第八章现代数字调制技术(精编).ppt

第八章 现代数字调制技术 引言 1.通信的理想目标和环境： 通信的理想目标： 在任何时候、在任何地方、与任何人都能及时沟通联系和交流信息 通信的环境： 非常复杂，面临各种干扰和电波传播影响 电波传播的衰耗 多径衰落 信号在无线传播过程中，经过多点反射，从多条路径到达接收端，这种多径信号的幅度、相位和到达时间都不一样，这样造成的信号衰落称为多径衰落 2.数字调制方式应考虑的因素： 抗干扰性（电波传播影响、多径衰落） 已调信号带宽 使用、成本因素 好的数字调制方式应有的特点 低信噪比下具有良好的误码性能 良好的抗多径衰落能力 较小带宽 使用方便、成本低 3.数字调制方式的分类 单载波调制： 某一时刻调制只使用单一载波 恒定包络调制 FSK、PSK OQPSK、π/4-QPSK、MSK、GMSK 不恒定包络调制 ASK QAM 多载波调制： 某一时刻调制使用多个载波 OFDM 本章目录 8.1 偏移四相相移键控（OQPSK） 8.2?π/4四相相移键控（π/4-QPSK） 8.3?最小频移键控（MSK） 8.4?高斯最小频移键控（GMSK） 8.5 正交幅度调制（QAM） 8.6 正交频分复用（OFDM） 8.1 偏移四相相移键控（OQPSK） QPSK在数字调制下的问题 调制信号带宽为无穷宽，而实际的信道带宽总是有限的。 码组中两个比特同时变化时有相位翻转现象，引起包络起伏。 包络起伏会导致频谱扩散，增加邻信道干扰。 为了克服QPSK调制已调信号带宽无穷宽、包络起伏、频谱扩散的问题，消除QPSK调制下相位翻转现象，在QPSK的基础上提出了OQPSK。 QPSK调制的原理 正交调制方法 对数据进行串/并变换，将二进制数据每两个比特分为一组。一共有四种组合（1，1）、（1，-1）、（-1，1）和（-1，-1）。 每组前一比特为同向分量I，后一比特为正交分量Q。 利用同向分量、正交分量分别对两个正交的载波进行2PSK调制，最后将结果叠加。 QPSK调制和OQPSK调制的相位图 如图(a)所示，QPSK信号的相位在4种可能的相位上跳变，跳变量可能为±π/2或±π。当跳变量为±π时发生相位翻转，引起最大包络起伏。 OQPSK调制表达式 其中I(t)表示同相分量 ； 表示正交分量，它相对于同相分量偏移Ts/2 。 OQPSK的I、Q信道波形及相位路径 OQPSK的调制、解调原理 OQPSK和QPSK的比较 均采用相干解调，理论上误码性能相同。 频带受限的OQPSK信号包络比频带受限的QPSK信号的小，经限幅放大后功率谱展宽的少，所以OQPSK的性能优于QPSK。 实际中，OQPSK比QPSK应用更广泛 。 OQPSK信号不能接受差分检测，接收机的设计比较复杂。 8.2π/4四相相移键控（π/4-QPSK ） π/4-QPSK调制是对OQPSK和QPSK在最大相位变化上进行折衷，是在QPSK和OQPSK基础上发展起来的。 与QPSK和OQPSK相比的优势 最大相位改变为±45°或±135° ，比QPSK相位变化小，改善了功率谱特性。 改进了解调方式。QPSK和OQPSK只能采用相干解调， π/4-QPSK可以采用相干解调和非相干解调。 功率效率高，抗干扰能力强。能有效地提高频谱利用率，增大系统容量。 π/4-QPSK调制信号的相位点 已调信号的相位被均匀地分配为相距π/4的8个相位点，如下图： 8个相位点分为两组，每组中各相位点相距π/2。 已调信号只能在不同组之间交替跳变，相位跳变值只有±45°和±135°四种取值 。 设已调信号为 设当前码元的两正交信号分别表示为 双比特信息Ik , Qk和相邻码元之间相位跳变 之间的关系 π/4-QPSK信号的产生 全数字式π/4-QPSK调制器 全数字式π/4-QPSK调制器 π/4-QPSK非相干差分延迟解调 8.3 最小频移键控（MSK ） 最小频移键控（MSK）是2FSK的改进，它是二进制连续相位频移键控的一种特殊情况。 本节内容提要 引言 8.3.1 MSK信号的正交性 8.3.2 MSK信号的相位连续性 8.3.3 MSK信号的产生与解调 8.3.4 MSK信号的功率谱特性 引言 FSK的不足之处 频带利用率低。所占频带宽度比2PSK大。 存在包络起伏。用开关法产生的2FSK信号其相邻码元的载波波形的相位可能不连续，会出现包络的起伏。 2FSK信号的两种波形不一定保证严格正交。 MSK信号的特点 MSK信号的包络恒定不变。 M