移动通信调制技术..
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1－P） 0， 概率为（ an 1， 概率为P
(2.3)
第二章 移动通信中的调制技术
令g(t)的频谱为G(ω),an取1和0的概率相等，则e0(t)的功率谱 表达式为
2 1 2 P( f ) f s [ G( f f 1 ) G( f f 1) ] 16
n、θn分别是第n个信号码元的初相位。
第二章 移动通信中的调制技术
1
载波f1
0
0
1
s
数据
eo(t)
f1 载波f2 波形
f2
f2
f1
s(t)
(a) 2FSK信号的产 生方法
(b) 2FSK 信号 波形
图2.1 2FSK信号的产生方法和波形
第二章 移动通信中的调制技术
根据以上对2FSK信号的产生原理的分析，已调信号的数 学表达式可以表示为
Ps ( f ) （f1 +f2 ） f0 = 2 f2 － f1
o
f1 － fs
f1
f0
f2
f2 ＋ fs
B f 2 f1 2 f s
图2.2 FSK信号的功率谱
第二章 移动通信中的调制技术
2.1 概述
2.2数字频率调制
2.3数字相位调制 2.4平滑调频和通用平滑调频 2.5正交振幅调制
第二章 移动通信中的调制技术
知识点 — 移动通信中的几种数字调制方式 难点 — 各种调制信号的调制、解调方法 — 几种主要调制方式的性能比较 要求 掌握： — MSK和GMSK调制方式及特点 — 数字相位调制几种方式的比较 了解： — 几种调制信号的频谱特性 — TFM、GTFM和QAM调制方式
第二章 移动通信中的调制技术
2.1 概 述
数字调制是为了使在信道上传送的信号特性与信道特 性相匹配的一种技术。就话音业务而言，经过话音编码所 得到的数字信号必须经过调制才能实际传输。在无线通信 系统中是利用载波来携带话音编码信号，即利用话音编码 后的数字信号对载波进行调制，当载波的频率按照数字信 号“1”、“0”变化而对应地变化，这称为移频键控（FSK）； 相应地，若载波相位按照数字信号“1”、“0”变化而对应地 变化则称之为移相键控（PSK）；若载波的振幅按照数字信 号“1”、“0”变化而相应地变化，则称之为振幅键控 （ASK）。然而通常的FSK在频率转换点上的相位一般并不 连续，这会使载波信号的功率谱产生较大的旁瓣分量。为 克服这一缺点，一些专家先后提出了一些改进的调制方式， 其中有代表性的调制方式是最小移频键控（MSK）和高斯 预滤波最小移频键控（GMSK）
1 2 f s G(0) [ ( f f 1 ) ( f f 1 )] 16
1 2 2 f s [ G ( f f 2 ) G( f f 2 ) ] 16
1 2 2 f s G(0) [ ( f f 2 ) ( f f 2 )] 16
(2.4)
第二章 移动通信中的调制技术
2.2 数字频率调制
2.2.1 移频键控（FSK）调制 1.基本原理 用基带数据信号控制载波频率，称为移频键控（FSK），二 进制移频键控记为2FSK。2FSK信号便是0符号对应于载频 ω1，1符号对应于载频ω2（ω1≠ω2）的已调波形，而且ω1 与ω2 之间的改变是瞬时完成的。根据前后码元的载波相位是 否连续，分为相位不连续的移频键控和相位连续的移频键控。 2FSK调制的实现非常简单，一般采用键控法，即利用受矩形脉 冲序列控制的开关电路对两个不同的独立频率源进行选通。 2FSK信号的产生方法和波形如图2.1所示。
eo (t ) [ an g (t nTs )]cos(1t n ) [ an g (t nTs )] cos( 2 t n ) (2.1)
n n
式中，g(t)为单个矩形脉冲Leabharlann Baidu脉宽为Ts：
0， 概率为P an 1－P） 1， 概率为（
(2.2)
是的反码，若＝0，则＝1；若＝1，则＝0，于是
第二章 移动通信中的调制技术
第一、二项表示FSK信号功率谱的一部分由g(t)的功率谱从0搬 移到f1，并在f1处有载频分量；第三、四项表示FSK信号功率谱 的另一部分由g(t)的功率谱从0搬移到f2，并在f2处有载频分量。 FSK信号的功率谱如图2.2所示。可以看到，如果（f2-f1）小于 fs(fs＝1/Ts)，则功率谱将会变为单峰。FSK信号的带宽约为
第二章 移动通信中的调制技术
属于这一类的调制技术有平滑调频（TFM）、最小移频 键控（MSK）和高斯预滤波最小移频键控（GMSK）。其中高 斯预滤波最小移频键控（GMSK）的频谱旁瓣低，频谱利用率 高，而其误码性能与差分移相键控（DPSK）差不多，因而得到 了广泛的应用 2.线性调制技术 包括二相移相键控（BPSK）、四相移相键控（QPSK）和正交 振幅调制(QAM)等。这类调制技术频谱利用率较高但对调制器 和功率放大器的线性要求非常高，因此设计难度和成本较高。 近年来，由于放大器设计技术的发展，可设计制造高效实用的 线性放大器，才使得线性调制技术在移动通信中得到实际应用。 上述两类调制技术在数字移动通信中都有应用，欧洲的 GSM系统采用的是GMSK技术；而美国和日本的数字移动通信 系统则采用了QPSK调制技术。
第二章 移动通信中的调制技术
移动通信必须占有一定的频带，然而可供使用的频率资 源却非常有限。因此，在移动通信中，有效地利用频率资源 是至关重要的。为了提高频率资源的利用率，除了采用频率 再利用技术外，通过改善调制技术而提高频谱利用率也是我 们必须慎重考虑的一个问题。鉴于移动通信的传播条件极其 恶劣，衰落会导致接收信号电平急剧变化，移动通信中的干 扰问题也特别严重，除邻道干扰外，还有同频道干扰和互调 干扰，所以移动通信中的数字调制技术必须具有优良的频谱 特性和抗干扰、抗衰落性能。 目前在数字移动通信系统中广泛使用的调制技术 1.连续相位调制技术 这种调制技术的射频已调波信号具有确定的相位关系而且包 络恒定，故也称为恒包络调制技术。它具有频谱旁瓣分量低， 误码性能好，可以使用高效率的C类功率放大器等特点。
(2.3)
第二章 移动通信中的调制技术
令g(t)的频谱为G(ω),an取1和0的概率相等，则e0(t)的功率谱 表达式为
2 1 2 P( f ) f s [ G( f f 1 ) G( f f 1) ] 16
n、θn分别是第n个信号码元的初相位。
第二章 移动通信中的调制技术
1
载波f1
0
0
1
s
数据
eo(t)
f1 载波f2 波形
f2
f2
f1
s(t)
(a) 2FSK信号的产 生方法
(b) 2FSK 信号 波形
图2.1 2FSK信号的产生方法和波形
第二章 移动通信中的调制技术
根据以上对2FSK信号的产生原理的分析，已调信号的数 学表达式可以表示为
Ps ( f ) （f1 +f2 ） f0 = 2 f2 － f1
o
f1 － fs
f1
f0
f2
f2 ＋ fs
B f 2 f1 2 f s
图2.2 FSK信号的功率谱
第二章 移动通信中的调制技术
2.1 概述
2.2数字频率调制
2.3数字相位调制 2.4平滑调频和通用平滑调频 2.5正交振幅调制
第二章 移动通信中的调制技术
知识点 — 移动通信中的几种数字调制方式 难点 — 各种调制信号的调制、解调方法 — 几种主要调制方式的性能比较 要求 掌握： — MSK和GMSK调制方式及特点 — 数字相位调制几种方式的比较 了解： — 几种调制信号的频谱特性 — TFM、GTFM和QAM调制方式
第二章 移动通信中的调制技术
2.1 概 述
数字调制是为了使在信道上传送的信号特性与信道特 性相匹配的一种技术。就话音业务而言，经过话音编码所 得到的数字信号必须经过调制才能实际传输。在无线通信 系统中是利用载波来携带话音编码信号，即利用话音编码 后的数字信号对载波进行调制，当载波的频率按照数字信 号“1”、“0”变化而对应地变化，这称为移频键控（FSK）； 相应地，若载波相位按照数字信号“1”、“0”变化而对应地 变化则称之为移相键控（PSK）；若载波的振幅按照数字信 号“1”、“0”变化而相应地变化，则称之为振幅键控 （ASK）。然而通常的FSK在频率转换点上的相位一般并不 连续，这会使载波信号的功率谱产生较大的旁瓣分量。为 克服这一缺点，一些专家先后提出了一些改进的调制方式， 其中有代表性的调制方式是最小移频键控（MSK）和高斯 预滤波最小移频键控（GMSK）
1 2 f s G(0) [ ( f f 1 ) ( f f 1 )] 16
1 2 2 f s [ G ( f f 2 ) G( f f 2 ) ] 16
1 2 2 f s G(0) [ ( f f 2 ) ( f f 2 )] 16
(2.4)
第二章 移动通信中的调制技术
2.2 数字频率调制
2.2.1 移频键控（FSK）调制 1.基本原理 用基带数据信号控制载波频率，称为移频键控（FSK），二 进制移频键控记为2FSK。2FSK信号便是0符号对应于载频 ω1，1符号对应于载频ω2（ω1≠ω2）的已调波形，而且ω1 与ω2 之间的改变是瞬时完成的。根据前后码元的载波相位是 否连续，分为相位不连续的移频键控和相位连续的移频键控。 2FSK调制的实现非常简单，一般采用键控法，即利用受矩形脉 冲序列控制的开关电路对两个不同的独立频率源进行选通。 2FSK信号的产生方法和波形如图2.1所示。
eo (t ) [ an g (t nTs )]cos(1t n ) [ an g (t nTs )] cos( 2 t n ) (2.1)
n n
式中，g(t)为单个矩形脉冲Leabharlann Baidu脉宽为Ts：
0， 概率为P an 1－P） 1， 概率为（
(2.2)
是的反码，若＝0，则＝1；若＝1，则＝0，于是
第二章 移动通信中的调制技术
第一、二项表示FSK信号功率谱的一部分由g(t)的功率谱从0搬 移到f1，并在f1处有载频分量；第三、四项表示FSK信号功率谱 的另一部分由g(t)的功率谱从0搬移到f2，并在f2处有载频分量。 FSK信号的功率谱如图2.2所示。可以看到，如果（f2-f1）小于 fs(fs＝1/Ts)，则功率谱将会变为单峰。FSK信号的带宽约为
第二章 移动通信中的调制技术
属于这一类的调制技术有平滑调频（TFM）、最小移频 键控（MSK）和高斯预滤波最小移频键控（GMSK）。其中高 斯预滤波最小移频键控（GMSK）的频谱旁瓣低，频谱利用率 高，而其误码性能与差分移相键控（DPSK）差不多，因而得到 了广泛的应用 2.线性调制技术 包括二相移相键控（BPSK）、四相移相键控（QPSK）和正交 振幅调制(QAM)等。这类调制技术频谱利用率较高但对调制器 和功率放大器的线性要求非常高，因此设计难度和成本较高。 近年来，由于放大器设计技术的发展，可设计制造高效实用的 线性放大器，才使得线性调制技术在移动通信中得到实际应用。 上述两类调制技术在数字移动通信中都有应用，欧洲的 GSM系统采用的是GMSK技术；而美国和日本的数字移动通信 系统则采用了QPSK调制技术。
第二章 移动通信中的调制技术
移动通信必须占有一定的频带，然而可供使用的频率资 源却非常有限。因此，在移动通信中，有效地利用频率资源 是至关重要的。为了提高频率资源的利用率，除了采用频率 再利用技术外，通过改善调制技术而提高频谱利用率也是我 们必须慎重考虑的一个问题。鉴于移动通信的传播条件极其 恶劣，衰落会导致接收信号电平急剧变化，移动通信中的干 扰问题也特别严重，除邻道干扰外，还有同频道干扰和互调 干扰，所以移动通信中的数字调制技术必须具有优良的频谱 特性和抗干扰、抗衰落性能。 目前在数字移动通信系统中广泛使用的调制技术 1.连续相位调制技术 这种调制技术的射频已调波信号具有确定的相位关系而且包 络恒定，故也称为恒包络调制技术。它具有频谱旁瓣分量低， 误码性能好，可以使用高效率的C类功率放大器等特点。