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【2017年整理】现代数字调制解调技术
9.1 正交振幅调制(QAM)
9.2 最小移频键控(MSK)
9.3 高斯最小移频键控(GMSK)
9.4 DQPSK调制
9.5 OFDM调制
9.6 扩频调制
9.7 数字化接收技术;第 9 章 现代数字调制解调技术; 9.1.1MQAM调制原理
正交振幅调制是用两个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,利用这种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。 正交振幅调制信号的一般表示式为
sMQAM(t)= ;; 式中,A是固定振幅,cn、dn由输入数据确定。cn、dn决定了已调QAM信号在信号空间中的坐标点。
QAM信号调制原理图如图 9 - 1 所示。图中,输入的二进制序列经过串/并变换器输出速率减半的两路并行序列, 再分别经过2电平到L电平的变换,形成L电平的基带信号。 为了抑制已调信号的带外辐射,该L电平的基带信号还要经过预调制低通滤波器,形成X(t)和Y(t),再分别对同相载波和正交载波相乘。 最后将两路信号相加即可得到QAM信号。 ;图9-1 QAM信号调制原理图; 信号矢量端点的分布图称为星座图。通常,可以用星座图来描述QAM信号的信号空间分布状态。对于M=16的16QAM来说,有多种分布形式的信号星座图。 两种具有代表意义的信号星座图如图 9 - 2 所示。在图 9 - 2(a)中, 信号点的分布成方型,故称为方型16QAM星座,也称为标准型16QAM。在图 9 - 2(b)中,信号点的分布成星型,故称为星型16QAM星座。
若信号点之间的最小距离为2A,且所有信号点等概率出现,则平均发射信号功率为
; 图 9- 216QAM的星座图
(a) 方型16QAM星座; (b) 星型16QAM星座;对于方型16QAM,信号平均功率为; M=4, 16, 32, …, 256时MQAM信号的星座图如图 9 - 3 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。前者M为2的偶次方,即每个符号携带偶数个比特信息;后者M为2的奇次方,即每个符号携带奇数个比特信息。
若已调信号的最大幅度为1,则MPSK信号星座图上信号点间的最小距离为
dMPSK=2 sin ;图9-3 MQAM信号的星座图;dMQAM= ; 9.1.2MQAM解调原理
MQAM???号同样可以采用正交相干解调方法, 其解调器原理图如图 9 - 4 所示。解调器输入信号与本地恢复的两个正交载波相乘后,经过低通滤波输出两路多电平基带信号X(t)和Y(t)。多电平判决器对多电平基带信号进行判决和检测,再经L电平到2电平转换和并/串变换器最终输出二进制数据。
;图 9-4MQAM信号相干解调原理图; 9.1.3MQAM抗噪声性能
对于方型QAM,可以看成是由两个相互正交且独立的多电平ASK信号叠加而成。因此,利用多电平信号误码率的分析方法,可得到M进制QAM的误码率为
Pe= ;图 9- 5 M进制方型QAM的误码率曲线 ;9.2 最小移频键控(MSK); 9.2.1 MSK 的基本原理
MSK是恒定包络连续相位频率调制, 其信号的表示式为
;式中,θk(t)称为附加相位函数;ωc为载波角频率;Ts为码元宽度;ak为第k个输入码元,取值为±1;φk为第k个码元的相位常数,在时间kTs≤t≤(k+1)Ts中保持不变,其作用是保证在t=kTs时刻信号相位连续。
; f1=fc-
f1=fc+ ;由此可得频率间隔为
Δf=f2-f1=
MSK信号的调制指数为
h=ΔfTs= ;图9-6 MSK 信号的时间波形;φk=φk-1+(ak-1-ak)
; 由附加相位函数θk(t)的表示式(9.2 - 2)可以看出,θk(t)是一直线方程,其斜率为 , 截距为φk。由于ak的取值为±1,故 是分段线性的相位函数。因此,MSK的整个相位路径是由间隔为Ts的一系列直线段所连成的折线。在任一个码元期间Ts,若ak=+1,则θk(t)线性增加 ;若ak=-1, 则θk(t)线性减小 。对于给定
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