第3章數(shù)字調(diào)制解調(diào)技術(shù)-在線瀏覽
2024-12-01 16:13本頁面
【正文】 信中的調(diào)制解調(diào)技術(shù) 電子信息工程系通信技術(shù)教研室 移動(dòng)信道的基本特征如下： ①帶寬有限，它取決于可使用的頻率資源和信道的傳播特性； ②干擾和噪聲的影響較大，這主要是由移動(dòng)通信工作的電磁環(huán)境所決定的； ③存在著多徑衰落。移動(dòng)通信是一種多波道系統(tǒng)，調(diào)制信號(hào)功率譜帶外輻射對(duì)鄰道產(chǎn)生干擾，使性能下降。 （ 2）誤碼性能好。因此，必須根據(jù)抗衰落和干擾能力來優(yōu)選調(diào)制方案。 第 3章 移動(dòng)通信中的調(diào)制解調(diào)技術(shù) 電子信息工程系通信技術(shù)教研室 （ 3）能接受差分檢測(cè)，易于解調(diào)。 一般的數(shù)字調(diào)制技術(shù)，如幅移鍵控（ ASK）、相移鍵控（ PSK）和頻移鍵控（ FSK），因傳輸效率低而無法滿足移動(dòng)通信的要求。目前已在數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用的數(shù)字調(diào)制方案分為如下兩類： 第 3章 移動(dòng)通信中的調(diào)制解調(diào)技術(shù) 電子信息工程系通信技術(shù)教研室 ①恒包絡(luò)調(diào)制技術(shù)（不管調(diào)制信號(hào)如何變化，載波振幅保持恒定）。恒包絡(luò)調(diào)制技術(shù)的功率放大器工作在 C類，具有帶外輻射低、接收機(jī)電路簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，但其頻帶利用率比線性調(diào)制技術(shù)稍差一些。 第 3章 移動(dòng)通信中的調(diào)制解調(diào)技術(shù) 電子信息工程系通信技術(shù)教研室 使用多電平調(diào)制可以提高頻譜效率。若采用 64QAM，低于模擬語音的頻帶寬度。移動(dòng)通信環(huán)境對(duì)利用幅度和相位攜帶信息的QAM也是一個(gè)嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。其中，多載波 16QAM調(diào)制技術(shù)將載波頻道分為 M個(gè)子信道，按頻分設(shè)計(jì) M 個(gè) 16QAM信道，能適應(yīng)多徑時(shí)延擴(kuò)散且不需構(gòu)造復(fù)雜的均衡器，已經(jīng)在數(shù)字移動(dòng)通信中使用；正交頻分復(fù)用（ OFDM）、多載波碼分多址（ MCCDMA）等，亦已成為受到廣泛關(guān)注的調(diào)制策略。 第 3章 移動(dòng)通信中的調(diào)制解調(diào)技術(shù) 電子信息工程系通信技術(shù)教研室 數(shù)字頻率調(diào)制 二進(jìn)制數(shù)字頻移鍵控（ 2FSK） 設(shè)輸入到調(diào)制器的信號(hào)比特流為 {an}， an=“1”或“ 0”，n=∞~+∞。 FSK信號(hào)分為相位連續(xù)的 FSK信號(hào)和相位跳變的 FSK信號(hào)。 第 3章 移動(dòng)通信中的調(diào)制解調(diào)技術(shù) 電子信息工程系通信技術(shù)教研室 圖 33 FSK信號(hào)的波形及其功率譜 第 3章 移動(dòng)通信中的調(diào)制解調(diào)技術(shù) 電子信息工程系通信技術(shù)教研室 圖 34 相位不連續(xù)的 2FSK信號(hào)波形與頻譜 第 3章 移動(dòng)通信中的調(diào)制解調(diào)技術(shù) 電子信息工程系通信技術(shù)教研室 該功率譜有如下特點(diǎn)： （ 1） 2FSK信號(hào)的功率譜由連續(xù)譜和離散譜組成。 （ 2）若兩個(gè)載頻之差較小，則連續(xù)譜呈現(xiàn)單峰；若載頻相差增大，則連續(xù)譜出現(xiàn)雙峰。 第 3章 移動(dòng)通信中的調(diào)制解調(diào)技術(shù) 電子信息工程系通信技術(shù)教研室 由于相位不連續(xù)的 2FSK信號(hào)存在載頻線譜，浪費(fèi)功率，因此只用于設(shè)備比較簡(jiǎn)單的通信場(chǎng)合?？梢缘玫降慕Y(jié)論是：如偏移指數(shù) h不是整數(shù)，則功率譜密度中無離散線譜，且當(dāng) h＜，大部分功率譜位于 2fb頻帶內(nèi)；當(dāng) h較大時(shí)，大部分功率譜位于 (2+h)fb頻帶內(nèi)；如 h是整數(shù)，則出現(xiàn)載頻線譜。 FSK信號(hào)可采用包絡(luò)檢波法、相干解調(diào)法和非相干解調(diào)法等方法解調(diào)。 第 3章 移動(dòng)通信中的調(diào)制解調(diào)技術(shù) 電子信息工程系通信技術(shù)教研室 最小頻移鍵控 (MSK) MSK是一種特殊形式的 FSK，其頻差是滿足兩個(gè)相互正交（即相關(guān)函數(shù)等于零）的最小頻差，并要求 FSK信號(hào) ?????bb fffffhMSK信號(hào)的表達(dá)式為 M S K ( ) c o s ( )2c k kbS t t a tT???? ? ?() 第 3章 移動(dòng)通信中的調(diào)制解調(diào)技術(shù) 電子信息工程系通信技術(shù)教研室 式中， ka 為輸入序列，取“＋ 1 ”或“－ 1 ”； bT 為輸入數(shù)據(jù)流的比特寬度；k? 是為了保證bkTt ? 時(shí)相位連續(xù)而加入的相位常量。所以，在一個(gè)比特區(qū)間內(nèi)，相位線性地增加或減少 2/? 。 kπ。在給定輸入序列 {ak}MSK 的相位軌跡如圖 35所示。已調(diào)信號(hào)振幅是恒定的。信號(hào)頻率偏移嚴(yán)格符合bT41?，相位調(diào)制指數(shù)2/121 ??? bTffh。以載波相位為基準(zhǔn)的信號(hào)相位在一個(gè)碼元期間 (sT) 內(nèi)準(zhǔn)確地線性變化2/??。在一個(gè)碼元期間內(nèi)，信號(hào)應(yīng)是41載波周期的整倍數(shù)。在碼元轉(zhuǎn)換時(shí)刻，信號(hào)的相位是連續(xù)的，即信號(hào)波形無突變。它們都與輸入數(shù)據(jù)有關(guān)。 Ik支路和 Qk支路的碼元在時(shí)間上錯(cuò)開 Tb秒。 MSK信號(hào)也可以將非歸零的二進(jìn)制序列直接送入 FM調(diào)制器中來產(chǎn)生（要求調(diào)制器的調(diào)制指數(shù)為 ）。 第 3章 移動(dòng)通信中的調(diào)制解調(diào)技術(shù) 電子信息工程系通信技術(shù)教研室 圖 36 MSK調(diào)制器的原理框圖 第 3章 移動(dòng)通信中的調(diào)制解調(diào)技術(shù) 電子信息工程系通信技術(shù)教研室 MSK信號(hào)的功率譜如圖 37所示，圖中還給出了 QPSK信號(hào)的功率譜。當(dāng) (ffc)→∞ 時(shí)， MSK的功率譜以［ (ffc)Tb］ 4QPSK的衰減速率［（ ffc)Tb］ 2快得多。 第 3章 移動(dòng)通信中的調(diào)制解調(diào)技術(shù) 電子信息工程系通信技術(shù)教研室 圖 37 MSK信號(hào)的功率譜 第 3章 移動(dòng)通信中的調(diào)制解調(diào)技術(shù) 電子信息工程系通信技術(shù)教研室 高斯濾波的最小頻移鍵控（ GMSK） 第 3章 移動(dòng)通信中的調(diào)制解調(diào)技術(shù) 電子信息工程系通信技術(shù)教研室 高斯濾波的最小頻移鍵控（ GMSK） 盡管 MSK信號(hào)已具有較好的頻譜和誤比特率性能，但仍不能滿足功率譜在相鄰頻道的取值（即鄰道輻射）低于主瓣峰值 60dB以上的要求。為了解決這一問題，可將數(shù)字基帶信號(hào)先經(jīng)過一個(gè)高斯濾波器整形（預(yù)濾波），得到平滑后的某種新的波形后再進(jìn)行調(diào)頻，從而得到良好的頻譜特性，調(diào)制指數(shù)仍為 ，如圖 38示。 第 3章 移動(dòng)通信中的調(diào)制解調(diào)技術(shù) 電子信息工程系通信技術(shù)教研室 GMSK的相位途徑如圖 39所示。 GMSK信號(hào)在一碼元周期內(nèi)的相位增量不像 MSK那樣固定為 177。 第 3章 移動(dòng)通信中的調(diào)制解調(diào)技術(shù) 電子信息工程系通信技術(shù)教研室 圖 39 GMSK信號(hào)的相位途徑 第 3章 移動(dòng)通信中的調(diào)制解調(diào)技術(shù) 電子信息工程系通信技術(shù)教研室 對(duì)數(shù)字移動(dòng)通信來說，調(diào)制方式的主要性能要求是節(jié)約頻帶和減少差錯(cuò)概率，因此，要求調(diào)制信號(hào)的能量集中在頻譜主瓣內(nèi)，旁瓣的功率要小，且滾降要快。假設(shè) Bb為高斯濾波器的 3dB帶寬，Tb為碼元寬度，參變量 BbTb稱為高斯濾波器的 3dB歸一化帶寬， BbTb越小，頻譜越集中。在工程實(shí)現(xiàn)上， GMSK對(duì)高功率放大器要求低，功放效率高，所以， GMSK是一類性能最優(yōu)秀的二進(jìn)制調(diào)制方案。 第 3章 移動(dòng)通信中的調(diào)制解調(diào)技術(shù) 電子信息工程系通信技術(shù)教研室 圖 311 一比特延遲差分檢測(cè)電路框圖 第 3章 移動(dòng)通信中的調(diào)制解調(diào)技術(shù) 電子信息工程系通信技術(shù)教研室 比特延遲差分檢測(cè)電路框圖如圖 311所示。 第 3章 移動(dòng)通信中的調(diào)制解調(diào)技術(shù) 電子信息工程系通信技術(shù)教研室 如果在設(shè)計(jì)中頻濾波器時(shí)，使 ωITb=2kπ（ k為整數(shù)），則有 )(s i n)()(21)( bb TTtRtRty ????（ ）
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