【正文】 ?第 2章 調(diào)制解調(diào) 圖 3 . 10 高斯濾波器特性( a ) 頻率特性00 . 20 . 40 . 60 . 811 . 2X = f / RbXb = 0 . 7Xb = 0 . 35Xb = 0 . 2H ( X )3210 1 2 3( b ) 時(shí)間特性00 . 511 . 522 . 53210 1 2 3Xb = 0 . 2Xb = 0 . 35Xb = 0 . 7/ bt Tt ?( )h t圖 給定 xb ,就可以計(jì)算出 H(x)、 h(τ)并畫出它們的特性曲線如圖 。 ?由圖可見， MSK 信號(hào)比一般 2FSK信號(hào)有更高的帶寬效率。 ?功率譜特性如圖 。 21212 2 ( )2 2 ( )c b c b bd b d b bT f T f f T mT f T f f T n? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ??? ? ? ??當(dāng)給定碼元速率 Rb時(shí)可以確定各個(gè)頻率如下： 21/4( 1 ) / 4( 1 ) / 4cbbbf m Rf m Rf m R?? ???? ?????即載波頻率應(yīng)當(dāng)是 Rb/4的整數(shù)倍。 ?圖中可以看到的取值為 0， ?、?、 ?、 3?、 ...（ k=0,1,2… .） 。 圖 3 . 6 2 FSK 信號(hào)的相關(guān)系數(shù)010 . 51 1 . 5hρ圖 第 2章 調(diào)制解調(diào) Mobile Communication Theory MSK信號(hào)的相位路徑、頻率及功率譜 ?由于 h=1/2， MSK的相位約束條件就是 ? ?112k k k ka a k?????? ? ? ??由于 |akak1|總為偶數(shù) ， 所以 初始相位為零時(shí) ， 其后各碼元的初相位為 ?的整數(shù)倍 。 ?h= CPFSK就稱作 最小移頻鍵控 MSK。 第 2章 調(diào)制解調(diào) Mobile Communication Theory ?2FSK信號(hào)的歸一化 互相關(guān)系數(shù) 可以求得如下 （ 為方便討論 ，令它們的初相為零 ） ： ? ? ? ?120s i n 2 s i n 22 c o s c o s( 2 ) ( 2 )bT c b d bb c b d bTTt t d tT T T??? ? ???? ? ??通?？偸??cTb =2?fc/fb 1,或 ?cTb=n?，因此略去第一項(xiàng)，得到 1212sin 2 sin 2 ( ) sin 22 2 ( ) 2d b bd b bT f f T hT f f T h?? ??? ? ??? ? ???Ρh關(guān)系曲線如圖 。 但過小又因兩個(gè)信號(hào)頻率過于接近而不利于信號(hào)的檢測(cè) 。 ?隨著調(diào)制指數(shù) h的增加 ， 信號(hào)的帶寬也在增加 。 （ a ) 相位不連續(xù)的 2 FSK 的功率譜R b T b = 10 1 2 3 1 20 . 040 . 080 . 120 . 16Δ f T bh = 1 . 5h = 0 . 8x =( f fc) Tb0 1 2 3 1 2x =( f fc) Tbh = 0 . 8h = 1 . 5h = 0 . 50 . 20 . 40 . 60 . 81（ b ) 相位連續(xù)的 2 FSK 的功率譜圖 3 . 5 2 FSK 信號(hào)的功率譜圖 第 2章 調(diào)制解調(diào) Mobile Communication Theory ?可以發(fā)現(xiàn) ， 在相同的調(diào)制指數(shù) h情況下 ， CPFSK的帶寬要比一般的 2FSK帶寬要窄 。 s2 F SK( t )b ( t )f1f1f1f2f2f21 1 10 0 0( a ) 相位不連續(xù)的 F S K 波形22c o s ( )t?? ?11c o s ( )t?? ?( b ) 相位連續(xù)的 F S K 波形b ( t )1 1 10 0 0s2 F SK( t )c ( t )f 1 f 1 f 1 f 2 f 2f 2() t?（ 載波 ）圖 3 . 4 2 FSK 信號(hào)的波形圖 第 2章 調(diào)制解調(diào) Mobile Communication Theory ?由圖 ， 相位不連續(xù)的 2FSK信號(hào)在碼元交替時(shí)刻 ， 波形是不連續(xù)的 ， 而 CPFSK信號(hào)是連續(xù)的 ， 這使得它們的功率譜特性很不同 。 ?這關(guān)系就是 相位約束條件 。在一個(gè)碼元時(shí)間內(nèi)，它們分別用兩個(gè)不同頻率 f1， f2的正弦信號(hào)表示，例如 : 式中 1 1 2 22 , 2ff? ? ? ??? ,定義 載波角頻率 (虛載波 ) 為 ： 122 ( ) / 2cc f? ? ? ?? ? ?ω 1, ω 2對(duì) ω c 的 角頻偏 為 ： 122 | | / 2dd f? ? ? ?? ? ?第 2章 調(diào)制解調(diào) Mobile Communication Theory 定義 調(diào)制指數(shù) h: 12| | 2 2 /b d b d bh f f T f T f R? ? ? ? ?根據(jù) ak ,h ,Tb可以重寫一個(gè)碼元內(nèi) 2FSK信號(hào)表達(dá)式 : ? ?( ) c o s( ) c o sc o s ( )F S K c k d k c k kbckhs t t a t t a tTtt?? ? ? ? ?????? ? ? ? ? ? ? ???????式中 稱作 附加相位 。 第 2章 調(diào)制解調(diào) 移動(dòng)通信中的調(diào)制技術(shù) 標(biāo)準(zhǔn) 服務(wù)類型 調(diào)制技術(shù) 信道帶寬 GSM 蜂窩 GMSK 200 kHz DCS1800 蜂窩 GMSK 200 kHz IS54 蜂窩 ?/4DQPSK Hz IS95 蜂窩 QPSK/BPSK Hz PDC 蜂窩 ?/4DQPSK 25 kHz CT2 無繩 GFSK 100 kHz DECT 無繩 GFSK 1728 kHz PHS 無繩 ?/4DQPSK 300 kHz PACS 個(gè)人通信 ?/4DQPSK 300 kHz 第 2章 調(diào)制解調(diào) Mobile Communication Theory 相位連續(xù)的 FSK ?2FSK信號(hào) ? 設(shè)要發(fā)送的數(shù)據(jù)為 ak=177。 ? 抗干擾性 1 主要體現(xiàn)通信系統(tǒng)的質(zhì)量指標(biāo)即可靠性 2 調(diào)制信號(hào)具有較小的功率譜占有率 3 要求功率譜主瓣占有盡可能多的信號(hào)能量，具有快速滾降特性，帶外衰減大、旁瓣小 ? 頻譜有效性 1 主要體現(xiàn)通信系統(tǒng)的數(shù)量指標(biāo)，即有效性 2 頻帶利用率： bit/s/Hz 第 2章 調(diào)制解調(diào) 影響調(diào)制方式的選擇的主要因素 : 1. 頻帶利用率： 在數(shù)字調(diào)制中，常用帶寬效率 hb 來表示它對(duì)頻譜資源的利用效率，它定義為 hb ＝ Rb/B,其中 Rb為比特速率， B為無線信號(hào)的帶寬。第 2章 調(diào)制解調(diào) 第 2章 調(diào)制解調(diào) 概述 數(shù)字頻率調(diào)制 數(shù)字相位調(diào)制 正交振幅調(diào)制 (QAM) 擴(kuò)展頻譜調(diào)制 多載波調(diào)制 思考題與習(xí)題 第 2章 調(diào)制解調(diào) 概 述 ? 調(diào)制 就是對(duì)消息源信息進(jìn)行編碼的過程，其目的就是使攜帶信息的信號(hào)與信道特性相匹配以及有效的利用信道。 ? 多徑衰落、多普勒頻率擴(kuò)展；日益增加的用戶數(shù)目，無線信道頻譜的擁擠這些因素對(duì)調(diào)制方式的選擇都有重大的 影響 第 2章 調(diào)制解調(diào) 移動(dòng)通信調(diào)制解調(diào)技術(shù)特點(diǎn) : ? 移動(dòng)通信面臨的無線信道問題 – 多徑衰落、干擾 (自然，人為， ISI)、頻率資源有限 ? 移動(dòng)通信對(duì)調(diào)制解調(diào)技術(shù)的要求 1 頻譜資源有限 → 高的帶寬效率 2 用戶終端小 → 高的功率效率，抗非線性失真能力強(qiáng) 3?? 鄰道干擾 → 低的帶外輻射 4 多徑信道傳播 → 對(duì)多徑衰落不敏感，抗衰落能力強(qiáng) 5 干擾受限的信道 → 抗干擾能力強(qiáng) 6 解調(diào)一般采用非相干方式或插入導(dǎo)頻的相干解調(diào) 7 產(chǎn)業(yè)化問題 → 成本低易于實(shí)現(xiàn) ? 調(diào)制方案的性能評(píng)估 ： 功率效率和帶寬效率 第 2章 調(diào)制解調(diào) 調(diào)制解調(diào)的主要功能 ? 頻譜搬移，實(shí)現(xiàn)基帶信號(hào)搬移到相應(yīng)的頻段 實(shí)現(xiàn)可以分為兩步：首先進(jìn)行基帶信號(hào)調(diào)制，然后上變頻到所需的頻段。 2. 功率效率： 指保持信息精確度的情況下所需的最小信號(hào)功率（或者說最小信噪比） 3. 已調(diào)信號(hào)恒包絡(luò) 4. 易于解調(diào) 5. 帶外輻射： 一般要求達(dá)到 60到 70dB ? 在移動(dòng)通信系統(tǒng)中，采用何種調(diào)制方式，要綜合考慮上述各種因素。 1,碼元長(zhǎng)度為 Tb。 ))1(()( bbkbkk TktkTtThat ??????? ??? 相位連續(xù)的 FSK 第 2章 調(diào)制解調(diào) Mobile Communication Theory 附加相位 是 t 的線性函數(shù)，其中斜率為 ， 截距為 ，其特性如右圖 /kba h T?k? 產(chǎn)生 2FSK信號(hào)兩種不同的方法： 開關(guān)切換方法 （相位不連續(xù)）和 調(diào)頻 （相位連續(xù)），如下圖 ( a ) 開關(guān)切換 ( b ) 調(diào)頻方式圖 3 . 3 2 FSK 信號(hào)的產(chǎn)生a k? ?11c o s t?? ?? ?22c o s t?? ?2()FSKSta k ( t )FM2()F S KSt 相位連續(xù)的 FSK 第 2章 調(diào)制解調(diào) Mobile Communication Theory ?所謂 相位連續(xù) 是指不僅在一個(gè)碼元持續(xù)期間相位連續(xù) ，而且在從碼元 ak1到 ak轉(zhuǎn)換的時(shí)刻 kTb， 兩個(gè)碼元的相位也相等 ， 即 即 這樣就要求滿足關(guān)系式 : ? ?11k k k ka a h k? ? ???? ? ? ? 相位連續(xù)的 FSK )()( 1 bkbk kTkT ?? ??11 ?? ??????? kbbkkbbk kTThakTTha ????第 2章 調(diào)制解調(diào) Mobile Communication Theory ?即：要求當(dāng)前碼元的初相位由 前一碼元的初相位 、 當(dāng)前碼元ak和 前一碼元 ak1來決定 。 ?這兩種相位特性不同的 FSK信號(hào)波形如圖 。 ?圖 。 這意味著前者的頻帶效率要高于后者 。 從頻帶效率考慮 ， 調(diào)制指數(shù) h不宜太大 。 ?所以應(yīng)當(dāng)從它們的相關(guān)系數(shù)以及信號(hào)的帶寬綜合考慮 。 第 2章 調(diào)制解調(diào) Mobile Communication Theory ?從圖中可以看出 ， 當(dāng)調(diào)制指數(shù) h=， 1， ， … .時(shí) ， ?=0, 即兩個(gè)信號(hào)是正交的 。 它是在兩個(gè)信號(hào)正交的條件下 ， 對(duì)給定的 Rb有最小的頻差 。 ?相位路徑的例子如圖 ，其中初始相位為零 。 圖 3 . 7 附加相位的相位路徑t / Tbk?0?3 ?2 ???2 ??3 ?? 1 1 1+ 1 + 1 + 1 + 11 2 3 4 5 6...()t圖 第 2章 調(diào)制解調(diào) Mobile Communication Theory 在 MSK信號(hào)中，碼元速率 Rb=1/Tb、峰值頻偏 fd 和兩個(gè)頻率 f f2存在一定的關(guān)系。 MSK信號(hào)的相位路徑、頻率及功率譜 第 2章 調(diào)制解調(diào) Mobile Communication Theory ?MSK的功率譜為 ? ? ? ?? ?2222c o s [ 2 ]1614cbbM S Kcbf f TATWff f T???? ?????????????式中 A為信號(hào)的幅度。 ?為便于比較，圖中也給出一般 2FSK信號(hào)的功率譜特性。 圖 3 . 8 M S K 的功率譜 2 1 0 1 2 40 200M S K2 FSKf / R b MSK信號(hào)的相位路徑、頻率及功率譜 圖 第 2章 調(diào)制解調(diào) Mobile Communication Theory 高斯最小移頻鍵控 GMSK GMSK是一種 恒包絡(luò)調(diào)制 方式，可以采用功率效率高而