第3章數(shù)字調(diào)制解調(diào)技術(shù)(編輯修改稿)
2024-11-03 16:13 本頁面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 術(shù) 電子信息工程系通信技術(shù)教研室 高斯低通濾波器的沖擊響應(yīng)為 bBtth2ln2)e x p ()(222???????? （ ） 式中： Bb為高斯濾波器的 3dB帶寬。 第 3章 移動(dòng)通信中的調(diào)制解調(diào)技術(shù) 電子信息工程系通信技術(shù)教研室 GMSK的相位途徑如圖 39所示?？梢姡?GMSK消除了MSK相位途徑在碼元轉(zhuǎn)換時(shí)刻的相位轉(zhuǎn)折點(diǎn)。 GMSK信號(hào)在一碼元周期內(nèi)的相位增量不像 MSK那樣固定為 177。 π/2 ，而是隨著輸入序列的不同而不同。 第 3章 移動(dòng)通信中的調(diào)制解調(diào)技術(shù) 電子信息工程系通信技術(shù)教研室 圖 39 GMSK信號(hào)的相位途徑 第 3章 移動(dòng)通信中的調(diào)制解調(diào)技術(shù) 電子信息工程系通信技術(shù)教研室 對(duì)數(shù)字移動(dòng)通信來說，調(diào)制方式的主要性能要求是節(jié)約頻帶和減少差錯(cuò)概率，因此，要求調(diào)制信號(hào)的能量集中在頻譜主瓣內(nèi)，旁瓣的功率要小，且滾降要快。 GMSK信號(hào)的功率譜密度如圖 310所示。假設(shè) Bb為高斯濾波器的 3dB帶寬，Tb為碼元寬度，參變量 BbTb稱為高斯濾波器的 3dB歸一化帶寬， BbTb越小，頻譜越集中。 第 3章 移動(dòng)通信中的調(diào)制解調(diào)技術(shù) 電子信息工程系通信技術(shù)教研室 圖 310 GMSK功率譜密度 第 3章 移動(dòng)通信中的調(diào)制解調(diào)技術(shù) 電子信息工程系通信技術(shù)教研室 GMSK是恒定包絡(luò)調(diào)制，這是因?yàn)樗鼘儆谶B續(xù)相位調(diào)制，不存在相位跳變點(diǎn)，而 BPSK、 QPSK由于存在明顯的相位跳變點(diǎn)，因此不屬于恒定包絡(luò)調(diào)制。在工程實(shí)現(xiàn)上， GMSK對(duì)高功率放大器要求低，功放效率高，所以， GMSK是一類性能最優(yōu)秀的二進(jìn)制調(diào)制方案。 GMSK調(diào)制方式能夠滿足移動(dòng)通信環(huán)境下對(duì)鄰道干擾的嚴(yán)格要求，它以良好的性能被泛歐數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)（ GSM GMSK信號(hào)的解調(diào)可以采用正交相干解調(diào)電路，但在移動(dòng)通信中相干載波的提取比較困難，通常采用比特延遲差分檢測(cè)法。 第 3章 移動(dòng)通信中的調(diào)制解調(diào)技術(shù) 電子信息工程系通信技術(shù)教研室 圖 311 一比特延遲差分檢測(cè)電路框圖 第 3章 移動(dòng)通信中的調(diào)制解調(diào)技術(shù) 電子信息工程系通信技術(shù)教研室 比特延遲差分檢測(cè)電路框圖如圖 311所示。設(shè) GMSK信號(hào)經(jīng)中頻濾波器后的輸出為 ? ?II( ) ( ) c os ( )S t R t t t???? （ ） 式中， )( tR 為時(shí)變包絡(luò)； I? 為中頻載波角頻率； )( t? 為附加相位函數(shù)。 第 3章 移動(dòng)通信中的調(diào)制解調(diào)技術(shù) 電子信息工程系通信技術(shù)教研室 如果在設(shè)計(jì)中頻濾波器時(shí)，使 ωITb=2kπ（ k為整數(shù)），則有 )(s i n)()(21)( bb TTtRtRty ????（ ） 判決時(shí)， R(t)和 R(tTb)為信號(hào)的包絡(luò)，恒為正值，因而 y(t)的極性取決于相位差 Δθ(Tb)。因?yàn)樵诎l(fā)送端調(diào)制時(shí)的規(guī)律是：當(dāng)輸入為“ +1”時(shí)， θ(t)增大；當(dāng)輸入“ 1”時(shí)， θ(t)減小。所以，令判決門限值為零的判決規(guī)則為 y(t)＞ 0,判為“ +1” y(t)＜ 0,判為“ 1” 由此可恢復(fù)出原始數(shù)據(jù) kk aa ?? 。 第 3章 移動(dòng)通信中的調(diào)制解調(diào)技術(shù) 電子信息工程系通信技術(shù)教研室 數(shù)字相位調(diào)制 二相相移鍵控調(diào)制（ PSK） 設(shè)輸入比特率為 {an},an=“1”或“ 0”，則 PSK的信號(hào)表達(dá)式為 bnT ≤ t ≤ bTn )1( ? ???????1)s i n(0)s i n()(ncncatAatAtS??（ ） 第 3章 移動(dòng)通信中的調(diào)制解調(diào)技術(shù) 電子信息工程系通信技術(shù)教研室 即當(dāng)輸入為 0時(shí)，信號(hào)的附加相位為 0；當(dāng)輸入為 1時(shí)，對(duì)應(yīng)的信號(hào)附加相位為 π。 PSK信號(hào)可分為絕對(duì) PSK和相對(duì) PSK。相對(duì)調(diào)相實(shí)際上就是原始信碼經(jīng)過相對(duì)碼變換后再進(jìn)行絕對(duì)調(diào)相，通常采用相對(duì)調(diào)相的目的是為了克服絕對(duì)調(diào)相時(shí)在接收端出現(xiàn)的相位模糊問題。 信號(hào)波形如圖 312所示。 第 3章 移動(dòng)通信中的調(diào)制解調(diào)技術(shù) 電子信息工程系通信技術(shù)教研室 圖 312 數(shù)字調(diào)相波形 （ a)二相絕對(duì)調(diào)相 2PSK波形； (b)二相相對(duì)調(diào)相 2DPSK波形 第 3章 移動(dòng)通信中的調(diào)制解調(diào)技術(shù) 電子信息工程系通信技術(shù)教研室 QPSK和 OQPSK調(diào)制 為了提高頻譜利用率，提出多進(jìn)制移相鍵控（ MPSK）。 圖 313給出了 4PSK（ QPSK）信號(hào)相位和時(shí)間波形圖。已調(diào)信號(hào)有四種不同的相位值，與四進(jìn)制數(shù)字信號(hào)相對(duì)應(yīng)。為了將二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)變換為四進(jìn)制，應(yīng)將輸入數(shù)字信號(hào)每?jī)蓚€(gè)比特分成一組，共有 00、 0 11四種雙比特碼組。 第 3章 移動(dòng)通信中的調(diào)制解調(diào)技術(shù) 電子信息工程系通信技術(shù)教研室 圖 313 QPSK信號(hào)相位和時(shí)間波形圖 第 3章 移動(dòng)通信中的調(diào)制解調(diào)技術(shù) 電子信息工程系通信技術(shù)教研室 假定輸入二進(jìn)制序列為 {an}， an =+1或 1，則在 kTs≤t＜(k+1)Ts(Ts=2Tb)的區(qū)間內(nèi)， QPSK產(chǎn)生器的輸出為 S(t)=Acos (ωct+θk)(令 n=2k+1) ??????????????????????????????????????????????????????????1143c o s1143c o s114c o s114c o s)(1111nncnncnncnncaaAaaAaatAaatAtS????????（ ） 第 3章 移動(dòng)通信中的調(diào)制解調(diào)技術(shù) 電子信息工程系通信技術(shù)教研室 其相位星座圖如上，實(shí)際中也可以產(chǎn)生 ??? ,2/,0 ??k的 Q P S K信號(hào)，即將上圖的星座旋轉(zhuǎn)４５度。從表達(dá)式可以看出，在 Q P S K的碼元速率與ＰＳＫ信號(hào)的比特速率相等的情況下，ＱＰＳＫ信號(hào)是兩個(gè)ＰＳＫ信號(hào)之和，故它具有和ＰＳＫ信號(hào)相同的頻譜特征和誤比特率性能。 OQPSK調(diào)制與 QPSK調(diào)制類似，不同之處是在正交支路引入了一個(gè)比特（半個(gè)碼元）的時(shí)延，這使得兩個(gè)支路的數(shù)據(jù)不會(huì)同時(shí)發(fā)生變化，因而不可能像 QPSK那樣產(chǎn)生 177。 π的相位跳變，而僅能產(chǎn)生 177。 π/2的相位跳變。因此， OQPSK的旁瓣要低于 QPSK的旁瓣。 第 3章 移動(dòng)通信中的調(diào)制解調(diào)技術(shù) 電子信息工程系通信技術(shù)教研室 但是在多徑衰落信道下，相干載波的恢復(fù)比較困難，相OQPSK比 QPSK性能差，原因是 OQPSK 在差分檢測(cè)中引入了碼間干擾。 QPSK和 OQPSK調(diào)制共同的缺點(diǎn)表現(xiàn)為：功率譜旁瓣占有的能量大，要求有較寬的帶寬；而且，在 QPSK和 OQPSK輸出端必須有復(fù)雜的濾波器限帶，否則在移動(dòng)通信中很難滿足鄰道干擾小于 60dB的要求。 第 3章 移動(dòng)通信中的調(diào)制解調(diào)技術(shù) 電子信息工程系通信技術(shù)教研室
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