通信原理第8章节新型数字带通调制技术
第八章新型数字带通调制技术
0
上式积分结果为
sin[(1 0 )Ts 1 0 ] sin[(1 0 )Ts 1 0 ]
1 0
1 0
sin(1 0 ) sin(1 0 ) 0
1 0
1 0
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任意初相时的最小频率间隔
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16QAM解调
16QAM信号可以采用正交相干解调方法，解调器输入信 号与本地恢复的两个正交载波相乘后，经过低通滤波输出 两路多电平基带信号。多电平判决器对多电平基带信号进 行判决和检测，再经L电平到2电平转换和并/串变换器最 终输出二进制数据。
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8.2 最小频移键控和高斯最小频移键控
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2
8.1 正交振幅调制(QAM)
随着通信业务需求的迅速增长，寻找频谱利用率高的数字 调制方式已成为数字通信系统设计、研究的主要目标之一。 正交振幅调制QAM就是一种频谱利用率很高的调制方式。 在中、大容量数字微波通信系统、有线电视网络高速数据 传输、卫星通信系统等领域得到广泛应用。
由于1和0是任意常数，故必须有： sin(1 0 )Ts 0 cos(1 0 )Ts 1
为了同时满足这两个要求，应当令 即要求 f1 f0 m / Ts 最小频率间隔： f1－f0 ＝1 / Ts。
(1 0 )Ts 2m
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相干接收的最小频率间隔
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16QAM信号和16PSK信号的性能比较
在下图中，按最大振幅相等，画出这两种信号的星座图。
设其最大振幅为AM，则16PSK信号的相邻矢量端点的欧氏
通信原理(第八章新型数字带通调制技术)PPT课件
实例分析
QPSK（四相相移键控调制）
在PSK的基础上，将相位划分为四个不同的状态，每个状态表示两个 比特的信息，提高了频谱利用率和传输速率。
16-QAM（十六进制正交幅度调制）
在QAM的基础上，将幅度划分为16个不同的状态，每个状态表示4个 比特的信息，进一步提高了频谱利用率和传输速率。
OFDM（正交频分复用调制）
20世纪70年代，随着数字信号处理技 术的发展，多种新型数字带通调制技 术如QPSK、QAM等开始出现。
02
数字带通调制技术的基本原理
数字信号的调制过程
调制概念
调制是将低频信号（如声音、图像等）转换成高频信号的过程， 以便传输。
数字信号的调制方式
数字信号的调制方式主要有振幅键控（ASK）、频率键控（FSK） 和相位键控（PSK）等。
通信原理(第八章新型数字带 通调制技术)ppt课件
• 引言 • 数字带通调制技术的基本原理 • 新型数字带通调制技术介绍 • 新型数字带通调制技术的应用场景
• 新型数字带通调制技术的优势与挑 战
• 新型数字带通调制技术的实现方法 与实例分析
01
引言
新型数字带通调制技术的定义与重要性
定义
新型数字带通调制技术是指利用数字 信号调制载波的幅度、频率或相位， 以实现信号传输的技术。
光纤通信系统
在光纤通信系统中，新型数字带通调制技术如偏振复用正交频分复用（PD-OFDM） 被用于实现高速、大容量的数据传输，满足不断增长的网络流量需求。
卫星通信系统
广播卫星
在广播卫星中，新型数字带通调制技术如正交频分复用（OFDM）被用于发送多路电视信号和其他多媒 体内容，提供高质量的广播服务。
将高速数据流分割成多个低速数据流，在多个子载波上进行调制，提 高了频谱利用率和抗多径干扰能力。
第八章新型数字带通调制技术
1 正交振幅调制QAM（续）
•
16QAM的调制、解调框图
根据16QAM的星座图，第i个信号的表达式为
si (t ) Ai (cosct i )
i 1,2,...16
下面给出16QAM信号的一种调制和解调方框图
Q(t)
3 1 -1
-3
I（t） -3 -1 1 3
2 最小频移键控（MSK）
à Æ Ï Ò 900
à Ó ÷ Ï ¼ Æ
I k cos(t / 2Ts ) cos c t MSK Å Å Ð º ø ¨ ´ Í
Ë ¨÷  ² Æ
sin(t / 2Ts ) Qk sin(t / 2Ts )
à Ë ÷ Ï ³ Æ
Qk sin(t / 2Ts ) sin c t
n
X n g (t nTs ) cos c t Yn g (t nTs ) sin c n n 式中， X n An cos， Yn An sin n n 可看出，APK信号可以看作两个正交调制信号之和。 QAM信号也可以表示成
发送端
接收端
图
QAM系统组成框图
1 正交振幅调制QAM（续）
•
MQAM与MPSK比较
– MQAM全部星点呈矩形排列，M>4时不是等幅包络 ； MPSK为恒包络信号，信号空间全部星点均在一个同心圆上。
dP
A
dQ
图
MQAM与MPSK星座图
– M=4式，QAM与QPSK相同（QAM星点既在同圆又呈方格 形），性能也相同，欧氏距离 2 A dQ d P – 当M>4时，如M=16， 0.47A ， 0.39A ，说明MQAM抗噪 dQ dp 声性能优于MPSK （M>4） – MPSK以M等分相位，M增大，相邻信号夹角更小，适用于M 不大的应用。一般以QPSK最佳。 现代无线通信MQAM系统， 可高达1024QAM
通信原理理论课程教学大纲
通信原理课程教学大纲课程编码：052079 课程名称：通信原理学分：4总学时：64理论学时64实验学时0课程类别：学科基础课课程性质：必修课适用层次：汉族本科开课学期：第五学期适用专业：通信工程先修课程：高等数学、线性代数、概率论与数理统计、现代电子技术Ⅱ、信号与系统、通信电子线路后续课程：现代交换原理与技术，移动通信，光纤通信一、课程性质、地位和任务本课程是通信工程的主要专业基础课、核心课程。
本课程的目的是：为研究设计各种通信系统奠定必要的基础。
课程主要是研究通信系统信息传输与处理的理论与技术，不涉及具体的电路，但这里理论与技术是建立在信号分析理论、电子线路等课程的基础上。
需要先修信号与系统、高频电子线路、数字电路等课程。
要求学生有较强的高等数学、线性代数以及概率论与数理统计的扎实基础以及具备信号与系统频域分析的较强能力。
二、教学目标及要求1、掌握通信系统的基本组成与工作原理。
2、掌握评价各种系统的性能指标及其基本分析方法。
3、了解为改善各种通信系统性能所使用的技术。
三、教学内容及安排第1章绪论（3学时）教学目标：（1）掌握通信术语、掌握模拟信号与数字信号的其别、基带信号与已调信号的区别；数字通信系统组成及优缺点（2）理解码元速率、信息速率和频带利用率的定义、计算及其关系、误码率和误信率的定义及其关系（3）了解通信系统的组成、分类和通信方式重点：（1）概念：信号区别、通信系统的组成和分类、数字通信的特点、通信方式、主要性能指标等。
考试的可能形式：填空、简答题、画图题（2）计算：信息速率、码元速率、误码率、误信率的计算。
难点：（1）模拟信号和数字信号的区别（2）基带信号、载波信号、已调信号（3）比特、波特及其区别（4）误码率、误信率和进制M之间的关系通信的基本概念（学时）通信系统的组成（学时）通信系统的分类及通信方式（学时）信息及其度量（学时）通信系统主要性能指标（1学时）第2章?确知信号?（4学时）教学目标：（1）复习信号的分类及其特征；（2）复习信号的频域分析法和频谱的概念，掌握周期信号频谱计算；（3）复习傅立叶级数的物理意义、傅立叶变换及其性质，掌握频谱密度计算；（5）掌握的能量谱和功率谱计算及物理含义（6）理解相关函数的定义和性质（7）掌握相关函数与谱密度的关系，掌握维纳-辛钦关系；重点：（1）概念：信号的分类与特征；频谱的概念；周期信号频谱Cn的特点和意义；傅立叶变换的物理内涵，相关函数的定义和性质。
通讯原理第8章-新型数字调制全章课件
——相位不连续引起
已调波的频谱特性与相位路径密切相关！
解决途径：
——改善已调波的相位路径
（恒包络调制技术 的发展思路 ）
——采用相位连续变化的调制方式CPM
——MSK就是一种包络恒定、相位连续、频差最小， 并且严格正交的2FSK（CPFSK）信号。
正交——两个频率的信号不相关，即
cos 2 f1t 和 cos 2 f0t的互相关系数 ρ＝0
cos(1 0 )TB 1
上式才等于零
应当令
(1 0 )TB 2m
即要求
f1 f0 m / TB
∴当取m = 1时，满足正交条件的最小频率间隔：
f1 f0 min 1 / TB
注意：上面讨论中，假设初始相位φ 1和φ 0是任意的，它 在接收端无法预知，因此只能采用非相干接收方法。
对于相干接收，则要求初始相位是确定的，在接收端 是预知的，这时可令φ1 - φ0 = 0。 于是，下式
(t)
cos(ct
ak
2TB
t
k
)
kTB t (k 1)TB
当输入码元“1”时 (ak = +1) ，码元频率 f1= fc + 1/(4TB) 当输入码元“0”时 (ak = - 1) ，码元频率 f0= fc - 1/(4TB)
最小频差: 调制指数:
f f1 f0 1 / 2TB h f 0.5 1/ TB
16QAM信号的解调
——正交相干解调
由于16QAM信号的16个信号点在水平轴和垂直轴上 投影的电平数均有4个（+3、+1、-1、-3），对应低通滤 波器输出的4电平基带信号，因而4电平判决器应有3个判 决电平：+2、0、-2。
通信原理简答题答案
通信原理第六版课后思考题第1章绪论1、何谓数字信号？何谓模拟信号？两者的根本区别是什么？答：数字信号：电信号的参量仅可能取有限个值；模拟信号：电信号的参量取值连续；两者的根本区别在于电信号的参量取值是有限个值还是连续的。
2、画出模拟通信系统的一般模型。
3、何谓数字通信？数字通信有哪些优缺点？答：数字通信即通过数字信号传输的通信，相对模拟通信，有以下特点：1）传输的信号是离散式的或数字的；2）强调已调参数与基带信号之间的一一对应；3）抗干扰能力强，因为信号可以再生，从而消除噪声积累；4）传输差错可以控制；5）便于使用现代数字信号处理技术对数字信号进行处理；6）便于加密，可靠性高；7）便于实现各种信息的综合传输3、画出数字通信系统的一般模型。
答：4、按调制方式，通信系统如何分类？答：分为基带传输和频带传输5、按传输信号的特征，通信系统如何分类？答：按信道中传输的是模拟信号还是数字信号，可以分为模拟通信系统和数字通信系统6、按传输信号的复用方式，通信系统如何分类？答：频分复用（FDM），时分复用（TDM），码分复用（CDM）7、通信系统的主要性能指标是什么？第3章随机过程1、随机过程的数字特征主要有哪些？它们分别表征随机过程的哪些特征？答：均值：表示随机过程的n个样本函数曲线的摆动中心。
方差：表示随机过程在时刻t相对于均值a(t)的偏离程度。
相关函数：表示随机过程在任意两个时刻上获得的随机变量之间的关联程度。
2、何谓严平稳？何谓广义平稳？它们之间的关系如何？答：严平稳：随机过程(t)的任意有限维分布函数与时间起点无关。
广义平稳：1）均值与t无关，为常数a。
2）自相关函数只与时间间隔=-有关。
严平稳随机过程一定是广义平稳的，反之则不一定成立。
4、平稳过程的自相关函数有哪些性质？它与功率谱的关系如何？答：自相关函数性质：(1)R(0)=E[]——的平均功率。
(2)R()=R(-)——的偶函数。
(3)——R()的上界。
新通信原理第8章第20讲
i 1,216
M＝256 M＝128 M＝64 M＝32 M＝16 M＝4
图 MQAM信号的星座图
–16QAM信号 • 产生方法 –正交调幅法：用两路独立的正交4ASK信号叠加， 形成16QAM信号，如下图所示。
AM
–复合相移法：它用两路独立的QPSK信号叠加，形成 16QAM信号，如下图所示。
n s c n
n
)
s MQAM (t ) [ An g (t nTs ) cos n ] cos wc t [ An g (t nTs ) sin n ] sin wc t
n n
令：
X n An cos n
Yn An sin n
n
sMQAM (t ) [ X n g (t nTs )]coswc t [Yn g (t nTs )]sin wc t
(二)
MSK调制解调原理
a k t k 2Ts
sMSK (t ) cos[wc t k (t )] cos k (t ) coswc t sin k sin wc t
因为: k (t )
k 0或
模2
sMSK (t ) cos k cos
I k (t ) cos
MQAM如同MPSK一样,也可以用正交调制的方法产生 :
2到 L 电平变换 Am 预调制 LPF cos t 串 / 并变换 sin t 2到 L 电平变换 Bm 预调制 LPF
∑
已调信号输出 y(t)
Rb / 2
Rb Rb 1 log2 L 2 log2 M log2 M
20log1.62=4.19db
结论：在平均功率相等的条件下，16QAM的相邻信号距离 超过16PSK约4.19db
樊昌信《通信原理》(第7版)章节题库(新型数字带通调制技术)【圣才出品】
第8章 新型数字带通调制技术一、填空题1．64QAM 信号可由两路载波正交的 进制ASK 信号叠加而成。
【答案】八【解析】64QAM 信号的构成方法之一便是可由两路载波正交的八进制ASK 信号叠加而成。
2．MSK 与2PSK 相比， 的旁瓣更小， 的主瓣带宽较窄。
【答案】MSK ，MSK【解析】在给定信道带宽的条件下，与2PSK 信号相比，MSK 信号的主瓣带宽较窄，功率谱密度更为集中，其旁瓣下降得更快。
3．若信息速率为R b ，则2DPSK 、MSK 、QPSK 、16QAM 信号的谱零点带宽分别为 、 、 、 Hz 。
【答案】2b R 、1.5b R 、b R 、0.5b R【解析】按主瓣带宽计算：222DPSK B b B R R ==，0.752 1.5MSK b B B R T =?，222log b QPSK B b R B R R M ===，162212log 162b QAM B b R B R R ===。
4．设子信道码元持续时间为T B，则OFDM中各相邻子载波的频率间隔为Hz；频带利用率为b／（s·Hz）。
【答案】【解析】设在OFDM系统中共有N路子载波，子信道码元持续时间为T B。
则各相邻子载波的频率间隔等于最小容许间隔Δf＝1／T B（Hz）；每路子载波均采用M进制的调制，则它占用的频带宽度为频带利用率为5．当信息速率相同时，MSK信号的带宽______2PSK信号的带宽，MSK信号的相位______。
【答案】小于；连续【解析】当信息速率相同时，MSK信号的带宽为B MSK＝1.5R b，2PSK信号的带宽为B2PSK＝2R b，故MSK信号的带宽小于2PSK信号的带宽；MSK信号的相位在码元转换时刻是连续的。
6．设信源发送的二进制符号序列为0111001，每个符号时间宽度为T，试画出MSK 信号附加相位轨迹图（设初相位为0）______。
【答案】【解析】MSK 信号的相位在码元转换时刻是连续的，在一个码元周期内，附加相位线性变化±π/2。
文元美现代通信原理课件第8章_数字信号的频带传输资料
带通 滤波 器
相乘 器 cos ct (b )
低通 滤波 器
抽样 判决 器控信号解调器原理框图
所以2ASK 信号的功率谱密度由连续谱和离散谱两部分组成。
它的连续谱取决于数字基带信号基本脉冲的频谱 G(f) ；它的 离散谱是位于±fc处一对频域冲击函数，这意味着2ASK信号 中存在着可作载频同步的载波频率fc的成分。
2018/12/7
通信原理
数字信号的频带传输
(2) 基于同样的原因，我们可以知道，上面所述的2ASK信 号实际上相当于双边带调幅(DSB)信号。因此，由图7 可以看出，
fc fb
f
(b)
2ASK信号的功率谱
2018/12/7 通信原理
数字信号的频带传输
则二进制振幅键控信号的功率谱密度P2ASK(f)为
1 2 ( f fc ) 2 ( f fc ) P2 ASK ( f ) Ts Sa [ ] Sa [ ] 16 fs fs 1 [ ( f f c ) ( f f c )] 16
数字信号的频带传输
5.1 引 言
基带信号 s(t) 键控器 形 成 器 原始数字序列
an
载波信号
数字调制信号
信 道
接 收 滤波器
解调器
s(t)
噪 声
图 1 频带传输系统的组成方框图
2018/12/7 通信原理
数字信号的频带传输
5.1 二进制数字幅度调制
调制信号为二进制数字信号时，这种 调制称为二进制数字调制。在二进制数字 调制中，载波的幅度、频率或相位只有两 种变化状态。
式中用到 P=1/2， fs=1/Ts
P2A SK( f )
0 dB
通信原理第8章 新型数字带通调制技术
但这是以牺牲误码率为代价的。 为了克服这一问题，提出了“振幅相位联合键控系统 （APK）” ，QAM调制是目前研究和应用较多的一种调制
方法，其优点是：
当M较大时，可以获得较好的误码率，同时设备组成也 比较简单。
1、信号表示式： 这种信号的一个码元可以表示为
sk (t ) Ak cos(c t k )
16PSK 8ASK
8ASK
5、16QAM信号
（1）产生方法 a、正交调幅法：用两路独立的正交4ASK信号叠加，形
成16QAM信号，如下图所示：
AM
cosωct 信道：4ASK －sinωct 信道：4ASK
编码：用格雷码
00 10 11 1000 1100 0100 0000 01 1001 1101 0101 0001 11 10
cos(1 0 ) sin(1 0 )Ts sin(1 0 )[cos( 1 0 )Ts 1] 0
cos(1 0 ) sin(1 0 )Ts sin(1 0 )[cos( 1 0 )Ts 1] 0
由于1和0是任意常数，故必须同时有
M’ASK1 M’ASK2
Xk和Yk也是可以取多个离散值的变量。从上式看出，
sk(t)可以看作是两个正交的振幅键控信号之和。
问题：M’ ~ M ?
2、QAM系统的组成框图
LPF 信道 cos c t 相加
mI (t )
cos c t
eo (t )
相加
mI '(t )
mQ (t )
LPF sin c t sin c t
证明：MSK信号属于2FSK
MSK信号
ak sk (t ) cos(ct t k ) 2Ts
第8章 新型数字带通调制技术
其主要研究内容围绕着减小信号带宽以提高频谱利用率；
提高功率利用率以增强抗干扰性能；适应各种随参信道以增强 抗多径衰落能力等。
第8章 新型数字调制技术
例如，在恒参信道中，正交振幅调制（QAM）和正交频 分复用（OFDM）方式具有高的频谱利用率，因此，正交振
幅调制在卫星通信和有线电视网络高速数据传输等领域得到
平数，M=L2。
由式(8.1 - 6)和(8.1 - 7)可以看出，当M=4时，d4PSK=d4QAM， 实际上，4PSK和4QAM的星座图相同。当M=16时， d16QAM=0.47，而d16PSK=0.39，d16PSK＜d16QAM。 这表明，16QAM系统的抗干扰能力优于16PSK 。
第8章 新型数字调制技术
了广泛应用。而正交频分复用在非对称数字环路ADSL和高 清晰度电视HDTV的地面广播系统等得到了成功应用。 高斯最小移频键控（GMSK）和π/4DQPSK具有较强的 抗多径衰落性能，带外功率辐射小等特点，因而在移动通信
领域得到了应用。 GMSK 用于泛欧数字蜂窝移动通信系统
（GSM）， π/4DQPSK用于北美和日本的数字蜂窝移动通信 系统。
第8章 新型数字调制技术
二、MQAM调制(振幅相位联合键控——APK）原理
在现代通信中，提高频谱利用率一直是人们关注的焦点之 一。 正交振幅调制 QAM(Quadrature Amplitude Modulation)
就是一种频谱利用率很高的调制方式，其在中、 大容量数字微 波通信系统、有线电视网络高速数据传输、卫星通信系统等领 域得到了广泛应用。 在移动通信中，随着微蜂窝和微微蜂窝的出现，使得信道 传输特性发生了很大变化。 过去在传统蜂窝系统中不能应用的 正交振幅调制也引起人们的重视。
新型数字带通调制技术共33页
56、书不仅是生活，而且是现在、过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
新型数字带通调制技术
36、如果我们国家的法律中只有某种 神灵， 而不是 殚精竭 虑将神 灵揉进 宪法， 总体上 来说， 法律就 会更好 。—— 马克·吐 温 37、纲纪废弃之日，便是暴政兴起之 时。— —威·皮 物特
38、若是没有公众舆论的支持，法律 是丝毫 没有力 量的。 ——菲 力普斯 39、一个判例造出另一个判例，它们 迅速累 聚，进 而变成 法律。 ——朱 尼厄斯
拉
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地 走到底 ，决不 回头。 ——左
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调制指数： h 2 fdT
17
8.2 最小频移键控和高斯最小频移键控
定义：最小频移键控（MSK）信号是一种包络 恒定、相位连续、带宽最小并且严格正 交的2FSK信号。波形图如下：
18
8.2 最小频移键控和高斯最小频移键控 8.2.1 正交2FSK信号的最小频率间隔
① 假设2FSK信号码元的表示式为 “1” A cos(1t 1 ) s( t ) “0” A cos(0 t 0 ) ② 为了满足正交条件，要求
fc 表示未调载波频率；
A 表示已调信号振幅； Ts 表示码元宽度；
2Ts
ak 表示第k个码元中的信息，其取值为 1
k
a 2
i k 1 i
表示直到 kTs 时刻的累积相位值。
23
8.2 最小频移键控和高斯最小频移键控
ak sMSK ( t ) A cos 2 f c t ( t kTs ) k , kTs t ( k 1)Ts 2Ts k a k k 令 xk 2 1 sMSK ( t ) A cos 2 ( f c ak )t xk , kTs t (k 1)Ts 4Ts
1 A. 频率间隔：f f 2 f1 2Ts
B. MSK的调制指数 ：
1 1 h fTs Ts 0.5 2Ts 2
满足正交条 件的最小频 移指数。
25
8.2 最小频移键控和高斯最小频移键控
③ MSK的相位分析
ak sMSK ( t ) A cos 2 f c t t xk , kTs t ( k 1)Ts 2Ts
F. 16QAM信号，在等概率出现条件下，可以计 算出其最大功率和平均功率之比等于1.8倍，即 2.55 dB。 G.在平均功率相等条件下，16QAM的相邻信号 距离超过16PSK约4.12 dB。
12
8.1 正交振幅调制(QAM)
⑨ MQAM的频带利用率
A. 理想情况下MQAM与MPSK最高频带利 用率均为：
sin[(1 0 )Ts 1 0 ] sin[(1 0 )Ts 1 0 ] 1 0 1 0 sin(1 0 ) sin(1 0 ) 0 1 0 1 0
③ 假设10 1，上式左端第1和3项近似等于 零，则它可以化简为
B. 复合相移法：它用两路独立的QPSK信号叠加， 形成16QAM信号。
9
8.1 正交振幅调制(QAM)
⑧ 16QAM信号和16PSK信号的性能比较：
A. 按最大振幅相等，画出这两种信号的星座图
d1 A
A
d216QAM源自16PSK108.1 正交振幅调制(QAM)
B. 设其最大振幅为A，则16PSK信号的相邻信号点的 最小距离为
② MSK信号可以表示成在时间间隔 kTs t (k 1)Ts
内具有两个频率之一的正弦波。 定义：
1 1 , (ak 1) f1 f c , (ak 1) f 2 fc 4Ts 4Ts
24
8.2 最小频移键控和高斯最小频移键控
1 i 1 sMSK (t ) A cos 2 f i t k ( 1) k , i 1, 2 2
（3）以载波相位为基准的信号相位在一个码 元期间内准确地线性变化 / 2 ； （4）在码元转换时刻信号的相位是连续的， 或者说，信号的波形没有突跳。 29
8.2 最小频移键控和高斯最小频移键控
log 2 M (b / s / Hz )
B. 基带传输系统为升余弦滚降时，频带利 用率为：
1 log 2 M (b / s / Hz ) 1
13
8.1 正交振幅调制(QAM)
实例：一种用于调制解调器的传输速率为 9600 b/s的16QAM方案，其载频为1650 Hz，滤波器带宽为2400 Hz，滚降系数为 10％。
8PSK：环
4
8.1 正交振幅调制(QAM)
③ 信号表达式：
sk (t ) Ak cos(0t k ) kT t (k 1)T
sk (t ) Ak cosk cos 0t Ak sink sin 0t Xk Yk
sk (t ) X k cos 0t Yk sin 0t
Ts
0
[cos(1t 1 ) cos(0 t 0 )]dt 0
1 Ts {cos[(1 0 )t 1 0 ] cos[(1 0 )t 1 0 ]}dt 0 2 0
19
8.2 最小频移键控和高斯最小频移键控
1 Ts {cos[(1 0 )t 1 0 ] cos[(1 0 )t 1 0 ]}dt 0 2 0
相加器 信道
cos c t
相乘器 低通 滤波器
Yk'
sin c t
sin c t
sk (t ) X k cos 0t Yk sin 0t
1 X Xk 2
' k
1 Yk' Yk 2
6
8.1 正交振幅调制(QAM)
⑥ MQAM星座图
A. 矩形星座图 M为2的偶数次幂
M 256
定义：
(t )
ak
2Ts
t xk , kTs t ( k 1)Ts
k 1 ( kTs )
ak 1
2Ts
( kTs ) xk 1
k (kTs )
ak
2Ts ( kTs ) xk
26
8.2 最小频移键控和高斯最小频移键控
ak 1 ak xk 1 , k xk ( ak 1 ak ) x k 1 2 xk 1 k , ak 1 ak
设 x0 0 则
xk 0 或 (mod 2 ) k 0, 1, 2, 3,
(t ) ak
2Ts t xk , kTs t ( k 1)Ts
在每个码元周期内载波相位 (t ) 变化 / 2 或
/ 2.
ak 1 ak 1
/ 2 / 2
27
8.2 最小频移键控和高斯最小频移键控
④ MSK的相位网格图
1 /2
(0) 0
1
0
1
0
0
0
0
1
1
QPSK信号的相位改变量
/2
2Tb
4Tb
6Tb
8Tb
10Tb
t
28
8.2 最小频移键控和高斯最小频移键控
1 -1 -1 -1 1 -1 1 1 1 t
⑤ MSK信号特点
（1）已调信号的振幅是恒定的； （2）信号的频率偏移严格地等于 1/(4Ts ) 相应的调制指数 h 1 / 2 ；
sin(1 0 )Ts 0
f1 f0 n / 2Ts
⑦ 对于相干解调，保证正交的2FSK信号的最小频 率间隔等于1 / (2Ts)。
22
8.2 最小频移键控和高斯最小频移键控 8.2.2 最小频移键控的原理
① MSK信号的时域表达式 ak sMSK ( t ) A cos 2 f c t ( t kTs ) k , kTs t ( k 1)Ts
第6章 新型数字带通调制技术 8.1 正交振幅调制(QAM) 8.2 最小频移键控和高斯最小 频移键控 8.3 正交频分复用
16
8.2 最小频移键控和高斯最小频移键控
OQPSK和/4QPSK虽然消除了QPSK信号中 180°的相位突变，改善了包络的起伏，但并 没有从根本上解决包络起伏问题。 包络起伏是由相位的非连续变化引起的，很自 然会想到使用相位连续变化的调制方式。 本节讨论的最小频移键控（MSK）和高斯最小 频移键控（GMSK ）就是恒包络连续相位调制。
A
1011 1001 1110 1111
1010 1000 1100 1101 2400 0001 0000 0100 0110
0011 0010 0101 0111
(a) 传输频带
(b) 16QAM星座
14
8.1 正交振幅调制(QAM)
⑩ 16QAM方案的改进：
A. QAM的星座形状并不是正方形最好，实际上以 边界越接近圆形越好。 B. 实例：
C. 需要改善在M取值较大时的噪声容限。
3
8.1 正交振幅调制(QAM)
② 解决方法：
单独使用幅度或相位携带信息时，不能充分 利用信号平面，上MASK 的信号点只能分布在 一个轴上， MPSK的信号点只能分布在一个圆。 振幅和相位联合调制（APK），以正交幅度调 制（QAM）为主。
Q
I
4ASK：线
通信原理
第八章 新型数字带通调制技术 (8.1-8.2)
1
主要内容
第8章 新型数字带通调制技术 8.1 正交振幅调制(QAM) 8.2 最小频移键控和高斯最小 频移键控 8.3 正交频分复用
2
8.1 正交振幅调制(QAM)
① 问题的提出：
A. 多进制相移键控（MPSK）的频带利用率 高，功率利用率较高； B. 随着M的增大，相邻相位的距离逐渐变小， 噪声容限减小，可靠性降低；
cos(1 0 )sin(1 0 )Ts sin(1 0 )[cos(1 0 )Ts 1] 0
20
8.2 最小频移键控和高斯最小频移键控
④ 由于1和0是任意常数，故必须同时有
sin(1 0 )Ts 0
cos(1 0 )Ts 1
(1 0 )Ts 2m f1 f0 m / Ts