[工学]第八章 新型数字带通调制技术.ppt

第八章 新型数字带通调制技术 8.1 正交振幅调制 MASK、MPSK抗噪声性能低的原因 正交振幅调制（QAM） 振幅相位联合键控系统（APK）：APK的调制 振幅相位联合键控系统（APK）:APK的解调 振幅相位联合键控系统（APK）:APK的解调 MQAM星座图 16QAM产生的方法 16QAM的抗噪声性能 MQAM调制器与解调器 16QAM的信号空间 8.2 最小频移键控和高斯最小频移键控 最小移频键控(MSK) MSK的基本原理 MSK的基本原理 相位变化情况分析 MSK信号的特点 MSK的调制原理 MSK调制器方框图 MSK信号的产生过程 MSK信号的解调 MSK信号相干解调器原理图 MSK信号的功率谱 GMSK（高斯最小频移键控） 目的：改善MSK谱利用率 方法：在频率调制之前用一个低通滤波器对基带信号进行预滤波。低通滤波可以除去s(t)中的高频分量，得到比较紧凑的功率谱． GMSK的基本原理 为了有效地抑制MSK信号的带外功率辐射，预调制滤波器应具有以下特性： 高斯滤波器的矩形脉冲响应 GMSK信号的功率谱密度 GMSK特点 小结 MQAM是一种振幅和相位联合键控的体制，其矢量图像星座又称星座调制。 MSK和GMSK都属于改进的FSK体制。它们消除了FSK体制信号的相位不连续性，并且其信号是严格正交的。 研究热点 数字调制理论与技术发展迅速，人们探索性能更佳的新调制方式的工作从未停止过，目前研究热点和比较流行的调制方式有： TCM（格状编码调制）：在普通56kbps调制解调器中得到应用． OFDM（正交频分复用调制）：在ADSL（非对称数字用户环）系统和短波调制解调器中得到广泛应用． CDMA（码分多址）：在移动通信系统中得到应用． CCK（补码键控调制）：在无线局域网（WLAN）中广泛使用． (1)对输入数据序列进行差分编码； (2)把差分编码器的输出数据用串/并变换器分成两路，并相互交错一个比特宽度Ts； (3)用加权函数cos(πt/2Ts)和sin(πt/2Ts)分别对两路数据进行加权； (4)用两路加权后的数据分别对正交载波cosωct和sinωct进行调制； (5)把两路输出信号进行叠加。 MSK信号属于数字频率调制信号，因此可以采用一般鉴频器方式进行解调。鉴频器解调方式结构简单，容易实现。 由于MSK信号调制指数较小，采用一般鉴频器方式进行解调误码率性能不太好，因此在对误码率有较高要求时大多采用相干解调方式。 与2PSK相比，MSK信号的功率谱更加紧凑，其第一个零点出现在0.75/Ts处，而2PSK的第一个零点出现在1/Ts处。这表明，MSK信号功率谱的主瓣所占的频带宽度比2PSK信号的窄； 当(f-fc)→∞时，MSK的功率谱以(f-fc)-4的速率衰减，它要比2PSK的衰减速率快得多，因此对邻道的干扰也较小。 MSK调制方式的突出优点是已调信号具有恒定包络，且功率谱在主瓣以外衰减较快。 高斯最小移频键控(GMSK)调制方式能满足移动通信环境下对邻道干扰的严格要求，它以其良好的性能而被泛欧数字蜂窝移动通信系统(GSM)所采用。 在移动通信中，对信号带外辐射功率的限制十分严格，一般要求必须衰减70dB以上，但MSK信号仍不能满足这样的要求。 MSK调制是调制指数为0.5的二进制调频，基带信号为矩形波形。为了压缩MSK信号的功率谱，可在MSK调制前加入预调制滤波器，对矩形波形进行滤波，得到一种新型的基带波形，使其本身和尽可能高阶的导数都连续，从而得到较好的频谱特性。 GMSK(GaussianFiltered Minimum Shift Keying)调制原理图如图所示。 其中条件(1)是为了抑制高频分量； 条件(2)是为了防止过大的瞬时频偏； 条件(3)是为了使调制指数为0.5。 (1) 带宽窄并且具有陡峭的截止特性；  (2) 脉冲响应的过冲较小；  (3) 滤波器输出脉冲响应曲线下的面积对应于π/2的相移。  高斯型低通滤波器的频率特性表示式为 B －滤波器的3dB带宽 将上式作逆傅里叶变换，得到此滤波器的冲激响应h(t) 式中 第二个旁瓣的峰值比主瓣低30dB还多 第二个旁瓣的峰值比主瓣低20dB 当BT乘积减小时，旁瓣电平衰减非常快 BT乘积愈小，所对应的GMSK信号的功率谱愈紧凑，谱利用率愈好 GMSK优点： （1）既可以象MSK那样相干检测，也可以象FSK那样非相干检测。 （2）GMSK最吸引人的性能是它既具有出色的功率利用率（因为GMSK信号是恒包络的），又具有很好的频谱利用率。 GMSK缺点： 存在码间串扰，降低了可靠性。 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 即正交频分复用技