【正文】 ?對已調(diào)信號的要求 – 已調(diào)信號的頻譜窄和帶外衰減快 187。 數(shù)字調(diào)制的調(diào)制信號為數(shù)字型正弦調(diào)制 187。 本質(zhì)上并無什么不同，它們同屬正弦載波調(diào)制 – 不同點： 187。 移動信道 信宿 噪聲 信息源 信 源 譯 碼 信 道 譯 碼 解調(diào)器 信 源 編 碼 調(diào)制器 信 道 編 碼 3 概述 （續(xù)） ?調(diào)制：把要傳輸?shù)男盘栕儞Q成適合信道傳輸?shù)男盘柕倪^程 – 調(diào)制信號：調(diào)制器的輸入信號（調(diào)制前） – 已調(diào)信號：調(diào)制器的輸出信號（調(diào)制后） – 載波信號：高頻正弦波信號 – 已調(diào)信號 =調(diào)制信號 *載波 ?解調(diào)：接收端將已調(diào)信號還原成要傳輸?shù)脑夹盘柕倪^程 4 概述 （續(xù)） ?按照調(diào)制器輸入信號 (調(diào)制信號 )的形式，調(diào)制可分為模擬調(diào)制 (或連續(xù)調(diào)制 )和數(shù)字調(diào)制。1 第二章 調(diào)制解調(diào) 2 概述 ?調(diào)制在通信系統(tǒng)中占有十分重要的地位。 ?只有經(jīng)過調(diào)制才能將基帶信號轉(zhuǎn)換成適合于信道傳輸?shù)囊颜{(diào)信號 ?調(diào)制對系統(tǒng)的傳輸有效性和可靠性都有很大的影響。 ?模擬調(diào)制是利用輸入的模擬信號直接調(diào)制 (或改變 )載波 (正弦波 )的振幅、頻率或相位 – 調(diào)幅 (AM) – 調(diào)頻 (FM) – 調(diào)相 (PM) ? 數(shù)字調(diào)制是利用數(shù)字信號來控制載波的振幅、頻率或相位 – 振幅鍵控 (ASK) – 頻移鍵控 (FSK) – 相移鍵控 (PSK) 5 概述 （續(xù)） ?數(shù)字調(diào)制與模擬調(diào)制 – 相同點： 187。 模擬調(diào)制的調(diào)制信號為連續(xù)性正弦調(diào)制 187。 模擬信號傳輸?shù)馁|(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)是信噪比（ S/N） 187。 頻率利用率高 187。 模擬調(diào)制：輸出信噪比（ S/N）大 187。 ?第二代數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)傳送的語音都是經(jīng)過語音編碼和信道編碼后的數(shù)字信號。 ?第三代蜂窩移動通信系統(tǒng)采用 MQAM、 QPSK或 8PSK調(diào)制 – 由于帶寬資源受限，目前所有調(diào)制技術(shù)的主要設(shè)計思路就是最小化傳輸帶寬。 ?第四代蜂窩移動通信系統(tǒng)將采用 多載波調(diào)制 方式 9 主要內(nèi)容 ? 模擬調(diào)制解調(diào) – FM ? 數(shù)字頻率調(diào)制 – FSK、 MSK、 GMSK、 GFSK ? 數(shù)字相位調(diào)制 – PSK、 QPSK 、 OQPSK 、 ?/4 DQPSK ? 正交振幅調(diào)制 – QAM ? 擴展頻譜調(diào)制 ? 多載波調(diào)制 10 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 11 模擬調(diào)制解調(diào) ?以模擬調(diào)頻為例說明調(diào)制解調(diào)的過程及其信號特征和性能 ?設(shè)載 波 信號為 –Uc——載波信號的振幅 –ωc——載波信號的角頻率 –θ0——載波信號的初始相位 ?調(diào)幅：由于信道快衰落會使模擬調(diào)幅產(chǎn)生附加調(diào)幅而造成失真，已很少采用。 將式 (2 7)展開成級數(shù)得 ??. ..])2s i n [ ()(])2s i n [ ()(])s i n [ ()(])s i n [ ()(s i n)()(22110??????????????tmJtmJtmJtmJtmJUtucfcfcfcfcfcFM?????14 式中， Jk(mf)為 k階第一類貝塞爾函數(shù)： ???????02)!(!)2/()1()(jkjfjfk jkjmmJUc/2UcJ2( mf)J1( mf)J0( mf)J1( mf)J2( mf)0 ωcΩ2π B = 2 ( mf+ 1 )Ω振幅ωFM信號的頻譜 （ mf=2) 模擬調(diào)制解調(diào) （續(xù)） 15 ?FM信號的頻譜特性 – 已調(diào)信號包括載頻分量 ?c和無窮多個邊頻分量(?c+k?)，邊頻分量的譜線間隔為調(diào)制角頻率 ?，且對稱分布在載波分量的兩側(cè)。 – 載波分量和 邊 頻分量的大小有相應(yīng)的各階貝塞爾函數(shù)所確定。 模擬調(diào)制解調(diào) （續(xù)） 16 若以 90%能量所包括的譜線寬度 (以載頻為中心 )作為調(diào)頻信號的帶寬 ， 則可以證明調(diào)頻信號的帶寬為 )(2)1(2 mmmf FfFmB ?????式中 ， Fm=Ω/2π為調(diào)制頻率 ， Δfm=mf 若以 99%能量計算 ， 則調(diào)頻信號的帶寬為 mff FmmB ???? )1(2 FM信號的產(chǎn)生可以用壓控振蕩器 (VCO)直接調(diào)頻 ， 也可以將調(diào)制信號積分后送入調(diào)相器進行 “ 間接調(diào)頻 ” 。 模擬調(diào)制解調(diào) （續(xù)） 17 積分器 調(diào)相器 um(t) uFM(t) f0 間接調(diào)頻 電壓振蕩器 VCC um(t) uFM(t) 直接調(diào)頻 信號的調(diào)制框圖 模擬調(diào)制解調(diào) （續(xù)） 18 調(diào)頻信號的解調(diào)框圖： ?前置放大器：帶寬為 B=2(mf+1)Fm ?限幅器：防止有效帶寬隨調(diào)制信號的振幅的增加而變寬，因信道的寬度是給定的。 uFM(t) 前置放大器 B=2(mf+1)Fm 限幅器 鑒頻器 低通 濾波器 噪聲 n(t) 解調(diào)器 r(t) 模擬調(diào)制解調(diào) （續(xù)） 19 在限幅器前 ， 信號加噪聲可表示為 )(c o s)()](c o s [ ()())(c o s ()s i n ()()c o s ()())(c o s ()()()(39。 tUc(214) 模擬調(diào)制解調(diào) （續(xù)） 20 在大信噪比情況下，即 UcV(t), 有 ccccUtyttttUtVttt)()()]()(s i n [)()()(??????????????dttdyUtukdttdyUdttddttdtucmfccout)(1)()(1)()()(?????????鑒頻器的輸出為 式中，第一項為信號項，第二項為噪聲項。而帶寬是由調(diào)頻指數(shù) mf決定的。這一結(jié)論再一次證明了抗干擾的基本概念 ：用帶寬來換取抗干擾能力。 1, n=∞~+∞。 26 如 {an}用數(shù)字信號 u(t)表示，則二進制 FSK（ 2FSK)波形為 1 0 0 1 0 1 u(t) S(t)=cos(?1t+ ? 1) S(t)=cos(?2t+?2) 頻移鍵控調(diào)制 (FSK)——基本原理 27 數(shù)字鍵控法 實現(xiàn)二進制移頻鍵控信號的原理圖 振蕩器 1f1選通開關(guān)反相器基帶信號選通開關(guān)振蕩器 2f2相加器e2 FS K( t )頻移鍵控調(diào)制 (FSK)——基本原理 28 二進制移頻鍵控信號的時間波形 aak 1 0 1 1 0 0 1ts ( t )ts ( t )bttcde ttfg t2 F S K 信號頻移鍵控調(diào)制 (FSK)——基本原理 29 令 ??0110??nnbb11????nnaa11????nnaa則 s(t)可表示為 )c os ()()c os ()()( 2211 ???? ?????? ?? tnTtgbtnTtgbts snsnn且令 g(t)為寬度 Ts的矩形脈沖， 頻移鍵控調(diào)制 (FSK)——頻譜特性 30 令 g(t)的頻譜為 G(ω), an取 +1和 1的概率相等，則 s(t)的功率譜表達式為 )()([)0(161])([)([161)()([)0(161])()([161)(222222211222121ffffGfffGffGfffffGfffGffGffPsssss????????????????????頻移鍵控調(diào)制 (FSK) ——頻譜特性 31 Ps( f )f0=（ f1+ f2）2f2－ f1f1－ fsf1f0f2f2＋ fsoFSK信號的功率譜 sfffB 212 ???頻移鍵控調(diào)制 (FSK)——頻譜特性 32 頻移鍵控調(diào)制 (FSK)——解調(diào) ? FSK的解調(diào)有包絡(luò)檢波法、非相干解調(diào)法和相干解調(diào)法。 它們包括有用信號分量和噪聲分量 。 2n?頻移鍵控調(diào)制 (FSK)—— 性能分析 36 發(fā)“ +1”時： ? )s i n ()()c o s ()()c o s ()( )s i n ()()c o s ()( 1111111112222222????????????????????ttnttntatyttntntyscsc? )s i n ()()c o s ()( )s i n ()()c o s ()()c o s ()( 11111122222222????????????????????ttntntyttnttntatyscsc發(fā)“ 1”時： 經(jīng)過相乘器和低通濾波后的輸出有： 發(fā)“ +1”時： ? )()( )()( 11 22 tnatx tntx cc???? )()( )()( 11 22 tntx tnatx c c? ??發(fā)“ 1”時： 頻移鍵控調(diào)制 (FSK)—— 性能分析 37 設(shè)在取樣時刻 ， x1(t)和 x2(t)對應(yīng)的樣點值為 x1和 x2，nc1(t)和 nc2(t)對應(yīng)的樣點值為 nc1和 nc2， 則在輸入 “ +1”和“ 1”等概的條件下 ， 誤比特率就等于發(fā)送比特為“ +1”(或 “ 1”)的誤比特率 ， 即 )0()()( 212121 ????????? cccce nnaPnnaPxxPP由于 nc1(t)和 nc2(t)是均值為 0， 方差為 的高斯隨機過程 ， 則有 z=a+nc1nc2是均值為 a、 方差為 量 ， 從而有 2n?22 2 nz ?? ??? ?? ???? ?????????0 2/)(022121)( 22 re r f cdzedzzfPzazze???頻移鍵控調(diào)制 (FSK)—— 性能分析 38 式中 ， 為輸入信噪比 ,erfc(x)為互補誤差函數(shù) ， 22 2/nar??dzexe r f cxz? ? ?? 22)(?FSK調(diào)制方法的主要問題是由于相鄰碼元相位不連續(xù)，頻率跳變將引起較大的功率譜旁瓣，頻譜效率低，因而只能應(yīng)用于低速傳輸系統(tǒng)中。 ?MSK稱為最小移頻鍵控，有時也稱為快速移頻鍵控(FFSK) – 所謂“最小”是指這種調(diào)制方式能以最小的調(diào)制指數(shù)； – 而“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 40 最小移頻鍵控 (MSK) ?MSK滿足兩個條件 –調(diào)頻指數(shù) h= 187。調(diào)頻指數(shù) h=，移頻鍵控信號具有最小頻偏、最小占有帶寬，并有最好的相干檢測誤碼性能。由于相位連續(xù)，可以克服一般移頻鍵控碼元交替過程中存在相位跳變，使頻譜的邊帶下降很多，頻譜變窄。 π(模 2π)k=0, 1, 2, … 上式即反映了 MSK信號前后碼元區(qū)間的相位約束關(guān)系， 表明 MSK信號在第 k個碼元的相位常數(shù)不僅與當(dāng)前碼元的取值 ak有關(guān)，而且還與前一碼元的取值 ak1及相位常數(shù) xk1有關(guān)。 由于 ak的取值為 177。 因此 ， MSK的整個相位路徑是由間隔為 Tb的一系列直線段所連成的折線 。 2kba tT?2?2?最小移頻鍵控 (MSK)—— 基本原理 2kba tT?44 在給定輸入序列 ｛ ak｝ 情況下 ， MSK的相位軌跡 3 π / 2ππ/ 20π /