第2讲 调制与解调.ppt

二、 最小频移键控 为了克服以上缺点，需控制相位的连续性，这种形式的数字频率调制方式，称之为相位连续变化的(恒定包络)频移键控(CPFSK)。其一特例为最小(调制指数)频移键控（MSK）。 所谓“最小”是指这种调制方式能以最小的调制指数(0.5)获得正交信号； 而“快速”是指在给定同样的频带内，MSK能比2PSK的数据传输速率更高，且在带外的频谱分量要比2PSK衰减的快。 MSK信号可表示为： 式中： 为载频； 为频偏； 为k个码元中的相位常数。而 为第k个码元的相位常数。而 为第k个码元的数据，分 别表示二进制信息1和0，当ak＝+1时，信号频率 当ak＝-1时，信号频率 最小频差（最大频偏）： 即最小频差等于码元速率的一半 设1/Ts＝fs，则调频指数 MSK信号又可表示为： h=0.5时，满足在码元交替点相位连续的条件，也是频移键控为保证良好的误码率性能所允许的最小调制指数，且此时波形的相关系数为0.5，待传送的两个信号是正交的。 对于 式中 为第k个码元信号的附加相位，它是t的直线方程；并且在一个码元持续时间T内，它变化 ,即变化 。按照相位连续性的要求，在第K个码元的末尾，即当t=kT时，其附加相位 就应该是第k+1个码元的初始附加相位 所以，每经过一个码元的持续时间，MSK信号码元的附加相位就改变 ；若 ，则第k+1个码元的附加相位增加 ；若 ，则第k+1个码元的附加相位减小 。按这一规律，可以画出MSK信号附加相位 的轨迹图，如下图所示。 MSK的可能相位轨迹 总结MSK信号的特点： MSK信号是正交信号； 其波形在码元间是连续的； 其包络是恒定不变的； 其附加相位在一个码元持续时间内线性地变化 ； 调制产生的频率偏移等于 ； 在一个码元持续时间内含有的载波周期数等于1/4的整数倍。 MSK信号调制器原理图如图3-35所示。 图3-35 MSK信号调制器原理框图 MSK信号属于数字频率调制信号，因此一般可以采用鉴频器方式进行解调，其原理图如图3-38所示。 图3-38 MSK鉴频器解调原理框图 相干解调的框图如图3-39所示。 图3-39 MSK信号相干解调器原理框图 MSK信号的功率谱如图3-37所示。 图3-37 MSK信号的功率谱 第3章 3.1 调制解调 数字相位调制 3.1.1 正交振幅调制 3.1.2 3.1.2 正交振幅调制 正交振幅调制（QAM）是一种幅度和相位联合键控（APK）的调制方式。 1．MQAM调制原理 正交振幅调制是用两路独立的基带数字信号对两个相互正交的同频载波进行抑制载波的双边带调制，利用已调信号在同一带宽内频谱正交的性质来实现两路并行的数字信息传输。 正交振幅调制的一般表达式为 0≤t＜Ts （3-20） 式中，Ts为码元宽度，Am和Bm为离散的振幅值，m?=?1，2，…，M，M为Am和Bm的个数。 MQAM中的振幅Am和Bm可以表示成 （3-21） 式中，A是固定的振幅，(dm，em)由输入数据确定。(dm，em)决定了已调QAM信号在信号空间中的坐标点。 MQAM的调制框图如图3-19所示。 图3-19 MQAM调制解调原理框图 数据经过信道编码之后，被映射到星座图上，其原理为：经过信道编码的二进制的 MPEG-2 比特流进入 QAM 调制器， 信号被分为两路， 一路给I， 另一路给 Q，每一路一次给 2比特的数据，这 2 比特的二进制数一共有 4 种不同的状态，分别对应 4种不同的电平幅度，这样 I 有4个不同幅度的电平，Q 有 4个不同幅度的电平，而且 I 和 Q 两路信号正交。这样任意一个 I 的幅度和任意一个 Q 的幅度组合都会在极坐标图上映射一个相应的星座点，这样每个星座点代表由 4 个比特的数据组成的一个映射，I 和Q 一共有 4×4 共 16种组合状态，各种可能出现过的数据状态组合最后映射到星座图上， 得到如下图 所显示的16QAM 星座图。 图3-20 16QAM的星座图 M?=?4，16，32，…，256时MQAM信号的星座图如图3-21所示。 其中，M?=?4，16，64，256 时星座图为矩形，而M?=?32，128时星座图为十字形。 图3-21 MQAM信号的星座图 2．MQAM解调原理