第8章新型数字带通调制技术
通信原理(第八章新型数字带通调制技术)课件
调制技术的发展趋势
挑战
随着通信技术的发展，通信系统的复杂性和不确定性不断增加，对调制技术的要求也越来越高，需要克服许多技术上的挑战。
机遇
随着通信技术的发展，调制技术的应用场景也越来越广泛，如物联网、智能交通、远程控制等领域，为调制技术的发展提供了广阔的应用前景。
未来调制技术的挑战与机遇
高级调制技术
更高的频谱效率
随着通信需求的不断增加，对频谱效率的要求也越来越高，因此，调制技术需要向着更高频谱效率的方向发展。
更高的可靠性和稳定性
随着通信系统复杂性的增加，对通信系统的可靠性和稳定性要求也越来越高，因此，调制技术需要向着更高可靠性和稳定性的方向发展。
更好的抗干扰能力
随着通信环境的日益复杂，抗干扰能力成为调制技术的重要指标之一，因此，调制技术需要向着更好的抗干扰能力的方向发展。
设备互联互通
通过应用新型数字带通调制技术，智能家居系统可以更加高效地控制和管理各种设备，提升家居生活的便利性和舒适性。
智能家居控制
新型数字带通调制技术可以提供更好的安全性和隐私保护，确保物联网和智能家居应用中的数据传输安全可靠。
安全与隐私保护
物联网与智能家居中的应用
04
新型数字带通调制技术的未来发展
网络升级与改造
通过应用新型数字带通调制技术，有线电视网络可以进行升级和改造，以适应不断发展的业务需求。
高清晰度视频传输
新型数字带通调制技术可以实现高清晰度视频信号的传输，提升有线电视网络的视频质量。
有线电视网络中的应用
1
2
3
新型数字带通调制技术可以实现物联网设备之间的快速、可靠的数据传输，促进设备间的互联互通。
OFDM调制原理
新型数字带通调制技术的性能指标
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。
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• 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 08 章 新型数字带通调制技术.
8.3 正交频分复用发展：• OFDM 并非新发展出来的技术，早期用于军用无线高频通信系统，但设备复杂，费用昂贵• 20 世纪 80 年代，提出采用离散傅立叶反变换 (IDFT 实现多载波的调制，降低了 OFDM 系统的复杂程度和成使 OFDM 技术实用化的特点：• 各路子信道的已调信号频谱有重叠；频带利用率高• 各路子载波是严格正交的，接收端利用相关接收技术可全分离各路信号• 每路子载波的调制是多进制调制• 根据各路子信道特性的不同，各路子载波可以采用不同调制制度：2DPSK、DQPSK、16QAM、... 通信原理第 9 章新型数字带通调制技术 Page #31 Copyright © 2010 DyNE All rights reserved8.3 正交频分复用波形、频谱及频带利用率• OFDM： Rb =N⋅log2M ⋅1/Ts BOFDM = (N+1 ⋅1/Ts M-ary code, log2M bit ... N 路子载波• 对比：单载波 M 进制传输要求 Rb 同上，Rb = log2M ⋅N/Ts 可得码元持续时间：Ts /N 占用带宽：2⋅N/Ts Ts 1/Ts f • 可见，OFDM 的频带利用率比单载波体制提高约一倍通信原理第 9 章新型数字带通调制技术 Page #32 Copyright © 2010 DyNE All rights reserved8.3 正交频分复用 OFDM 通信原理第 9 章新型数字带通调制技术 Page #33 Copyright © 2010 DyNE All rights reserved8.3 正交频分复用应用：：非对称数字环路HDSL：高速数字环路：高清晰度电视的地面广播系统：数字音频广播：数字视频广播：无线局域网 IEEE 802.11a、4G：下一代蜂窝移动通信网通信原理第 9 章新型数字带通调制技术 Page #34 Copyright © 2010 DyNE All rights reserved。
樊昌信《通信原理》(第7版)课后习题(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思考题8-1 何谓MSK？其中文全称是什么？MSK信号对每个码元持续时间T B内包含的载波周期数有何约束？答：（1）MSK信号是指一种相位连续、包络恒定并且占用带宽最小的二进制正交2FSK 信号。
（2）其中文全称是最小频移键控。
（3）MSK信号每个码元持续时间T B内包含的波形周期数必须是1/4载波周期数的整数倍。
8-2 试述MSK信号的6个特点？答：MSK信号的6个特点：（1）其频率间隔为2FSK信号的最小频率间隔；（2）其每个码元持续时间T B内包含的波形周期数必须是1/4载波周期数的整数倍；（3）附加相位在码元间是连续的；（4）包络是正弦形；（5）正交的两路码元是偏置的；（6）对相邻频道干扰小。
8-3 何谓GMSK？其中文全称是什么？GMSK信号有何优缺点？答：（1）在进行MSK调制前将矩形信号脉冲先通过一个高斯型的低通滤波器。
这样的体制称为GMSK。
（2）其中文全称是高斯最小频移键控。
（3）GMSK信号的优缺点：①优点：进一步减小了对邻道的干扰。
②缺点：有码间串扰。
8-4 何谓OFDM？其中文全称是什么？OFDM信号的主要优点是什么？答：（1）OFDM是指一类多载波并行调制的体制。
（2）其中文全称是正交频分复用（3）OFDM信号的主要优点：①各路已调信号是严格正交的，接收端能完全地分离各路信号。
②能够充分利用频带。
③每路子载波的调制制度可以不同，根据各个子载波处信道特性的优劣不同采用不同的体制，并且可以自适应地改变调制体制以适应信道特性的变化。
8-5 在OFDM信号中，对各路子载频的间隔有何要求？答：在OFDM信号中，为了使各路子载波信号相互正交，要求各路子载频间隔大于或等于1/T B，T B为码元持续时间。
8-6 OFDM体制和串行单载波体制相比，其频带利用率可以提高多少？答：设一OFDM系统中共有N路子载波，子信道码元持续时间为T B，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单位带宽传输的比特率若用单个载波的M进制码元传输，为得到相同的传输速率，则码元持续时间应缩短为T B／N，而占用带宽等于2N／T B，故频带利用率为因此并行的OFDM体制和串行的单载波体制相比，频带利用率大约可以增至2倍。
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。
通信原理新型数字带通调制技术
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 问题旳提出：
A. 多进制相移键控（MPSK）旳频带利用率 高，功率利用率较高；
( 1,-1) ( 3,-1)
-1
-3
(-3,-3) (-1,-3) ( 1,-3) ( 3,-3)
-3
-1
1
I路 3
8
8.1 正交振幅调制(QAM)
B. 复合相移法：它用两路独立旳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信号旳性能比较：
20
8.2 最小频移键控和高斯最小频移键控
④ 因为1和0是任意常数，故必须同步有
sin(1 0 )Ts 0 cos(1 0 )Ts 1
(1 0 )Ts 2m f1 f0 m / Ts
⑤ 当m = 1时是最小频率间隔，最小频率间隔等于 1/Ts。
21
8.2 最小频移键控和高斯最小频移键控
13
8.1 正交振幅调制(QAM)
实例：一种用于调制解调器旳传播速率为 9600 b/s旳16QAM方案，其载频为1650 Hz，滤波器带宽为2400 Hz，滚降系数为 10％。
A
1011 1001 1110 1111
2400
1010 1000 1100 1101 0001 0000 0100 0110
⑥ 对于相干解调，则要求初始相位是拟定旳，在接
受端是预知旳，这时能够令1 - 0 = 0。
通信行业现代数字调制技术(53页)
《通信原理课件》
一、时域表示
《通信原理课件》
《通信原理课件》
二、矢量图
《通信原理课件》
对于M=16的16QAM来说，有多种分布形式 的信号星座图。 两种具有代表意义的信号星座图 如图8-10所示。在图8-10（a）中， 信号点的 分布成方型，故称为矩形16QAM星座，也称为 标准型16QAM。在图8-10（b）中，信号点的 分布成星型，故称为星型16QAM星座。
图8-10 16QAM的星座图
《通信原理课件》
《通信原理课件》
由此可见，方型和星型16QAM两者功率相差 1.4dB。另外，两者的星座结构也有重要的差别， 一是星型16QAM只有两个振幅值，而方型 16QAM有三种振幅值；二是星型16QAM只有8 种相位值，而方型16QAM有12种相位值。这两 点使得在衰落信道中，星型16QAM比方型 16QAM更具有吸引力。
《通信原理课件》
8.3 π/4四相相移键控
《通信原理课件》
图8-3 π/4 -QPSK信号的星座图
《通信原理课件》
《通信原理课件》
8.4 最小频移键控（MSK）
《通信原理课件》
《通信原理课件》
8.4.1 MSK信号的正交性
《通信原理课件》
《通信原理课件》
8.4.2 MSK信号的相位连续性
但是由于方型星座QAM信号所需的平均发送功率 仅比最优的QAM星座结构的信号平均功率稍大，而 方型星座的MQAM信号的产生及解调比较容易 实现，所以方型星座的MQAM信号在实际通信中 得到了广泛的应用。当M=4, 16, 32, 64时 MQAM信号的星座图如图8-11所示。
第八章新型数字带通调制技术
d1 AM
的噪声容限之比。
d2
2020/7/24
(a) 16QAM
(b) 16PSK 10
16QAM信号和16PSK信号的性能比较
最大功率（振幅）相等的条件下：d2超过d1约1.57 dB。 16PSK信号的平均功率（振幅）就等于其最大功率（振 幅）。而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。 在平均功率相等条件下，16QAM比16PSK信号的噪声容 限大4.12 dB。
(a) 传输频带
0011 0010 0101 0111
(b) 16QAM星座
2020/7/24
14
16QAM调制
输入的二进制序列经过串/并变换器输出速率减半的两路 并行序列，再分别经过2电平到L电平的变换，形成L电平 的基带信号。为了抑制已调信号的带外辐射，该L电平的 基带信号还要经过预调制低通滤波器，再分别对同相载波 和正交载波相乘，最后将两路信号相加即可得到QAM信号。
2020/7/24
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。
2020/7/24
7
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
2020/7/24
8
16QAM信号产生方法
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。
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。
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。
第8章 新型数字带通调制技术
从时域看： 从时域看：
s1 (t ) = A cos(ω1t + ϕ1 ) 当ak = 1时 s2 FSK (t ) = s0 (t ) = A cos(ω2t + ϕ 0 ) 当ak = 0时
只要适当选取ω 正交， 只要适当选取 1 ,ω2和ϕ 1 ,ϕ 2值，让S1(t)与S0(t)正交， 与 正交 就能使二载频相距很近而不发生混杂。 就能使二载频相距很近而不发生混杂。 正交条件为
2、怎样使 、怎样使2FSK波形连续 波形连续? 波形连续
首先， 载频f 必须取自同一个振荡源， 首先 ， 载频 0和 f1 必须取自同一个振荡源 ， 选用 它不同的分频。其次， 的数值还应当合理选用。 它不同的分频。其次，f0和f1的数值还应当合理选用。 可以证明， 只要f 的数值满足正交条件： 可以证明， 只要 0和f1的数值满足正交条件： fc=kfs/4 和 ∆f = fs/2 就能使波形连续。 就能使波形连续。 结果是每经过一个 “ 0”码 ， 余弦波形少 周 码 余弦波形少1/4周 每经过一个“ 码 期 ； 每经过一个 “ 1”码 ， 余弦波形多1/4周期 周期； 余弦波形多 周期 ； 从而 使波形正好衔接。 使波形正好衔接。
星型16QAM信号平均功率是方型 信号平均功率是方型16QAM 星型 信号平均功率是方型 信号平均功率的1.4倍 信号平均功率的 倍。 另外，两者的星座结构也有重要的差别。 另外，两者的星座结构也有重要的差别。 一是星型16QAM只有两个振幅值，而方型 只有两个振幅值， 一是星型 只有两个振幅值 16QAM有三种振幅值； 有三种振幅值； 有三种振幅值 二是星型16QAM只有 种相位值，而方型 只有8种相位值 二是星型 只有 种相位值， 16QAM有12种相位值。 种相位值。 有 种相位值 这两点使得在衰落信道中，星型 这两点使得在衰落信道中，星型16QAM比 比 方型16QAM更具有吸引力。 更具有吸引力。 方型 更具有吸引力
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2
或-
2
。
MSK (t)
90０
MSK输出
例： RB 1000Baud , fc 3000Hz
(t) 1 1 1 1 1 1 1
/2
0 /2
Ts
t
3 / 2 2
1
1
1 1 1 1 1
——MSK信号信号特点：
（1）已调信号的包络恒定；
（2）两个信号频率间相差为±1/2Ts;
（3）附加相位在一个码元期间内线性变化± /2；
1. 2FSK的正交性 若二进制信号的两种码元波形相互正交，则其误码率性能更好。
e2FSK (t) m(t)cos2t m(t)cos1t
cos2t与cos1t不相关条件为
Ts 0
cos2t
cos1tdt
0
由此得：
sin(2 1)Ts 0 2 1
f1 f2
f2 f1
n 2Ts k 2Ts
(1111) (1011) (0111)
(0011)
ac +3d 0 0
+d 0 1
-d 1 0
-3d 1 1
-3d
-d
1
1
1
0
+d
+3d
0
0b
1
0d
M 256 M 128 M 64 M 32 M 16 M4
MQAM信号矢量图
讨论16 QAM（正交幅度调制）原理
16QAM
Ai i
si (t) Ai cos(ct i ), i 1,2,...,16
（4）在一个码元期间内信号包括四分之一载波周期的整数倍；
（5）码元变化时刻信号相位是连续的。
——MSK信号的功率谱：
PMSK
(
)
322Ts[
cos( 2 4(
c c
Ts ) )2 T2s
]2
（1）MSK主瓣宽度较窄； （2）旁瓣下降快
适合窄带信道传输，对邻近 信道干扰小等优点。
7.6.2 高斯最小频移键控（GMSK）
n 1,2 k 1,2
k=1时频差最小，为
f2
f1
1 2Ts
中心频率
1
1
fc
( 2
f1
f2)
n 4Ts
（最小移频键控）
调制指数 h ( f2 f1) / Rb 0.5
2. MSK 信号的基本原理 二进制MSK信号
S MSK
(t)
cos ( c t
ak
2Ts
t
k )
cos[ct (t)] cosk (t)
4QAM（4PSK） eo(t) cos c (t) sinct
16QAM：输入基带信号为四进制双极性波形（±1， ±3）
16QAM信号的产生与解调
y
(1100) (1000) (0100) (0000)
(1101) (1001) (0101) (0001)
x
(1110) (1010)
(0110) (0010)
ASK,FSK,PSK的不足之处：频谱利用率低、抗多径抗衰落能力差、功率谱 衰减慢、带外辐射严重等。 新的数字调制技术： QAM（正交幅度调制）：卫星通信、有线电视网络高速数据传输等领域
QFDM(正交频分复用)：ADSL(非对称数字环路)、HDTV
GMSK（高斯最小频移键控）：GSM
OQPSK(偏移四相相移键控)：北美、日本的数字蜂窝移动通信 4
用两个独立的双极性基带波形对相互正交的同频载波进行抑制载波 的双边带调制。
I (t )
相乘器
I
cos ct
相加器 eo (t)
信道
相乘器
低通
cos ct
m'I (t)
Q(t)
相乘器
Q
s in c t
相乘器
低通
s in c t
m'Q (t)
eo (t) I (t) cosc (t) Q(t) sin ct
8.1 振幅相位联合键控（APK）
随着进制数的增加，在信号空间中各信号点间的最小距离减小，相应 的信号判决区域也随之减小。因此，当信号受到噪声和干扰的损害时，接 收信号错误概率也将随之增大。
将振幅调制与相位调制结合起来可以充分利用信号平面。
4ASK
QPSK
0
2A A 3A
16PSK
16QAM
k
正交幅度调制(QAM-Quadrature Amplitude Modulation)
相邻信号点的距离
d2
2A L1
L 4 d2 0.47A
16PSK
相邻信号点的距离
d1
2A sin( ) 0.39A 16
d2>d1 表明16QAM的抗噪声性能优于16PSK。
16 QAM 调制解调
I 路输入 Q 路输入
有高斯噪声
无高斯噪声
4QAM（无高斯噪声）
8.2 最小频移键控（MSK——Minimum Shift Keying）
MPSK、MQAM等存在的问题： • 相位不连续、频谱衰减慢，发滤波器输出信号的带外能量大、包络不恒定，若信 道是非线性的（如卫星信道），将会产生非线性失真。 • MPSK、MQAM只一个载频，通过随参信道时可能将信号衰落掉。
MSK是对2FSK的一种改进，可以产生恒定包络、连续相位变化的一种调制，适 合于非线性限带信道。
(N
m 1) 1 4 Ts
Ts
(N
m 1 4 )T2
(N
m 1 4 )T1
即两个码元包含的正弦波数差1／2个周期。
附加相位
(t)
ak 2Ts
t
k
即在一个Ts内，θ（t）的变化量为±π/2。
相位路径
相位网格图
MSK调制器
数据输入 差分编码
串并转换
cos( t ) 2Tb
90０
cos ( 2fc t )
f1
fc
1 4Ts
fc
f2
fc
1 4Ts
1 2Ts
MSK属于正交的2FSK调制，利用正交条件
Ts
n(1) 4
1 fc
n 1,2,3,4,
fc
1 n
4Ts
(N
m1 )
4 Ts
, (N为正整数， m
0,1,2,3)
MSK对两个频率的要求f2fcFra bibliotek1 4Ts
(N
m 1 1 )
4 Ts
f1
fc
1 4Ts
MSK信号虽然具有频谱特性和误码性能好的优点，但就移动通信的应用而言， 它占用带宽仍较宽。为进一步改善频谱特性，可以在MSK调制器前再加一级具有 高斯特性的低通滤波器。
输入
高斯 低通滤波器
MSK 调制器
输出
高斯滤波的特点
带宽较窄，以抑制输入高频成分；
具有较低的过冲脉冲响应，以防止过量的瞬时频偏； 保持输出脉冲面积不变，以使GMSK信号在一个码元内相位变化为
附加相位
(k 1)Ts t kTs ,
(t)
ak
2Ts
t
k
k 0,1,2,...
ak 1 ak 1
信号频率
f2
1 2
dk (t) dt
1 2
(c
2Ts
)
fc
1 4Ts
信号频率
f1
1 dk (t) 2 dt
1 2
(c
2Ts
)
fc
1 4Ts
频率间隔 调制指数
f
f2
f1
1 2Ts
h f Ts 0.5