移动通信习题课

随 着 BbTb 的 减 小 ， 功 率谱衰减明显加快。 在GSM系统中，要求 在 (f-fc)Tb=1.5 时 功 率 谱密度低于60dB，从 图中可以看出， BbTb=0.3 时 GMSK 的 功率谱即可满足GSM 的要求。
图 2 - 15 GMSK的功率谱密度
GMSK通常采用差分解调和鉴频器解调等非相干解调， 原因？
图 2 - 4 FSK的相干解调框图
2.2.2 最小移频键控(MSK)
连续相位调制（Continuous Phase Modulation，CPM）， 泛指载波相位以连续形式变化的一大类频率调制技术。
最小频移键控（Minimum Shift Keying，MSK）: 是一种特殊的连续相位的频移键控（Continuous
移动通信信道的基本特征是： 第一，带宽有限 第二，干扰和噪声影响大 第三， 存在着多径衰落
图 2 - 2 FM解调器的性能及门限效应
2.2 数字频率调制
使用模拟信号调制的通信中，调频和调 相信号的幅度是不变的，通称为恒包络调制。
这种调制可用硬限幅的方法去除干扰引 起的幅度变化，具有极高的抗干扰性能。
Phase Frequency Shift Keying，CPFSK），其最大频移 为比特率的1/4。
MSK是一种特殊形式的FSK， 其频差是满足两个 频率相互正交(即相关函数等于0)的最小频差， 并要求 FSK信号的相位连续。 其频差Δf=f2-f1=1/2Tb, 即调制 指数为
h f 0.5
1/Tb
式中， Tb为输入数据流的比特宽度。
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给定输入序列｛ak｝ 图 2 - 5 MSK的相位轨迹
各种可能的输入序列 图 2 - 6 MSK的可能相位轨迹
图 2 - 7 MSK的输入数据与各支路数据及基带波形的关系
MSK信号可以采用鉴频器解调， 也可以采用相干 解调。 图中采用平方环来提取相干载波。从图中可以 看出经过低通滤波后， I支路和Q支路的输出分别为
基带的高斯脉冲成型技术平滑了MSK信号的相位曲线， 因此使得发射频谱上的旁瓣水平大大降低。
图 2 - 11 GMSK信号的Fra Baidu bibliotek生原理
图 2 - 13 GMSK的相位轨迹
GMSK通过引入可控的码间干扰(即部分响应波形)来达 到平滑相位路径的目的， 它消除了MSK相位路径在码元转换 时刻的相位转折点。 从图中还可以看出， GMSK信号在一码 元周期内的相位增量， 不像MSK那样固定为±π/2， 而是随 着输入序列的不同而不同。
按照调制器输入信号(该信号称为调制信号)的形式，调
制可分为模拟调制(或连续调制)和数字调制。
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。
常用的数字调制有： 移频键控(FSK)和移相键控(PSK)等。
第2章 调制解调
2.1 概述 2.2 数字频率调制 2.3 数字相位调制 2.4 正交振幅调制(QAM) 2.5 扩展频谱调制 2.6 多载波调制
2.1 概 述
调制的目的是把要传输的模拟信号或数字信号变换成适合信 道传输的高频信号。该信号称为已调信号。 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。
式中，R(t)和R(t-Tb)是信号的包络， 永远是正值。 因而 Y(t)的极性取决于相差信息Δθ(Tb)。 令判决门限为零， 即判 决规则为
FSK可采用包络检波法、相干解调法和非相干解调法等 方法解调。
FSK相位连续时，可采用鉴频器解调。包络检波法是指收端 采用两个带通滤波器，其中心频率分别为f1和f2，它们的输出 经过包络检波。如果f1支路的包络强于f2支路，则判为“+1”；
“-1”。
非相干解调时输入信号分别经过对cosω1t和cosω2t匹配的两个 匹配滤波器，其输出再经过包络检波和比较判决。如果f1支 路的包络强于f2支路的包络，则判为“+1”；反之判为“-1”。
2.2.3 高斯滤波的最小移频键控(GMSK)调制
GMSK信号就是通过在FM调制器前加入高斯低通滤波 器(称为预调制滤波器)而产生的。
高斯滤波最小移频键控就是由MSK演变来的一种简单的 二进制调制方法。
在GMSK中，将调制的不归零（NRZ）数据通过预调制 高斯脉冲成型滤波器，使其频谱上的旁瓣水平进一步降低。
恒包络调制具有许多优点，但它们占用 的带宽比线性调制大。
调幅与调频
调频是使高频载波信号的瞬时频率随调制信
号的变化而变化，其所占带宽为B FM＝2(FM＋ 1)fm，其中FM为调制指数。
调频制在抗干扰和抗衰落性能方面优于调幅 制，对非线性信道有较好的适应性，世界上几乎 所有的模拟蜂窝系统都使用频率调制。
cos
xk
cos
2
t 2Tb
a
k
cos
x k sin
2
t 2Tb
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通过对I支路和Q支路交替采样就可以恢复bk,再经差分译码后 就可以恢复ak。
MSK信号可以采用鉴频器解调， 也可以采用相干解调。 图 2 - 10 MSK相干解调框图
与FSK性能相比， 由于各支路的实际码元宽度为 2Tb ， 其 对 应 的 低 通 滤 波 器 带 宽 减 少 为 原 带 宽 的 1/2 ， 从而使MSK的输出信噪比提高了一倍。
1. 一比特延迟差分检测 一比特延迟差分检测器的框图如图 2-17 所示。 设 中频滤波器的输出信号为
SIF(t) = R(t) cos［ωct+θ(t)］ (2 - 50)
式中，R(t)是时变包络；ωc是中频载波角频 率；θ(t)是附加相位函数。
图 2 - 17 一比特延迟差分检测器的框图
Y(t)1 2R (t)R (tT b)sin (T b)
2.2.1 移频键控(FSK)调制
设输入到调制器的比特流为｛an｝, an=±1, n=-∞~+∞。 FSK的输出信号形式(第n个比特区间)为
s(t) ccooss((12tt12))
an an
1 1
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即当输入为传号“+1”时，输出频率为f1的正弦波；当输入
为空号“-1”时，输出频率为f2的正弦波。