【正文】 它描述調(diào)制 /編碼技術(shù)對低功率數(shù)字信息的保真能力。因此，數(shù)據(jù)率和帶寬占有之間存在著一種矛盾關(guān)系。 解調(diào)：接收端需將已調(diào)信號還原成要傳輸?shù)脑夹盘枴? 概述 4 D Q PS K? ?12 第二章 調(diào)制解調(diào) 概述 數(shù)字頻率調(diào)制 數(shù)字相位調(diào)制 正交幅度調(diào)制 13 數(shù)字頻率調(diào)制 二進制頻移鍵控 連續(xù)相位頻移鍵控 最小相位頻移鍵控 高斯濾波的最小頻移鍵控 14 二進制移頻鍵控 ? 在二進制頻移鍵控（ BFSK： binary frequency shift keying）中，載波頻率隨兩個可能的信息狀態(tài)（與二進制數(shù) 1和 0對應(yīng)）而變化， 1對應(yīng)于載波頻率， 0對應(yīng)于載波頻率。為了實現(xiàn)連續(xù)相位頻移鍵控（ CPFSK），需要找出數(shù)據(jù)符號轉(zhuǎn)換時刻的信號相位關(guān)系。與 FSK相比，它消除了碼元轉(zhuǎn)換時刻的相位突變，從根本上解決了包絡(luò)起伏問題，其頻譜滾降得到了顯著改善。只要找到等效數(shù)據(jù)與輸入序列之間的關(guān)系，構(gòu)成 MSK調(diào)制器就不困難了 最小相位頻移鍵控 31 1111???????????kkkkkkk aaaakxxx????????????????????????????????????????????????????2)(s i ns i n2)(c o sc o s2)(c o sc o s111111???kaaxkaaxkaaxxkkkkkkkkkk 最小相位頻移鍵控 32 ? 因為 111si n 0 0 ( m od 2 )0 , 2si n ( ) 02kkkkkkxxaakaa????????? ? ??? ???? ????????或???????????????????????1112)(c o s 1?kaa kkak=ak1 ak≠ ak1且 k為奇數(shù) ak≠ ak1且 k為偶數(shù) 最小相位頻移鍵控 33 所以上式可以寫成 (令 k=2l, l=0, 1, 2, …)： cosx2l = cosx2l1 a2l+1 cosx2l+1 = a2l cosx2l 由此式可以看出： I支路數(shù)據(jù) (cosxk)和 Q支路數(shù)據(jù)(ak cosxk)并不是每隔 Tb秒就可能改變符號 ， 而是每隔2Tb秒才有可能改變符號 (k為奇數(shù)且 ak ≠ ak1)。 2184。M S K信 號2 f1+2 k Tb差 分 譯 碼2 f2++（ 2 k + 1 ） Tb 圖 26 MSK相干解調(diào)器 37 最小相位頻移鍵控 MSK信號的功率譜密度和誤碼特性 MSK信號的單邊功率譜表達式為 ? ? ? ?bcbcbM SK TffTffTfP )(2c os)(1618)( 2222 ???? ??38 圖 2 – 7 MSK信號的功率譜 1 . 0 2 . 0 3 . 0 4 . 0 ( f － fc) TbM S KQ P S K功 率 譜 密 度 / d B0－ 10－ 20－ 30－ 40－ 50－ 600 . 5 0 . 7 5 最小相位頻移鍵控 39 ? 參照 FSK的誤碼率分析 ， 在輸入為窄帶高斯噪聲 (均值為 0， 方差為 σ2n)的情況 ， 各支路的誤碼率為 )(e r f c21 rP s ? 與 FSK性能相比， 由于各支路的實際碼元寬度為 2Tb， 其對應(yīng)的低通濾波器帶寬減少為原帶寬的 1/2， 從而使 MSK的輸出信噪比提高了一倍。 ? 人們設(shè)法對 MSK調(diào)制進行改進，其出發(fā)點是從 MSK信號的相位路徑著手，使之在碼元轉(zhuǎn)換時刻不但相位連續(xù)而且平滑，借此改善頻譜特性 42 高斯濾波的最小頻移鍵控 GMSK調(diào)制基本原理 GMSK的基本原理是基帶信號先經(jīng)過調(diào)制前高斯濾波器成形，再進行 MSK調(diào)制。由圖可見，已調(diào)波的頻譜由預(yù)調(diào)制濾波器的特性來控制，它的輸出直接控制 FM調(diào)制器，以保持已調(diào)波包絡(luò)恒定和相位連續(xù)。 48 高斯濾波的最小頻移鍵控 ? 當(dāng) 時 ，輸入原始數(shù)據(jù)在通過高斯濾波器之后，引入了“碼間干擾” 如下圖： ?前 相 鄰 碼 元當(dāng) 前 碼 元后 相 鄰 碼 元TbTbTbt圖 211 高斯濾波器輸出響應(yīng)的碼間串?dāng)_ 49 ? 為了簡便，控制 ，則近似認(rèn)為輸出脈沖寬度為3Tb，即碼間串?dāng)_只影響前后兩個相鄰碼元。當(dāng)相鄰三個碼元為 + + +1時，濾波器特性和 FM調(diào)制器保證一個碼元內(nèi)相位增加 ；當(dāng)相鄰三個碼元為 1時，則一個碼元內(nèi)相位減小 ；在其它碼流圖案下，由于正負(fù)極性抵消，迭加后脈沖波形面積比上述兩種情況要小，即相位變化值小于 。 GMSK信號在一碼元周期內(nèi)的相位增量， 不像 MSK那樣固定為 177。 56 高斯濾波的最小頻移鍵控 地址產(chǎn)生器C o s [ θ ( t ) ] 表S i n [ θ ( t ) ] 表D / A 變 換D / A 變 換L P FL P F180。在 時，鄰道干擾為 70dB。在相干解調(diào)中，最重要的是相干載波的提取，這在移動通信環(huán)境中是比較困難的，因此通常采用差分解調(diào)和鑒頻器解調(diào)等非相干方式解調(diào)。L P F取 樣 判 決G M S Kak圖 216 一比特延遲差分檢測器原理框圖 63 在不計輸入噪聲與干擾的情況下 ， 圖中相乘器的輸出為 R(t) cos［ ωct+θ(t)］ 圖中相乘器的輸出信號為 R(t) cos［ ωct+θ(t)］ }內(nèi)的第一項為偶函數(shù) ， 在Δθ(Tb)不超過 177。要保證和 MSK一樣的誤比特率，只有增加GMSK每比特內(nèi)的能量信噪比。圖 219給出了 GMSK理論上 的惡化量 高斯濾波的最小頻移鍵控 bbBTbbBT 0/bEn72 高斯濾波的最小頻移鍵控 0 0 . 1 0 . 2 0 . 3 0 . 4 0 . 5 0 . 6 0 . 7 0 . 800 . 511 . 522 . 53歸一化帶寬 BbT b惡化量(dB)圖 219 GMSK理論上的 0/bEn 惡化量 73 數(shù)字頻率調(diào)制 二進制頻移鍵控 連續(xù)相位頻移鍵控 最小相位頻移鍵控 高斯濾波的最小頻移鍵控 74 ? 由前面的討論可知， MSK和 GMSK兩種調(diào)制方式對調(diào)制指數(shù)是有嚴(yán)格規(guī)定的， 即 h=， 從而對調(diào)制器也有嚴(yán)格的要求。 GFSK與 GMSK類似， 是連續(xù)相位的恒包絡(luò)調(diào)制。用 M進制數(shù)據(jù)控制載波的相位，就是 M相相移鍵控。由圖可見，無論哪種系統(tǒng)， QPSK信號都可看成是載波相互正交的兩個二相 PSK信號之和。其中一路數(shù)據(jù)送入 Q信道，對載波 進行二相調(diào)制；而另一路數(shù)據(jù)送入 I信道，對載波 進行二相調(diào)制；兩個二相信號相加得到四相PSK信號。突變（當(dāng)兩個信道上數(shù)據(jù)同時改變極性時），且每隔跳變一次。176。176。載波究竟取哪個起始相位值完全是隨機的。 π的相位跳變，出現(xiàn)了交錯（ Offset）QPSK，即 OQPSK。180。 88 OQPSK信號的特點： ? OQPSK的相位： 177。由于 I和 Q支路是相互獨立的，因此相干解調(diào)的誤碼性能也與 QPSK相同。設(shè)法使已調(diào)信號的相位在兩組之間交替的跳變。L P F180。 97 π/4DQPSK調(diào)制 表 2 8 π/4DQPSK的相位跳變規(guī)則 98 ? π/4DQPSK的相位跳變規(guī)則 ? 上述規(guī)則決定了在碼元轉(zhuǎn)換時刻的相位跳變量只有 177。 ? 另外， Uk和 Vk只可能有 五種取值，分別對應(yīng) 8個相位點的坐標(biāo)值 120 , , 1?? π/4DQPSK調(diào)制 99 ?k?k 為了進一步改善已調(diào)信號的功率譜特性，可用低通濾波器將對 Uk和 Vk的五電平信號進行平滑處理，使加到正交調(diào)制器的信號沒有幅值的突變，而在 五種取值中平滑變化。 π/4DQPSK調(diào)制 103 π/4DQPSK調(diào)制 ? π/4 – DQPSK 的檢測 ? 基帶差分檢測 ? 中頻差分檢測 ? 鑒頻器檢測 104 （ 1）基帶差分檢測 圖 2 27 基帶差分檢測框圖 Sk( t )L P FL P F解 碼 電 路判 決 電 路判 決 電 路并/串 變 換WkZkXkYkc os[ ]c t?? ?si n[ ]c t?? ?信 息 輸 出估 計 π/4DQPSK調(diào)制 105 設(shè)接收信號為： 1212( ) c os [ ] , ( 1 )c os ( ) s i n( )k c k s skkkkS t t k T t k TWZ??????? ? ? ? ?????在 同 相 支 路 ， 與 本 地 載 波 相 乘 ，經(jīng) 過 低 通 濾 波 器 后 ， 得 ：同 理 ， 正 交 支 路 濾 波 后 的 低 頻 信 號 為 ： π/4DQPSK調(diào)制 106 π/4DQPSK調(diào)制 1111kkkk k k k kk k k k kVarc tgUX W W Z ZY Z W W Z??????? ? ? ???? ? ? ??式 中 ：令 解 碼 電 路 的 運 算 規(guī) 則 為 ：107 1114411144c os( ) c ossi n( ) si n0 1 0 10 1 0 1k k k kk k k kkkkkXYXYXY? ? ?? ? ???? ? ? ???? ? ? ??? ? ? ?????????可 得 到 ：判 決 如 下 ：， 判 “ ” ， 判 “ ”；， 判 “ ” ， 判 “ ”將 獲 得 的 結(jié) 果 經(jīng) 過 并 串 變 換 ， 即 可 恢 復(fù)所 傳 輸 的 數(shù) 據(jù) 。 由上圖可見，此方案的優(yōu)點是不用產(chǎn)生本地載波。 ， 則 Δθ′k=10176。 。 如果 Δθ′k＞ 180176。 ( ) c os si n[ c os si n ]0 , 1 , 2 , ...,m c m cm c m csy t A t B tA d t e tt T m M????????? ? ?Am、 Bm ：離散振幅； Ts：碼元寬度； M： Am、 Bm的電平數(shù)； A：固定振幅； （ dm ,em ）：由輸入數(shù)據(jù)所決定，它們決定已調(diào) QAM信號在信號空間中的坐標(biāo)點； 118 正交幅度調(diào)制 并 / 串變換L 2 電平轉(zhuǎn)換L 2 電平轉(zhuǎn)換LTPLTP（ b ） 解調(diào)器180。?QAM 信號輸出C o s ωct S i n ωct2 L 電平轉(zhuǎn)換2 L 電平轉(zhuǎn)換預(yù)調(diào)制LTP預(yù)調(diào)制LTP（ a ） 調(diào)制器解 調(diào) 輸 出接 收 信 號輸 入 信 息圖 231 QAM調(diào)制解調(diào)原理框圖 119 正交幅度調(diào)制 ? 把信號矢量端點的分布圖稱為星座圖。從圖 232中可以看出，電平數(shù) L和信號矢量端點 M之間的關(guān)系是 。當(dāng) M4 時， ，這說明 MQAM信號的抗干擾能力優(yōu)于MPS