恒包络调制.ppt

GMSK滤波器可以利用3dB基带带宽B和基带码元间隔T完全定义。因此，习惯使用 BT乘积定义GMSK。注意，MSK信号等价为BT乘积无穷大的GMSK信号。
GMSK
当BT乘积减小时， 旁瓣电平衰减非
常快
BT乘积愈小，所对 应的GMSK信号的 功率谱愈紧凑，谱
利用率愈好
第二个旁瓣的 峰值比主瓣低
20dB
fc fb fc
B2ASK
fc 第fb 一旁瓣峰值比 主峰衰减14dB
6.6 恒包络调制
MSK（最小频移键控） GMSK（高斯最小频移键控）
MSK（最小频移键控）
有时也称为快速移频键控（FFSK)。
“最小”是指这种调制方式能以最小的调制 指数(0.5)获得正交信号
“快速”是指在给定同样的频带内，MSK能 比2PSK的数据传输速率更高，且在带外的频 谱分量要比2PSK衰减的快
2 ( f 2 f1)Ts
4f cTs
相关系数为0的条件是:
f

f2

f1
n 1 2TS
n的最小值是1，对应最小正交频移键控。
MSK（最小频移键控）
上式还表明，MSK信号在每一码元周期内必须包含四分之一 载波周期的整数倍。fc
fc
=
(N +
m) 1 4 TS
相应地MSK信号的两个频率可表示为
若 0 0 则 k 0 或 （mod 2 )
MSK信号的特点
振幅恒定 频偏固定h=0.5 相位变化π/2 码元周期是四分之一载波周期的整数倍 码元转换时刻相位连续
MSK（最小频移键控）
sMSK (t)

cos ( c t

ak
2TS
t
k )

cos
恒包络调制
研究对象：恒包络调制 研究目的：寻找适合于实际信道条件的
调制方式
6.6 恒包络调制:问题的提出
恒包络调制：调制信号的幅度不变
模拟调制：调频、调相 数字调制：OQPSK、/4DQPSK 、MSK、GMSK
这种调制可用硬限幅的方法去除干扰引起的幅度变化，具有一定的抗干扰性能
具有恒包络特性。调制后 的信号的频谱将无限宽
第二个旁瓣的 峰值比主瓣低
30dB还多
GMSK
GMSK优点： （1）既可以像MSK那样相干检测，也可以像FSK那样非相干检测。 （2）GMSK最吸引人的性能是它既具有出色的功率利用率（因为GMSK信号是恒 包络的），又具有很好的谱利用率。
经过带限处理后的QPSK信 号将不再是恒包络
经非线性放大器之后，包络的起伏虽然 可以减弱或消除，但同时却会使频谱扩 展，其旁瓣对邻近频道的信号形成干扰， 发送时的带限滤波将完全失去作用
当相邻码元间发生180°相 移时，限带后的包络甚至会
出现包络为0的现象
2ASK功率谱
P2 ASK ( f )
0
f
fc fb fc fc fb
MSK（最小频移键控）
k (t)
ct

ak
2TS
t
k
1 df k (t) = 2p dt
fc +
p ak 4Ts
=
1 fc + 4TS
1 fc - 4TS
调制指数：
h

1 2Ts
Ts

0.5
a= +1 a= - 1
MSK（最小频移键控）
一般2FSK两个波形的相关系数:
sin2 ( f2 f1)Ts sin4fcTs
GMSK（Gauss Minimun Shift Keying）
低通滤波器的冲激响应
hG (t)
e 2t2 2
频率响应函数
ln 2 0.5887
2B B
HG ( f ) e2 f 2
3dB基带 带宽
H (f )是对称于f=0的钟形 高斯滤波器
GMSK：调制前先利用高斯滤波器将基带信号成形为高斯形脉冲，然后再进行 MSK调制，这样一种调制方式称为高斯最小频移键控
Σ
带通 MSK 滤波器 信号
延迟Tb Qk
Qk sin(π t/2Tb)
－Qk sin(π t/2Tb)sinωct
MSK解调器
ÊäÈë
cosct sinct
Ôز¨ »Ö¸´
BP F 输入
LPF LPF 鉴频
Åоö µç·
Åоö µç·
²¢/ ´® ±ä»»
²î·Ö ÒëÂë Êä³ö
f1 =
fc -
1 = (N + m - 1) 1
4TS
4T
1
m+ 1 1
f2 =
fc +ห้องสมุดไป่ตู้
= (N + 4TS
) 4T
MSK的相位特点:
相位约束条件：
k
k1
(ak

ak
1
)

2
(k
1)


k 1
k 1 (k 1)
当ak ak1 当ak ak1
f
k
cos(
pt 2TS
)
cos
wct
-
ak
cos
J
k
sin(
pt 2TS
)
sin
wct
Ik
Ik cos(π t/2Tb)
Ik cos(π t/2Tb)cosωct
输入 数据 差分 编码
ak
串/ 并变换 ck
振荡 f＝1 /2Tb
cos(π t/2Tb)
振荡 f＝fc
sin(π t/2Tb)
移相 90 °
LPF
抽样 判决 输出
MSK信号的功率谱
MSK能量 集中在频 率较低处
能量集中 在频率较
高处
与频率f 2成 反变比
与频率f 4成 反变比
GMSK（高斯最小频移键控）
目的：改善MSK谱利用率 方法：在频率调制之前用一个低通滤波器对基带
信号进行预滤波。低通滤波可以除去s (t)中的高频
分量，得到比较紧凑的功率谱 低通滤波器的选择原则： （1）窄的带宽和尖锐的过渡带； （2）低峰突的冲激响应； （3）保持输出脉冲的面积不变，以保证/2的相移
MSK信号
其中 令
sMSK (t) =
cos(wct +
p ak 2TS
t+
j
k)
(k - 1)Ts ＃t kTs
qk (t) =
p ak 2TS
t+
j
k , kT
＃t
(k + 1)TS
sMSK (t) = cos[wct + qk (t)]
θk(t)称为附加相位函数；ωc为载波角频率；Ts为码元宽度； ak为第k个输入码元，取值为±1；φk为第k个码元的相位常 数，在时间kTs≤t≤(k+1)Ts中保持不变，其作用是保证在t=kTs 时刻信号相位连续。
MSK（最小频移键控）
2FSK信号
s1(t)
2Eb Ts
cos 2
f1t ,
s2 (t)
2Eb Ts
cos 2
f2t ,
0 t Ts 0 t Ts
调制指数：
h ( f2 f1) / fs
Ts 0
s1 (t )s2
(t)dt

0
两信号正交
MSK（最小频移键控）