移动通信第二章调制技术
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4. 主要性能指标 •1）处理增益（Gp）：频谱扩展前的信息带宽 ΔF与频带扩展后的信号带宽W之比。
•2）抗干扰容限：指扩频通信系统能在多大干 扰环境下正常工作的能力。
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• Mj：抗干扰容限 Ls：接收系统的工作损耗 •（S/N）out：信息数据被正确解调而要求的最小输出信噪比
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移动通信第二章调制技术
2.5 扩频通信
•4. 优点 •1） 易于重复使用频率，提高了无线频谱利用率。 •2） 抗干扰能力强，误码率低。
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3）隐蔽性好 4）可以实现码分多址（CDMA系统使用） 5）抗多径干扰
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2.5 扩频通信
5. 扩频方式
▪ 直接序列（DS）：用比特率高很多倍的伪随机码即噪 声码（PN）与信号相乘，来扩展带宽。
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•S•n•, 0 •g••(•t)
•e•j ?•0•t
•模••/数
•…
•e•j ?•k•t
•S•n•,•k •g••(•t)
•模••/数 •＋
•e•j ?•N•?1•t
•S•n•,•N•－•1 •g••(•t)
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调制、解调技术
a 调制
•cos•x•k
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•a•k•cos•x•k
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调制、解调技术
b 解调
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调制、解调技术
c 与FSK比较 •1）频率利用高 •2）误码率低 •3）有自同步性能
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调制、解调技术
•调制、解调技术
一. 什么是调制、解调？
•
使高频信号的某个参数（如幅度、频率和
相位）随基带信号发生相应的变化，以此方法携
带基带信号的信息。
•
解调是调制的逆过程。
二. 调制的目的是什么？
• 使传输的模拟信号或数字信号变换成适合信 道传输的信号。
•？移动通信信道的特点
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移动通信第二章调制技术
移动通信第二章调制技术
2.5 扩频通信
一. 概述 1. 扩频
•2.5 扩频通信
•把信息的频谱扩展到宽带中进行传输的技术。
•2. 扩频通信与常规的窄带通信方式的区别：
•1）信息的频谱扩展后形成宽带传输。 •2）相关处理后恢复成窄带信息数据。
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2.5 扩频通信
•3. 典型扩展频谱系统框图
移动通信第二章调制技 术
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2020/11/24
移动通信第二章调制技术
•目 录
一. 什么是调制、解调？ 二. 调制的目的是什么？ 三. 调制的分类 四. 线性调制与解调 五. 恒定包络（连续相位）调制 六. （书2.5节）扩频通信 七. （书2.6节）多载波通信
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调制、解调技术
n 3. 高斯最小频移键控（GMSK） •a 调制
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调制、解调技术
n b 解调
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调制、解调技术
n 4. 高斯滤波的频移键控（GFSK） •a 调制
•b 应用 •数字无绳电话系统CT2、DECT等。
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•x•k
•0 •0 •-2π •π •-3π •-3π •-3π •4π •-4π •-4π •-4π •7π •7π •7π •-7π •-7π •9π
•cos•x•k •+1 •+1 •+1 •-1 •-1 •-1 •-1 •+1 •+1 •+1 •+1 •-1 •-1 •-1 •-1 •-1 •-1
分成N个不重叠的子带， 每个子带传输一路子带已调信号，
在接收端可用滤波器组进行分离。 这种方法的优点是实
现简单、 直接； 缺点是频谱的利用率低， 子信道之间要
留有保护频带， 而且多个滤波器的实现也有不少困难。
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移动通信第二章调制技术
•第2种方法： 各子载波间的间隔选取， 使得已调信号的频谱 部分重叠， 使复合谱是平坦的。 重叠的谱的交点在信号功率 比峰值功率低3 dB处。 子带已调信号之间的正交性通过交错 同相或正交子带的数据得到(即将数据偏移半个码元周期)。
二. 直接序列扩频（DSS）组成与原理
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2.5 扩频通信 •扩频
•解扩
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2.5 扩频通信
•伪随机序列： 1. m序列(PN序列) 2. Gold序列 3. Walsh函数
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2.5 扩频通信
调制、解调技术
移动通信信道的特点：
1. 带宽有限
2. 干扰和噪声影响大
3. 存在着多径衰落
所以对调制、解调技术的要求：
1. 调制后频带利用率高（用每Hz所传的比特数来衡 量）。
2. 已调信号的频谱旁瓣小，避免对邻道的干扰。
3. 抗衰落性能好，误码率尽可能低。
4. 同频复用的距离小。
5. 能高效率解调，降低移动台功耗。
调制、解调技术
•2) 中频差分检测
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调制、解调技术
3) 鉴频器检测
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调制、解调技术
n 4. QAM调制 • 是二进制的PSK、四进制QPSK调制的进 一步推广，通过相位和振幅的联合控制。
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•3）OPSK比QPSK的抗干扰能力强
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调制、解调技术
n 3. π/4-DQPSK调制
•是对QPSK的改进： •1）QPSK的相位跳变±π, π/4-DQPSK 的跳变为±3π/4，改变了频率特性。 •2）QPSK只能相干解调，而π/4-DQPSK 可进行非相干解调，接收设备大大简化。
•
GFSK等
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调制、解调技术
n 以上两种调制的优缺点：
•线性调制（一般不等幅）：
• 优点：频带利用率高
• 缺点：要求通信设备从频率变换道放大和发射保
•
持充分的线性，所以设备复杂、成本高
•恒定包络（连续相位）调制（等幅）：
• 优点：可使用功率高的C类放大器
• 缺点：频谱利用率低
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调制、解调技术
四. 线性调制与解调 五•.1. 相移键控调制（PSK）
•设输入信号：{an}，an=±1，n=-∞,∞ •则PSK的信号形式为：
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调制、解调技术
a 调制
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调制、解调技术
b 解调
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2.5 扩频通信
•举例：一个扩频通信系统处理增益为35dB。要求 误码率小于10-5的信息数据解调的最小的输出信噪 比（S/N）out<10dB，系统损耗为Ls＝3dB，则干 扰容限为多少？
•解：பைடு நூலகம்
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2.6 多载波通信
•2.6 多载波通信
•一. 多载波传输系统
多载波传输首先把一个高速的数据流分解为若干个低
•a•k•cos•x•k •-1 •-1 •+1 •+1 •-1 •-1 •-1 •-1 •+1 •+1 •+1 •+1 •+1 •+1 •-1 •-1 •+1
•π•t •cos•x•k•cos •2•T•b
•T•b •2•T•b •3•T•b •4•T•b •5•T•b •6•T•b •7•T•b •8•T•b •9•T•b •10•T•b •11•T•b •12•T•b •13•T•b •14•T•b •15•T•b •16•T•b
•调制指数：
•Tb为输入数据流的比特宽度。
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调制、解调技术
•k •0 •1 •2 •3 •4 •5 •6 •7 •8 •9 •10 •11 •12 •13 •14 •15 •16
•d•k •-1 •+1 •+1 •-1 •-1 •-1 •-1 •+1 •+1 •+1 •+1 •-1 •+1 •-1 •-1 •-1 •+1 •a•k •-1 •-1 •+1 •-1 •+1 •+1 •+1 •-1 •+1 •+1 •+1 •-1 •-1 •-1 •+1 •+1 •-1
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调制、解调技术
a 调制
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调制、解调技术
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调制、解调技术
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调制、解调技术
b 解调 •1) 基带差分检测
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•解码：
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•OQPSK载波相位跳变0， ±π/2 移动通信第二章调制技术
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调制、解调技术
b 解调 •采用相干解调
c 比较（2PSK、QPSK、OPSK）
•1）QPSK比2PSK频带利用率高两倍
•
QPSK相当于两个2PSK的叠加，带宽不变，
• 而传输速率多1倍
•2）OQPSK比QPSK的频谱旁瓣要低
•π•t •a•k•cos•x•k•sin •2T•b
•T•b •2•T•b •3•T•b •4•T•b •5•T•b •6•T•b •7•T•b •8•T•b •9•T•b •10•T•b •11•T•b •12•T•b •13•T•b •14•T•b •15•T•b •16•T•b
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调制、解调技术
b 解调
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调制、解调技术
c 误比特率
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调制、解调技术
n 2. 最小频移键控调制（MSK） • 是一种特殊形式的FSK，频差满足两个频 率相互正交的最小频差。 • 即：Δf=f2-f1=1/(2Tb)
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• 在多载波传输技术中， 对每一路载波频率（子载波） 的选取可以有多种方法， 它们的不同选取将决定最终已调 信号的频谱宽度和形状。
第1种方法： 各子载波间的间隔足够大， 从而使各路 子载波上的已调信号的频谱不相重叠.
该方案就是传统的频分复用方式， 即将整个频带划
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调制、解调技术
c 误比特率 •相干解调： •差分相干解调：
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调制、解调技术
2. 正交相移键控（QPSK）和 交错正交相移键控（OQPSK）
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•QPSK星座 图
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调制、解调技术
a 调制
•
星 座 图
•QPSK载波相位跳变0，±π/2， ±π
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2.5 扩频通信 ▪ 跳频（FH）：用扩频码控制载波频率。
•GSM系统：规定跳频频率为217跳/秒
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2.5 扩频通信 ▪ 跳时（TH）：用扩频码去控制信号传输的时片。
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2.5 扩频通信
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移动通信第二章调制技术
•第3种方案是： 各子载波是互相正交的， 且各子载波的频谱 有1/2的重叠。 该调制方式被称为正交频分复用(OFDM)。 此 时的系统带宽比FDMA系统的带宽可以节省一半。
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•二. OFDM的基本原理
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速的子数据流（这样每个子数据流将具有低得多的比特速
率）， 然后， 对每个子数据流进行调制（符号匹配）和滤
波（波形形成）， 再用这样的子数据流的已调符号去调制相
应的子载波， 从而构成多个并行的已调信号，经过合成后进
行传输。
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在单载波系统中， 一次衰落或者干扰就可以导致整个 传输链路失效， 但是在多载波系统中， 某一时刻只会有少 部分的子信道会受到深衰落或干扰的影响， 因此多载波系统 具有较高的传输能力以及抗衰落和干扰能力。
调制、解调技术
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调制、解调技术
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调制、解调技术
五. 恒定包络（连续相位）调制 •1. 频移键控调制（FSK）
•带宽为：B=|f2-f1|+2fs
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调制、解调技术
a 调制
•-1 +1
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6. 电路易于实现。
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调制、解调技术
三. 调制的分类
•模拟调制：AM、FM、PM •数字调制：ASK、FSK、PSK
•实际应用中的数字调制技术分为两类：
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•线性调制：PSK、QPSK、DQPSK、OQPSK、
•
π/4-DQPSK等
•恒定包络（连续相位）调制：MSK、GMSK、
•2）抗干扰容限：指扩频通信系统能在多大干 扰环境下正常工作的能力。
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• Mj：抗干扰容限 Ls：接收系统的工作损耗 •（S/N）out：信息数据被正确解调而要求的最小输出信噪比
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移动通信第二章调制技术
2.5 扩频通信
•4. 优点 •1） 易于重复使用频率，提高了无线频谱利用率。 •2） 抗干扰能力强，误码率低。
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3）隐蔽性好 4）可以实现码分多址（CDMA系统使用） 5）抗多径干扰
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2.5 扩频通信
5. 扩频方式
▪ 直接序列（DS）：用比特率高很多倍的伪随机码即噪 声码（PN）与信号相乘，来扩展带宽。
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•S•n•, 0 •g••(•t)
•e•j ?•0•t
•模••/数
•…
•e•j ?•k•t
•S•n•,•k •g••(•t)
•模••/数 •＋
•e•j ?•N•?1•t
•S•n•,•N•－•1 •g••(•t)
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调制、解调技术
a 调制
•cos•x•k
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•a•k•cos•x•k
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调制、解调技术
b 解调
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调制、解调技术
c 与FSK比较 •1）频率利用高 •2）误码率低 •3）有自同步性能
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调制、解调技术
•调制、解调技术
一. 什么是调制、解调？
•
使高频信号的某个参数（如幅度、频率和
相位）随基带信号发生相应的变化，以此方法携
带基带信号的信息。
•
解调是调制的逆过程。
二. 调制的目的是什么？
• 使传输的模拟信号或数字信号变换成适合信 道传输的信号。
•？移动通信信道的特点
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移动通信第二章调制技术
2.5 扩频通信
一. 概述 1. 扩频
•2.5 扩频通信
•把信息的频谱扩展到宽带中进行传输的技术。
•2. 扩频通信与常规的窄带通信方式的区别：
•1）信息的频谱扩展后形成宽带传输。 •2）相关处理后恢复成窄带信息数据。
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2.5 扩频通信
•3. 典型扩展频谱系统框图
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移动通信第二章调制技术
•目 录
一. 什么是调制、解调？ 二. 调制的目的是什么？ 三. 调制的分类 四. 线性调制与解调 五. 恒定包络（连续相位）调制 六. （书2.5节）扩频通信 七. （书2.6节）多载波通信
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调制、解调技术
n 3. 高斯最小频移键控（GMSK） •a 调制
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调制、解调技术
n b 解调
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调制、解调技术
n 4. 高斯滤波的频移键控（GFSK） •a 调制
•b 应用 •数字无绳电话系统CT2、DECT等。
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•x•k
•0 •0 •-2π •π •-3π •-3π •-3π •4π •-4π •-4π •-4π •7π •7π •7π •-7π •-7π •9π
•cos•x•k •+1 •+1 •+1 •-1 •-1 •-1 •-1 •+1 •+1 •+1 •+1 •-1 •-1 •-1 •-1 •-1 •-1
分成N个不重叠的子带， 每个子带传输一路子带已调信号，
在接收端可用滤波器组进行分离。 这种方法的优点是实
现简单、 直接； 缺点是频谱的利用率低， 子信道之间要
留有保护频带， 而且多个滤波器的实现也有不少困难。
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•第2种方法： 各子载波间的间隔选取， 使得已调信号的频谱 部分重叠， 使复合谱是平坦的。 重叠的谱的交点在信号功率 比峰值功率低3 dB处。 子带已调信号之间的正交性通过交错 同相或正交子带的数据得到(即将数据偏移半个码元周期)。
二. 直接序列扩频（DSS）组成与原理
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2.5 扩频通信 •扩频
•解扩
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2.5 扩频通信
•伪随机序列： 1. m序列(PN序列) 2. Gold序列 3. Walsh函数
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2.5 扩频通信
调制、解调技术
移动通信信道的特点：
1. 带宽有限
2. 干扰和噪声影响大
3. 存在着多径衰落
所以对调制、解调技术的要求：
1. 调制后频带利用率高（用每Hz所传的比特数来衡 量）。
2. 已调信号的频谱旁瓣小，避免对邻道的干扰。
3. 抗衰落性能好，误码率尽可能低。
4. 同频复用的距离小。
5. 能高效率解调，降低移动台功耗。
调制、解调技术
•2) 中频差分检测
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调制、解调技术
3) 鉴频器检测
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调制、解调技术
n 4. QAM调制 • 是二进制的PSK、四进制QPSK调制的进 一步推广，通过相位和振幅的联合控制。
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•3）OPSK比QPSK的抗干扰能力强
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调制、解调技术
n 3. π/4-DQPSK调制
•是对QPSK的改进： •1）QPSK的相位跳变±π, π/4-DQPSK 的跳变为±3π/4，改变了频率特性。 •2）QPSK只能相干解调，而π/4-DQPSK 可进行非相干解调，接收设备大大简化。
•
GFSK等
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调制、解调技术
n 以上两种调制的优缺点：
•线性调制（一般不等幅）：
• 优点：频带利用率高
• 缺点：要求通信设备从频率变换道放大和发射保
•
持充分的线性，所以设备复杂、成本高
•恒定包络（连续相位）调制（等幅）：
• 优点：可使用功率高的C类放大器
• 缺点：频谱利用率低
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调制、解调技术
四. 线性调制与解调 五•.1. 相移键控调制（PSK）
•设输入信号：{an}，an=±1，n=-∞,∞ •则PSK的信号形式为：
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调制、解调技术
a 调制
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调制、解调技术
b 解调
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2.5 扩频通信
•举例：一个扩频通信系统处理增益为35dB。要求 误码率小于10-5的信息数据解调的最小的输出信噪 比（S/N）out<10dB，系统损耗为Ls＝3dB，则干 扰容限为多少？
•解：பைடு நூலகம்
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2.6 多载波通信
•2.6 多载波通信
•一. 多载波传输系统
多载波传输首先把一个高速的数据流分解为若干个低
•a•k•cos•x•k •-1 •-1 •+1 •+1 •-1 •-1 •-1 •-1 •+1 •+1 •+1 •+1 •+1 •+1 •-1 •-1 •+1
•π•t •cos•x•k•cos •2•T•b
•T•b •2•T•b •3•T•b •4•T•b •5•T•b •6•T•b •7•T•b •8•T•b •9•T•b •10•T•b •11•T•b •12•T•b •13•T•b •14•T•b •15•T•b •16•T•b
•调制指数：
•Tb为输入数据流的比特宽度。
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•k •0 •1 •2 •3 •4 •5 •6 •7 •8 •9 •10 •11 •12 •13 •14 •15 •16
•d•k •-1 •+1 •+1 •-1 •-1 •-1 •-1 •+1 •+1 •+1 •+1 •-1 •+1 •-1 •-1 •-1 •+1 •a•k •-1 •-1 •+1 •-1 •+1 •+1 •+1 •-1 •+1 •+1 •+1 •-1 •-1 •-1 •+1 •+1 •-1
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调制、解调技术
a 调制
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b 解调 •1) 基带差分检测
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•OQPSK载波相位跳变0， ±π/2 移动通信第二章调制技术
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b 解调 •采用相干解调
c 比较（2PSK、QPSK、OPSK）
•1）QPSK比2PSK频带利用率高两倍
•
QPSK相当于两个2PSK的叠加，带宽不变，
• 而传输速率多1倍
•2）OQPSK比QPSK的频谱旁瓣要低
•π•t •a•k•cos•x•k•sin •2T•b
•T•b •2•T•b •3•T•b •4•T•b •5•T•b •6•T•b •7•T•b •8•T•b •9•T•b •10•T•b •11•T•b •12•T•b •13•T•b •14•T•b •15•T•b •16•T•b
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调制、解调技术
c 误比特率
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n 2. 最小频移键控调制（MSK） • 是一种特殊形式的FSK，频差满足两个频 率相互正交的最小频差。 • 即：Δf=f2-f1=1/(2Tb)
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• 在多载波传输技术中， 对每一路载波频率（子载波） 的选取可以有多种方法， 它们的不同选取将决定最终已调 信号的频谱宽度和形状。
第1种方法： 各子载波间的间隔足够大， 从而使各路 子载波上的已调信号的频谱不相重叠.
该方案就是传统的频分复用方式， 即将整个频带划
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调制、解调技术
c 误比特率 •相干解调： •差分相干解调：
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2. 正交相移键控（QPSK）和 交错正交相移键控（OQPSK）
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•QPSK星座 图
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a 调制
•
星 座 图
•QPSK载波相位跳变0，±π/2， ±π
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2.5 扩频通信 ▪ 跳频（FH）：用扩频码控制载波频率。
•GSM系统：规定跳频频率为217跳/秒
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2.5 扩频通信 ▪ 跳时（TH）：用扩频码去控制信号传输的时片。
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2.5 扩频通信
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•第3种方案是： 各子载波是互相正交的， 且各子载波的频谱 有1/2的重叠。 该调制方式被称为正交频分复用(OFDM)。 此 时的系统带宽比FDMA系统的带宽可以节省一半。
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•二. OFDM的基本原理
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速的子数据流（这样每个子数据流将具有低得多的比特速
率）， 然后， 对每个子数据流进行调制（符号匹配）和滤
波（波形形成）， 再用这样的子数据流的已调符号去调制相
应的子载波， 从而构成多个并行的已调信号，经过合成后进
行传输。
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移动通信第二章调制技术
在单载波系统中， 一次衰落或者干扰就可以导致整个 传输链路失效， 但是在多载波系统中， 某一时刻只会有少 部分的子信道会受到深衰落或干扰的影响， 因此多载波系统 具有较高的传输能力以及抗衰落和干扰能力。
调制、解调技术
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移动通信第二章调制技术
调制、解调技术
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调制、解调技术
五. 恒定包络（连续相位）调制 •1. 频移键控调制（FSK）
•带宽为：B=|f2-f1|+2fs
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调制、解调技术
a 调制
•-1 +1
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6. 电路易于实现。
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调制、解调技术
三. 调制的分类
•模拟调制：AM、FM、PM •数字调制：ASK、FSK、PSK
•实际应用中的数字调制技术分为两类：
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•线性调制：PSK、QPSK、DQPSK、OQPSK、
•
π/4-DQPSK等
•恒定包络（连续相位）调制：MSK、GMSK、