【導(dǎo)讀】湖南大學(xué)教學(xué)課件：移動通信概述。西安電子科技大學(xué)出版社,2020。電子工業(yè)出版社。北京郵電大學(xué)出版社。本課程的考試\考核方法:. 平時成績占有相當(dāng)高的比重;到課率是考核的重要。移動通信的主要技術(shù)。蜂窩移動通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。移動通信網(wǎng)中的信令。越區(qū)切換與位置管理。信道劃分與信道配置。之間實時的、直接的通信。位置固定、為一定范圍內(nèi)的移動臺提供通信接。的越區(qū)切換進行控制，保持控制區(qū)內(nèi)移動臺與。在移動通信網(wǎng)絡(luò)中，基站至移動交換中心、移。地面固定站與海上拖船之間的移動通信。大區(qū)制的、自動接續(xù)的小容量移動通信。公用移動通信網(wǎng)：面向社會各階層人士。專用移動通信網(wǎng)：為保證某些特殊部門的通信而建

　　

【正文】 概述 ①第一代模擬移動通信系統(tǒng)，一般采用模擬調(diào)頻方式 FM(Frequency Modulation) [與 FSK區(qū)別 ?] ② 目前以及今后采用的數(shù)字移動通信系統(tǒng)，主要采用 GMSK(高斯濾波最小頻移鍵控 ,GSM采用 )、 QPSK(四相相移鍵控 ,IS95CDMA采用 )、 GFSK(高斯濾波頻移鍵控 ,無繩電話采用 )、 QAM(正交振幅調(diào)制 ,3G)、 OFDM(正交頻分復(fù)用 ,3G)等 (3)具有較小的誤碼率。誤碼率除了與信道衰落、干擾有關(guān)外，還與調(diào)制方式有關(guān)。例如：在相同干擾功率與信號幅度的情況下， PSK優(yōu)于 FSK、 FSK優(yōu)于 ASK。 (4)可實現(xiàn)性。電路復(fù)雜性、器件的成本等因素。 79 2020/10/5 湖南大學(xué)教學(xué)課件：移動通信 概述 GMSK調(diào)制技術(shù) Ｇ aussian Filtered Minimum frequency Shift Keying 基帶數(shù)字信號 高斯低通濾波器 矩形脈沖串 ＦＭ調(diào)制器 鐘形脈沖串 調(diào)制指數(shù) ＧＭＳＫ信號 數(shù)字基帶信號 d(t)= ?n=0? an G(t－ nTbTb/2) 高斯低通濾波器沖擊響應(yīng) h(t)=?1/2? exp(?2?2t2) ? = [(2/ln2)]1/2Bb (Bb:3db帶寬含義？ ) t G(t) Tb/2 an = +1,1 80 2020/10/5 湖南大學(xué)教學(xué)課件：移動通信 概述 濾波器輸出的鐘形脈沖串信號 e(t)= ?n an g(t－ nTbTb/2) g(t)=Q[??(tTb/2)]Q[??(t+Tb/2)] ? = (2?Bb)/(ln2)1/2 Q(x)= ∫ x+∞ [1/(2?)1/2]ex2/2dx 帶寬比 BbTb越小，則鐘形脈沖越平坦 鐘形脈沖的頻譜沒有旁瓣，用它去 控制調(diào)頻，則已調(diào)信號頻譜的滾降 特性會獲得較大的改善，降低鄰道干擾 (為什么？ ) 鐘形脈沖與矩形脈沖的比較；為什么要使用鐘型脈沖？ 什么是滾降？ 81 2020/10/5 湖南大學(xué)教學(xué)課件：移動通信 概述 GMSK信號 s(t)= cos{2?fct + [2?/(4Tb)]∫ ∞ t ?n an g(?－ nTbTb/2)d?} 對于編碼符號 an = 1，已調(diào)信號頻率近似為： f1 = fc – 1/(4Tb) [頻移為數(shù)據(jù)率的 1/4] 對于編碼符號 an = 1，已調(diào)信號頻率近似為： f2 = fc + 1/(4Tb) 頻差 ?f＝ f2f1 ＝ 1/(２ Tb)是滿足兩個頻率信號在Tb區(qū)間內(nèi)正交的最小頻差 (調(diào)制指數(shù)： ?fTb ＝ ) ∫ 0Tb cos{2?f1t + ?}cos{2?f2t + ?}dt ? 0 (根據(jù)調(diào)頻信號檢測理論，正交時誤碼率最低 ) 頻率調(diào)制 恒定包絡(luò) 82 2020/10/5 湖南大學(xué)教學(xué)課件：移動通信 概述 GMSK信號是連續(xù)相位恒定包絡(luò)的 [WHY?]。 與 MSK(不加高斯濾波器 )相比，相位連續(xù)性更好 (相位導(dǎo)數(shù)也連續(xù) ,二階連續(xù) )，頻譜特性更好。 g函數(shù)是連續(xù)的，而 G函數(shù)不連續(xù) 83 2020/10/5 湖南大學(xué)教學(xué)課件：移動通信 概述 GMSK信號設(shè)計舉例： 編碼數(shù)據(jù)速率 1/Tb = 16kb/s 給定 BbTb = [通過濾波器的 ?參數(shù)控制 Bb] 要求 鄰道干擾小于 70dB 則： (ffc)Tb? 鄰道頻率 f與 fc的差，即頻道間隔 ?F = f鄰 fc = 問題：與 MSK情況的頻道間隔比較？ (30dB) 通過合適的數(shù)字調(diào)制增加頻道 84 2020/10/5 湖南大學(xué)教學(xué)課件：移動通信 概述 GFSK調(diào)制 Ｇ aussian Frequency Shift Keying 基帶數(shù)字信號 高斯低通濾波器 矩形脈沖串 ＦＭ調(diào)制器 鐘形脈沖串 調(diào)制指數(shù) Ｇ FＳＫ信號 GFSK比 GMSK容易實現(xiàn) GFSK一般用于無繩電話以及 藍牙技術(shù) 中 (為什么？ ) GMSK的調(diào)制指數(shù)嚴格控制在 (正交 )(精確控制高斯低通放大器增益 ) GFSK的誤碼率比 GMSK的稍高 問題： GFSK與 GMSK的區(qū)別？ 85 2020/10/5 湖南大學(xué)教學(xué)課件：移動通信 概述 QPSK調(diào)制 Quadrature Phase Shift Keying 設(shè)消息符號序列為 {an}，將每兩個消息符號作為一組 (設(shè)組號為 k,對應(yīng)的前后兩個編碼符號為 ak1,ak2)，控制載波信號 [時寬為 Tb]的相位，共有四種情況，相位分別為 ?/ ?/ 3?/ 3?/4。 S(t) = ?k A G(t－ kTbTb/2) cos(?ct + ?k) = ?k A G(t－ kTbTb/2) cos(?ct)cos(?k) ?k A G(t－ kTbTb/2) sin(?ct)sin(?k) 當(dāng) ak1ak2 = +1+1 時， ?k = ?/4 當(dāng) ak1ak2 = +11 時， ?k = ?/4 當(dāng) ak1ak2 = 1+1 時， ?k = 3?/4 一個脈沖寬度傳送兩個消息符號，碼速 2/Tb 86 2020/10/5 湖南大學(xué)教學(xué)課件：移動通信 概述 當(dāng) ak1 = +1 時， 不管 ak2如何 , cos(?k)=1/21/2 當(dāng) ak1 = 1 時， 不管 ak2如何 , cos(?k)=1/21/2 當(dāng) ak2 = +1 時， 不管 ak2如何 , sin(?k)=1/21/2 當(dāng) ak2 = 1 時， 不管 ak2如何 , sin(?k)=1/21/2 當(dāng) ak1ak2 = 11 時， ?k = 3?/4 S(t)= ?k ak1A‘ G(t－ kTbTb/2) cos(?ct) ?k ak2A‘ G(t－ kTbTb/2) sin(?ct) 87 2020/10/5 湖南大學(xué)教學(xué)課件：移動通信 概述 QPSK調(diào)制與 PSK調(diào)制的比較 在傳輸帶寬不變的情況下，碼速可以提高到 2倍 [或者 ?]； 信號的正交性下降，誤碼率有一定提高。 QPSK信號最大 相位跳變 ?? 恒定包絡(luò) 非連續(xù)相位 S(t)= ?k [ak1 cos(?ct) ak2 sin(?ct)] ?G(t－ kTbTb/2) 不考慮幅度系數(shù) 88 2020/10/5 湖南大學(xué)教學(xué)課件：移動通信 概述 Xk = cos(?k)/2 Yk = sin(?k)/2 ak1 ak2 ?k +1 +1 1 1 +1 1 +1 1 ?/4 ?/4 3?/4 3?/4 Xk Yk 0 0 0 0 0 0 0 0 If Xk 0 then ak1= +1 If Xk 0 then ak1= 1 If Yk 0 then ak2= +1 If Xk 0 then ak2= +1 如何理解相干? 89 2020/10/5 湖南大學(xué)教學(xué)課件：移動通信 概述 OQPSK調(diào)制 Offfset Quadrature Phase Shift Keying(偏制四相移鍵控 ) S(t) = ?k A G(t－ kTbTb/2) cos(?ct)cos(?k) ?k A G(t－ kTbTb) sin(?ct)sin(?k) 當(dāng) ak1ak2 = +1+1 時， ?k = ?/4 當(dāng) ak1ak2 = +11 時， ?k = ?/4 當(dāng) ak1ak2 = 1+1 時， ?k = 3?/4 當(dāng) ak1ak2 = 11 時， ?k = 3?/4 信號的 Q分量比 I分量延遲了 Tb/2，即半個脈沖的寬度，在每個相位跳變時刻， I、 Q分量的極性不會同時變化 90 2020/10/5 湖南大學(xué)教學(xué)課件：移動通信 概述 當(dāng) Ik的極性為正時 ,不管 Qk的極性如何 ,相位跳變?yōu)???/2 當(dāng) Ik的極性為負時 ,不管 Qk的極性如何 ,相位跳變?yōu)???/2 當(dāng) Qk的極性為正時 ,不管 Qk+1的極性如何 ,相位跳變?yōu)???/2 當(dāng) Qk的極性為負時 ,不管 Qk+1的極性如何 ,相位跳變?yōu)???/2 OQPSK信號最大 相位跳變 ??/2 I Q I1 Q1 Q2 I2 Tb 2Tb 3Tb 4Tb 5Tb +,+ ,+ , +, OQPSK的相位跳變比 QPSK小，頻譜的滾降 特性比 QPSK好 為什么？ 91 2020/10/5 湖南大學(xué)教學(xué)課件：移動通信 概述 ?/4DQPSK調(diào)制 設(shè)消息符號 {an}比特率為 2/Tb，將每兩個消息符號作為一組，控制載波信號的相位，共有四種情況，相位采用A差分編碼方式 S(t) = ?k A G(t－ kTbTb/2) cos(?ct + ?k) ?k = ?k1 + ??k 當(dāng) ak1ak2 = +1+1 時， ??k = ?/4 當(dāng) ak1ak2 = +11 時， ??k = ?/4 當(dāng) ak1ak2 = 1+1 時， ??k = 3?/4 當(dāng) ak1ak2 = 11 時， ??k = 3?/4 Differencial Quadrature Phase Shift Keying(差分四相移鍵控 ) 92 2020/10/5 湖南大學(xué)教學(xué)課件：移動通信 概述 ?/4DQPSK調(diào)制信號的最大相位跳變?yōu)?3?/4 ? (QPSK) 頻譜特性比 QPSK要好 cos(?ct + ?k) = cos(?ct)Uk sin(?ct)Vk Uk= cos(?k) = cos(?k1 + ??k) = cos(?k1)cos(??k) sin(?k1)sin(??k) Uk= sin(?k) = sin(?k1 + ??k) = sin(?k1)cos(??k) + cos(?k1)sin(??k) Uk = Uk1cos(??k) Vk1sin(??k) Vk = Vk1cos(??k) + Uk1sin(??k) U0=1, V0=0 差分相位編碼 大于 OQPSK,但易實現(xiàn) 93 2020/10/5 湖南大學(xué)教學(xué)課件：移動通信 概述 舉例 : +1 +1 1 +1 1 1 1 +1 +1 1 … ??1=?/4 ??2=3?/4 ??3=3?/4 ??4=3?/4 ??5=?/4 U0=1 U1= U2= 1 U3= U4= 1 U5= V0= V1= V2= 0 V3= V4= 0 V4= S(t)= ?k [Uk cos(?ct) Vk sin(?ct)]?G(t－ kTbTb/2) 不考慮絕對幅度 94 2020/10/5 湖南大學(xué)教學(xué)課件：移動通信 概述 ?/4DQPSK解調(diào)制舉例 :基帶差分檢測 Xk = cos(??k)/4 Yk = sin(??k)/4 ak1 ak2 ??k +1 +1 1 1 +1 1 +1 1 ?/4 ?/4 3?/4 3?/4 Xk Yk 0 0 0 0 0 0 0 0 If Xk 0 then ak1= +1 If Xk 0 then ak1= 1 If Yk 0 then ak2= +1 If Xk 0 then ak2= +1 練習(xí) :證明 95 2020/10/5 湖南大學(xué)教學(xué)課件：移動通信 概述 QAM調(diào)制 設(shè)消息符號為 {an}，將每 m個消息符號作為一組 (組號為k)，控制兩個正交載波信號 [時寬 Tb]的幅度，共有 M=2m種情況 ,稱為 MQAM調(diào)制 S(t) = ?k [Ak G(t－ kTbTb/2) cos(?ct) Bk G(t－ kTbTb/2) sin(?ct)] = ?k C