移动通信第3章调制解调

图3-2 2PSK信号的典型波形
图3-3 2PSK信号的调制框图
1．2PSK的频谱和带宽
设g(t)是宽度为Tb的矩形脉冲，其频谱 为G(ω)，设“ +1”和“1”等概率出现， 则2PSK信号的功率谱为
P 2 P S K (f) 1 4fb G (ffc)2G (ffc)2 （3-3）
由于假定信号是等概率出现的双极性 NRZ码，所以不存在直流成分，其功率谱 为连续谱，无离散谱，如图3-4所示。
➢ QPSK信号解调原理及其实现方法； ➢ QPSK已调信号的频谱特性； ➢ 2FSK调制原理及实现方法； ➢ 2FSK信号解调原理及其实现方法；
➢ 2FSK已调信号的频谱特性；
➢ 2FSK已调信号带宽计算；
➢ 正交频分复用(OFDM)的调制、解调的原 理及实现方法。
难点： ➢ 相干解调的原理及分析过程； ➢ 2PSK已调信号的频谱特性； ➢ QPSK已调信号的频谱特性；
图3-4 2PSK信号的功率谱密度
2PSK信号的带宽、频带利用率分别为
B2PSK
2Bs
2 Tb
2fb
2PSK
1(Baud/Hz) 2
（3-4） （3-5）
2．2PSK解调
2PSK接收端一般采用相干解调，其 相干解调系统模型如图3-5所示。
图3-5 2PSK的相干解调框图
若输入噪声为窄带高斯噪声n(t)(n(t) 均值为0，方差为σ2n)，则解调器的输入 信号为
解调是调制的反过程，在接收端将已调 信号还原成要传输的原始信号。
按照调制信号的形式，调制可分为 模拟调制（或连续调制）和数字调制。
图3-1 调制分类
模拟调制指利用输入的模拟信号直接 调制（或改变）载波（正弦波）的振幅、 频率或相位，从而得到调幅（AM）、调
频（FM）或调相（PM）信号。
数字调制指利用数字信号来控制载 波的振幅、频率或相位。
yi(t) AA co cso s ctc t nn tt
发 “ 1”
发 “ 1” （3-6）
经带通滤波器后输出为
y(t)s2PSKtnit
A A cc o o ss ctct n n cc (t(t))cc o o ss ctct n n ss (t(t))ss in in ctct
其信号表示式为
sQ P S K (t)A c o sc tk k 1,2,3,4
➢ 2FSK已调信号的频谱特性； ➢ 2FSK已调信号带宽计算分析； ➢ 正交频分复用(OFDM)的概念及实现原理。
3.1 概述
调制是在发送端把要传输的模拟信 号或数字信号（信源信号或基带信号） 变换成适合信道传输的高频信号（带通 信号）的过程。
信源信号或基带信号称为调制信号
调制完成后的带通信号称为已调信号。
（3-8）
发“1”
在输入序列“ + 1”和“1”等概出现的
条件下，最佳判决门限取“0”，当发“1”判 为“1”或发“1”判为“1”都会导致产生 误码，因此相干解调的误码率为
Pe P ( 1) P (1 / 1) P (1) P (1 / 1) (1 / 2)[ P (1 / 1) P (1 / 1)]
s2PSK (t) 还可以表示为
s2 P S K (t)a nA co sctA co s ct 1 2 a n π
nTb≤t＜(n + 1)Tb （3-2） 即当输入为“ + 1”时，对应的信号 附加相位为“0”；当输入为“1”时， 对应的信号附加相位为“π”。
2PSK信号的典型波形如图3-2所示。 两种不同的调制法框图如图3-3所示。
➢ 了解QAM的原理及实现方法；
➢ 掌握2FSK的调制、解调原理及实现方法， 已调信号的频谱特性，带宽计算公式；
➢ 了解MSK、GMSK的调制、解调原理，与 2FSK的区别；
➢ 了解多载波调制的概念；
➢ 掌握正交频分复用(OFDM)调制的概念， 调制、解调的原理及实现方法。
重点: ➢ 2PSK调制原理及实现方法； ➢ 2PSK信号解调原理及其实现方法； ➢ 2PSK已调信号的频谱特性； ➢ QPSK调制原理及实现方法；
发 “ 1 ” 发 “ 1 ”
与本地载波相乘后，经低通滤波器
滤除高频分量，在抽样判决器输入端得 到
v(t)AAnncc((tt))
发“ 1” 发“1”（3-7）
根据高斯分布的特点，v(t)的概率分布为
f1v
1
(vA)2
2πn
exp
2n2
f1v
1
(vA)2
2πn
exp
2n2
发“1”
第3章 调制解调
3.1
概述
3.2
数字相位调制
3.3
正交振幅调制
主要内容： ➢ 掌握调制、解调的概念； ➢ 掌握数字调制解调的分类； ➢ 掌握2PSK的调制、解调原理及其实现方
法，已调信号的频谱特性；
➢ 掌握QPSK的调制、解调原理及其实现方 法，已调信号的频谱特性；
➢ 了解OQPSK与 -QPSK与QPSK相比的特 点；
0
∞
1 2π
n
exp(
(v A)2
2
2 n
)dv
1 erfc( r ) 2
（3-9）
式中，r A2 2n2 为输入信噪比；e rfc ( x )
为互补误差函数，即
源自文库erfc(x)
2 ∞ez2dz
πx
。
3.2.2 四相相移键控
四进制相移键控（QPSK）信号利用 载波的4种不同相位来表征数字信息。
主要用于2G、3G及未来的系统中。
数字调制主要分为两类：幅度/相位 调制和频率调制。
频率调制用非线性方法产生，其信 号包络一般是恒定的，因此称为恒包络 调制或非线性调制。
幅度/相位调制也称为线性调制。
移动系统选择具体的调制方式时， 需要综合考虑以下几点。
（1）高传输效率。 （2）高频带利用率（最小占用带宽）。 （3）高功率效率（最小发送功率）。 （4）对信道影响的抵抗能力（最小误比
特率）。
3.2 数字相位调制
3.2.1 二进制相移键控
设输入比特为｛an｝，an = ±1，n = −∞ ～ + ∞，则二进制相移键控（2PSK）的信号 形式为
s2PSK(t) AAcocso(s(ctc)t)
an 1 an 1
nTb≤t＜(n + 1)Tb （3-1） 式中，c 2πfc表示载波幅度，T b 为载 波角频率， 为输入数据流的比特宽度。