【正文】 ???????????????kbckkkbckkbckkbckkbcxtTftSaxtaTfxtaTtxtaTtxtaTttS22122c o s2121)(,122122c o s2121222c o s212122c o s21212c o s)(222????????則最小移頻鍵控 (MSK)—— 調(diào)制解調(diào)原理 57 ?鎖相環(huán)鎖定頻率 2?c177。 鑒頻器解調(diào)方式結(jié)構簡單 ， 容易實現(xiàn) 。 xI(t)和 xQ(t)相減就可得到已調(diào) MSK信號。 2 ????????????????????????????????????????????111111112)(c o s02)(s i nkkkkkkaaaaaakkkkkaakaa??且 k為奇數(shù) 且 k為偶數(shù) 所以上式可以寫成： (令 k=2l, l=0, 1, 2, …) ? 122221212c o sc o sc o sc o s?????llllllxxxaxa最小移頻鍵控 (MSK)—— 調(diào)制解調(diào)原理 52 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 161 +1 +1 1 1 1 1 +1 +1 +1 +1 1 +1 1 1 1 +11 1 +1 1 +1 +1 +1 1 +1 +1 +1 1 1 1 +1 +1 10 0 2 π π 3 π 3 π 3 π 4 π 4 π 4 π 4 π 7 π 7 π 7 π 7 π 7 π 9 π1 1 +1 +1 1 1 1 1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 1 1 +1+1 +1 +1 1 1 1 1 +1 +1 +1 +1 1 1 1 1 1 1Tb2 Tb3 Tb4 Tb5 Tb6 Tb7 Tb8 Tb9 Tb10 Tb11 Tb12 Tb13 Tb14 Tb15 Tb16 Tb2 Tb3 Tb4 Tb5 Tb6 Tb7 Tb8 Tb9 Tb10 Tb11 Tb12 Tb13 Tb14 Tb15 Tb16 TbTbkdkakxkc o s xkc o s xkc o sπ t2 Tbakc o s xks i nπ t2Tbakc o s xk圖 2 7 MSK的輸入數(shù)據(jù)與各支路數(shù)據(jù)及基帶波形的關系 最小移頻鍵控 (MSK)—— 調(diào)制解調(diào)原理 53 c o s （ t ）π2 Tbcos ωcts i n （ t ）π2 Tbsin ωctΣ串/ 并TbTb差分編碼akakyMSK( t )+MSK調(diào)制器框圖 最小移頻鍵控 (MSK)—— 調(diào)制解調(diào)原理 輸入二進制數(shù)據(jù)序列經(jīng)過差分編碼和串 /并變換后， I支路信號經(jīng) cos 加權調(diào)制和同相載波 cosωct相乘輸出同相分量 xI(t)。 和 稱為加權函數(shù)。 ； （ 2） 在一個碼元期間內(nèi) ， 信號應包括四分之一載波周期的整數(shù)倍 ， 信號的頻率偏移等于 ， 相應的調(diào)制指數(shù) h=。 在任一個碼元期間 Ts， 若 ak=+1， 則 θk ；若 ak=1， 則 θk線性減小 。 1，故 是分段線性的相位函數(shù) 。 最小移頻鍵控 (MSK)—— 基本原理 43 由附加相位函數(shù) θk的表示式 (2 35)可以看出 ， θk是一直線方程 ， 其斜率為 ， 截距為 xk。 ???bTfh41 最小移頻鍵控 (MSK)—— 基本原理 ( ) c o s 2c k kbS t t a t xT????? ? ?????bbkck TktkTt )1( ????? ??? MSK信號的表示式為 xk 是為了保證 t=kTb時相位連續(xù)而加入的相位常量 令 式中 kkbk xtaT ?? 2?? (2 35) 42 為了保持相位連續(xù)，在 t=kTb時應有下式成立： ][)(1 bkbk kTkT ?? ??2)( 11?kaaxxkkkk ??? ??將式 (2 35)代入式 (236)可得 (236) (237) 式中，若取 xk的初始參考值 x0=0，則 xk=0 或 177。 –相位連續(xù) 187。頻差 Δf=f2f1=1/2Tb, 即調(diào)制指數(shù)為 187。 頻移鍵控調(diào)制 (FSK)—— 性能分析 39 最小移頻鍵控 (MSK) ?MSK(Minimum Frequency Shift Keying) 是 FSK的一種 特殊形式 。 設噪聲分量為加性窄帶高斯噪聲 ， 可分別表示為 ω1支路： )s i n ()()c o s ()( 111111 ???? ??? ttnttn sc)s i n ()()c o s ()( 222222 ???? ??? ttnttn scω2支路 ： 式中 ， nc1(t), ns1(t), nc2(t),ns2(t)是均值為 0， 方差為 的高斯隨機過程 。 包絡檢波法： 帶通濾波器 帶通濾波器 包絡檢波器 包絡檢波器 比較判決 輸入 輸出 ?1 ?2 33 頻移鍵控調(diào)制 (FSK)——解調(diào) 非相干解調(diào)法： –非相干解調(diào)法包括鑒頻法、非相干匹配濾波器法、差分檢測法，過零檢測法等 –FSK 相位連續(xù)時，可采用鑒頻器解調(diào) 輸入 包絡檢波器 包絡檢波器 ssTttTTth????0)(c o s2)( 1?ssTttTTth????0)(c o s2)( 2?匹配濾波器 非相干匹配 濾 波器法 判決電路 輸出 X1(t) X2(t) 34 帶通濾波器相乘器低通濾波器帶通濾波器相乘器低通濾波器c o s ( ω1t + φ1)y1( t )y2( t )c o s ( ω 2 t + φ 2)ω2比較判決定時脈沖x1( t )x2( t )輸出輸入ω1相干解調(diào)法 頻移鍵控調(diào)制 (FSK)—— 解調(diào) 35 設兩個帶通濾波器的輸出分別為 y1(t)和 y2(t)。 FSK的輸出信號形式 (第 n個比特區(qū)間 )為 ??????)c os ()c os (1122)(????ttts 11????nnaa即當輸入為傳號 “ +1”時 ， 輸出頻率為 f1的正弦波；當輸入為空號 “ 1”時 ， 輸出頻率為 f2的正弦波 。 模擬調(diào)制解調(diào) （續(xù)） 23 )]()(s i n[)()()( 0 tttV Uttt c ????? ????但在小信噪比情況下，即 UcV(t)， 由式 (2 14)得 門限效應： 門限AM 同步檢波FMoSoutNoutdBSinNindB模擬調(diào)制解調(diào) （續(xù)） 24 主要內(nèi)容 ?模擬調(diào)制解調(diào) ?數(shù)字頻率調(diào)制 ?數(shù)字相位調(diào)制 ?正交振幅調(diào)制 ?擴展頻譜調(diào)制 ?多載波調(diào)制 25 頻移鍵控調(diào)制 (FSK)——基本原理 設輸入到調(diào)制器的比特流為 ｛ an｝ , an=177。因此增大調(diào)頻指數(shù)可以改善系統(tǒng)的抗干擾能力。 模擬調(diào)制解調(diào) （續(xù)） 21 經(jīng)過低通濾波后，信號的功率為 222221)(mfmfout UktukS ??噪聲的功率為 230022321ccou t UNdNUN ??????????????? ? ???從而得輸出信噪比為 mcfcmfoutoutFNUmUNUkNS02223022 2/232/2/ ??? ?模擬調(diào)制解調(diào) （續(xù)） 22 因為輸入信噪比為 mcfmfccininFNUmFmNUBNUNS0202022/)1(21)1(22/2221???????所以經(jīng)過鑒頻器解調(diào)后， 信噪比的增益為 )1(3// 2 ??? ffininoutout mmNSNSG當調(diào)制信號 um(t)及調(diào)制靈敏度給定的條件下，調(diào)頻接收機輸出的信噪比的改善取決于有效帶寬。ttUtttVttUttyttxttUtntutrccccccccccFM????????????????????????????????)]()(c os [)()]()(s i n[)(a rc t a n)()(tttVUtttVtttcc ???????式中， 經(jīng)限幅器限幅后將為一常量， )(39。（消除接收信號在幅度上可能出現(xiàn)的畸變） ?低通濾波器：為了保證調(diào)頻信號帶寬在給定范圍之內(nèi)。 FM信號解調(diào)可采用鑒頻器或鎖相環(huán)鑒頻 。Fm為調(diào)制頻偏 。適當選擇 mf值是，載頻或某個 邊 頻分量可以為零。 – 邊頻分量的能量主要集中在載波附近。 ?調(diào)頻和調(diào)相：已調(diào)信號可以寫成如下形式 )c o s ()( 0?? ?? tUtu cc))(c o s ()( ttUtu cc ?? ??式中， φ(t)為載波的瞬時相位 12 模擬調(diào)制解調(diào) （續(xù)） ?設調(diào)制信號為 um(t), 則調(diào)頻信號的瞬時角頻率與輸入信號的關系為 或 ?調(diào)頻信號的形式為 ????dukttukdttdtmfmf???0)()()()(式中， kf為調(diào)制靈敏度 ])(c os [)( 0 ??? duktUtu t mfccFM ???13 模擬調(diào)制解調(diào) （續(xù)） ( ) c o s( ) c o s [ s i n ]mmFM c c ffm mfu t U tu t U t m tkUm????? ? ? ?? ?? ?? ??? ? ? ??????假設 則 式中， 為調(diào)制指數(shù) 。相反，擴頻技術使用的傳輸帶寬比要求的最小信號帶寬大幾個數(shù)量級， 擴展頻譜調(diào)制 能獲得很高的頻譜利用率。 – GSM系統(tǒng)采用 GMSK調(diào)制； – IS54系統(tǒng)和 PDC系統(tǒng)采用 ?/4 DQPSK調(diào)制； – IS95 CDMA系統(tǒng)的下行信道采用 QPSK調(diào)制，其上行信道采用OQPSK調(diào)制。 數(shù)字調(diào)制：誤碼率（ Pe）低 ?解調(diào)的可實現(xiàn)性 7 概述 （續(xù)） ?調(diào)制解調(diào)技術研究的主要內(nèi)容 ?調(diào)制的原理及其實現(xiàn)方法 ?已調(diào)信號的頻譜特性 ?解調(diào)的原理和實現(xiàn)方法 ?解調(diào)后的信噪比或誤碼率性能 8 概述 （續(xù)） ?第一代蜂窩移動通信系統(tǒng)采用 模擬調(diào)頻（ FM） 傳輸模擬語音，其信令系統(tǒng)采用 2FSK數(shù)字調(diào)制。 衡量指標：單位頻帶內(nèi)能傳輸?shù)谋忍芈剩?b/s/Hz) – 較強的抗干擾和抗衰落能力 187。 數(shù)字信號傳輸?shù)馁|(zhì)量標準是誤碼率（ Pe） 6 概述 （續(xù)） ?移動通信信道的基本特征 – 帶寬受限 – 干擾和噪聲影響 – 存在衰落現(xiàn)象