第三章調(diào)制技術(shù)

1、3.1 3.1 概述概述 3.2 3.2 線性調(diào)制技術(shù)線性調(diào)制技術(shù) 3.3 3.3 恒包絡調(diào)制技術(shù)恒包絡調(diào)制技術(shù) 3.4“3.4“線性線性”和和“恒包絡恒包絡”相結(jié)合的調(diào)制技術(shù)相結(jié)合的調(diào)制技術(shù)3.5 3.5 擴頻通信擴頻通信 3.6 3.6 正交頻分復用（正交頻分復用（OFDMOFDM）技術(shù)）技術(shù)第三章第三章 調(diào)制技術(shù)調(diào)制技術(shù)3.1 3.1 概述概述 n調(diào)制的目的就是使低頻語言信號變換成適合無線調(diào)制的目的就是使低頻語言信號變換成適合無線信道傳輸?shù)母哳l帶通信號。信道傳輸?shù)母哳l帶通信號。n按調(diào)制器輸入信號（即調(diào)制信號）的形式分：數(shù)按調(diào)制器輸入信號（即調(diào)制信號）的形式分：數(shù)字調(diào)制和模擬調(diào)制。字調(diào)制和

2、模擬調(diào)制。n無本質(zhì)區(qū)別，同屬正弦載波調(diào)制無本質(zhì)區(qū)別，同屬正弦載波調(diào)制調(diào)制信號：數(shù)字型正弦調(diào)制、連續(xù)性正弦調(diào)制調(diào)制信號：數(shù)字型正弦調(diào)制、連續(xù)性正弦調(diào)制質(zhì)量標準：模擬信號質(zhì)量標準：模擬信號- -信噪比（信噪比（SNRSNR） 數(shù)字信號數(shù)字信號- -誤碼率（誤碼率（BERBER）3.1.1 3.1.1 概述概述 n用基帶數(shù)字信號控制高頻載波，把基帶數(shù)字信號用基帶數(shù)字信號控制高頻載波，把基帶數(shù)字信號變換為頻帶數(shù)字信號的過程稱為變換為頻帶數(shù)字信號的過程稱為數(shù)字調(diào)制數(shù)字調(diào)制。n在接收端通過解調(diào)器把頻帶數(shù)字信號還原成基帶在接收端通過解調(diào)器把頻帶數(shù)字信號還原成基帶數(shù)字信號，這種數(shù)字信號的逆變換過程稱為數(shù)字信號

3、，這種數(shù)字信號的逆變換過程稱為解調(diào)解調(diào)。n通常，把數(shù)字調(diào)制與解調(diào)合起來稱為數(shù)字調(diào)制，通常，把數(shù)字調(diào)制與解調(diào)合起來稱為數(shù)字調(diào)制，把包括調(diào)制和解調(diào)過程的傳輸系統(tǒng)稱為數(shù)字信號把包括調(diào)制和解調(diào)過程的傳輸系統(tǒng)稱為數(shù)字信號的的頻帶傳輸系統(tǒng)。頻帶傳輸系統(tǒng)。 移動信道的基本特征如下：移動信道的基本特征如下：n帶寬有限，它取決于可使用的頻率資源和信道的帶寬有限，它取決于可使用的頻率資源和信道的傳播特性；傳播特性；n干擾和噪聲的影響較大，這主要是由移動通信工干擾和噪聲的影響較大，這主要是由移動通信工作的電磁環(huán)境所決定的；作的電磁環(huán)境所決定的；n存在著多徑衰落。存在著多徑衰落。 -高的頻譜利用率高的頻譜利用率-抗干

4、擾能力強抗干擾能力強-抗衰落抗衰落n必須采用抗干擾能力較強的調(diào)制方式必須采用抗干擾能力較強的調(diào)制方式( (采用恒包采用恒包絡角調(diào)制方式以抗嚴重的多徑衰落影響絡角調(diào)制方式以抗嚴重的多徑衰落影響) )；n盡可能提高頻譜利用率盡可能提高頻譜利用率: : -占用頻帶要窄，帶外輻射要?。ú捎谜加妙l帶要窄，帶外輻射要?。ú捎肍DMAFDMA、TDMATDMA調(diào)制方式）；調(diào)制方式）； -占用頻帶盡可能寬，但單位頻譜所容納的用戶占用頻帶盡可能寬，但單位頻譜所容納的用戶數(shù)多（采用數(shù)多（采用CDMACDMA調(diào)制方式）；調(diào)制方式）； n具有良好的誤碼性能。具有良好的誤碼性能。 移動通信的數(shù)字調(diào)制要求移動通信的數(shù)字調(diào)

5、制要求: : 影響數(shù)字調(diào)制的因素影響數(shù)字調(diào)制的因素: : n抗擾性，抗多徑衰落的能力，抗擾性，抗多徑衰落的能力， 已調(diào)信號的帶寬，已調(diào)信號的帶寬，以及使用、成本等因素。以及使用、成本等因素。n 好的調(diào)制方案應在低信噪比的情況下具有良好好的調(diào)制方案應在低信噪比的情況下具有良好的誤碼性能，具有良好的抗多徑衰落能力，的誤碼性能，具有良好的抗多徑衰落能力， 占有占有較小的帶寬，較小的帶寬， 使用方便，成本低。使用方便，成本低。 3.1.2 3.1.2 數(shù)字調(diào)制的性能指標數(shù)字調(diào)制的性能指標數(shù)字調(diào)制的性能指標通常通過功率有效性和帶寬數(shù)字調(diào)制的性能指標通常通過功率有效性和帶寬有效性來反映。有效性來反映。帶寬

6、有效性帶寬有效性B(Spectral(SpectralEfficiency):Efficiency):是反映調(diào)制技術(shù)是反映調(diào)制技術(shù)在一定的頻帶內(nèi)數(shù)字有效性的能力在一定的頻帶內(nèi)數(shù)字有效性的能力, , 可表述成在給定帶寬可表述成在給定帶寬條件下每赫茲的數(shù)據(jù)通過率：條件下每赫茲的數(shù)據(jù)通過率： 功率有效性功率有效性p （Power EfficiencyPower Efficiency）: :是反映調(diào)制技術(shù)在低是反映調(diào)制技術(shù)在低功率電平情況下保證系統(tǒng)誤碼性能的能力功率電平情況下保證系統(tǒng)誤碼性能的能力, , 可表述成每比可表述成每比特的信號能量與噪聲功率譜密度之比：特的信號能量與噪聲功率譜密度之比： 0N

7、Ebp)/(HzsbBRB由香農(nóng)由香農(nóng)(Shannon)(Shannon)定理：定理： 因此，最大可能的因此，最大可能的BMAX為為 maxlog(1)BCSBN log(1)SCBN t式中，式中，C C 為單位時間信道容量；為單位時間信道容量；B B為為RFRF帶寬；帶寬；S/NS/N為信噪比。為信噪比。t對于對于GSMGSM，B=200kHz, SNR=10dB,B=200kHz, SNR=10dB,則有：則有： log(1)200log(1 10)691.866/SCBkb sN maxlog(1)log(110)3.46(/ )/BCSkb sHzBN 3.1.3 3.1.3 數(shù)字調(diào)

8、制的分類數(shù)字調(diào)制的分類n數(shù)字式調(diào)制是基本原理是用數(shù)字基帶信號數(shù)字式調(diào)制是基本原理是用數(shù)字基帶信號0 0與與1 1去控制正弦載波中的一個參量。去控制正弦載波中的一個參量。n振幅鍵控振幅鍵控ASKASKn頻率鍵控頻率鍵控FSKFSKn相位鍵控相位鍵控PSKPSK，DPSKDPSKn幅度相位調(diào)制（正交幅度調(diào)制幅度相位調(diào)制（正交幅度調(diào)制QAMQAM）數(shù)字蜂窩系統(tǒng)常用數(shù)字蜂窩系統(tǒng)常用n線性調(diào)制：各種進制的線性調(diào)制：各種進制的PSKPSK，QAMQAM等。特點帶寬等。特點帶寬效率高。效率高。n恒包絡調(diào)制：恒包絡調(diào)制：MSKMSK、TFMTFM（平滑調(diào)頻），（平滑調(diào)頻），GMSKGMSK等。等。特點包絡幅度

9、不變，發(fā)射功率放大器可在非線性特點包絡幅度不變，發(fā)射功率放大器可在非線性狀態(tài)而不引起嚴重的頻譜擴散狀態(tài)而不引起嚴重的頻譜擴散就是把曲線的頂點（所謂的峰點）連接起來形成的一條平滑曲線，就是就是把曲線的頂點（所謂的峰點）連接起來形成的一條平滑曲線，就是“包絡線包絡線”，看起來就像把許多拋物線，看起來就像把許多拋物線“包包”起來一樣！起來一樣！3.1.4 3.1.4 當今蜂窩系統(tǒng)、當今蜂窩系統(tǒng)、PCS(PCS(個人通信系統(tǒng)個人通信系統(tǒng)) )和無繩電話采用的主要調(diào)制方式和無繩電話采用的主要調(diào)制方式 當今蜂窩系統(tǒng)、當今蜂窩系統(tǒng)、PCSPCS和無繩電話采用的主要調(diào)制和無繩電話采用的主要調(diào)制方式見下表。方式

10、見下表。 3.2 3.2 線性數(shù)字調(diào)制技術(shù)線性數(shù)字調(diào)制技術(shù) 數(shù)字調(diào)制技術(shù)可廣義分為線性和非線性調(diào)制兩類。數(shù)字調(diào)制技術(shù)可廣義分為線性和非線性調(diào)制兩類。在線性調(diào)制中在線性調(diào)制中, , 發(fā)射信號發(fā)射信號s(t)的幅度隨調(diào)制信號的幅度隨調(diào)制信號a(t)線性變化。線性調(diào)制技術(shù)線性變化。線性調(diào)制技術(shù)(Linear Modulation (Linear Modulation Techniques)Techniques)具有頻道利用率高的優(yōu)點。因而對無具有頻道利用率高的優(yōu)點。因而對無線通信系統(tǒng)的應用有很大吸引力。線通信系統(tǒng)的應用有很大吸引力。 在線性調(diào)制方案中在線性調(diào)制方案中, , 發(fā)射信號發(fā)射信號s(t)可

11、表示如下：可表示如下： 由上式可見，載波幅度隨調(diào)制信號呈線性變化，一般來由上式可見，載波幅度隨調(diào)制信號呈線性變化，一般來說都不是恒包絡的。說都不是恒包絡的。( )Re( )exp( 2)cs tAm tjf t 3.2.1 3.2.1 二進制相移鍵控調(diào)制二進制相移鍵控調(diào)制 二進制相移鍵控（二進制相移鍵控（binary phase shift keyingbinary phase shift keying，BPSKBPSK）中，幅度恒定的載波信號根據(jù)信號兩種可能中，幅度恒定的載波信號根據(jù)信號兩種可能m1和和m2 （即（即二進制數(shù)二進制數(shù)1 1和和0 0）的改變而在兩個不同的）的改變而在兩個不同的

12、相位間切換相位間切換。設(shè)正弦載波的幅度為設(shè)正弦載波的幅度為AcAc，每比特能量，每比特能量 , ,則傳則傳輸?shù)妮數(shù)腂PSKBPSK信號為信號為bcbTAE2211 1、BPSKBPSK信號的表示式信號的表示式sBPSK(t) )2cos(2)()(0tfTEtmtscbbBPSK式中，式中，Tb為碼元寬度，為碼元寬度， s(t)s(t)為調(diào)制信號。因此為調(diào)制信號。因此, BPSK, BPSK可采用平衡調(diào)制器產(chǎn)生?？刹捎闷胶庹{(diào)制器產(chǎn)生。 ),2cos(2)2cos(2),2cos(2)(000tfTEtfTEtfTEtscbbcbbcbbBPSK0tTb, 10tTb, 0二相絕對調(diào)相二相絕對調(diào)

13、相2PSK2PSK波形波形2 2、BPSKBPSK的功率譜密度的功率譜密度PBPSK BPSKBPSK的功率譜密度的功率譜密度PBPSK為為 22)()(sin)()(sin2bcbcbcbcbBPSKTffTffTffTffEP3 3、BPSKBPSK接收機接收機如果信道沒有引入的多徑損耗，接收的如果信道沒有引入的多徑損耗，接收的BPSKBPSK信號可表示為信號可表示為 )2cos(2)()2cos(2)()(0tfTEtmtfTEtmtscbbchcbbBPSK時間延遲造成的相移ch帶載波恢復電路的帶載波恢復電路的BPSKBPSK接收機框圖接收機框圖在分頻器后乘法器的輸出為在分頻器后乘法器

14、的輸出為 4 4、比特差錯概率、比特差錯概率對于對于AWGNAWGN信道許多調(diào)制方案的比特差錯概率用信號點之間距信道許多調(diào)制方案的比特差錯概率用信號點之間距離的離的Q(x)Q(x)函數(shù)來得到。從函數(shù)來得到。從BPSKBPSK信號的分布可以得到相鄰點的信號的分布可以得到相鄰點的距離為距離為 。可以證明比特差錯概率為?？梢宰C明比特差錯概率為b2 E式中，式中，Q(x)Q(x)函數(shù)為函數(shù)為5 5、倒、倒 現(xiàn)象現(xiàn)象p實際上是以一個固定初相的末調(diào)載波為參考的，因此，解調(diào)實際上是以一個固定初相的末調(diào)載波為參考的，因此，解調(diào)時必須有與此同頻同相的同步載波。如果同步載波的相位發(fā)時必須有與此同頻同相的同步載波。

15、如果同步載波的相位發(fā)生變化，如生變化，如0 0相位變?yōu)橄辔蛔優(yōu)?相位或相位或 相位變?yōu)橄辔蛔優(yōu)? 0相位，則恢復的相位，則恢復的數(shù)字信息就會發(fā)生數(shù)字信息就會發(fā)生“0”0”變變“1”1”或或“1”1”變變“0”0”，從而造成，從而造成錯誤的恢復。這種因為本地參考載波倒相，而在接收端發(fā)生錯誤的恢復。這種因為本地參考載波倒相，而在接收端發(fā)生錯誤恢復的現(xiàn)象稱為錯誤恢復的現(xiàn)象稱為“倒倒 ” ”現(xiàn)象或現(xiàn)象或“反向工作反向工作”現(xiàn)象。絕現(xiàn)象。絕對移相的主要缺點是容易產(chǎn)生相位模糊，造成反向工作。這對移相的主要缺點是容易產(chǎn)生相位模糊，造成反向工作。這也是它實際應用較少的主要原因。也是它實際應用較少的主要原因。p

16、pp3.2.2 3.2.2 差分相移鍵控調(diào)制差分相移鍵控調(diào)制 n如果不是利用載波相位的絕對數(shù)值，而是利用前后碼元如果不是利用載波相位的絕對數(shù)值，而是利用前后碼元之間相位的相對變化傳送數(shù)字信息，則這種方法稱為相對之間相位的相對變化傳送數(shù)字信息，則這種方法稱為相對調(diào)相。調(diào)相。n差分相移鍵控（差分相移鍵控（Differential Phase Shift KeyingDifferential Phase Shift Keying，DPSKDPSK）是一種最常用的相對調(diào)相方式，采用非相干的相移）是一種最常用的相對調(diào)相方式，采用非相干的相移鍵控形式。鍵控形式。n它不需要在接收機端有相干參考信號，而且非相

17、干接收它不需要在接收機端有相干參考信號，而且非相干接收機容易實現(xiàn)，價格便宜，因此在無線通信系統(tǒng)中廣泛使用。機容易實現(xiàn)，價格便宜，因此在無線通信系統(tǒng)中廣泛使用。1kkkdad0 0變變1 1不變不變 表表 DPSK的編碼和譯碼的編碼和譯碼 當有加性高斯白噪聲時，當有加性高斯白噪聲時， DPSK平均錯誤概率如下平均錯誤概率如下所示為所示為0,exp21EEPbDPSKe3.2.3 3.2.3 四相相移鍵控四相相移鍵控QPSK QPSK n四進制四進制PSKPSK，也稱為正交相移鍵控（，也稱為正交相移鍵控（Q Phase Shift Q Phase Shift KeyingKeying，QPSKQP

18、SK）是）是MPSKMPSK調(diào)制中最常用的一種調(diào)制方式。調(diào)制中最常用的一種調(diào)制方式。n由于在一個調(diào)制碼元中傳輸兩比特，四相相移鍵控由于在一個調(diào)制碼元中傳輸兩比特，四相相移鍵控（QPSKQPSK）比）比BPSKBPSK的帶寬效率高兩倍。的帶寬效率高兩倍。n載波相位取四個空間相位載波相位取四個空間相位0 0、/2, /2, 和和3/23/2中的一中的一個，每個空間相位代表一對惟一的比特?；騻€，每個空間相位代表一對惟一的比特?；?4, 3/4, /4, 3/4, 5/4, 7/45/4, 7/4。TsTs是符號間隙是符號間隙, , 等于兩個比特周期等于兩個比特周期 QPSKQPSK信號可寫成：信號可

19、寫成： 2) 1(2cos2)(itfTEscsstQPSK0tTs， i=1, 2, 3, 4 (1) 4) 12(2cos2)(itfTEscsstQPSK0tTs， i=1, 2, 3, 4 (2) 2) 1(sin)2sin(2) 1(cos)2cos(2)(itfitfTEtsccssQPSK式式(1)(1)可進一步寫成可進一步寫成: : 假設(shè)：假設(shè)： )2sin(2)()2cos(2)(21tfTttfTtcscs0tTs 0tTs 則有則有 )(2) 1(sin)(2) 1(cos)(21tiEtiEtsssQPSKi=1, 2, 3, 4 QPSKQPSK信號的星座圖信號的星座

20、圖/2-QPSK/2-QPSK系統(tǒng)調(diào)制器原理框圖系統(tǒng)調(diào)制器原理框圖 單雙極性變換單雙極性變換tfc2costfc2sin/2-QPSK/2-QPSK系統(tǒng)解調(diào)器原理框圖系統(tǒng)解調(diào)器原理框圖 /4-QPSK/4-QPSK系統(tǒng)的調(diào)制器和解調(diào)器原理框圖也可以用類系統(tǒng)的調(diào)制器和解調(diào)器原理框圖也可以用類似方法實現(xiàn)，似方法實現(xiàn)， 只要把兩個載波只要把兩個載波cosct和和sinct分別用分別用cos(ct+45)和和sin(ct+45)代替就可以了。代替就可以了。在加性高斯白噪聲（在加性高斯白噪聲（AWGNAWGN）信道中平均比特差錯概率為）信道中平均比特差錯概率為 0,2NEQPbQPSKeQPSKQPSK

21、和和BPSKBPSK的誤碼性能相同。的誤碼性能相同。由于在相同的帶寬情況下，由于在相同的帶寬情況下，QPSKQPSK較較BPSKBPSK發(fā)送數(shù)據(jù)多一倍。發(fā)送數(shù)據(jù)多一倍。 因此，因此，QPSK QPSK 頻譜利用率高一倍。頻譜利用率高一倍。QPSKQPSK信號的功率譜密信號的功率譜密度度PQPSK為為 22)(2)(2sin)(2)(2sinbcbcbcbcbQPSKTffTffTffTffEP3.2.53.2.5交錯正交四相相移鍵控交錯正交四相相移鍵控(OQPSK)(OQPSK)nQPSKQPSK相鄰符號之間有可能會發(fā)生相鄰符號之間有可能會發(fā)生180180相移時，經(jīng)限帶相移時，經(jīng)限帶后會出現(xiàn)包

22、絡過零的現(xiàn)象。反映在頻譜方面，出現(xiàn)邊瓣后會出現(xiàn)包絡過零的現(xiàn)象。反映在頻譜方面，出現(xiàn)邊瓣和頻譜加寬的現(xiàn)象。和頻譜加寬的現(xiàn)象。n為防止出現(xiàn)這種情況，為防止出現(xiàn)這種情況，QPSKQPSK使用效率低的線性放大器進使用效率低的線性放大器進行信號放大是必要的。行信號放大是必要的。QPSKQPSK的一種改進型是交錯的一種改進型是交錯QPSKQPSK（OffsetQPSKOffsetQPSK）。）。nOQPSKOQPSK對出現(xiàn)邊瓣和頻寬加寬等有害現(xiàn)象不敏感，可以對出現(xiàn)邊瓣和頻寬加寬等有害現(xiàn)象不敏感，可以得到效率高的放大。得到效率高的放大。 nOQPSKOQPSK先對輸入數(shù)據(jù)作串并變換，再使其錯開半個輸入先對輸

23、入數(shù)據(jù)作串并變換，再使其錯開半個輸入碼元間隔，然后分別對兩個正交的載波進行碼元間隔，然后分別對兩個正交的載波進行BPSKBPSK調(diào)制，調(diào)制，最后疊加成為最后疊加成為OQPSKOQPSK信號。信號。OQPSK信號調(diào)制器框圖信號調(diào)制器框圖 延遲bTIQS(t)QPSK波形波形IQS(t)OQPSK波形波形OQPSKOQPSK信號一般可以寫為信號一般可以寫為 使用矩形脈沖的使用矩形脈沖的QPSKQPSK信號的功率譜密度可以表示為信號的功率譜密度可以表示為 3.2.6 /4-QPSK3.2.6 /4-QPSK（/4-DQPSK/4-DQPSK）n/4-QPSK/4-QPSK調(diào)制是對調(diào)制是對OQPSKO

24、QPSK和和QPSKQPSK在實際最大相位變化在實際最大相位變化進行折衷。它可以用相干或非相干方法進行解調(diào)。進行折衷。它可以用相干或非相干方法進行解調(diào)。n在在/4-QPSK/4-QPSK中，中， 最大相位變化限制在最大相位變化限制在135135。n/4-QPSK/4-QPSK可以采用非相干檢測解調(diào)，可以采用非相干檢測解調(diào)， 這將大大簡化這將大大簡化接收機的設(shè)計。在采用差分編碼后，接收機的設(shè)計。在采用差分編碼后，/4-QPSK/4-QPSK可成為可成為/4-DQPSK/4-DQPSK，并且，并且/4-QPSK/4-QPSK在多徑衰落信道中比在多徑衰落信道中比OQPSKOQPSK性能更好。性能更好

25、。11 1、/4-QPSK/4-QPSK信號的產(chǎn)生信號的產(chǎn)生差分編差分編碼器碼器)(tUQ)(1tU一般一般p/4QPSK的發(fā)射機框圖的發(fā)射機框圖 設(shè)已調(diào)信號為設(shè)已調(diào)信號為 kctts cos)(式中，式中，kk為為kTt(k+1)T(T=2kTt(k+1)T(T=2 Tb) )間的附加相位。間的附加相位。上式展開為上式展開為 tttsckcksinsincoscos)(式中，式中，k是前一碼元附加相位是前一碼元附加相位k-1與當前碼元相位跳變量當前碼元相位跳變量k之和。當前相位的表示如下：之和。當前相位的表示如下： kkk1設(shè)當前碼元兩正交信號分別為：設(shè)當前碼元兩正交信號分別為： 1111s

26、insincoscos)cos(cos)(kkkkkkktU111cossinsincos)sin(sin)(kkkkkkkQtU 令前一碼元兩正交信號幅度為令前一碼元兩正交信號幅度為UQm=sink-1, , UIm=cosk-1，則有：則有： kQmkIUUtUsincos)(ImkkQmQUUtUsincos)(Im下表給出了雙比特信息下表給出了雙比特信息Ik，Qk和相鄰碼元間相位跳變和相鄰碼元間相位跳變k之間的對應關(guān)系。之間的對應關(guān)系。全數(shù)字式全數(shù)字式/4-QPSK調(diào)制電路調(diào)制電路 2 2、/4-QPSK/4-QPSK信號的解調(diào)信號的解調(diào) 1) 基帶差分檢測（基帶差分檢測（Baseba

27、nd Differential Detection） 2)中頻延遲差分檢測中頻延遲差分檢測（IFDifferentialDetection）3)鑒頻器檢測（鑒頻器檢測（FMdiscriminator3 3、/4-QPSK/4-QPSK信號的性能信號的性能 1) 頻譜特性頻譜特性 /4-QPSK信號的功率譜密度曲線信號的功率譜密度曲線（a） 無負反饋控制無負反饋控制; （b）有負反饋控制）有負反饋控制 從上圖可以得到如下結(jié)論：從上圖可以得到如下結(jié)論：（1 1）增加負反饋控制對于減小信號的頻譜擴散具有顯）增加負反饋控制對于減小信號的頻譜擴散具有顯著的效果。著的效果。（2 2）在圖）在圖(b)(b)

28、中，其主瓣寬度是較窄的，主瓣以外的衰中，其主瓣寬度是較窄的，主瓣以外的衰減也是比較大的。既保證了功率譜的頻帶利用率，又使減也是比較大的。既保證了功率譜的頻帶利用率，又使得帶外衰減能夠滿足要求。得帶外衰減能夠滿足要求。 2) 誤碼性能誤碼性能 誤碼性能與所采用的檢測方式有關(guān)。誤碼性能與所采用的檢測方式有關(guān)。 采用基帶差分檢采用基帶差分檢測方式的誤比特率與比特能量噪聲功率密度比測方式的誤比特率與比特能量噪聲功率密度比（Eb/N0）之間的關(guān)系式為之間的關(guān)系式為 002000022212) 12(NEbbkkkNEebbeNEINEIeP式中式中, , 是參量為是參量為 的的K K階修正第一類階修正第

29、一類貝塞爾函數(shù)。貝塞爾函數(shù)。 )/2(0NNIbk0/2NEb實踐證明，實踐證明，/4-QPSK/4-QPSK信號具有頻譜特性好，功率效率信號具有頻譜特性好，功率效率高，抗干擾能力強等特點?？梢栽诟?，抗干擾能力強等特點?？梢栽?5kHz25kHz帶寬內(nèi)傳輸帶寬內(nèi)傳輸32kb/s32kb/s的數(shù)字信息，從而有效地提高了頻譜利用率，增大的數(shù)字信息，從而有效地提高了頻譜利用率，增大了系統(tǒng)容量。對于大功率系統(tǒng)，易進入非線性，從而破壞了系統(tǒng)容量。對于大功率系統(tǒng)，易進入非線性，從而破壞線性調(diào)制的特征。因而在數(shù)字移動通信中，特別是線性調(diào)制的特征。因而在數(shù)字移動通信中，特別是低功率低功率系統(tǒng)系統(tǒng)( (如如PH

30、SPHS，即目前我國，即目前我國“小靈通小靈通”系統(tǒng)系統(tǒng)) )中中得到應用。得到應用。3.3 3.3 恒包絡調(diào)制技術(shù)恒包絡調(diào)制技術(shù) 許多實際的移動無線通信系統(tǒng)都使用非線性調(diào)制方法。許多實際的移動無線通信系統(tǒng)都使用非線性調(diào)制方法。 不管調(diào)制信號的變化不管調(diào)制信號的變化, , 保證載波振幅恒定，即所謂的恒保證載波振幅恒定，即所謂的恒包絡調(diào)制（包絡調(diào)制（Constant Envelope ModulationConstant Envelope Modulation）。）。 恒包絡調(diào)制具有以下優(yōu)點恒包絡調(diào)制具有以下優(yōu)點: : n功率放大器工作在功率放大器工作在C C類類, , 不會引起發(fā)射信號占用頻譜

31、增大。不會引起發(fā)射信號占用頻譜增大。n外輻射低外輻射低: -: -60-7060-70 dB dB。 n使用簡單限幅器使用簡單限幅器- -鑒頻器檢測，便可抗隨機鑒頻器檢測，便可抗隨機FMFM噪聲和由于噪聲和由于瑞利瑞利(Rayleigh)(Rayleigh)衰落造成的影響，衰落造成的影響， 且簡化了接收機電路。且簡化了接收機電路。 3.3.13.3.1二進制數(shù)字頻移鍵控（二進制數(shù)字頻移鍵控（2FSK2FSK）FSK信號的波形及其功率譜信號的波形及其功率譜 相位不連續(xù)的相位不連續(xù)的2FSK信號波形與頻譜信號波形與頻譜 該功率譜有如下特點：該功率譜有如下特點：n2FSK2FSK信號的功率譜由連續(xù)譜

32、和離散譜組成。其中，連續(xù)譜信號的功率譜由連續(xù)譜和離散譜組成。其中，連續(xù)譜由兩個雙邊帶譜疊加而成，而離散譜出現(xiàn)在由兩個雙邊帶譜疊加而成，而離散譜出現(xiàn)在f1f1和和f2f2兩個載頻兩個載頻位置上。位置上。n若兩個載頻之差較小，則連續(xù)譜呈現(xiàn)單峰；若載頻相差增若兩個載頻之差較小，則連續(xù)譜呈現(xiàn)單峰；若載頻相差增大，則連續(xù)譜出現(xiàn)雙峰。大，則連續(xù)譜出現(xiàn)雙峰。n由于相位不連續(xù)的由于相位不連續(xù)的2FSK2FSK信號存在載頻線譜，浪費功率，因信號存在載頻線譜，浪費功率，因此只用于設(shè)備比較簡單的通信場合。此只用于設(shè)備比較簡單的通信場合。n對于相位連續(xù)的對于相位連續(xù)的2FSK2FSK信號，由于前后碼元是相關(guān)的，因此信

33、號，由于前后碼元是相關(guān)的，因此功率譜密度分析比較復雜。功率譜密度分析比較復雜。n需要指出的是，需要指出的是，F(xiàn)SKFSK調(diào)制在中、低速數(shù)字通信（如尋呼系統(tǒng)）調(diào)制在中、低速數(shù)字通信（如尋呼系統(tǒng)）中應用較廣。中應用較廣。 3.2.23.2.2最小頻移鍵控最小頻移鍵控(MSK)(MSK)n雖然雖然OQPSKOQPSK和和/4-QPSK/4-QPSK信號消除了信號消除了QPSKQPSK信號中信號中180180的的相位突變，但并沒有從根本上解決包絡起伏的問題。相位突變，但并沒有從根本上解決包絡起伏的問題。n一種能夠產(chǎn)生恒定包絡連續(xù)相位信號的調(diào)制稱為最小頻一種能夠產(chǎn)生恒定包絡連續(xù)相位信號的調(diào)制稱為最小頻移

34、鍵控，簡稱移鍵控，簡稱MSK, MSK, 有時亦稱為有時亦稱為Fast FSKFast FSK（FFSKFFSK）。）。nMSKMSK是是2FSK2FSK的一種特殊情況。其頻差是滿足兩個相互正的一種特殊情況。其頻差是滿足兩個相互正交（即相關(guān)函數(shù)等于零）的最小頻差，并要求交（即相關(guān)函數(shù)等于零）的最小頻差，并要求FSKFSK信號的信號的相位連續(xù)。相位連續(xù)。FSKFSK信號的表達式為信號的表達式為 111FSK222( )cos(),1( )( )cos(),1kks ttaStstta (1)bbkTtkT合成后合成后( (一個碼元內(nèi)一個碼元內(nèi))FSK)FSK信號的表達式為信號的表達式為 FSK(

35、 )cos()cos()ckdkckkbSttathtatT 1. MSK1. MSK信號的表達式信號的表達式122()/ 2ccf122()/ 2ddf調(diào)制指數(shù)調(diào)制指數(shù)h h為為 12()22/bdbdbhff Tf TfR角頻移（頻偏）為角頻移（頻偏）為兩個信號正交，兩個信號正交， 兩個信號正交條件是相關(guān)系數(shù)為零。兩個信號正交條件是相關(guān)系數(shù)為零。12120sin(2)sin(2)( )( )22bTdbcbdbcbTTs t s t dtTT即即2,02,0dbcbTkkTkk214cbkhfkT又頻移又頻移(k=1)(k=1)最小，故最小，故12h 每個碼元寬度是每個碼元寬度是1/41/

36、4個載波周期的個載波周期的整數(shù)倍時，整數(shù)倍時，2FSK2FSK信號具有正交性。信號具有正交性。MSKMSK信號的表達式為信號的表達式為 MSK( )cos()2ckkbStta tT 2. MSK2. MSK信號的相位信號的相位已調(diào)信號的相位必須是連續(xù)的。相位連續(xù)是指不僅在一已調(diào)信號的相位必須是連續(xù)的。相位連續(xù)是指不僅在一個碼元持續(xù)期間相位連續(xù)，而且從碼元個碼元持續(xù)期間相位連續(xù)，而且從碼元ak-1到到ak轉(zhuǎn)換的時轉(zhuǎn)換的時刻刻kTb，兩個碼元的相位也相等。即兩個碼元的相位也相等。即11(1)kbkkbkbbhhakTakTTT11111()2kkkkkkaak當前碼元的初相位由前一碼元的初相位、

37、當前碼元當前碼元的初相位由前一碼元的初相位、當前碼元ak和前一和前一碼元碼元ak-1來決定。也就是說來決定。也就是說MSKMSK前后碼元之間存在相關(guān)性。前后碼元之間存在相關(guān)性。所以所以MSK( )cos()=cos( )2ckkckbStta tttT令令 其初始參考值為其初始參考值為0 0，則，則k0k或( )2kkkbta tT附加相位為附加相位為附加相位路徑圖附加相位路徑圖 輸入碼序列為輸入碼序列為+1,-1,-1,+1, +1,+1+1,-1,-1,+1, +1,+1的附加相位如圖所示的附加相位如圖所示3. MSK3. MSK信號的波形信號的波形 MSK調(diào)制器的方框圖調(diào)制器的方框圖4.

38、 MSK4. MSK信號的調(diào)制解調(diào)信號的調(diào)制解調(diào)MSK信號相干解調(diào)電路信號相干解調(diào)電路5. MSK5. MSK信號的性能信號的性能具有恒包絡和連續(xù)相位的優(yōu)點，而且功率譜密度特性也具有恒包絡和連續(xù)相位的優(yōu)點，而且功率譜密度特性也優(yōu)于一般優(yōu)于一般MSKMSK信號不僅的數(shù)字調(diào)制器。下面分別列出信號不僅的數(shù)字調(diào)制器。下面分別列出MSKMSK信號和信號和QPSKQPSK信號功率譜密度的表達式，以作比較。信號功率譜密度的表達式，以作比較。 1)1)功率譜密度功率譜密度2222)(41)(2cos16)(bcbcbMSKTffTffTAfW22)(2)(2cos2)(bcbcbQPSKTffTffTAfWM

39、SK信號功率譜密度信號功率譜密度 它們的功率譜密度曲線如上圖所示。它們的功率譜密度曲線如上圖所示。n由于由于MSKMSK是是h=0.5h=0.5的連續(xù)相位的連續(xù)相位FSKFSK信號信號, ,它的頻譜圖只有連它的頻譜圖只有連續(xù)譜續(xù)譜, ,而無離散譜。而無離散譜。nMSKMSK信號的主瓣比較寬，第一個零點在信號的主瓣比較寬，第一個零點在0.75/0.75/Tb處，第一處，第一旁瓣峰值比主瓣低約旁瓣峰值比主瓣低約23dB23dB，旁瓣下降比較快。，旁瓣下降比較快。nQPSKQPSK信號的主瓣比較窄，第一個零點在信號的主瓣比較窄，第一個零點在0.5/0.5/Tb處處, ,旁瓣下旁瓣下降比降比MSKMS

40、K要慢，要慢，MSKMSK調(diào)制方式已在一些通信系統(tǒng)中得到應用。調(diào)制方式已在一些通信系統(tǒng)中得到應用。n但是，就移動通信系統(tǒng)而言，通常要在但是，就移動通信系統(tǒng)而言，通常要在25kHz25kHz的信道間隔的信道間隔中傳輸中傳輸16kb/s16kb/s的數(shù)字信號，鄰道輻射功率要求低于的數(shù)字信號，鄰道輻射功率要求低于-80-80- -70dB70dB，顯然，顯然MSKMSK信號不能滿足。而另一種數(shù)字調(diào)制方式信號不能滿足。而另一種數(shù)字調(diào)制方式GMSKGMSK能很好地滿足要求。能很好地滿足要求。 2) 2) 誤比特率性能誤比特率性能 在高斯加性白噪聲在高斯加性白噪聲(AWGN)(AWGN)信道下，信道下，

41、MSKMSK信號的誤比特率為信號的誤比特率為 07 . 1NEQPbe(b)快衰落信道條件快衰落信道條件下的誤碼性能曲線下的誤碼性能曲線 6. MSK6. MSK信號的特點信號的特點n已調(diào)信號振幅是恒定的。已調(diào)信號振幅是恒定的。n已調(diào)信號相位調(diào)制數(shù)已調(diào)信號相位調(diào)制數(shù)h=1/2h=1/2。n在一個碼元期間內(nèi)，信號應是在一個碼元期間內(nèi)，信號應是1/41/4載波周期的整數(shù)倍。載波周期的整數(shù)倍。n在碼元轉(zhuǎn)換時刻，信號的相位是連續(xù)的，即信號波形無在碼元轉(zhuǎn)換時刻，信號的相位是連續(xù)的，即信號波形無突變。突變。n其頻差是滿足兩個相互正交的最小頻差其頻差是滿足兩個相互正交的最小頻差3.2.33.2.3高斯最小頻

42、移鍵控高斯最小頻移鍵控(GMSK)(GMSK)Carl Friedrich Gauss （17771855）德國數(shù)學家德國數(shù)學家 ，也是科學家，他和牛，也是科學家，他和牛頓、阿基米德，被譽為有史以來的三頓、阿基米德，被譽為有史以來的三大數(shù)學家。高斯是近代數(shù)學奠基者之大數(shù)學家。高斯是近代數(shù)學奠基者之一，在歷史上影響之大，一，在歷史上影響之大， 可以和阿可以和阿基米德、牛頓、歐拉并列，有基米德、牛頓、歐拉并列，有“數(shù)學數(shù)學王子王子”之稱。之稱。他幼年時就表現(xiàn)出超人的數(shù)學天才。他幼年時就表現(xiàn)出超人的數(shù)學天才。17951795年進入格丁根大年進入格丁根大學學習。第二年他就發(fā)現(xiàn)正十七邊形的尺規(guī)作圖法。并

43、給學學習。第二年他就發(fā)現(xiàn)正十七邊形的尺規(guī)作圖法。并給出可用尺規(guī)作出的正多邊形的條件，解決了歐幾里得以來出可用尺規(guī)作出的正多邊形的條件，解決了歐幾里得以來懸而未決的問題。懸而未決的問題。高斯的數(shù)學研究幾乎遍及所有領(lǐng)域，在數(shù)論、代數(shù)學、非高斯的數(shù)學研究幾乎遍及所有領(lǐng)域，在數(shù)論、代數(shù)學、非歐幾何、復變函數(shù)和微分幾何等方面都做出了開創(chuàng)性的貢歐幾何、復變函數(shù)和微分幾何等方面都做出了開創(chuàng)性的貢獻。他還把數(shù)學應用于天文學、大地測量學和磁學的研究，獻。他還把數(shù)學應用于天文學、大地測量學和磁學的研究，發(fā)明了最小二乘法原理。高理的數(shù)論研究發(fā)明了最小二乘法原理。高理的數(shù)論研究 總結(jié)總結(jié) 在在算術(shù)算術(shù)研究研究（180

44、11801）中，這本書奠定了近代數(shù)論的基礎(chǔ)，它不）中，這本書奠定了近代數(shù)論的基礎(chǔ)，它不僅是數(shù)論方面的劃時代之作，也是數(shù)學史上不可多得的經(jīng)僅是數(shù)論方面的劃時代之作，也是數(shù)學史上不可多得的經(jīng)典著作之一。高斯對代數(shù)學的重要貢獻是證明了代數(shù)基本典著作之一。高斯對代數(shù)學的重要貢獻是證明了代數(shù)基本定理，他的存在性證明開創(chuàng)了數(shù)學研究的新途徑。高斯在定理，他的存在性證明開創(chuàng)了數(shù)學研究的新途徑。高斯在18161816年左右就得到非歐幾何的原理。他還深入研究復變函年左右就得到非歐幾何的原理。他還深入研究復變函數(shù)，建立了一些基本概念發(fā)現(xiàn)了著名的柯西積分定理。他數(shù)，建立了一些基本概念發(fā)現(xiàn)了著名的柯西積分定理。他還發(fā)現(xiàn)

45、橢圓函數(shù)的雙周期性，但這些工作在他生前都沒發(fā)還發(fā)現(xiàn)橢圓函數(shù)的雙周期性，但這些工作在他生前都沒發(fā)表出來。表出來。18281828年高斯出版了年高斯出版了關(guān)于曲面的一般研究關(guān)于曲面的一般研究，全面系統(tǒng)地闡，全面系統(tǒng)地闡述了空間曲面的微分幾何學，并提出內(nèi)蘊曲面理論。高斯的述了空間曲面的微分幾何學，并提出內(nèi)蘊曲面理論。高斯的曲面理論后來由黎曼發(fā)展。曲面理論后來由黎曼發(fā)展。 高斯一生共發(fā)表高斯一生共發(fā)表155155篇論文，他篇論文，他對待學問十分嚴謹，只是把他自己認為是十分成熟的作品發(fā)對待學問十分嚴謹，只是把他自己認為是十分成熟的作品發(fā)表出來。其著作還有表出來。其著作還有地磁概念地磁概念和和論與距離平方

46、成反比論與距離平方成反比的引力和斥力的普遍定律的引力和斥力的普遍定律等。等。 高斯最出名的故事就是他十歲時，小學老師出了一道算術(shù)難高斯最出名的故事就是他十歲時，小學老師出了一道算術(shù)難題：題：“計算計算1 12 233100100？”。 這可難為初學算術(shù)的學這可難為初學算術(shù)的學生，但是高斯卻在幾秒后將答案解了出來，他利用算術(shù)級數(shù)生，但是高斯卻在幾秒后將答案解了出來，他利用算術(shù)級數(shù)（等差級數(shù)）的對稱性，然后就像求得一般算術(shù)級數(shù)和的過（等差級數(shù)）的對稱性，然后就像求得一般算術(shù)級數(shù)和的過程一樣，把數(shù)目一對對的湊在一起：程一樣，把數(shù)目一對對的湊在一起：1 1100100，2 2 9999，3 39898

47、，49495252，50505151 而這樣的組合有而這樣的組合有5050組，所以答案很組，所以答案很快的就可以求出是：快的就可以求出是： 101101505050505050。18011801年高斯有機會戲劇性地施展他的優(yōu)勢的計算技巧。那年年高斯有機會戲劇性地施展他的優(yōu)勢的計算技巧。那年的元旦，有一個后來被證認為小行星并被命名為谷神星的天的元旦，有一個后來被證認為小行星并被命名為谷神星的天體被發(fā)現(xiàn)當時它好像在向太陽靠近，天文學家雖然有體被發(fā)現(xiàn)當時它好像在向太陽靠近，天文學家雖然有4040天的天的時間可以觀察它，但還不能計算出它的軌道。高斯只作了時間可以觀察它，但還不能計算出它的軌道。高斯只作

48、了3 3次觀測就提出了一種計算軌道參數(shù)的方法，而且達到的精確次觀測就提出了一種計算軌道參數(shù)的方法，而且達到的精確度使得天文學家在度使得天文學家在18011801年末和年末和18021802年初能夠毫無困難地再確年初能夠毫無困難地再確定谷神星的位置。高斯在這一計算方法中用到了他大約在定谷神星的位置。高斯在這一計算方法中用到了他大約在17941794年創(chuàng)造的最小二乘法（一種可從特定計算得到最小的方年創(chuàng)造的最小二乘法（一種可從特定計算得到最小的方差和中求出最佳估值的方法在天文學中這一成就立即得到公差和中求出最佳估值的方法在天文學中這一成就立即得到公認。他在認。他在天體運動理論天體運動理論中敘述的方法

49、今天仍在使用，只中敘述的方法今天仍在使用，只要稍作修改就能適應現(xiàn)代計算機的要求。高斯在小行星要稍作修改就能適應現(xiàn)代計算機的要求。高斯在小行星”智智神星神星”方面也獲得類似的成功。方面也獲得類似的成功。由于高斯在數(shù)學、天文學、大地測量學和物理學中的杰出研由于高斯在數(shù)學、天文學、大地測量學和物理學中的杰出研究成果，他被選為許多科學院和學術(shù)團體的成員。究成果，他被選為許多科學院和學術(shù)團體的成員?！皵?shù)學之數(shù)學之王王”的稱號是對他一生恰如其分的贊頌。的稱號是對他一生恰如其分的贊頌。盡管盡管MSKMSK信號已具有較好的頻譜和誤比特率性能，但信號已具有較好的頻譜和誤比特率性能，但仍不能滿足功率譜在相鄰頻道的

50、取值（即鄰道輻射）仍不能滿足功率譜在相鄰頻道的取值（即鄰道輻射）低于主瓣峰值低于主瓣峰值60dB60dB以上的要求。這就要求在保持以上的要求。這就要求在保持MSKMSK基本特性的基礎(chǔ)上，對基本特性的基礎(chǔ)上，對MSKMSK的帶外頻譜特性進行改造，的帶外頻譜特性進行改造，使其衰減速度加快。使其衰減速度加快。1 1、GMSKGMSK信號的基本原理信號的基本原理實際上，實際上，MSKMSK信號可以由信號可以由FMFM調(diào)制器來產(chǎn)生，調(diào)制器來產(chǎn)生，MSKMSK信號在信號在碼元轉(zhuǎn)換時刻雖然保持相位連續(xù)，但相位變化是折線，碼元轉(zhuǎn)換時刻雖然保持相位連續(xù)，但相位變化是折線，在碼元轉(zhuǎn)換時刻會產(chǎn)生尖角，使其頻譜特性的

51、旁瓣滾在碼元轉(zhuǎn)換時刻會產(chǎn)生尖角，使其頻譜特性的旁瓣滾降緩慢，帶外輻射還相對較大。為了解決這一問題，降緩慢，帶外輻射還相對較大。為了解決這一問題，可將數(shù)字基帶信號先經(jīng)過一個高斯濾波器整形（預濾可將數(shù)字基帶信號先經(jīng)過一個高斯濾波器整形（預濾波），得到平滑后的某種新的波形后再進行調(diào)頻，從波），得到平滑后的某種新的波形后再進行調(diào)頻，從而得到良好的頻譜特性，調(diào)制指數(shù)仍為而得到良好的頻譜特性，調(diào)制指數(shù)仍為0.50.5，如下圖所，如下圖所示。示。 GMSK信號的產(chǎn)生原理信號的產(chǎn)生原理 高斯低通濾波器高斯低通濾波器實現(xiàn)實現(xiàn)GMSKGMSK信號的調(diào)制信號的調(diào)制, , 關(guān)鍵是設(shè)計性能良好的高斯低通濾關(guān)鍵是設(shè)計性能

52、良好的高斯低通濾波器波器, , 它必須具有如下特性它必須具有如下特性: : (1(1）有良好的窄帶和尖銳的截止特性）有良好的窄帶和尖銳的截止特性, , 以濾除基帶信以濾除基帶信號中的高頻成分。號中的高頻成分。 (2(2） 脈沖響應過沖量應盡可能小脈沖響應過沖量應盡可能小, , 防止已調(diào)波瞬時頻防止已調(diào)波瞬時頻偏過大。偏過大。 (3(3） 輸出脈沖響應曲線的面積對應的相位為輸出脈沖響應曲線的面積對應的相位為/2, /2, 使使調(diào)制系數(shù)為調(diào)制系數(shù)為1/21/2。 滿足這些特性的高斯低通濾波器的脈沖響應為滿足這些特性的高斯低通濾波器的脈沖響應為22G2( )exphttaa驏=-桫傳輸函數(shù)傳輸函數(shù)H

53、(f)H(f)為為2ln2bB 式中：式中： Bb為高斯濾波器的為高斯濾波器的3dB3dB帶寬。帶寬。 ()22G( )exphffa=-是與濾波器是與濾波器3 dB3 dB帶寬帶寬Bb有關(guān)的一個系數(shù)，選擇不同的有關(guān)的一個系數(shù)，選擇不同的，濾波器的特性隨之而改變。改變，濾波器的特性隨之而改變。改變時，帶寬時，帶寬Bb也隨也隨之改變。之改變。當當3 dB3 dB帶寬增大時，濾波器的傳輸函數(shù)隨之變寬，帶寬增大時，濾波器的傳輸函數(shù)隨之變寬， 而而沖激響應函數(shù)卻隨之變窄。沖激響應函數(shù)卻隨之變窄。 高斯低通濾波器傳輸特性高斯低通濾波器傳輸特性 高斯低通濾波器沖激響應高斯低通濾波器沖激響應 b bB T

54、= 2 2、GMSKGMSK信號的相位途徑信號的相位途徑GMSKGMSK的相位途徑如下圖所示。的相位途徑如下圖所示。n可見，可見，GMSKGMSK消除了消除了MSKMSK相位途徑在碼元轉(zhuǎn)換時刻的相相位途徑在碼元轉(zhuǎn)換時刻的相位轉(zhuǎn)折點。位轉(zhuǎn)折點。GMSKGMSK信號在一碼元周期內(nèi)的相位增量不像信號在一碼元周期內(nèi)的相位增量不像MSKMSK那樣固定為那樣固定為/2/2，其相位變化值小于，其相位變化值小于/2/2 。n由圖中可見由圖中可見,GMSK,GMSK信號在碼元轉(zhuǎn)換時刻其信號和相位信號在碼元轉(zhuǎn)換時刻其信號和相位不僅是連續(xù)的，而且是平滑的。這樣就確保了不僅是連續(xù)的，而且是平滑的。這樣就確保了GMSK

55、GMSK信號信號比比MSKMSK信號具有更優(yōu)良的頻譜特性。信號具有更優(yōu)良的頻譜特性。GMSK信號的相位途徑信號的相位途徑 3. GMSK3. GMSK信號的產(chǎn)生信號的產(chǎn)生產(chǎn)生產(chǎn)生GMSKGMSK信號時，只要將原始信號通過高斯低通濾波器后，信號時，只要將原始信號通過高斯低通濾波器后，再進行再進行MSKMSK調(diào)制即可。所以，調(diào)制即可。所以，GMSKGMSK信號的產(chǎn)生有多種方式。信號的產(chǎn)生有多種方式。產(chǎn)生產(chǎn)生GMSKGMSK信號最簡單的方法是輸入的信號最簡單的方法是輸入的NRZNRZ信息比特流通過信息比特流通過濾波器的沖激響應具有如前面公式所示的高斯低通濾波器濾波器的沖激響應具有如前面公式所示的高斯

56、低通濾波器(GLPF)(GLPF)，而后進行，而后進行FMFM調(diào)制，如下圖所示。該方法已廣泛應調(diào)制，如下圖所示。該方法已廣泛應用于各種模擬與數(shù)字移動通信系統(tǒng)，包括用于各種模擬與數(shù)字移動通信系統(tǒng)，包括GSMGSM系統(tǒng)。系統(tǒng)。 采用直接采用直接FM構(gòu)成的構(gòu)成的GMSK發(fā)射機的原理框圖發(fā)射機的原理框圖 NRZ數(shù)據(jù)高斯LPFFM發(fā)射機GMSK射頻輸出采用正交調(diào)制和鎖相環(huán)調(diào)制的GMSK信號調(diào)制原理框圖(a) 正交調(diào)制； (b) 鎖相環(huán)調(diào)制 GLP積分數(shù)據(jù)aksin (t)D/ABPFBPFGMSK信號cos (t)D/ABPFBPF/ 2cos ct(a)(b)數(shù)據(jù)ak/ 2相移BPSKcos ctLP

57、FVCOGMSK信號4. GMSK4. GMSK信號的解調(diào)信號的解調(diào)GMSKGMSK信號的解調(diào)可以采用信號的解調(diào)可以采用MSKMSK信號的正交相干解調(diào)電路，信號的正交相干解調(diào)電路，也可采用非相干解調(diào)電路。在數(shù)字移動通信系統(tǒng)的信道中，也可采用非相干解調(diào)電路。在數(shù)字移動通信系統(tǒng)的信道中，由于多徑干擾和深度瑞利衰落，引起接收機輸入電平明顯由于多徑干擾和深度瑞利衰落，引起接收機輸入電平明顯變化，因此要構(gòu)成準確而穩(wěn)定的產(chǎn)生參考載波的同步再生變化，因此要構(gòu)成準確而穩(wěn)定的產(chǎn)生參考載波的同步再生電路并非易事，所以電路并非易事，所以, ,進行相干檢測往往比較困難；而使進行相干檢測往往比較困難；而使用非相干檢測技

58、術(shù)，可以避免因恢復載波而帶來的復雜問用非相干檢測技術(shù)，可以避免因恢復載波而帶來的復雜問題。簡單的非相干檢測器可采用標準的鑒頻器檢測，即將題。簡單的非相干檢測器可采用標準的鑒頻器檢測，即將FMFM解調(diào)器的輸出簡單抽樣。非相干解調(diào)電路有一比特延遲解調(diào)器的輸出簡單抽樣。非相干解調(diào)電路有一比特延遲和二比特延遲兩種差分檢測電路。和二比特延遲兩種差分檢測電路。 二比特延遲差分檢測電路框圖二比特延遲差分檢測電路框圖 GMSK信號BPF2TbsI(t)x(t)LPFy(t)門 限判 決判 決 時 鐘ka 5. GMSK 5. GMSK信號的性能信號的性能1)1)功率譜密度功率譜密度用計算機模擬得到的用計算機模

59、擬得到的GMSKGMSK信號功率譜密度曲線如下信號功率譜密度曲線如下圖所示。圖中，縱坐標是以分貝表示的歸一化功率圖所示。圖中，縱坐標是以分貝表示的歸一化功率譜密度；橫坐標是歸一化頻率譜密度；橫坐標是歸一化頻率(f-fc)Tb；參數(shù)；參數(shù)BbTb是是歸一化歸一化3dB3dB帶寬。帶寬。 GMSK信號的功率譜密度信號的功率譜密度 2)2)誤比特率性能誤比特率性能下式給出了下式給出了BbTb=0.25時，在時，在AWGNAWGN信道下采用相干解信道下采用相干解調(diào)方式的誤比特率計算公式如下：調(diào)方式的誤比特率計算公式如下： 036. 1NEQPbeGMSKGMSK信號的誤比特率性能與解調(diào)方式有密切關(guān)系。

60、信號的誤比特率性能與解調(diào)方式有密切關(guān)系。 相干檢測誤碼性能相干檢測誤碼性能 3.4“3.4“線性線性”和和“恒包絡恒包絡”相結(jié)合的調(diào)制技術(shù)相結(jié)合的調(diào)制技術(shù) n基帶數(shù)字信號可以通過基帶數(shù)字信號可以通過RFRF載頻進行恒包絡和相位（或頻載頻進行恒包絡和相位（或頻率）的改變來傳輸。率）的改變來傳輸。n由于包絡和相位（頻率）有兩個自由取值，這樣調(diào)制技由于包絡和相位（頻率）有兩個自由取值，這樣調(diào)制技術(shù)可以將基帶信號轉(zhuǎn)換成術(shù)可以將基帶信號轉(zhuǎn)換成4 4個自由取值的或更多取值的調(diào)個自由取值的或更多取值的調(diào)制信號。制信號。n這樣的調(diào)制技術(shù)稱為這樣的調(diào)制技術(shù)稱為M M進制調(diào)制。如果它的相位和幅度進制調(diào)制。如果它的