移动通信第4章_移动通信中的数字调制与解调
移动通信中的调制解调(2023版)
移动通信中的调制解调移动通信中的调制解调
1.引言
1.1 背景
1.2 目的
2.调制的概述
2.1 调制的定义
2.2 调制的目的
2.3 调制的基本原理
3.调制的分类
3.1 模拟调制
3.1.1 AM调制
3.1.2 FM调制
3.2 数字调制
3.2.1 ASK调制
3.2.2 FSK调制
3.2.4 QAM调制
4.调制器种类
4.1 调幅器
4.2 调频器
4.3 调相器
4.4 调性器
5.解调的概述
5.1 解调的定义
5.2 解调的目的
5.3 解调的基本原理
6.解调的分类
6.1 模拟解调
6.1.1 按幅度解调 6.1.2 按频率解调 6.1.3 按相位解调 6.2 数字解调
6.2.2 FSK解调
6.2.3 PSK解调
6.2.4 QAM解调
7.解调器种类
7.1 幅度解调器
7.2 频率解调器
7.3 相位解调器
7.4 多解调器
8.调制解调在移动通信中的应用
8.1 调制解调在2G移动通信中的应用 8.2 调制解调在3G移动通信中的应用 8.3 调制解调在4G移动通信中的应用
8.4 调制解调在5G移动通信中的应用
9.未来发展趋势
9.1 调制解调技术的进一步创新
9.2 调制解调在物联网中的应用
9.3 调制解调在中的应用
附件：无
法律名词及注释：
1.调制：将信号按照一定规律调整成为适合传输的波形。
2.解调：从接收到的波形中还原出原始信号。
3.AM调制：调制信号的幅度随着原始信号的变化而变化。
4.FM调制：调制信号的频率随着原始信号的变化而变化。
5.ASK调制：调制信号的振幅随着原始信号的变化而变化。
6.FSK调制：调制信号的频率随着原始信号的变化而变化。
第4章 信号的调制与解调图文
－V 0 110101001110
(b)
图4-1 不归零码 (a) 单极性不归零码；(b) 双极性不归零码
第4章 信号的调制与解调
4.1.2 归零码 归零码有两种：单极性归零码和双极性归零码，
如图4-2(a)、(b)所示。
第4章 信号的调制与解调
＋5 V
0V 0 1 1 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0
第4章 信号的调制与解调
(a)
(b)
图4-7 两种量化特性 (a) 均匀量化；(b) 非均匀量化
第4章 信号的调制与解调
4.2.3 编码 将每一个量化值用一组二进制代码表示的过程称为编
码。在实际的设备中，编码和量化常常是同时完成的。编 码器的类型有很多种，最常用的逐次反馈比较型PCM编码 器。
4.2.4 解码 解码是编码的逆过程，它的目的是恢复出原始的数字
o － 2fs －fs fs 2fs
f
(a)
幅度
－fc－fs－fc－fc＋fso
fc－fs fc fc＋fs
f
(b)
图4-11 调制前后频谱图 (a) 基带信号；(b) 已调信号
第4章 信号的调制与解调
4.3.2 2FSK信号的调制 2FSK是用二进制信号“0”和“1”对高频载波进行
频率调制，即若二进制信号值为1，则2FSK信号输出 频率为f1的载波；若二进制信号值为0，则2FSK信号输 出频率为f2的载波，其实现过程如图4-12所示。
现代移动通信蔡跃明第三版思考题与习题参考答案chapter_4
I (+1* +1)
(+—1)
第四章思考题与习题
1. 移动通信对调制技术的要求有哪些？
在移动通信中，由于信号传播的条件恶劣和快衰落的影响， 接收信号的幅度会发生急剧 的变化。因此，在移动通信中必须采用一些抗干扰性能强、误码性能好、频谱利用率高的调 制技术，尽可能地提高单位频带内传输数据的比特速率以适用于移动通信的要求。
具体要求：
① 抗干扰性能要强，如采用恒包络角调制方式以抗严重的多径衰落影响；
② 要尽可能地提高频谱利用率；
③ 占用频带要窄，带外辐射要小；
④ 在占用频带宽的情况下，单位频谱所容纳的用户数要尽可能多；
⑤ 同频复用的距离小；
⑥ 具有良好的误码性能；
⑦ 能提供较高的传输速率，使用方便，成本低。
2. 已调信号的带宽是如何定义的？
信号带宽的定义通常都是基于信号功率谱密度 (PSD)的某种度量，对于已调(带通)信 号，它的功率谱密度与基带信号的功率谱密度有关。假设一个基带信号：
s(t) =Re{g(t)exp(j2二仁切
其中的g(t)是基带信号，设g(t)的功率谱密度为P g (f)，则带通信号的功率谱密度如下：
P s (f )二1 P g (f - f c ) P g (-f - f c )l 4
信号的绝对带宽定义为信号的非零值功率谱在频率上占据的范围； 最为简单和广泛使用的带
宽度量是零点-零点带宽；半功率带宽定义为功率谱密度下降到一半时或者比峰值低 3dB 时
的频率范围；联邦通信委员会 (FCC)采纳的定义为占用频带内有信号功率的
99%。 3. QPS K 、OQPSK 的星座图和相位转移图有何差异？
移动通信数字调制解调技术要点
6.1.1 概述
新的多用途可编程数字信号处理器使得数 字调制器和解调器完全用软件来实现成为 可能。 嵌入式软件实现方法可以在不重新设计和 替换调制解调器的情况下改变和提高性能。
6.1.2 数字调制的性能指标
数字调制的性能指标通常通过功率有效性 p（Power Efficiency）和带宽有效性B （Spectral Efficiency）来反映。 功率有效性p是反映调制技术在低功率电 平情况下保证系统误码性能的能力，可表 述成每比特的信号能量与噪声功率谱密度 之比：
第6章 移动通信数字调制解调 技术
百度文库 本章提示
调制在通信系统中占有十分重要的地位。 只有经过调制才能将基带信号转换成适合 于信道传输的已调信号，而且它对系统的 传输有效性和可靠性都有很大的影响。
本章提示
数字调制与模拟调制本质上并无什么不 同，它们同属正弦载波调制。但是数字调 制的调制信号为数字型正弦调制，模拟调 制的调制信号为连续性正弦调制。模拟信 号传输的质量标准是信噪比（S/N），数字 信号传输的质量标准是误码率（Pe）。
C = = lb(1 + 10) = 3.46(kbit/s)/Hz B
骣 S÷ C = B lb ç 1+ ÷ = 200 lb(1 + 10) = 691.886kbit/s ç ÷ ç 桫 N hBMAX
移动通信技术(第4版)全套教学课件
移动通信技术（第4版）全套教学课
件
本课程旨在介绍移动通信技术的内容和目标，以及概述其在现实生活中的重要性和应用领域。
移动通信技术是指通过无线方式进行信息传输和通信的技术。
随着移动设备的普及和网络技术的快速发展，移动通信技术已成为
现代社会不可或缺的一部分。它为人们提供了便捷的通信手段，并
且在许多领域都有广泛的应用。
本课程的目标包括：
了解移动通信技术的基本概念和原理
熟悉移动通信系统的组成和运行方式
掌握移动通信网络的设计和优化方法
了解移动通信技术在实际应用中的应用领域和发展趋势
通过本课程的研究，学生将能够深入理解移动通信技术的原理
和应用，并具备设计和优化移动通信网络的能力。
本教学课件将根据以上目标分为多个模块，详细介绍移动通信
技术的相关内容。请继续阅读后续章节以获取更多信息。
教学课件《移动通信技术（第4版）》着重
讲解了移动通信技术的基本概念和原理。以下是主要内容的简要介绍：
信号传输：介绍了移动通信中的信号传输过程，包括信号的产生、传输、接收等步骤。通过掌握信号传输的基本原理，研究者可
以理解移动通信系统中的信号传输过程，并能够分析和解决相关问题。
频谱分配：介绍了移动通信中的频谱分配原理和方法。频谱是
移动通信系统中非常宝贵的资源，合理的频谱分配可以提高系统的
通信容量和干扰抵抗能力。本课程将重点介绍频谱分配的基本原理、常用的频谱分配方法以及频谱的管理与规划。
调制解调：介绍了移动通信中的调制解调技术。调制是将数字
信号转换为模拟信号的过程，解调是将模拟信号转换为数字信号的
过程。本课程将详细介绍调制解调技术的基本原理和常用的调制解
移动通信 (第四版)答案
移动通信 (第四版)答案移动通信 (第四版)答案
第一章引言
1.1 移动通信的定义
1.2 移动通信的发展历史
1.3 移动通信的应用领域
1.4 移动通信的标准化组织
第二章无线传输技术
2.1 无线传输基础知识
2.2 无线信道的特性
2.3 调制与解调技术
2.4 多址技术
2.5 空分复用技术
第三章移动通信网络架构
3.1 移动通信网络的层次结构
3.2 移动通信网络的基本组成部分
3.3 移动通信网络的接入方式
3.4 移动通信网络的核心网
第四章移动通信系统
4.1 第一代移动通信系统
4.2 第二代移动通信系统
4.3 第三代移动通信系统
4.4 第四代移动通信系统
4.5 第五代移动通信系统
第五章移动通信技术及协议
5.1 频率分配与管理技术
5.2 移动通信制式与协议
5.3 移动通信的网络接入技术
5.4 移动通信的核心网技术
5.5 移动通信的安全与隐私保护技术第六章移动通信终端与设备
6.1 方式终端
6.2 基站与天线
6.3 其他移动通信设备
6.4 移动通信终端的性能指标
第七章移动通信业务
7.1 语音通信业务
7.2 短信业务
7.3 数据业务
7.4 多媒体业务
7.5 移动互联网业务
第八章移动通信市场与发展趋势
8.1 移动通信市场概述
8.2 移动通信的发展趋势
附件：
附件1：移动通信系统模拟实验实验报告
附件2：移动通信系统技术白皮书
法律名词及注释：
1. 电信法：指国家为保障公众利益和经济社会发展需要，规范和管理电信业务，制定的法律。
2. 通信管理局：指负责监督、管理、指导全国电信业务和信息服务业务，以及广播电视业务的专业监督管理机构。
《现代移动通信》第4章移动通信组网原理(精)
图4.1 大区制移动通信示意图
同频转发器 及覆盖范围
f1 f2
Rd
f1
Rd
f3
f4
f2
Rd
Rd
4.1.2 小区制蜂窝移动通信网络的构成
1. 蜂窝网的由来 2. 区群的结构 图4.4 正六边形区群的构成 3. 同频干扰保护与同频复用距离 4. 激励方式 5. 小区分裂
(%)
1.0 7.6 15.0 21.5 26.9 31.5 35.4 38.7 41.6 44.2 46.4 48.5 50.3 52.0 53.5 54.9 56.2 75.4 58.9 59.5
A
0.020 0.224 0.602 1.902 1.657 2.326 2.950 3.649 4.454 5.092 5.825 6.587 7.401 8.200 9.001 9.828 10.656 11.491 12.333 13.181
2. 动态频道分配
动态频道分配可以做到按业务量的大小，合理地在 不同基站之间按需分配频道，避免了小区忙闲不均的 情况。
图4.10 7个基站21个扇形小区为一个 区群的频道分配
3 17 10 4 18 11 2 16 9 6 20 13 1 15 8 19 21 7 14 2 16 9 20 6 13 5 12 4 18 11 7 21 14 3 17 10 7 21 14 16 2 9 19 5 12
移动通信中的调制解调
移动通信中的调制解调
AM和FM
射频信号被用来传递信息，信息有可能是音频，数据或者其他格式，该信息被调制(modulate)到载波信号上，并通过射频传送到接收器，在接收器端，信息从载波上分离出来，这个被称为解调（demodulation）。而载波本身并不带有任何信息。
调制方法多种多样，简单的一般有幅度调制，频率调制和相位调制，尽管调频和调相本质上是相同的。每种调制方法都有其有缺点。了解每种调制方法的基础是很重要的，尽管大家更为关注的是移动通信系统的调制方法。复习这些简单技术可以让大家对它们的优缺点有更好的认识。
载波
无线通信的基础是载波，基本的载波如下图所示，这个信号在发射器部分产生，并不带有任何信息，在接收器部分也作为不变的信号出现。
调幅
调制最显而易见的的方式就是调幅了，通过调整信号幅度大小传递信息。
最简单的调制是OOK（on–off keying，开关键控），载波以开关的形式传递信息。这个是数字调制的基础，并用在传递莫斯（Morse）电码上面，莫斯在早期的“无线”应用上广为采用，通过开或关的长度传递码元。
在音频或其他领域应用更为常见的是，整个信号的幅度通过载波体现，如下图，这个被称为幅度调制（AM）。
AM解调音频信号的过程十分简单，只需要一个简单的二极管包络检波电路就可以实现，如图3-3，在这个电路中二极管只允许无线信号的半波通过，一个电容被作为低通滤波器来去除信号的高频部分，只留下音频信号。这个信号直接通过放大后输出至扬声器。该解调电路十分简单和易于实现，在目前的AM收音机接收上面还在广泛采用。
移动通信原理
移动通信原理
移动通信原理是指在无线通信领域中，传输数据和信息的原理和技术。移动通信是现代社会中不可或缺的通信方式之一，它利用无线电波进行信号传输，实现了人与人、人与物、物与物之间的无线连接。本文将详细介绍移动通信原理的各个方面。
第一章移动通信概述
1.1 什么是移动通信
1.2 移动通信的应用领域
1.3 移动通信的发展历程
1.4 移动通信的基本要素
第二章无线信号传播
2.1 电磁波的基本概念
2.2 无线信号传播路径损耗
2.3 多径效应与多普勒效应
2.4 反射、折射和散射信号的影响
第三章移动通信网络结构
3.1 移动通信系统的层次结构
3.2 移动通信网络中的各个组成部分
3.3 移动通信中的基站和无线电接入技术
第四章移动通信标准与协议
4.1 移动通信标准的分类和作用
4.2 移动通信标准的发展历程
4.3 GSM、CDMA、LTE等移动通信标准的比较4.4 移动通信协议与接口
第五章移动通信的调制解调技术
5.1 数字调制技术
5.2 调制解调器的工作原理
5.3 AM、FM、PM调制方式的比较
5.4 OFDM技术在移动通信中的应用
第六章移动通信中的信道编码与解码
6.1 信道编码与纠错码
6.2 信道编码的原理和分类
6.3 移动通信中的信道编码技术
第七章移动通信中的多址技术
7.1 多址技术的基本概念
7.2 分时复用技术
7.3 频分复用技术
7.4 码分复用技术
7.5 OFDMA技术
第八章无线接入技术
8.1 蜂窝网络的组网方式
8.2 频率复用与功率控制
8.3 移动通信系统中的接入技术
8.4 TDMA、CDMA、OFDMA等接入技术的比较
移动通信中的调制解调范文精简处理
移动通信中的调制解调
移动通信中的调制解调
一、调制与解调的基本概念
在移动通信系统中，调制（Modulation）是指将要传输的数字信号转换为模拟信号的过程，而解调（Demodulation）则是将接收到的模拟信号转换回数字信号的过程。调制解调技术在移动通信中起着至关重要的作用，它们决定了无线信号在传播过程中的可靠性和效率。
调制解调技术的核心思想是利用模拟信号的某些特性来表示数字信号，以便于在传输过程中保持信号的完整性。常见的调制方式有频移键控（FSK）、相移键控（PSK）、振幅移键控（ASK）等。解调过程则是将接收到的调制信号恢复成原始的数字信号。
二、调制解调器的工作原理
调制解调器（Modem）是实现调制解调功能的设备或软件。它一般由调制器和解调器两个部分组成。调制器负责将数字信号转换为模拟信号，并在发送端将信号发送出去；解调器则负责将接收到的模拟信号转换回数字信号，并在接收端进行解码等后续处理。
调制器通常包含一个调制器算法，用于将数字信号转换为模拟信号。常见的调制算法有调相（PSK）和调频（FSK）等。调制器通
过改变模拟信号的频率、振幅或相位等特性，将数字信号转换为模拟信号，然后发送出去。
解调器则是对调制过程的逆过程。它接收到经过传输过程中受到噪声和干扰后的模拟信号，通过解调算法将其转换为数字信号。解调器还会对接收到的信号进行解码、纠错等处理，以提高接收到的数字信号的质量。
三、调制解调技术在移动通信中的应用
调制解调技术在移动通信中发挥着重要的作用。在无线通信系统中，调制技术用于将数字数据转换为模拟信号，以便于在无线信道中传输。解调技术则负责将接收到的模拟信号转换回数字数据，以便于后续处理和解码。
移动通信(第五版)(章坚武)第4章
第4章 数字调制技术
4.1 引言
4.2 线性调制技术 4.3 恒包络调制技术 4.4 “线性”和“恒包络”相结合的调制技术 4.5 正交频分复用(OFDM)技术 4.6 扩频调制技术 4.7 在多径衰落信道中的调制性能分析
物信学院 课件制作：蔡彦
第4章 数字调制技术
4.1 引 言
(4-27)
由符号包络为矩形脉冲和余弦脉冲成型的 QPSK 信号的归 一化功率谱密度如图4-8所示。
物信学院 课件制作：蔡彦
第4章 数字调制技术
图4-8 QPSK信号的功率谱密度
物信学院 课件制作：蔡彦
第4章 数字调制技术 4.2.4 偏移四相相移键控(OQPSK) 限带后的 QPSK 已不能保持恒包络。相邻符号之间发 生 180°相移时，经限带后会出现包络过零的现象。反映 在频谱方面，出现边瓣和频谱加宽的现象。为防止出现这 种情况， QPSK 使用效率低的线性放大器进行信号放大是 必要的。 QPSK 的一种改进型是交错 QPSK(OffsetQPSK) 。 OQPSK对出现边瓣和频宽加宽等有害现象不敏感，可以得
物信学院 课件制作：蔡彦
第4章 数字调制技术
图 4-3 差分编码实现
物信学院
课件制作：蔡彦
第4章 数字调制技术
图4-4 DPSK接收机框图
物信学院 课件制作：蔡彦
移动通信数字调制解调技术
本章提示
由于带宽资源受限，目前所有调制技术 的主要设计思路就是最小化传输带宽。相 反，扩频技术使用的传输带宽比要求的最 小信号带宽大几个数量级。在多用户系统 中，事实证明在多址干扰（MAI）环境，扩 频系统能获得很高的频谱利用率。
第6章 移动通信数字调制解调技术
6.1 数字调制技术概述 6.2 线性数字调制技术 6.3 恒包络调制 *6.4 “线性”和“恒包络”相结合的调制
具体地讲，数字调制技术应满足如下特性 要求。
① 为了在衰落条件下获得所要求的误码率 （BER），需要好的载噪比（C/N）和载干 比 （C/I）性能。
② 所用的调制技术必须在规定频带约束内 提供高的传输速率，以（bit/s）/Hz为单位。
6.1.3 蜂窝移动通信系统对数字调制技术 的要求
③ 应使用高效率的功率放大器，而带外辐 射又必须降低到所需要求（−60dB～ −70dB）。
6.1.2 数字调制的性能指标
因此，最大可能的BMAX为
BMAX
=
C B
lb(1
S ) （6-4） N
对于GSM，B = 200kHz，SNR = 10dB， 则有：
C B lb 1 S 200 lb(1 10) 691.886kbit/s N
BMAX
C B
lb(1 10) 3.46(kbit/s)/Hz
6.1.5 调幅与调频
现代信息网-第四章 移动通信
2020/8/18
现代通信网
公共陆地移动网（PLMN，Public Land Mobile-communication Network）是目前世 界上发展最快、应用最广和最前沿的通信网
络之一。近年来，我国移动通信发展迅猛， 第二代移动通信（2G）方兴未艾，第三代 移动通信（3G）的热潮又滚滚而来。本章 主要通过GSM、GPRS介绍移动网络的组成 及信令协议等。
2020/8/18
现代通信网
2020/8/18
图4.10 无线链路接口的分层
现代通信网
2020/8/18
图4.11 无线信道的分类
现代通信网
表4.3列出了GSM无线信道的传输方向， 为了节省无线资源，常常将表中的某几个信 道进行合并，共占一个物理信道。是常用的3 种组合方式：TCH＋FACCH＋SACCH、 BCH＋CCCH和SDCCH＋SACCH。
4
2W（33dBm）
5
0.8W（29dBm）
2020/8/18
现代通信网
⑤ 小区半径：通常对于农村，最大半径为 35km；城市，最小半径为500m。
⑥ 时间提前量（TA）：是根据对移动台 传输时延的测量而设定的，其作用是使远离 基站的移动台提前发送其指定的时隙信息， 以补偿传输时延，并保证在区内不同位置的 移动台在不同时隙发出的信号抵达基站时不 会发生交叠和冲撞。
通信原理第4章-傅立叶变换
号。
信号处理
利用傅立叶变换对接收 到的信号进行频谱分析 和处理，如滤波、降噪
等。
信号检测与识别
基于傅立叶变换的结果， 对信号进行检测和识别，
提取出有用信息。
信号解调与恢复
通过傅立叶变换实现信 号的解调和恢复，得到
原始数据。
PART 05
实验：通信原理中傅立叶 变换应用实例分析
实验结果分析和讨论
通过实验结果，可以清晰地看到信号 在频域上的分布情况，验证了傅立叶 变换的正确性；
通过对实验数据的处理和分析，可以 加深对傅立叶变换的理解和应用；
改变信号的频率和幅度会对频谱特性 产生影响，可以通过实验结果进行分 析和讨论；
实验中可能存在的误差和干扰因素也 需要进行分析和讨论，以提高实验的 准确性和可靠性。
PART 01
傅立叶变换基本概念
傅立叶变换定义与性质
傅立叶变换定义
将时间域的函数表示为频率域的 函数，实现信号从时域到频域的 转换。
傅立叶变换性质
包括线性性质、时移性质、频移 性质、共轭性质、卷积性质等， 这些性质在信号处理和系统分析 中具有重要意义。
周期信号傅立叶级数展开
周期信号傅立叶级数展开
将周期信号表示为一系列正弦波和余弦波的叠加，即傅立叶 级数展开。
傅立叶系数求解
移动通信教学课件第4章(下) 扩频调制
第2章 调制解调
FH
DS
f
图 2 - 50 DS/FH混合扩频示意图
第2章 调制解调
2. 直接序列扩频(DS)原理 由于CDMA移动通信采用直接序列扩频系统(可简 称直扩系统)， 因此有必要进一步说明直扩通信系统的 组成、 工作原理及其主要特点。 前面已经说过， 所谓直接序列扩频(DS)， 就是直 接用具有高速率的扩频码序列在发端去扩展信号的频 谱。 而接收端， 用相同的扩频码序列进行解扩， 把展 宽的扩频信号还原成原始信息。 图 2 - 51 示出了直扩 通信系统的原理及有关波形或相位关系。
第2章 调制解调
2.5 扩展频谱调制
2.5.1 扩展频谱通信的基本概念 扩展频谱(SS， Spread Spectrum)通信简称为扩频通
信。 扩频通信的定义可简单表述如下： 扩频通信技术 是一种信息传输方式， 在发端采用扩频码调制， 使信 号所占的频带宽度远大于所传信息必需的带宽， 在收端 采用相同的扩频码进行相关解扩以恢复所传信息数据。
第2章 调制解调
0 Tb
Tp
1
(1) 信 码m(t)
(2) 伪 码p(t)
1 0 1 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 (3) c(t)＝m(t) p(t)
(4) 载 波
(5) PSK已 调 s波1(t)
《移动通信原理》课程_第四、六章课件课件
短时分析滤波:采用8阶FIR滤波器得出余量信号d. 对LAPc （LAP量化编码）进行译码； 对当前及以前的系数在5ms周期内进行线性内插; 经插值后的LAR’再变换为反射系数γ’; 每20ms重复一次，产生160个预测误差信号样点值d;
长时预测:进一步消除余量信号d的多余度。 比较RPE侧重建的激励信号e’及经Nc和bc译码输出及计算出余量 信号d的估计值d”,得到恢复出的短时余量d’; 根据当前子帧余量 d 及恢复出的短时余量d’进行长时预测 ( 计算 出 40 个样点的 d 和d’的互相关值；由互相关值最大值确定最佳时 延N和增益系数b(互相关值R（N）/40个抽样值d平方和）； N和b经7比特编码和2比特编码，输出为Nc和bc ；
移动通信的技术要求-2 降低比特速率的其它有效方法： 采用可变速率的自适应传输，它可以大大降低语音的平均传送 率。[思路=？] 进一步采用语音激活技术，充分利用至少3／8的有效空隙，可 获得大致约2.67dB的有效增益。[与上4个指标的关系，见查ATM 研课件技术评估] 注： 语音激活技术：语音激活技术是建立在通话双方句子间、单词 间存在可利用空闲的原理上， 对于 TDMA 系统，首先要检测可利用的空隙，然后再采用插空 技术加以利用。 对于 CDMA 系统，由于各路语音同频、同时隙，则可以很方便 地利用所有空隙间隔，即各路语音的空隙是随机产生的，从而 可以达到互补的效果。
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（逆选择性衰落信道）
C3 -1
C4 -1
C5 -1
逆时变 信道
C -1(t)
输出
×
×
×
×
t 时变因子
a1
频率扩 散因子
a2
时间扩 散因子
a3
角度扩 散因子
b
阴影衰 减因子
n
噪声
S1
去噪声 功率控制 等
AWGN信道及系统
空间分 集等
Rake接 收等
交织编 信道
码等
估计
S2
阴影衰落信道及系统
S3
平坦衰落信道及系统
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4.1 移动通信系统的物理模型
4.1.3 快衰落信道C3、C4、C5与C6
在一些文献中称它们为小尺度传播特性，快 衰落是移动信道最主要的特色，它又可划分为 下列三类：
由于传播中天线的角度扩散引起的空间选择性衰 落，其最有效的克服手段是空间分集和其他空域处理 方法。 由于多径传播带来的时延功率谱的扩散而引起的 频率选择性衰落，它在宽带移动通信中尤为突出。其 最有效的克服方法有自适应均衡、正交频分复用 (OFDM)以及CDMA系统中的RAKE接收等。
S4
频率选择性衰落信道及系统
S5
时间/频率选择性衰落信道及系统
S6
时变的时间/频率选择性衰落信道及系统
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4.1 移动通信系统的物理模型
4.1.1 理想加性白色高斯(AWGN)信道C1
移动通信中研究AWGN信道C1的目的首先是 由于它是最基本、最典型的恒参信道，是研究 各类信道的基础。
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4.1 移动通信系统的物理模型
3. 平坦瑞利衰落信道：这类信道遵从瑞利或 者莱斯(RICE)分布，它是最典型的宽带无线 和慢速移动的信道模型。在快衰落中仅仅考 虑了空间选择性衰落。 4. 选择性衰落信道，它可分为两类： ➢ 频率选择性衰落信道，是典型的宽带无线 和慢速移动信道； ➢ 时间选择性衰落信道，是典型的宽带无线 和快速移动信道。
上述三种类型快衰落信道可分别记为C3、C4和 C5。若将时变因子单独予以考虑，则可以构成时变信 道C6。但是实际的衰落信道特别是各类快衰落信道与 时变特性是密不可分的，仅有慢衰落的时变特性可以 单独予以考虑。
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4.1 移动通信系统的物理模型
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4.2 调制解调的基本功能及要求
在二进制基带调制之中，为了彻底消除由于相位 跃变带来的峰平比增加和频带扩展，又引入了有记 忆的非线性连续相位调制CPM，最小频移键控MSK， GMSK(高斯型MSK)以及平滑调频TFM等。
上述移动信道物理模型在实际问题中往往可 以分为下列四个常用信道模型： 1. AWGN信道模型：这类信道服从正态(高斯) 分布，是恒参信道中最典型的一类信道，也 是无线移动信道等变参信道的努力方向和改 造目标。 2. 阴影衰落信道：这类信道服从对数正态分 布，它是研究无线移动信道的基础。
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实际的移动信道是具有时变特性的衰落信道， 提高这类信道的抗干扰性能主要有两类方法： 一类是适应信道，另一类是改造信道，即将信 道改造为AWGN信道，这时研究AWGN信道将 更具有实际的现实意义。
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4.1 移动通信系统的物理模型
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4.1 移动通信系统的物理模型
由于用户高速移动导致的频率扩散即多普勒频移 而引入的时间选择性衰落。它在高速移动通信尤为突 出。其最为有效的克服方法是采用信道交织编码技术， 即将由于时间选择性衰落带来的大突发性差错信道改 造成为近似性独立差错的AWGN信道。
移动通信系统
第四章 移动通信中的数字调制与解调
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第四章 移动通信中的数字调制与解调
主要内容： 4.1 移动通信系统的物理模型 4.2 调制/解调的基本功能及要求 4.3 调制技术的基本概念 4.4 数字调制技术 4.5 扩频调制技术 4.6 MQAM调制技术
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4.2 调制解调的基本功能及要求
4.2.2 数字式调制/解调的分类
数字式调制是将数字基带信号通过正弦型载 波相乘调制成为带通型信号。其基本原理是 用数字基带信号0与1去控制正弦载波中的一 个参量。若控制载波的幅度，称为振幅键控 ASK；若控制载波的频率，称为频率键控 FSK；若控制载波的相位，称为相位键控 PSK；若联合控制载波的幅度与相位两个参 量，称为幅度相位调制，又称为正交幅度调 制QAM。
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本章概述
从本章开始讨论传输的可靠性问题，首先讨论 调制理论。无线通信系统中所采用的调制方式多种 多样，从信号空间观点来看，调制实质上是从信道 编码后的汉明空间到调制后的欧式空间的映射或变 换。这种映射可以是一维的，也可以是多维的，既 可以采用线性变换方式，也可以采用非线性变换方 式。本章我们首先引入移动通信系统的抽象物理模 型，然后从最基本的调制方式开始讨论，主要侧重 各种调制方式接收性能。同时结合各类无线通信系 统，介绍实际应用的调制方式的基本原理和结构。
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4.2 调制解调的基本功能及要求
4.2.1 调制/解调的基本功能
目的：使传输的数字信号与信道特性相匹配，便 于有效的进行信息传输。
1. 载荷信息、频谱搬移 2. 抗干扰特性 3. 频谱有效性 4. 调制信号的峰平比
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4.2 调制解调的基本功能及要求
综上所述，在移动通信中对调制方式的选 择主要有三条：首先是可靠性，即抗干扰性 能，选择具有低误比特率的调制方式，其功 率谱密度集中于主瓣内；其次是有效性，它 主要体现在选取频谱有效的调制方式上，特 别是多进制调制；第三是工程上易于实现， 它主要体现在恒包络与峰平比的性能上。
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4.1 移动通信系统的物理模型
0
101 102 103 104
误码率 Pe
Eb / N0
0
5
10 15
20
25
30
35
40 45
50 （dB）
时、频选择性衰落（时变信道）
时频选择性衰落（非时变）
shannon限 2FSK
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4.2 调制解调的基本功能及要求
若将上述由0与1组成的基带二进制调制进一步推广 至多进制信号，将产生相应的MASK、MFSK、 MPSK和MQAM调制。 在实际的移相键控方式中，为了克服在接收端产生 的相位模糊度，往往将绝对移相改为相对移相DPSK 以及DQPSK。另外在实际移相键控调制方式中，为 了降低已调信号的峰平比，又引入了偏移 QPSK(OQPSK)、π/4-DQPSK、正交复四相移键控 CQPSK，以及混合相移键控HPSK等等。
上述各类调制中仅有后一类，即CPM，MSK， GMSK和TFM属于有记忆的非线性调制，其余各类 调制均属于无记忆的线性调制。
上述调制中最基本的调制为2ASK、2FSK、BPSK， 后面将重点分析它们。
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4.2 调制解调的基本功能及要求
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4.1 移动通信系统的物理模型
对付小尺度的快衰落，对于克服平坦瑞利(空间 选择性)衰落，当误码率时，大约有28dB左右的潜 在增益；若再进一步考虑频率与时间选择性衰落， 当时，有大于30dB潜在增益。
对于加性白噪声(AWGN)信道，其调制潜在增益 大约为6dB；其编码潜在增益，对于时，大约为78dB左右。 上述分析对于慢时变信道，必需依据准确的信道估 计技术，否则将带来一定程度的性能恶化。
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4.1 移动通信系统的物理模型
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4.1 移动通信系统的物理模型
3.快衰落：它是由传输中角度域、时间域和频率域扩 散而引起的空间、频率与时间选择性衰落，又称为小 尺度特性。 ①空间选择性衰落：它是由系统及传输中角度扩散而 引起的通常又称为平坦瑞利衰落。 ②频率选择性衰落，它是由传播中多径产生的时延功 率谱即时域的扩散而引入的。 ③时间选择性衰落：它是由移动终端快速运动形成的 多普勒频移即频域扩散而引入的 以上三类快衰落及其抵抗措施与性能的改善而带来的 抗衰落潜在增益和抗白噪声干扰的潜在增益可以利用 下图表示。
2PSK
2ASK
平坦瑞利衰落 （空间选择性）
编码增益 调制
7
8dB
增益
6dB
平坦瑞利衰落增益
28.6dB
时、频选择性衰落
增益 30dB
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4.1 移动通信系统的物理模型
从以上图形及分析，可以很清楚看出，移动信道是一 类极其恶劣的信道，必须采用多种抗衰落、抗干扰手 段才能保证可靠通信，从总体上来看： 1. 对付大尺度传播特性所引入的衰耗仅能靠增大设 备能力的方式。 2. 对付中尺度传播பைடு நூலகம்性的慢衰落，一般可采用链路 自适应方式，对于电路型话音业务适宜于采用功控的 功率自适应；而对于分组型数据业务则适宜于链路的 速率自适应。其潜在抗慢衰落能力(增益)大约为20dB 左右。
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4.1 移动通信系统的物理模型
在第二章中已较详细分析过移动信道，本 章将针对传输的可靠性问题将移动信道与移 动通信系统结合起来分析。在移动通信中， 若假设信道满足线性时变特性，则根据不同 环境条件，可以给出下列各种类型的移动信 道与相应的移动通信系统的物理模型，如下 图所示。
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4.1 移动通信系统的物理模型
时变信道
C (t )
快衰落信道 （选择性衰落）
时间
频率
C5
C4
空间 阴影衰落信道 AWGN信道
C3 C2
C1
逆AWGN 信道
C1 - 1
逆阴影衰 落信道
C2 -1
输入
+
×
×
×
×
×
×
×
逆快衰落信道
移动通信中最常用的调制方式有两大类： 1986年以前由于线性高功放未取得突破性的进展，移动通
信中调制技术青睐于恒包络调制的MSK和GMSK，比如 GSM系统采用的就是GMSK调制，但是它实现较复杂，且频 谱效率较低。
4.1.2 慢衰落信道C2
慢衰落信道是移动信道区别于有线信道的最基本特 征之一，也是进一步研究各类快衰落信道的基础，慢 衰落信道在有些文献资料中称为中尺度或大尺度传播 特性，或称为阴影衰落信道。 克服慢衰落的典型方法有： 1.对电路交换型业务，特别是话音业务采用功率控制 技术； 2.对于分组交换型业务，特别是数据业务采用自适应 速率控制更合适。 这些自适应技术将在后面章节进一步讨论。
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4.1 移动通信系统的物理模型
4.1.4 传输可靠性与抗衰落、抗干扰性能
无线传输主要取决于下列因素。 1. 传播损耗：它是从宏观角度考虑的损耗，又称为大
尺度特性。传播损耗是随着距离的2－5.5次方迅速 衰减，即正比于，克服它唯一的方法是增大设备能 力。比如增加发射功率，提高发送与接收天线增益 等。 2. 慢衰落：它是由阴影效应引起的，又称为中尺度特 性，慢衰落若按90％出现概率，考虑其深度大约在 10dB左右，对于IS-95其特性可参见下图。这20dB 就是抗慢衰落的潜在增益