移动通信第2章调制与解调
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• 提高系统有效性，即频谱有效性，
– 主要体现通信系统的数量指标，即有效性 – 提高频带利用率：即单位频带内传送尽可能高的信息率(bit/s/Hz)
6
2.1.4 调制信号的功率谱
• 要求功率谱主瓣占有尽可能多的信号能量，且波瓣窄，具 有快速滚降特性；
• 带外衰减大、旁瓣小，对其它通路干扰小
7
2.1.5 数字调制分类的方法
/4 DQPSK
GFSK
GFSK
/4 DQPSK /4 DQPSK
11
第2章 调制与解调
2.1 概述 2.2 数字频率调制
– 二进制频移键控BFSK – 最小频移键控MSK） – 高斯最小频移键控GMSK
2.3 数字相位调制
– 二进制移相键控调制2PSK – 四相移键控调制QPSK
• 交错四相移键控调制OQPSK • /4- DQPSK调制
频道间隔 25 kHz 30 kHz
最大频偏
±9.5 kHz ±12.0 kHz
13
2.2.2 恒包络调制---FSK/MSK/GFSK/GMSK
• 恒包络调制的特点：
– 恒包络调制（包络幅度不变）对线性要求低，即使工作于非线性状 态也不会引起频谱的扩散，可使用C类放大器，功率效率高；
– 带外辐射低，可达 -60 ~ -70dB； – 可使用限幅器-鉴频器检测，系统结构简单，实现容易； – 限幅器可克服随机噪声和瑞利衰落导致的信号幅度的变化，抗干扰
2.4 正交振幅调制QAM 2.5 扩频调制技术 2.6 多载波调制
12
2.2.1 模拟调制方式---调频（FM）
• 调频：载波的频率随调制信号而变化
– FM信号的产生可以用压控振荡器(VCO)直接调频，也可以将调制信 号积分后送入调相器进行“间接调频”
– FM信号解调可采用鉴频器或锁相环鉴频
• 与AM相比，FM具有：
• 多电平QAM调制和多载波技术将成为未来移动通信主要 的调制技术
9百度文库
2.1.7 各类二进制调制原理图
10
2.1.8 移动通信中的调制技术
标准
GSM
CD900
IS54 IS-95
PDC
CT2
DECT
PHS PACS
服务类型
蜂窝 蜂窝 蜂窝 蜂窝
蜂窝
无绳
无绳
无绳 个人通信
调制技术
GMSK GMSK /4 DQPSK 上行OQPSK下行BPSK
• 调制方案的性能评估：功率效率和带宽效率
5
2.1.3 调制解调的功能
• 频谱搬移：基带信号搬移到相应频段的信道，使信源信号与信道
特性相匹配 – 实现可以分为两步：首先进行基带信号调制，然后上变频到所需 的频段。
• 抗干扰性
– 主要体现通信系统的质量指标，即可靠性 – 希望调制信号具有较小的功率谱占有率（图示）
谱扩展，当频带受限后又会出现幅度上的波动。这类调制对线性度要求较高，功放只 能使用线性度高而价格高昂的A类放大器，但实现简单
• 1986年前线性高功率放大器成本较高，因此采用恒包络的 CPM调制实现高功率效率，特别是MSK和GMSK很受欢 迎。1987年以后线性功率放大器已取得实质性进展，人们 开始将眼光转向实现技术简单的 QPSK系列
移动通信第2章调制与解调
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第2章 调制与解调
2.1 概述 2.2 数字频率调制
– 二进制频移键控BFSK – 最小频移键控MSK） – 高斯最小频移键控GMSK
2.3 数字相位调制
– 二进制移相键控调制2PSK – 四相移键控调制QPSK
• 交错四相移键控调制OQPSK • /4-DQPSK调制
2.4 正交振幅调制QAM 2.5 扩频调制技术 2.6 多载波调制
CPM
MSK（最小移频键控）
(连续相位调制) GMSK（高斯成型MSK）
TFM（平滑调频）
8
2.1.6 数字移动通信中的调制技术
• 一类是以GSM为代表的，采用非线性连续相位调制CPM 中的GMSK。它避开了线性要求,可使用高效率的C类功率放大器，大大降低了
放大器的成本，但实现复杂
• 另一类属于移相键控PSK，包括IS-95以及IMT-2000中采 用的BPSK\QPSK\OQPSK\平衡四相扩频调制BQM\复数 四相扩频调制CQM等。这类调制在码元转换时刻会产生相位跳变，带来频
3
2.1.1 数字调制技术简介
• 调制的目的：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。在接收端需将已调信号还原成要传输的原始信号，该过 程称为解调。
• 分类
– 按照调制信号的形式：模拟调制和数字调制 – 按照已调信号相位特性：相位不连续调制和相位连续调制 – 按照已调信号的包络特性：恒包络调制和非恒包络调制
– FM比AM有更好的抗干扰性能：不容易受大气和脉冲噪声的干扰； 幅度不承载信息；可用带宽换取信噪比的好处
– FM具有截获效应（强信号压制弱信号），可抗同信道干扰 – 非相关解调时都有门限效应，但弱信号时AM可用相关解调故性能好 – 调频属于恒定包络的模拟调制，在模拟蜂窝系统中获得广泛使用
系统
TACS（英） AMPS（美）
和衰落能力强； – 带宽较宽(比线性调制大）
14
2.2.3 FSK和CPFSK
• 2FSK信号当两载频间隔1/(2Tb)时：
– 定义调制指数：
– 当h=0.5时，S0与S1为正交信号
（波形相关系数为0）
• CPFSK (连续相位移频键控)
– 在时间Tb内相位是线性变化的，每经过时间Tb相位变化π/2， 且在t = kTb时(频率转换时刻)相位是连续的
4
2.1.2 移动通信调制解调技术特点
• 移动通信面临的无线信道问题
– 多径衰落、干扰(自然、人为、ISI)、频率资源有限
• 移动通信对调制解调技术的要求
– 频谱资源有限→高的带宽效率 – 用户终端小→高的功率效率，抗非线性失真能力强 – 邻道干扰→低的带外辐射 – 多径信道传播→对多径衰落不敏感，抗衰落能力强 – 干扰受限的信道→抗干扰能力强 – 产业化问题→成本低易于实现 – 解调一般采用非相干方式或插入导频的相干解调
数字式调制
不恒定包络
ASK（移幅键控） QAM（正交幅度调制） MQAM（星座调制）
FSK BFSK（二进制移频键控） (移频键控) MFSK（多进制移频键控）
BPSK（二进制移相键控）
恒定包络
PSK
DPSK（差分二进制移相键控）
(移相键控) QPSK
OQPSK（参差QPSK）
(正交四相
移相键控) DQPSK（差分QPSK）
– 主要体现通信系统的数量指标，即有效性 – 提高频带利用率：即单位频带内传送尽可能高的信息率(bit/s/Hz)
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2.1.4 调制信号的功率谱
• 要求功率谱主瓣占有尽可能多的信号能量，且波瓣窄，具 有快速滚降特性；
• 带外衰减大、旁瓣小，对其它通路干扰小
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2.1.5 数字调制分类的方法
/4 DQPSK
GFSK
GFSK
/4 DQPSK /4 DQPSK
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第2章 调制与解调
2.1 概述 2.2 数字频率调制
– 二进制频移键控BFSK – 最小频移键控MSK） – 高斯最小频移键控GMSK
2.3 数字相位调制
– 二进制移相键控调制2PSK – 四相移键控调制QPSK
• 交错四相移键控调制OQPSK • /4- DQPSK调制
频道间隔 25 kHz 30 kHz
最大频偏
±9.5 kHz ±12.0 kHz
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2.2.2 恒包络调制---FSK/MSK/GFSK/GMSK
• 恒包络调制的特点：
– 恒包络调制（包络幅度不变）对线性要求低，即使工作于非线性状 态也不会引起频谱的扩散，可使用C类放大器，功率效率高；
– 带外辐射低，可达 -60 ~ -70dB； – 可使用限幅器-鉴频器检测，系统结构简单，实现容易； – 限幅器可克服随机噪声和瑞利衰落导致的信号幅度的变化，抗干扰
2.4 正交振幅调制QAM 2.5 扩频调制技术 2.6 多载波调制
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2.2.1 模拟调制方式---调频（FM）
• 调频：载波的频率随调制信号而变化
– FM信号的产生可以用压控振荡器(VCO)直接调频，也可以将调制信 号积分后送入调相器进行“间接调频”
– FM信号解调可采用鉴频器或锁相环鉴频
• 与AM相比，FM具有：
• 多电平QAM调制和多载波技术将成为未来移动通信主要 的调制技术
9百度文库
2.1.7 各类二进制调制原理图
10
2.1.8 移动通信中的调制技术
标准
GSM
CD900
IS54 IS-95
PDC
CT2
DECT
PHS PACS
服务类型
蜂窝 蜂窝 蜂窝 蜂窝
蜂窝
无绳
无绳
无绳 个人通信
调制技术
GMSK GMSK /4 DQPSK 上行OQPSK下行BPSK
• 调制方案的性能评估：功率效率和带宽效率
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2.1.3 调制解调的功能
• 频谱搬移：基带信号搬移到相应频段的信道，使信源信号与信道
特性相匹配 – 实现可以分为两步：首先进行基带信号调制，然后上变频到所需 的频段。
• 抗干扰性
– 主要体现通信系统的质量指标，即可靠性 – 希望调制信号具有较小的功率谱占有率（图示）
谱扩展，当频带受限后又会出现幅度上的波动。这类调制对线性度要求较高，功放只 能使用线性度高而价格高昂的A类放大器，但实现简单
• 1986年前线性高功率放大器成本较高，因此采用恒包络的 CPM调制实现高功率效率，特别是MSK和GMSK很受欢 迎。1987年以后线性功率放大器已取得实质性进展，人们 开始将眼光转向实现技术简单的 QPSK系列
移动通信第2章调制与解调
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第2章 调制与解调
2.1 概述 2.2 数字频率调制
– 二进制频移键控BFSK – 最小频移键控MSK） – 高斯最小频移键控GMSK
2.3 数字相位调制
– 二进制移相键控调制2PSK – 四相移键控调制QPSK
• 交错四相移键控调制OQPSK • /4-DQPSK调制
2.4 正交振幅调制QAM 2.5 扩频调制技术 2.6 多载波调制
CPM
MSK（最小移频键控）
(连续相位调制) GMSK（高斯成型MSK）
TFM（平滑调频）
8
2.1.6 数字移动通信中的调制技术
• 一类是以GSM为代表的，采用非线性连续相位调制CPM 中的GMSK。它避开了线性要求,可使用高效率的C类功率放大器，大大降低了
放大器的成本，但实现复杂
• 另一类属于移相键控PSK，包括IS-95以及IMT-2000中采 用的BPSK\QPSK\OQPSK\平衡四相扩频调制BQM\复数 四相扩频调制CQM等。这类调制在码元转换时刻会产生相位跳变，带来频
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2.1.1 数字调制技术简介
• 调制的目的：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。在接收端需将已调信号还原成要传输的原始信号，该过 程称为解调。
• 分类
– 按照调制信号的形式：模拟调制和数字调制 – 按照已调信号相位特性：相位不连续调制和相位连续调制 – 按照已调信号的包络特性：恒包络调制和非恒包络调制
– FM比AM有更好的抗干扰性能：不容易受大气和脉冲噪声的干扰； 幅度不承载信息；可用带宽换取信噪比的好处
– FM具有截获效应（强信号压制弱信号），可抗同信道干扰 – 非相关解调时都有门限效应，但弱信号时AM可用相关解调故性能好 – 调频属于恒定包络的模拟调制，在模拟蜂窝系统中获得广泛使用
系统
TACS（英） AMPS（美）
和衰落能力强； – 带宽较宽(比线性调制大）
14
2.2.3 FSK和CPFSK
• 2FSK信号当两载频间隔1/(2Tb)时：
– 定义调制指数：
– 当h=0.5时，S0与S1为正交信号
（波形相关系数为0）
• CPFSK (连续相位移频键控)
– 在时间Tb内相位是线性变化的，每经过时间Tb相位变化π/2， 且在t = kTb时(频率转换时刻)相位是连续的
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2.1.2 移动通信调制解调技术特点
• 移动通信面临的无线信道问题
– 多径衰落、干扰(自然、人为、ISI)、频率资源有限
• 移动通信对调制解调技术的要求
– 频谱资源有限→高的带宽效率 – 用户终端小→高的功率效率，抗非线性失真能力强 – 邻道干扰→低的带外辐射 – 多径信道传播→对多径衰落不敏感，抗衰落能力强 – 干扰受限的信道→抗干扰能力强 – 产业化问题→成本低易于实现 – 解调一般采用非相干方式或插入导频的相干解调
数字式调制
不恒定包络
ASK（移幅键控） QAM（正交幅度调制） MQAM（星座调制）
FSK BFSK（二进制移频键控） (移频键控) MFSK（多进制移频键控）
BPSK（二进制移相键控）
恒定包络
PSK
DPSK（差分二进制移相键控）
(移相键控) QPSK
OQPSK（参差QPSK）
(正交四相
移相键控) DQPSK（差分QPSK）