现代通信理论第五讲现代数字调制.ppt

第 五 讲 现代数字调制 绪论 目的：为了使数字信号能在实际信道(特别是无线信道)中传输，有效的利用传输媒质，必须把基带信号进行载波调制； 2DPSK信号的相干解调和差分相干解调 第二部分 多进制数字调制系统  ——数字有效调制 一 、 多进制相位调制 1、4PSK(QPSK)及4DPSK QPSK信号的矢量图： 现代恒包络调制技术的特点： 包络恒定或包络起伏小，由于信道具有非线性的输入输出特性，以及AM/PM效应，所以已调波包络不能起伏，而应当恒定，需要采用FSK或PSK调制; 具有最小功率频谱占用率，这就要求已调波具有快速高频滚降的频谱特性，即已调波除主瓣外只有很小的旁瓣，这种信号经过带限滤波后，只要主瓣无失真的通过，由于被滤波的旁瓣功率很小，所以输出信号（即非线性部件的输入信号）的包络起伏很小，从而大大减小了AM/PM效应，这样频谱扩展现象也会随之而减小，仍旧保持了其具有较小功率谱占用率的特点。 已调信号相位连续：相位路径在转换时刻连续变化会使频谱的衰减速度较快。 三、高斯最小频移键控（GMSK） 二、 最小频移键控（MSK） 两正弦信号时域正交，注意这时频谱是重叠的 保持两正弦信号正交的最小频差为： “0” “1” ω c－载波频率；a k－第k个码元的信息， 取值±1， φ k第k个码元的相位常数； 2、MSK信号的相位路径(附加相位函数) 1 0 0 1 1 1 可以看出载波相位在每个码元间隔内变化(π/2)或(-π/2) （线性增加或减少） 显然要保证在码元转换时刻相位连续，必须有一定的初相位φ k，即在码元转换时刻相位路径的延长线在t＝0时刻的值 3 MSK信号在第k码元周期的相位变化 相位连续: 则： MSK信号调制器原理图 输入 a k 输出 串/并变换 × × π/2 f0 相加 差分编码 ck 延迟 Tb × × π/2 fb/4 Q k I k ＋ － 图 不同调制方式的功率谱 结论：MSK调制主要优点是具有恒定的振幅，信号功率谱在主瓣以外衰减较快。与2PSK相比较，MSK信号的功率谱更加紧凑，占用的带宽窄，抗干扰性强，是适合在窄带信道传输的一种调制方式。 前置 滤波器 MSK 调制器 输入 输出 提出：在一些应用场合（如移动通信），对信号带外辐射功率的限制是十分严格的，比如衰减要求在70～80dB以上。这时MSK信号就不能满足这样苛刻的要求。 ? 解决办法：在衰减要求较苛刻的情况下，高斯最小频移键控（GMSK）可以满足要求。 由于GMSK不仅保留了MSK的优点，而且频谱在主瓣以外衰减得更快，且邻路干扰小，因此在要求信号带外辐射功率限制严格的。它在移动通信中有着广泛的应用。 GMSK是在MSK调制器之前加入一高斯低通滤波器。此高斯低通滤波器需满足： 1、带宽窄，且是锐截止的，其3dB带宽为Bb，当BbTs趋于无穷时GMSK就蜕变为MSK； 2、具有较低的过冲脉冲响应 ； 3、能保持输出脉冲的面积不变； 以上要求分别是为了抑制高频成分、防止过量的瞬时频率偏移以及进行相干检测所需要的。 需要指出的是，GMSK信号的频谱特性的改善是通过降低误码率性能换来的。前置滤波器的带宽越窄，输出功率谱就越紧凑，误码率性能就变得越差，当时BbTs=0.25的情况下，误码率性能下降的并不严重。 GMSK信号的功率谱密度 若干数字调制的相对带宽值 (与信息速率f b之比) 调制方式 谱零点带宽 99%能量带宽 2PSK 2 20.56 相干解调8.4 4PSK 1 10.28 相干8.4 8PSK 2/3 6.85 16PSK 1/2 5.14 相干16.2 16QAM 1/2 5.14 相干12.4 MSK 1.5 1.18 0.2GMSK 0.79 0.5887时最小 0.5GMSK 1.