通信原理(第八章 新型数字带通调制技术)

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与2PSK相比，其功率谱更紧 凑，表明主瓣所占的频带宽度比 2PSK信号窄。在主瓣带宽之外， 功率谱旁瓣的下降也更为迅速。 说明比较适合在窄带信道中传输， 故抗干扰性能要优于2PSK。
二、最小移频键控(MSK)
7)、MSK信号的产生方法： (8.2-12)可以变为：
t t sk (t ) pk cos cosct qk sin sin ct 2Ts 2Ts
1 f f f 2 1 2Ts h fTs 0.5
二、最小移频键控(MSK)
3)、脉宽的约束性： 由正交性得： n
m 1 fc N (8.2 18) 4Ts 4 Ts
MSK信号在每个码元周期内，必须包含1/4个载波周期中 的整数倍.
目的及意义、基本原理、实现方法、特点
四、正交频分复用(OFDM)
1)、问题：单载波易受到干扰，已收到码间干扰。 2)、方法：采用多个载波，分成多个信道，将基带信号均 匀分散到每个子信道的载波调制。 3)、OFDM特点： a）各子载波的已调信号频谱部分重叠； b）各路信号相互正交； c）各子载波的多进制调制； d）根据信道特点，采用不同的调制方法； 4)、OFDM缺点： a）易受频率偏移和相位噪声的影响； b）降低射频功率放大器的效率；
若初始相位确定：要求 f1 f 2 m 2T (8.2 11)
s
二、最小移频键控(MSK)
2)、二进制MSK表达式：
ak sMSK (t ) cos ct 2T t k s
Ts 码元宽度
ak 第k个码元中的信息，其取值为±1；
(k 1)Ts t kTs (8.2 12)
1 m 1 1 f1 f N 4Ts 4 Ts (8.2 19) 1 m 1 1 f0 f N 4Ts 4 Ts
m 1 m 1 Ts N T N 1 T0 4 4
ak 1 包含的正弦波数相差1/2个周期。
二、最小移频键控(MSK)
4)、相位的约束性： 在任一码元期间内，信号相位线性变化 2 码元转换时刻，信号相位连续 5)、已调信号的振幅恒定。 6)、MSK信号的归一化功率谱：
32Ts cos 2 f f c Ts W / Hz(8.2 38) S ( ) 2 2 2 1 16 f f c Ts
第八章 新型数字带通调制技术
一、正交振幅调制(QAM) 二、最小移频键控(MSK)
三、高斯最小移频键控(GMSK)
四、正交频分复用
五、时频调制
一、正交振幅调制(QAM)
1、振幅相位联合键控(APK)系统 1)、多进制调制系统：频带利用率的提高是通过牺牲功率利 用率来换取的。 2)、幅相联合键控(APK)方式：振幅和相位联合键控。在该方 式中，当M较大时，可以获得较好的功率利用率。设备组成较 简单； 3)、幅相键控信号一般表示式
五、时频调制方式
1)、适合在随参信道中使用的一种调制方式。 2)、不同类型的时频调制信号，有的能起分集接收的效果， 有的能克服或减小码间干扰的影响，有的既能起分集作用 （抗衰落）又能起抗码间干扰的作用。
3)、方法：在一个或一组二进制符号的持续时间内，用若 干个较窄的射频脉冲来传输原二进制符号信息，而相邻射 频脉冲具有不同频率，并按串序发送。这种在不同的时间 发送不同频率所构成的信号就称时频调制信号。有时又称 时频编码信号。
(k 1) Ts t kTs (8.2 28)
pk cosk 1, qk ak cosk 1(8.2 29)
第一项是同相分量，I分量； 第二项是正交分量，Q分量；
cos
t
2Ts
和 sin
t
2Ts
称为加权函数(或调制函数).
MSK调制器
MSK相干解调器
d16 PSK
A d16 QAM 2 A 8 3
SNR1 20log
d16QAM d16 PSK
1.57dB
若平均功率相等,且等概时，SNR2 10log1.8 2.55dB
故16QAM比16PSK信号的噪声容限大4.12dB.
二、最小移频键控(MSK)
可见：APK信号可看作两个正交调制信号之和。
因为APK在其矢量图平面上信号分布如星座，也称星座 调制。
其中如正交振幅调制(QAM)。
当前研究较多是APK中的一种16QAM。
一、正交振幅调制(QAM)
4)、正交振幅调制(QAM)：用两个独立的基带波形对两个相互 正交的同频载波进行抑制载波的双边带调制。 QAM在一个码元内可表示为：
特例4：64QAM
当 X k 取8个值, Yk 取8个值, (8.1-3)式矢量图如图8-1c所示。
一、正交振幅调制(QAM)
6)、16QAM信号的产生 a)、正交调幅法：2路独立正 交的4ASK叠加。
b)、复合相移法：2路独立的 QPSK叠加。
一、正交振幅调制(QAM)
7)、16QAM和16PSK的抗噪性能
sk (t ) A cos(ct k )
kT t k 1T
3 / 4、 5 / 4、 7 / 4 其中 k 可取 / 4、 即变为B方式的QPSK。
一、正交振幅调制(QAM)
5)、特例3：16QAM。 当 X k 取4个值, Yk 取4个值, (8.1-3)式矢量图如图8-1b所示。 又称星座图。
X k、Yk 可取多个离散值。
可见：QAM信号可看作两个正交的振幅键控信号之和。
一、正交振幅调制(QAM)
5)、特例1：单边带调制。 当 Yk 是 X k 的希尔伯特变换时，(8.1-3)变为：
ˆ (t ) sin ct sk (t ) m(t ) cosct m
特例2：4QAM=QPSK 当 k 仅取 / 4、 / 4，Ak 取 A或 A， (8.1-1)可变为：
三、高斯最小移频键控(GMSK)
1)、目标：使MSK信号的带宽更窄、主瓣之外的衰减更快以 满足移动通信的要求。 2)、方法：在MSK调制器之前加入一个高斯低通滤波器。
3)、高斯低通滤波器必须满足下列要求： 带宽窄，且是锐截止的、具有较低的过冲 脉冲响应、能保持输出脉冲的面积不变。 4)、GMSK信号的功率谱：其频谱特性的改 善是通过降低误比特率性能换来的。 5)、前置滤波器的带宽越窄，输出功率谱 就越紧凑，误比特率性能变得越差。
k 第k个码元中的相位常数，在码元宽度内保持不变；
第k个码元中的信息，其取值为±1；
1 a 1 , f k 2 c 2 2Ts a 1, f 1 c k 1 2 2Ts
一、正交振幅调制(QAM)
3)、幅相键控信号一般表示式
An cos n X n 令 An sin n Yn
eo (t ) X n g (t nTs ) cosct Yn g (t nTs ) sin ct n n
1)、MSK是对FSK信号作某种改进，是一种正交调制，使两个 相邻的频率跳变的码元之间相位始终保持连续变化的一种调 制。又称快速移频键控(FFSK)。
“最小”：指能以最小调制指数(即0.5)获得正交信号；
“快速”：指对于给定频带，能比PSK传更高的比特率；
由正交调制和相位连续性，得：
m (8.2 9) f f 1 2 若初始相位任意：要求 Ts
sk (t ) Ak cos(ct k )
其 k 1T (8.1 1) kT t k 1T (8.1 3) (8.1 2)
可取多个离散值。
sk (t ) X k cosct Yk sin ct
其中 X k Ak cosk , Yk Ak sin k
eo (t ) An g (t nTs ) cosn cosct An g (t nTs ) sin n sin ct n n
eo (t ) An g (t nTs ) cosct n
n
其中 g (t nTs ) 是持续时间为Ts的单个基带脉冲
4)、说明：第一，只要选用的频率不相关或相关性不大， 则在接收端具有频率分集的效果；第二，有抗多径时延的 作用，因为这时不会有相同频率相继出现，相同的频率至 少有T／2的时间间隔；第三，由于每一射频脉冲较窄，且 使用多个频率，故已调信号的总频带加宽了。
第八章
小 结
一、正交振幅调制(QAM) 二、最小移频键控(MSK) 三、高斯最小移频键控(GMSK) 四、正交频分复用 五、时频调制