【正文】 sMSK(t)=cosφkcos tTaSk2?twTtatwTt cSkkcSs i n)2s i n (c osc os)2( ??? ?)(tIk? twTttQtwTtcSkkcSs i n)2s i n (c os)(c os)2c os ( ??? ?上式即為 MSK信號(hào)的正交表示形式 。 經(jīng)過交替門輸出和差分譯碼后 ， 系統(tǒng)的總誤比特率為 Pe=2Ps(1Ps) ( 25) MSK系統(tǒng)誤比特率曲線如圖 9 13 所示 。 由于高斯濾波后的脈沖無陡峭沿 ， 也無拐點(diǎn) ， 因此 ， 相位路徑得到進(jìn)一步平滑 ， 如圖 9 16 所示 。 表 9 – 1 GMSK信號(hào)中包含給定功率百分比的射頻帶寬 BbTb 90 % 60 % % % 0. 5 ∞ 圖 9 – 18 不同 BbTb時(shí)實(shí)測 GMSK信號(hào)射頻功率譜 圖 9 19 GMSK信號(hào)正交相干解調(diào)的眼圖 GMSK的調(diào)制與解調(diào) 產(chǎn)生 GMSK信號(hào)的一種簡單方法是采用鎖相環(huán) (PLL)法 ， 其原理圖如圖 9 20 所示 。 并確定射頻信道中 99% 的功率集中在多大的帶寬中 ？ 解 由題中條件可知碼元寬度為 usRTbb 41025 0113 ????圖 923 例相信道下 GMSK相干解調(diào)誤比特率曲線 BbTb ＝∞(MSK)50理想BPSK檢測前高斯 BP FBbTb＝ 310－ 610－ 510－ 410－ 310－ 210－ 14 6 8 10 12 14 16BEREbNo/ dB因?yàn)?BbTb=， 可求出 3 dB Bb= k H zTb50104 6 ??? ?所以 3dB帶寬為 50kHz。差分相位編碼器的輸出 Ik和 Qk共有五種取值： 為了抑制已調(diào)信號(hào)的帶外功率輻射 ， 在進(jìn)行正交調(diào)制前先使同相支路信號(hào)和正交支路信號(hào) Ik和 Qk通過具有線性相位特性和平方根升余弦幅頻特性的低通濾波器 。 誤比特率曲線如圖 9 28 所示 。 在移動(dòng)通信領(lǐng)域 ，OFDM是第三代 、 圖 929 多載波傳輸系統(tǒng)原理圖 編碼映射串 / 并變換調(diào)制器相加信道相干解調(diào)譯碼判決 輸出輸入并 / 串變換 OFDM OFDM是一種高效調(diào)制技術(shù) ， 其基本原理是將發(fā)送的數(shù)據(jù)流分散到許多個(gè)子載波上 ， 使各子載波的信號(hào)速率大為降低 ， 從而能夠提高抗多徑和抗衰落的能力 。 接收端輸入 OFDM信號(hào)首先經(jīng)過下變頻變換到基帶 ， A/D轉(zhuǎn)換 、 串 /并變換后的信號(hào)去除循環(huán)前綴 ， 再進(jìn)行 2N點(diǎn)快速離散傅立葉變換 (FFT)得到一幀數(shù)據(jù) 。 事實(shí)上 ， 對(duì)脈沖干擾有效的抑制作用是最初研究多載波系統(tǒng)的動(dòng)機(jī)之一 。 以擴(kuò)頻技術(shù)為基礎(chǔ)的碼分多址 (CDMA)方式已得到廣泛應(yīng)用 ， 并確定為第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的多址方式 。 擴(kuò)頻系統(tǒng)的抗干擾能力可以用處理增益來衡量 ， 處理增益越大 ， 抗帶內(nèi)干擾的能力越強(qiáng) 。 調(diào)制器也是兩次調(diào)制方式 ， 解調(diào)器與雙四相解調(diào)器相似 。 同步 /追蹤電路確保本地生成的跳頻載波和發(fā)送的跳頻載波模式同步 ， 以便正確地進(jìn)行解擴(kuò) 。 圖 9 41 FHSS信號(hào)頻率 /時(shí)間關(guān)系 時(shí)間頻率FH FHSS 系統(tǒng)原理如圖 9 42 所示 。 一般情況下 ρ值很小 ， 可以忽略 。 圖中 ， 輸入 DSSS信號(hào)首先進(jìn)行 2PSK解調(diào) ， 然后與偽隨機(jī)序列相乘進(jìn)行接擴(kuò) 。 擴(kuò)頻系統(tǒng)對(duì)于單個(gè)用戶來說頻譜利用率很低 ， 但是擴(kuò)頻系統(tǒng)允許很多用戶在同一個(gè)頻帶中同時(shí)工作 ， 而不會(huì)相互產(chǎn)生明顯的干擾 。 常用的調(diào)制方式有 QPSK和 16QAM方式 。 這 ct個(gè)比特被分配到 N個(gè)子信道上 ， 經(jīng)過編碼后映射為 N個(gè)復(fù)數(shù)子符號(hào) Xk， 其中子信道 k對(duì)應(yīng)的子符號(hào) Xk代表 bk個(gè)比特 ， ct= ???10NKkbHermitian 對(duì)稱條件 : Xk=X*2Nk , 0≤k≤2Nk 圖 9 31 OFDM信號(hào)產(chǎn)生原理圖 編碼映射 I F F T并 / 串變串D / A變換 L P F上變頻輸入 輸出串 / 并變換 的約束下 ， 2N點(diǎn)快速離散傅立葉反變換 (IFFT)將頻域內(nèi)的 N個(gè)復(fù)數(shù)子符號(hào) Xk變換成時(shí)域中的 2N個(gè)實(shí)數(shù)樣值 xk(k=0, 1, …, 2N1)， 加上循環(huán)前綴 xk=x2N+k (k=1, …, J)之后 ， 這 2N+J個(gè)實(shí)數(shù)樣值就構(gòu)成了實(shí)際的 OFDM發(fā)送符號(hào) 。 它是將高速率的信息數(shù)據(jù)流經(jīng)串 /并變換 ， 分割為若干路低速率并行數(shù)據(jù)流 ， 然后每路低速率數(shù)據(jù)采用一個(gè)獨(dú)立的載波調(diào)制并疊加在一起構(gòu)成發(fā)送信號(hào) ， 這種系統(tǒng)也稱為多載波傳輸系統(tǒng) 。 DQPSK信號(hào)還可以采用 FM鑒頻器檢測 ， 其原理圖如圖 9 27 所示 。 DQPSK 調(diào)制器原理圖如圖 9 25所示 。 由圖可以看出 ， 當(dāng)BbTb= 時(shí) ， GMSK的性能僅比 MSK下降 1dB。 可見 ， 測量值與圖 9 17 所示的計(jì)算機(jī)模擬結(jié)果基本一致 。 一種滿足上述特性的預(yù)調(diào)制濾波器是高斯低通濾波器 ， 其單位沖激響應(yīng)為 ]e x p [)(2??????? ?? taath??傳輸函數(shù)為 H(f)=exp(α2f2 ) ( 2) 式中 ,α是與高斯濾波器的 3dB帶寬 Bb有關(guān)的參數(shù) ， 它們 αBb= ≈ 如果輸入為雙極性不歸零矩形脈沖序列 s(t): s(t)= 2ln211),( ???? nbnn aknTtbab(t) ,1bT020bTt ??其他 其中 , Tb為碼元間隔 。 圖 9 12 是 MSK信號(hào)相干解調(diào)器原理圖 ，其由相干載波提取和相干解調(diào)兩部分組成 。 對(duì)于由式 ( 1)定義的 MSK信號(hào) ， 其單邊功率譜密度可表示為 2?ST41])(2c os [])(161[ 8)( 2222 ScScSM S K TffTffTfP ???? ?? 根據(jù)式 ( 16)畫出 MSK信號(hào)的功率譜如圖 9 9 所示 。 1； φk為第 k個(gè)碼元的相位常數(shù) ， 在時(shí)間 kTs≤t≤(k+1)Ts中保持不變 ， 其作用是保證在t=kTs時(shí)刻信號(hào)相位連續(xù) 。 若已調(diào)信號(hào)的最大幅度為 1， 則 MPSK信號(hào)星座圖上信號(hào)點(diǎn)間的最小距離為 dMPSK=2 sin ??????M?而 MQAM信號(hào)矩形星座圖上信號(hào)點(diǎn)間的最小距離為 圖 93 MQAM信號(hào)的星座圖 M ＝ 4M ＝ 16M ＝ 25 6M ＝ 12 8M ＝ 64M ＝ 32dMQAM= 1212??? ML 式中 ， L為星座圖上信號(hào)點(diǎn)在水平軸和垂直軸上投影的電平數(shù) ， M=L2。 圖中 ， 輸入的二進(jìn)制序列經(jīng)過串 /并變換器輸出速率減半的兩路并行序列 ， 再分別經(jīng)過 2電平到 L電平的變換 ， 形成 L電平的基帶信號(hào) 。 式 ( 1)還可以變換為正交表示形式 : sMQAM(t)= )c os ()( ncSnn twnTtgA ????twnTtgAtwnTtgA Sn nSn ns i n]s i n)([c os]c os)([ ?? ??? ??sMQAM(t)= 令 Xn=An cosφn Yn=Ansinφn 則式 ( 2)變?yōu)? sMQAM(t)= twnTtgYtwnTtgX Sn nSn ns i n]s i n)([c os]c os)([ ?? ??? ??twtytwtX cc s in)(co s)( ??QAM中的振幅 Xn和 Yn可以表示為 Xn=A Yn=dnA 式中 ， A是固定振幅 ， 、 dn由輸入數(shù)據(jù)確定 。 M=4, 16, 32, …, 256 MQAM 信號(hào)的星座圖如圖 9 3 所示 。 MSK稱為最小移頻鍵控 ， 有時(shí)也稱為快速移頻鍵控 (FFSK)。 tTaSk2?tTaSk2?2?2?圖 9 – 7 附加相位函數(shù) θk(t)的波形圖 0?k( t )－ 1 － 1 ＋ 1 － 1 ＋ 1 ＋ 1 ＋ 1 － 1 ＋ 1 ak－ 3 ?0 － 2 ? ? － 3 ? － 3 ? 4 ? － 4 ? xk2 TsTs3 Ts4 Ts5 Ts6 Ts7 Ts8 Ts9 Tst2π32π32π5圖 9 8 MSK的相位網(wǎng)格圖 3 Ts－ 2 ?Ts5 Ts7 Ts t－ ?0?2 ??k ( t ) 從以上分析總結(jié)得出 ， MSK信號(hào)具有以下特點(diǎn)： （ 1） MSK信號(hào)是恒定包絡(luò)信號(hào)； （ 2） 在碼元轉(zhuǎn)換時(shí)刻 ， 信號(hào)的相位是連續(xù)的 ， 以載波相位為基準(zhǔn)的信號(hào)相位在一個(gè)碼元期間內(nèi)線性地變化 177。 MSK信號(hào)屬于數(shù)字頻率調(diào)制信號(hào) ， 因此可以采用一般鑒頻器方式進(jìn)行解調(diào) ， 其原理圖如圖 9 11 所示 。 GMSK(GaussianFiltered Minimum Shift Keying)調(diào)制原理圖如圖 9 14 所示 。 GMSK信號(hào)的功率譜密度隨 BbTb值的減小變得緊湊起來 。 圖 9 – 21 波形存儲(chǔ)正交調(diào)制器產(chǎn)生 GMSK信號(hào) c o s 函數(shù)表象限控制s i n 函數(shù)表D / A變換D / A變換LP FLP FB P F輸出輸入c o s ?cts i n ?ct 圖 922GMSK 信號(hào)差分解調(diào)器原理 （ a)1比特差分調(diào)節(jié)器 （ b)2比特差分解調(diào)器 B P F 時(shí)延 Tb9 0 移相176。 可見 ， 信號(hào)的最大相位跳變是 177。 DQPSK信號(hào)基帶差分檢測器的原理圖如圖 9 26 所示 。20 176。 T1T1圖 9 30 OFDM ( a ) ( b ) OFDM信號(hào)調(diào)制與解調(diào) OFDM信號(hào)的產(chǎn)生是基于快速離散傅立葉變換實(shí)現(xiàn)的 ， 其產(chǎn)生原理如圖 9 31 所示 。 一般選定符號(hào)周期時(shí)應(yīng)使信道在一個(gè)符號(hào)周期內(nèi)保持穩(wěn)定 。 擴(kuò)頻技術(shù)是解決以上問題的有效措施 。 Be= caaCTTRR ? 式中 ， Rc為偽隨機(jī)序列碼速 ， Ra為數(shù)據(jù)序列碼速 。 (b) 解擴(kuò)展后相關(guān)器輸出 頻譜密度干擾信號(hào)頻率O O 頻率干擾信號(hào)≈ 處理增益頻譜密度( a ) ( b )圖 338 雙四相擴(kuò)頻調(diào)制器原理圖 串 / 并變換c o s ?cts i n ?ct相加器cI P N ( t )cQ P N ( t )s ( t )圖 339 雙四相解調(diào)器原理圖 積分積分低通濾波積分積分低通濾波c o s ?cts i n ?ctcI P N ( t )cQ P N ( t )cQ P N ( t )cI P N ( t )輸出輸入xI(t)= mI(t)cIPN(t)+