類 ? 調(diào)幅與調(diào)頻 概述 ?第二代數(shù)字移動通信系統(tǒng)都使用數(shù)字調(diào)制技術(shù)。 ?超大規(guī)模集成電路（ VLSI）和數(shù)字信號處理（ DSP）技術(shù)的發(fā)展使數(shù)字調(diào)制比模擬調(diào)制的傳輸系統(tǒng)更有效。 概述 ?新的多用途可編程數(shù)字信號處理器使得數(shù)字調(diào)制器和解調(diào)器完全用軟件來實現(xiàn)成為可能。 ?嵌入式軟件實現(xiàn)方法可以在不重新設計和替換調(diào)制解調(diào)器的情況下改變和提高性能。 數(shù)字調(diào)制的性能指標 ?數(shù)字調(diào)制的性能指標通常通過功率有效性?p（ Power Efficiency）和帶寬有效性 ?B（ Spectral Efficiency）來反映。 ?功率有效性 ?p是反映調(diào)制技術(shù)在低功率電平情況下保證系統(tǒng)誤碼性能的能力，可表述成每比特的信號能量與噪聲功率譜密度之比： ? P = b0EN （ 6 1 ） 數(shù)字調(diào)制的性能指標 ?帶寬有效性 ?B是反映調(diào)制技術(shù)在一定的頻帶內(nèi)數(shù)字有效性的能力，可表述成在給定帶寬條件下每赫茲的數(shù)據(jù)通過率： ?式中， R為數(shù)據(jù)速率（ bit/s）， B為調(diào)制射頻 RF信號占用帶寬。 ? B ( ( b i t / s ) / H z )RB= （ 6 2 ） 數(shù)字調(diào)制的性能指標 ?由香農(nóng)（ Shannon）定理： ?式中， C為信道容量； B為 RF帶寬； S/N為信噪比； lb = loga， a = 2。 C = B l b 1 SN驏 247。231。 +247。231。 247。231。桫 （ 6 3 ） 數(shù)字調(diào)制的性能指標 ?因此，最大可能的 ?BMAX為 ?對于 GSM， B = 200kHz， SNR = 10dB，則有： ? B MA X = l b ( 1 )CSBN=+ （ 6 4 ） B M A XSl b 1 2 0 0 l b ( 1 1 0 ) 6 9 1 .8 8 6 k b it/sl b ( 1 1 0 ) 3 .4 6 ( k b it/s) /H zCBNCBh驏247。231。= + = + =247。231。 247。247。231。桫= = + = 蜂窩移動通信系統(tǒng)對數(shù)字調(diào)制技術(shù)的要求 ?（ 1）數(shù)字調(diào)制的目的在于使傳輸?shù)臄?shù)字信號與信道特性相匹配 ?（ 2）移動通信要求采用恒定包絡數(shù)字調(diào)制技術(shù) ?（ 3）應盡量避免幅 相轉(zhuǎn)換（ AM/PM）效應 ?（ 4）要求調(diào)制方式具有最小的功率譜占用率 蜂窩移動通信系統(tǒng)對數(shù)字調(diào)制技術(shù)的要求 ?具體地講，數(shù)字調(diào)制技術(shù)應滿足如下特性要求。 ?① 為了在衰落條件下獲得所要求的誤碼率（ BER），需要好的載噪比（ C/N）和載干比 （ C/I）性能。 ?② 所用的調(diào)制技術(shù)必須在規(guī)定頻帶約束內(nèi)提供高的傳輸速率，以（ bit/s） /Hz為單位。 蜂窩移動通信系統(tǒng)對數(shù)字調(diào)制技術(shù)的要求 ?③ 應使用高效率的功率放大器，而帶外輻射又必須降低到所需要求（ ?60dB～?70dB）。 ?④ 恒定包絡。 ?⑤ 低的載波與同道干擾（ CCI）的功率比。 ?⑥ 必須滿足快速的比特再同步要求。 ?⑦ 成本低，易于實現(xiàn)。 數(shù)字調(diào)制技術(shù)分類 ?1．線性調(diào)制方式 ?線性調(diào)制方式主要有各種進制的 PSK和QAM等。 ?線性調(diào)制方式又可分為頻譜高效和功率高效兩種。 2．恒定包絡調(diào)制方式 ?恒定包絡調(diào)制方式主要有 MSK、 TFM（平滑調(diào)頻）、 GMSK等。 ?其主要特點是這種已調(diào)信號具有包絡幅度不變的特性，其發(fā)射功率放大器可以在非線性狀態(tài)而不引起嚴重的頻譜擴散。 調(diào)幅與調(diào)頻 ?早期 VHF頻段的移動通信電臺大都采用調(diào)幅方式，調(diào)幅是使高頻載波信號的振幅隨調(diào)制信號的瞬時變化而變化，其所占帶寬為 BAM＝ 2fm，其中， fm為音頻的上限頻率。 ?由于信道快衰落會使模擬調(diào)幅產(chǎn)生附加調(diào)幅而造成失真，目前已很少采用。 調(diào)幅與調(diào)頻 ?調(diào)頻是使高頻載波信號的瞬時頻率隨調(diào)制信號的變化而變化，其所占帶寬為 B FM＝2(?FM＋ 1)fm，其中 ?FM為調(diào)制指數(shù)。 ?調(diào)頻制在抗干擾和抗衰落性能方面優(yōu)于調(diào)幅制，對非線性信道有較好的適應性，世界上幾乎所有的模擬蜂窩系統(tǒng)都使用頻率調(diào)制。 調(diào)幅與調(diào)頻 ?單邊帶調(diào)幅系統(tǒng)只傳送一個邊帶（上邊帶或下邊帶），所以只占用普通調(diào)幅系統(tǒng)一半的帶寬。 ?單邊帶調(diào)制技術(shù)對移動通信還是非常有用的。 ?隨著數(shù)字信號處理、大規(guī)模集成電路和新的單邊帶調(diào)制解調(diào)技術(shù)的進步，單邊帶在移動通信中的應用還是很有前途的。 線性數(shù)字調(diào)制技術(shù) ?理想的調(diào)制方式能夠使通信在低信噪比情況下提供低的誤碼率，在多徑和衰落條件下很好地工作，并且容易實現(xiàn)。 ?一種數(shù)字調(diào)制技術(shù)的分類方法將它分為線性和非線性兩類。 ?在線性數(shù)字調(diào)制技術(shù)中，傳輸信號的幅度s(t)隨調(diào)制數(shù)字信號 m(t)的變化而呈線性變化。 線性數(shù)字調(diào)制技術(shù) ?線性數(shù)字調(diào)制技術(shù)帶寬效率較高，所以非常適用于在有窄頻帶要求下，需要容納越來越多用戶的無線通信系統(tǒng)。 ?在線性數(shù)字調(diào)制方案中，傳輸信號 s(t)可表示為 ?線性數(shù)字調(diào)制方案有很好的頻譜效率，但傳輸中必須使用功率效率低的 RF放大器。 s ( t ) = R e [ Am ( t ) e x p ( j 2 ? f c t ) ] = A [ m R ( t ) c o s ( 2 ? f c t ) ? m I ( t ) s i n ( 2 ? f c t )] （ 6 5 ） 線性數(shù)字調(diào)制技術(shù) ? 二進制幅度鍵控 BASK ? 二進制相移鍵控 BPSK