【文章內(nèi)容簡介】 高等特點 ? 移動通信中，一般采用性能優(yōu)良的絕對移相體制而不采用相對移相體制，雖然相對移相體制可以解決相位模糊度問題。而 CDMA中，常采用導(dǎo)頻信道傳送載波信息進(jìn)行相干解調(diào)。 第 2章 調(diào)制解調(diào) Mobile Communication Theory 二相調(diào)制 BPSK SBPSK(t) 在二進(jìn)制相位調(diào)制中，二進(jìn)制的數(shù)據(jù) bk=177。 1可以用相位不同取值表示，例如 ? ?( ) c o s ( 1 )B P S K c k b bs t t k T t k T??? ? ? ? ?其中 011kkkbb? ?????? ???由于 c o s ( ) c o scctt? ? ?? ? ?，所以 BPSK信號一般也可以表示為 ( ) ( ) c o sB P S K cs t b t t??第 2章 調(diào)制解調(diào) Mobile Communication Theory 設(shè)二進(jìn)制的基帶信號 b(t)的波形為雙極性 NRZ碼 ,BPSK信號的波形如圖 。 00Tb0ttt 1+ A A+ A A+ 1b ( t )s2 P SK( t )cosAt ?1 0 1 1 0圖 3 . 2 2 B P S K 波形 二相調(diào)制 BPSK 第 2章 調(diào)制解調(diào) Mobile Communication Theory 功率譜 BPSK 信號是一種線性調(diào)制，當(dāng)基帶波形為 NRZ碼時，其功率譜如圖 。 如圖，基帶波形為 NRZ碼時 BPSK信號有較大的副瓣，副瓣的總功率約占信號的總功率 10%，帶外輻射嚴(yán)重。 為了減小信號帶寬，可考慮用 M進(jìn)制代替二進(jìn)制。 圖 3 . 2 3 NRZ 基帶信號的 BP SK 信號功率譜 40 30 20 100f c f c + R b f c + 2 R bf c 2 R b f c R bdB 二相調(diào)制 BPSK 第 2章 調(diào)制解調(diào) Mobile Communication Theory QPSK和 OQPSK QPSK信號 在 QPSK調(diào)制中，在要發(fā)送的比特序列中 ,每兩個相連的比特分為一組構(gòu)成一個 4進(jìn)制的碼元，即雙比特碼元。雙比特碼元的 4種狀態(tài)用載波的四個不同相位(k=1,2,3,4)表示。這種對應(yīng)關(guān)系叫做相位邏輯。例如 QPSK信號可以表示為： ? ? ? ?( ) c o s 1 , 2 , 3 , 4 ( 1 )Q P S K c k s ss t A t k k T t k T??? ? ? ? ? ?其中 A為信號的幅度， c? 為載波頻率。 + 1 + 1+ 1+ 1 1 1 1 1雙極性表示b ka k k?/ 45 / 47 / 43 / 4????S 2 S 1S 3 S4參考矢量/4?/4??圖 3 . 2 5 QPSK 的一種相位邏輯第 2章 調(diào)制解調(diào) Mobile Communication Theory QPSK信號產(chǎn)生 QPSK信號可以用正交調(diào)制方式產(chǎn)生。 把串行輸入的（ ak， bk）分開進(jìn)入兩個并聯(lián)的支路 — I支路（同相支路）和 Q支路（正交支路），分別對一對正交載波進(jìn)行調(diào)制，然后相加便得到 QPSK信號。 圖 3 . 2 6 QPSK 正交調(diào)制原理圖串 / 并變換?+c o sct?I k = a kQ k = b k[ a k , b k ] ...... s Q P SK ( t )S I ( t )S Q ( t )I ( t )Q ( t )si nct?a bd ( t )I ( t )Q ( t )S I ( t )S Q ( t )S Q P SK ( t )T bT S雙比特碼元圖 3 . 27 QP S K 調(diào)制器各點波形 QPSK和 OQPSK 第 2章 調(diào)制解調(diào) Mobile Communication Theory QPSK信號的功率譜和帶寬 ?正交調(diào)制產(chǎn)生 QPSK信號實際上是把兩個 BPSK信號相加。它們有 相同的功率譜 ，帶寬也為 B=Rb。頻帶效率 B/Rb則提高為 1。 ?已調(diào)信號功率譜的副瓣仍然很大 ，在兩個支路加入升余弦特性低通濾波器 (如圖 )，以減小已調(diào)信號的副瓣。 圖 3 2 8 QPSK 的限帶傳輸I ( t )[ a k ,b k ] s Q P S K ( t )S / P ?c os c t?S Q ( t ) +S I ( t)LPFs i n c t?LPFQ ( t )圖 3 2 9 升余弦濾波特性0sT21 ??sT2112sT??sT2)1( ???sT2)1( ???sT21?Tsf)( fHrcT s / 2 QPSK和 OQPSK 第 2章 調(diào)制解調(diào) Mobile Communication Theory QPSK信號的包絡(luò)特性和相位跳變 ?當(dāng)基帶信號為方波脈沖（ NRZ）時， QPSK信號具有恒包絡(luò)特性。由 升余弦濾波器形成 的基帶信號是連續(xù)的波形 ,但 QPSK信號的包絡(luò)也不再恒定。 ?并且偶爾發(fā)生的 180度的相移，導(dǎo)致信號的包絡(luò)在瞬時間 通過零點 ，反映在頻譜方面，會出現(xiàn)邊瓣和頻譜加寬的現(xiàn)象。為了防止旁瓣再生和頻譜擴(kuò)展，必須使用效率較低的線性放大器放大 QPSK信號。 ?對放大器線性度敏感。功率效率會降低。 QPSK和 OQPSK 第 2章 調(diào)制解調(diào) ?QPSK是一種相位不連續(xù)的信號 ,在碼元轉(zhuǎn)換的時刻，信號的相位發(fā)生跳變。通過星座圖可以看出跳變的幅度為177。 180176。 和 177。 90176。 。 圖 3 3 2 QPSK 信號相位跳變245IQ3+ 1+ 1 1 1第 2章 調(diào)制解調(diào) Mobile Communication Theory ? 把 QPSK兩個正交支路的碼元時間上錯開 Ts/2=Tb，這樣每經(jīng)過 Tb時間，只有一個支路的符號發(fā)生變化，因此相位的跳變就被限制在177。 90176。 ， 減小了信號包絡(luò)的波動幅度 。功率譜和帶寬效率不變。 ? 在非線性放大后仍保持帶限性質(zhì)， IS95上行。 ? 調(diào)制原理圖和相位跳變路徑為： 圖 3 34 O Q PSK 信號相位跳變路徑IQ+ 1+ 1 1 1S / PT bL P FL P Fc os c t?s i n c t??+SO Q P S K( t )輸入數(shù)據(jù)圖 3 3 5 OQPSK 調(diào)制器原理圖 QPSK和 OQPSK 第 2章 調(diào)制解調(diào) Mobile Communication Theory π /4QPSK ?π/4QPSK兼顧頻帶效率、包絡(luò)波動幅度小和能采用差分檢測。 ?它的相位跳變最大幅度大于 OQPSK而小于 QPSK，只有177。 45176。 和 177。 135176。 ，因此信號包絡(luò)波動幅度大于 OQPSK而小于 QPSK。 ?采用差分編碼的 π/4QPSK就稱作 π/4DQPSK。 第 2章 調(diào)制解調(diào) Mobile Communication Theory π /4DQPSK信號產(chǎn)生 ?π/4DQPSK可采用正交調(diào)制方式產(chǎn)生。其原理圖如圖 所示： ? 相位差分編碼就是輸入的雙比特 SI和 SQ的 4個狀態(tài)用 4個 值來表示。其相位邏輯如表 。所傳輸?shù)男畔趦蓚€相鄰的載波相位差之中。 k??圖 3 3 7 調(diào)制器/ 4 － DQPSK? LP FLP F差分相位編碼S / PS ISQU kV ks in c t?co s c t??S QPSK ( t )+輸入數(shù)據(jù)kU ?kV ? π /4QPSK 第 2章 調(diào)制解調(diào) ? 可能的取值有４個： ， ，由兩個彼此偏移 的兩個 QPSK星座圖構(gòu)成，相位的跳變總是在這兩個星座圖之間交替進(jìn)行，跳變的路徑如圖 線所示： 圖 3 39 － DQPSK 相位跳變/4?IQ342510Mobile Communication Theory π /4DQPSK信號的相位跳變 ?? 4?? 3 4??4? π /4QPSK 第 2章 調(diào)制解調(diào) 正交振幅調(diào)制 (QAM) Mobile Communication Theory 數(shù)字調(diào)制的信號空間原理 ?信號波形的表示式和多維矢量空間的表示式存在一定程度的相似性，如果把信號的波形映射到矢量空間就可以很直觀地表示 歐氏距離 了。 ?對于一個確定的實信號 ， 它具有有限能量 。 在一組完備的歸一化正交函數(shù)集 中 ， 實信號 可以由這些函數(shù)的加權(quán)線性組合來近似表示 ， ()st sE? ?( ) , 1 , 2 , ,nf t n N?()st1?( ) ( )Nnnns t s f t?? ?由此 在 維矢量空間中就可以表示為， ()st12[ , , , ]Ns s s?sN( ) ( )nns s t f t dt????? ?第 2章 調(diào)制解調(diào) 數(shù)字調(diào)制的信號空間原理 Mobile Communication Theory ?如果把 M個能量有限的信號映射到 N維的矢量空間上 ，空間中的 M個映射點稱作 星座點 ， 矢量空間稱作 信號空間 。 ?在矢量空間中可以很容易地描述衡量誤碼性能的兩個指標(biāo)：信號之間的 互相關(guān)系數(shù) 和 歐氏距離 。 ?符號之間 相關(guān)性越大 ， 歐式距離就越小 ， 那么誤碼性能就越差 。 ?一般來說 ， 調(diào)制階數(shù)越高歐氏距離就越小 。 但是由于頻率資源的限制 ， 使得調(diào)制方式必須要采用比較高的階數(shù) 。 ?為了保證高頻譜效率下鏈路的性能 ， 可以相應(yīng)的采用強(qiáng)有力的差錯控制技術(shù) ， 提升功率等措施來彌補(bǔ)誤碼性能的缺陷 。 第 2章 調(diào)制解調(diào) Mobile Communication Theory ?M進(jìn)制的數(shù)字調(diào)制，一般可以分為 MASK， MPSK，MQAM和 MFSK，它們屬于無記憶的線性調(diào)制。 ?如果結(jié)合到信號的矢量空間表示，可以理解為這些不同的調(diào)制方式是因為采用了不同的正交函數(shù)集。一般認(rèn)為在階數(shù) 時為高階調(diào)制。 8M ?? MASK， MQAM， MPSK這三種調(diào)制方式在信息速率和 M值相同的情況下 ， 頻譜利用率是相同的 。 ?由于 MPSK的抗噪聲性能優(yōu)于 MASK， 所以 2PSK、QPSK獲得了廣泛的應(yīng)用 。 并且 ASK信號是對載波的幅度進(jìn)行調(diào)制 ， 所以不適合衰落信道 。 在 時 MQAM的抗噪聲性能優(yōu)于 MPSK的 ， 所以階數(shù)更高的調(diào)制一般采用的是 QAM的形式 。 8M? 數(shù)字調(diào)制的信號空間原理 第 2章 調(diào)制解調(diào) ?所以在采用高階調(diào)制時一般使用的是 8PSK、 16QAM、32QAM、 64QAM等形式 。 ?M維調(diào)制技術(shù)以犧牲功率獲得較高的帶寬效率 。 第 2章 調(diào)制解調(diào) M進(jìn)制振幅鍵控（ MASK） Mobile Communication Theory ?用 MPAM的數(shù)字基帶信號的幅度直接對載波進(jìn)行調(diào)制就能夠得到 MASK信號 ， ， 每 個比特映射為一個M進(jìn)制符號 。 MASK信號可以表示為 ， 2KM ? K( ) ( ) c o sM A S K n T s cns t a g t n T A t???? ? ??????????假設(shè) ，把 MASK信號正交展開就可以得到， 1A?1( ) ( ) c os()i i T cis t a g t ts f t?? ?10( ) ( ) 2sTgi i iEs s t f t dt a???12( ) ( ) c o sTcgf t g t tE?? 1 , 2 , , 0 si M t T? ? ?其中： 第 2章 調(diào)制解調(diào) Mobile Communication Theo