移動通信調(diào)制技術教學課件

第二章移動通信中的調(diào)制技術2.1概述2.2數(shù)字頻率調(diào)制2.3數(shù)字相位調(diào)制2.4平滑調(diào)頻和通用平滑調(diào)頻2.5正交振幡調(diào)制第二章移動通信中的調(diào)制技術知識點移動通信中的幾種數(shù)字調(diào)制方式難點各種調(diào)制信號的調(diào)制、解調(diào)方法幾種主要調(diào)制方式的性能比較要求掌握:MSK和GMSK調(diào)制方式及特點數(shù)字相位調(diào)制幾種方式的比較了解幾種調(diào)制信號的頻譜特性THM、GTFM和QAM調(diào)制方式第二章移動通信中的調(diào)制技術2.1概述數(shù)字調(diào)制是為了使在信道上傳送的信號特性與信道特性相匹配的一種技術。就話音業(yè)務而言,經(jīng)過話音編碼所得到的數(shù)字信號必須經(jīng)過調(diào)制才能實際傳輸。在無線通信系統(tǒng)中是利用載波來攜帶話音編碼信號,即利用話音編碼后的數(shù)字信號對載波進行調(diào)制,當載波的頻率按照數(shù)字信號“1”、“0變化而對應地變化,這稱為移頻鍵控(FSK);相應地,若載波相位按照數(shù)字信號“1、“0”·變化而對應地變化則稱之為移相鍵控(PSK);若載波的振幅按照數(shù)字信號“1、“0變化而相應地變化,則稱之為振幅鍵控(ASK)。然而通常的FSK在頻率轉換點上的相位一般并不連續(xù),這會使載波信號的功率譜產(chǎn)生較大的旁瓣分量。為克服這一缺點,一些專家先后提出了一些改進的調(diào)制方式其中有代表性的調(diào)制方式是最小移頻鍵控(MSK)和高斯預濾波最小移頻鍵控(GMSK)第二章移動通信中的調(diào)制技術移動通信必須占有一定的頻帶,然而可供使用的頻率資源卻非常有限。因此,在移動通信中,有效地利用頻率資源是至關重要的。為了提高頻率資源的利用率,除了采用頻率再利用技術外,通過改善調(diào)制技術而提高頻譜利用率也是我們必須慎重考慮的一個問題。鑒于移動通信的傳播條件極其惡劣,衰落會導致接收信號電平急劇變化,移動通信中的干擾問題也特別嚴重,除鄰道干擾外,還有同頻道干擾和互調(diào)干擾,所以移動通信中的數(shù)字調(diào)制技術必須具有優(yōu)良的頻譜特性和抗干擾、抗衰落性能。目前在數(shù)字移動通信系統(tǒng)中廣泛使用的調(diào)制技術1連續(xù)相位調(diào)制技術這種調(diào)制技術的射頻已調(diào)波信號具有確定的相位關系而且包絡恒定,故也稱為恒包絡調(diào)制技術。它具有頻譜旁瓣分量低,誤碼性能好,可以使用高效率的C類功率放大器等特點。第二章移動通信中的調(diào)制技術屬于這一類的調(diào)制技術有平滑調(diào)頻(TFM)、最小移頻鍵控(MSK)和高斯預濾波最小移頻鍵控(GMSK)。其中高斯預濾波最小移頻鍵控(GMSK)的頻譜旁瓣低,頻譜利用率髙,而其誤碼性能與差分移相鍵控(DPSK)差不多,因而得到了廣泛的應用2線性調(diào)制技術包括二相移相鍵控(BPSK)、四相移相鍵控(QPSK)和正交振幅調(diào)制QAM等。這類調(diào)制技術頻譜利用率較高但對調(diào)制器和功率放大器的線性要求非常高,因此設計難度和成本較高。近年來,由于放大器設計技術的發(fā)展,可設計制造高效實用的線性放大器,才使得線性調(diào)制技術在移動通信中得到實際應用。上述兩類調(diào)制技術在數(shù)字移動通信中都有應用,歐洲的GSM系統(tǒng)采用的是GMSK技術;而美國和日本的數(shù)字移動通信系統(tǒng)則采用了QPSK調(diào)制技術。第二章移動通信中的調(diào)制技術22數(shù)字頻率調(diào)制221移頻鍵控(FSK)調(diào)制基本原理用基帶數(shù)據(jù)信號控制載波頻率,稱為移頻鍵控(FSK),進制移頻鍵控記為2FSK。2FSK信號便是0符號對應于載頻1,1符號對應于載頻2(01o2)的已調(diào)波形,而且o1與ω,之間的改變是瞬時完成的。根據(jù)前后碼元的載波相位是否連續(xù),分為相位不連續(xù)的移頻鍵控和相位連續(xù)的移頻鍵控。2FSK調(diào)制的實現(xiàn)非常簡單,一般采用鍵控法,即利用受矩形脈沖序列控制的開關電路對兩個不同的獨立頻率源進行選通2FSK信號的產(chǎn)生方法和波形如圖21所示。第二章移動通信中的調(diào)制技術)2FSK信號的產(chǎn)b)2FSK信號生方法波形圖212FSK信號的產(chǎn)生方法和波形第二章移動通信中的調(diào)制技術根據(jù)以上對2FSK信號的產(chǎn)生原理的分析,已調(diào)信號的數(shù)學表達式可以表示為e()=D∑ag(-n)ko+)+∑a,g(-nT,)cos(o21+On)(2.1)式中,g(t)為單個矩形脈沖,脈寬為Ts0,概率為P,概率為-P)(2.2)是的反碼,若=0,則=1:若=1,則=0,于是a={0概率為-P)(2.3)1,概率為P第二章移動通信中的調(diào)制技術q1、On分別是第n個信號碼元的初相位。令g(的頻譜為G(),an取1和0的概率相等,則ao()的功率譜表達式為P()=1,G+f)2+(-f+,f,GO6(f+f)+(f-f)16f,G(f+f2)+G(-f2)16f2G)6(+/2)+6(-f)(2第二章移動通信中的調(diào)制技術第一、二項表示FSK信號功率譜的一部分由g(t)的功率譜從0搬移到1,并在f處有載頻分量;第三、四項表示FSK信號功率譜的另一部分由g(t)的功率譜從0搬移到2,并在f處有載頻分量FS