【正文】 6QAM星座 方型 16QAM星座 只有兩個振幅值 有三種振幅值 8種相位 12種相位 在衰落信道中星型 16QAM比方型 16QAM星座更具有吸引力 振幅相位聯(lián)合鍵控系統(tǒng)（ APK）：16QAM原理 MPSK信號星座圖上信號點間的最小距離為 ??????? Md M P S K ?s in21212???? MLd M Q A MMQAM信號矩形星座圖上信號點間的最小距離為 若已調(diào)信號的最大幅度為 1 M=4 時， d4PSK=d4QAM，實際上， 4PSK和 4QAM的星座圖相同。 M=16時， d16QAM =，而 d16PSK=； 當 M大于 4時， MQAM的抗噪聲性能優(yōu)于 MPSK，且隨著 M的增加，這種優(yōu)勢越明顯 M＝ 64時， d64QAM =， d64PSK= 振幅相位聯(lián)合鍵控系統(tǒng)（ APK）：16QAM原理 1 2 s in 0 .3 916d A A?????????216 10Q A MPB?當 M大于 4時， MQAM的抗噪聲性能優(yōu)于 MPSK，且隨著 M的增加，這種優(yōu)勢越明顯 在平均功率相等的情況下， 16QAM的相鄰信號最小距離超過 16PSK約 ，也就是抗干擾的能力更強。 16QAM 最小距離 2B 16PSK 216 PSKPA?161620 .3 9Q A MP S Kd BdA? 1616 A MP SKdBd dBd?? ?????1 6 1 6Q A M P S KPP?16QAM信號的調(diào)制與解調(diào) 恒包絡(luò)調(diào)制 ? 研究對象：恒包絡(luò)調(diào)制 ? 研究目的：尋找適合于實際信道條件的調(diào)制方式 恒包絡(luò)調(diào)制 :問題的提出 恒包絡(luò)調(diào)制：調(diào)制信號的幅度不變 模擬調(diào)制：調(diào)頻、調(diào)相 數(shù)字調(diào)制： OQPSK、 ?/4DQPSK 、 MSK、 GMSK 這種調(diào)制可用硬限幅的方法去除干擾引起的幅度變化，具有一定的抗干擾性能 經(jīng)過帶限處理后的 QPSK信號將不再是恒包絡(luò) 具有恒包絡(luò)特性。調(diào)制后的信號的頻譜將無限寬 當相鄰碼元間發(fā)生 180176。 相移時，限帶后的包絡(luò)甚至會出現(xiàn)包絡(luò)為 0的現(xiàn)象 經(jīng)非線性放大器之后，包絡(luò)的起伏雖然可以減弱或消除，但同時卻會使頻譜擴展，其旁瓣對鄰近頻道的信號形成干擾，發(fā)送時的帶限濾波將完全失去作用 2()A SKPfcffcbff ?cbff ?cf?cbff??cbff??0B2ASK 第一旁瓣峰值比主峰衰減 14dB 2ASK功率譜 恒包絡(luò)調(diào)制 ? MSK（最小頻移鍵控） ? GMSK（高斯最小頻移鍵控） MSK（最小頻移鍵控） ? 有時也稱為快速移頻鍵控（ FFSK)。 ?“最小”是指這種調(diào)制方式能以最小的調(diào)制指數(shù) ()獲得正交信號 ?“快速”是指在給定同樣的頻帶內(nèi)， MSK能比 2PSK的數(shù)據(jù)傳輸速率更高，且在帶外的頻譜分量要比 2PSK衰減的快 MSK（最小頻移鍵控） 調(diào)制指數(shù)： ? ?112( ) c o s 2 , 0b ssEs t f t t TT ?? ? ?? ?222( ) c o s 2 , 0b ssEs t f t t TT ?? ? ?2FSK信號 21( ) / sh f f f??120 ( ) ( ) 0sT s t s t d t ??兩信號正交 MSK（最小頻移鍵控） ( ) c o s ( )2 kM S K c kSas t w t tTp j= + +( 1 ) ssk T t k T ＃( ) , ( 1 )2 kk k SSat t k T t k TTpqj=+ ＃ +MSK信號 ( ) c o s[ ( ) ]M S K c ks t t twq=+其中 令 θk(t)稱為附加相位函數(shù)； ωc為載波角頻率； Ts為碼元寬度；ak為第 k個輸入碼元 ， 取值為 177。 1； φk為第 k個碼元的相位常數(shù) ， 在時間 kTs≤t≤(k+1)Ts中保持不變 ， 其作用是保證在 t=kTs時刻信號相位連續(xù) 。 MSK（最小頻移鍵控） () 2 kk c kSat t tT?? ? ?? ? ?()124kkcsd t afd t Tfpp = + =14c Sf T+14c Sf T1a =+1a =調(diào)制指數(shù)： 10 . 52 sshTT? ? ? MSK（最小頻移鍵控） ? ? ? ?scscssTfTfTffTff?????44s i n)(2)(2s i n1212 ????一般 2FSK兩個波形的相關(guān)系數(shù) : 相關(guān)系數(shù)為 0的條件是 : STnfff 2 112 ?????n的最小值是 1，對應(yīng)最小正交頻移鍵控。 MSK（最小頻移鍵控） 上式還表明 ， MSK信號在每一碼元周期內(nèi)必須包含四分之一載波周期的整數(shù)倍 。 fc 1()4c SmfNT=+相應(yīng)地 MSK信號的兩個頻率可表示為 11 1 1()44c Smf f NTT= = +21 1 1()44c Smf f NTT+= + = +MSK的相位特點 : 相位約束條件： 若 則 ????? ?? )1(2)( 11 kaa kkkk ??????????????1111)1( kkkkkkaakaa當當???00 ?? )2m o d0 ??? （或?kMSK信號的特點 ? 振幅恒定 ? 頻偏固定 h= ? 相位變化 π/2 ? 碼元周期是四分之一載波周期的整數(shù)倍 ? 碼元轉(zhuǎn)換時刻相位連續(xù) MSK（最小頻移鍵控） ???? )2c o s ()( kSkcM S K tTatts ???c o s c o s ( ) c o s c o s s i n ( ) s i n22k c k k cSSttw t a w tTTppfJ 振蕩f ＝1 / 2 Tb差分編 碼輸入數(shù) 據(jù)akck串/ 并變換振蕩f ＝ fc移相9 0 176。Σ延遲 Tb帶通濾波器M S K信號IkQkIk c o s ( π t / 2 Tb)c o s ( π t / 2 Tb)s i n ( π t / 2 Tb)Qk s i n ( π t / 2 Tb)－ Qk s i n ( π t / 2 Tb) s i n ωctIk c o s ( π t / 2 Tb) c os ωctMSK解調(diào)器 L P F197。 208。 190。 246。181。 231。 194。 L P F197。 208。 190。 246。181。 231。 194。 178。 162。 / 180。 174。177。 228。 187。 187。178。 238。 214。210。 235。 194。 235。212。 216。 178。 168。187。 214。 184。 180。202。 228。 200。 235。202。 228。 179。 246。c o s ?cts i n ?ctB P F 鑒頻 L P F 抽樣判決輸出輸入MSK信號的功率譜 MSK能量集中在頻率較低處 能量集中在頻率較高處 與頻率 f 2成反變比 與頻率 f 4成反變比 GMSK（高斯最小頻移鍵控） ? 目的：改善 MSK譜利用率 ? 方法：在頻率調(diào)制之前用一個低通濾波器對基帶信號進行預(yù)濾波。低通濾波可以除去 s (t)中的高頻分量，得到比較緊湊的功率譜 ? 低通濾波器的選擇原則： （ 1）窄的帶寬和尖銳的過渡帶； （ 2）低峰突的沖激響應(yīng)； （ 3）保持輸出脈沖的面積不變，以保證 ?/2的相移 GMSK（ Gauss Minimun Shift Keying） 低通濾波器的沖激響應(yīng) 2 2 2() tGh t e??????頻率響應(yīng)函數(shù) 22() fGH f e ???l n 2 0 . 5 8 8 72 BB? ??H (f )是對稱于 f=0的鐘形 高斯濾波器 GMSK：調(diào)制前先利用高斯濾波器將基帶信號成形為高斯形脈沖，然后再進行MSK調(diào)制，這樣一種調(diào)制方式稱為高斯最小頻移鍵控 GMSK濾波器可以利用 3dB基帶帶寬 B和基帶碼元間隔 T完全定義。因此，習慣使用BT乘積定義 GMSK。注意， MSK信號等價為 BT乘積無窮大的 GMSK信號。 3dB基帶帶寬 GMSK 當 BT乘積減小時，旁瓣電平衰減非常快 第二個旁瓣的峰值比主瓣低30dB還多 第二個旁瓣的峰值比主瓣低20dB BT乘積愈小，所對應(yīng)的 GMSK信號的功率譜愈緊湊，譜利用率愈好 GMSK GMSK優(yōu)點： （ 1）既可以像 MSK那樣相干檢測，也可以像 FSK那樣非相干檢測。 （ 2） GMSK最吸引人的性能是它既具有出色的功率利用率（因為 GMSK信號是恒包絡(luò)的），又具有很好的譜利用率。 GMSK缺點：存在碼間串擾，降低了可靠性。 一矩形脈沖 rec(t/T)=uT(t+T/2)通過高斯濾波器之后，成形的高斯脈沖為 ? ? ? ?222121222( ) e x pl n 2 l n 2tTs tTB T xh t B T d x?? ?????? ?????它是非因果的，因此在實際應(yīng)用中必須使用截尾的高斯脈沖 GMSK 具有一個比 T大的寬度，所以高斯濾波器在發(fā)射信號中會產(chǎn)生碼間串擾 當 BT值減小時，引入的碼間串擾值會增大 BT值愈小，功率譜愈緊湊，但引入的碼間串擾會破壞接收機性能，其負面影響是使誤碼率升高 02 beEpQn??AWGN ?是一常數(shù)，與 BT乘積有關(guān)。當 BT=，由高斯濾波產(chǎn)生的碼間串擾所引起的誤碼率將達到最小。BT= 6 正弦載波數(shù)字調(diào)制：小結(jié) 1 ? 正弦載波數(shù)字調(diào)制是提高數(shù)字信息傳輸有效性和可靠性的重要手段； ? 在 AWGN（加性高斯白噪聲）信道條件下， PSK的誤碼性能最優(yōu)，其次是 DPSK、 FSK和 ASK； ? 從實現(xiàn)調(diào)制系統(tǒng)的復(fù)雜性看，基于非相干解調(diào)的FSK和 ASK系統(tǒng)的復(fù)雜性較低， PSK或 DPSK系統(tǒng)的實現(xiàn)成本要高一些；從對頻譜的利用效率看，PSK、 DPSK、 ASK系統(tǒng)比 FSK要高 6 正弦載波數(shù)字調(diào)制：小結(jié) 2 ? 數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的基本作用是將數(shù)字信息序列映射為合適的信號波形，以便發(fā)射到（無線）信道中去。 ? 數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)對頻譜資源的利用程度和抗噪聲能力是我們考察數(shù)字調(diào)制方式的重要指標。 ? 因此，本章在詳細說明基本調(diào)制方式的原理后，還介紹了一些比基本調(diào)制系統(tǒng)抗噪聲性能和 /或頻譜利用率更高的調(diào)制方式，主要包括：多進制的調(diào)制（ MASK、 MFSK、 MPSK等）、 QAM、MSK和 GMSK等。 6 正弦載波數(shù)字調(diào)制：小結(jié) 3 ? AWGN信道條件下，且頻帶利用率相同，進制數(shù)大于四時， QAM比 MPSK的抗噪聲性能優(yōu)，功率利用率高； ? MSK和 GMSK等調(diào)制方式與普通的 ASK、FSK、 PSK或 DPSK和 QAM調(diào)制方式相比，已調(diào)信號對鄰道的干擾小，有效提高了頻譜資源的使用效率。 6 正弦載波數(shù)字調(diào)制：小結(jié) 4 ? 數(shù)字調(diào)制理論與技術(shù)發(fā)展迅速，人們探索性能更佳的新調(diào)制方式的工作從未停止過，目前研究熱點和比較流行的調(diào)制方式有： ? TCM（格狀編碼調(diào)制）：在普通 56kbps調(diào)制解調(diào)器中得到應(yīng)用） ? OFDM（正交頻分復(fù)用調(diào)制）：在 ADSL（非對稱數(shù)字用戶環(huán)）系統(tǒng)和短波調(diào)制解調(diào)器中得到廣泛應(yīng)用） ? CDMA（碼分多址）：在移動通信系統(tǒng)中得到應(yīng)用） ? CCK（補碼鍵控調(diào)制）：在無線局域網(wǎng)（ WLAN）中廣泛使用）