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第八章 新型数字带通调制技术

第八章 新型数字带通调制技术. 主要内容. 1 正交调幅（ MQAM ） 2 最小频移键控（ MSK ） 3 正交频分复用（ OFDM ）. 1 正交振幅调制 QAM. APK 调制的概念 APK 就 是用一个信号符号同时控制载波的幅度与相位 2 个参量的调制方式，又称 QAM 调制。 QAM 信号的时域表达式 式中， ， 可看出， APK 信号可以看作两个正交调制信号之和。 QAM 信号也可以表示成. f. 同相信号 正交信号. 1 正交振幅调制 QAM （续）. '. m. (. t.

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第八章 新型数字带通调制技术

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  1. 第八章 新型数字带通调制技术

  2. 主要内容 • 1 正交调幅（MQAM） • 2 最小频移键控（MSK） • 3 正交频分复用（OFDM）

  3. 1 正交振幅调制QAM • APK调制的概念 • APK就是用一个信号符号同时控制载波的幅度与相位2个参量的调制方式，又称QAM调制。 • QAM信号的时域表达式 式中， ， 可看出，APK信号可以看作两个正交调制信号之和。 QAM信号也可以表示成 f 同相信号 正交信号

  4. 1 正交振幅调制QAM（续） ' m ( t ) m ( t ) 低通 I I 相乘器 相乘器 滤波器 w w cos t cos t 相加器 信道 0 0 ' m ( t ) m ( t ) 低通 Q Q 相乘器 相乘器 滤波器 w w sin t sin t 0 0 发送端 接收端 f 图 QAM系统组成框图

  5. 1 正交振幅调制QAM（续） • MQAM与MPSK比较 • MQAM全部星点呈矩形排列，M>4时不是等幅包络 ；MPSK为恒包络信号，信号空间全部星点均在一个同心圆上。 • M=4式，QAM与QPSK相同（QAM星点既在同圆又呈方格形），性能也相同，欧氏距离 • 当M>4时，如M=16， ， ，说明MQAM抗噪声性能优于MPSK （M>4） • MPSK以M等分相位，M增大，相邻信号夹角更小，适用于M不大的应用。一般以QPSK最佳。 现代无线通信MQAM系统，可高达1024QAM 图 MQAM与MPSK星座图 f

  6. Q(t) 3 1 -1 -3 -3 -1 1 3 I（t） 1 正交振幅调制QAM（续） • 16QAM的调制、解调框图 根据16QAM的星座图，第i个信号的表达式为 下面给出16QAM信号的一种调制和解调方框图 f

  7. 2最小频移键控（MSK） • 最小频移键控（MSK）原理 最小频移键控（MSK）是频移键控（FSK）的一种改进型，是使FSK相位始终保持连续变化的一种调制，这里“最小”指的是以最小的调制指数（即0.5）获得正交信号 正交性条件为-两个信号的相关系数为零 即 、 分别为传号载频和空号载频 令k=1时频差最小，为 ，称为最小移频键控。此时调制指数为 由等式（2）可得到 ，说明：MSK信号在一个码元期间内，应包括四分之一载波周期的整数倍。

  8. 2 最小频移键控（MSK）（续） MSK信号的表达式为 式中， 为载波角频率； 为码元宽度； 为第k个码元中的信息 取值为 ； 为第个码元的相位常数，在时间 中 保持不变。 MSK信号的两个频率为 其中，N为正整数，m=0,1,2,3

  9. 2 最小频移键控（MSK）（续） 根据MSK信号的表达式 设在 时刻相位是连续的，则得 即相位连续条件为 若设 的起始参考值为零，则 附加相位函数 是总相位减去载 波相位而得到的剩余相位。 在一个码元期间内的变化量总是 ，即

  10. 2 最小频移键控（MSK）（续） 1 -1 -1 1 1 1 图 附加相位函数 附加相位路径网络 相位常数 与 的关系 k 1 2 3 4 5 6 1 -1 -1 1 1 1 0 π π -2π -2π -2π f 0 0 0 0 π π （模2π）

  11. 2 最小频移键控（MSK）（续） 图 MSK信号波形举例 f MSK信号 ，“+”信号与“-”信号在一个码元期间相差二分之一周。

  12. 2 最小频移键控（MSK）（续） • MSK信号的特点 • MSK为恒包络（即已调信号的振幅是恒定的）已调波，功 率谱特性好 • MSK信号的两个频率偏离信道载频 ；调制指数 • 以载波相位为基准的MSK信号，其相位在一个码元期间内 准确地线性变化 • 在一个码元周期内，信号应包含1/4载波周期的整数倍（这里载波是指频率为 的载波） • 在码元转换时刻信号的相位是连续的，或者说，信号的波形没有突跳。 f

  13. 2 最小频移键控（MSK）（续） • MSK信号的调制 MSK信号可看成是两个彼此正交的载波 分别被 函数 进行振幅调制而合成的。 因为 ， ，可得 故MSK信号可表示为 式中，等号后面的第一项是同相分量，也称I分量；第二项是正 交分量，也称Q分量。 f

  14. 输入 数据 2 最小频移键控（MSK）（续） • MSK信号的调制 令 代入上式，可得 由此构成一种MSK调制器 f 图 MSK调制器原理框图

  15. + [ 2 iT , 2 ( i 1 ) T , ] s s 载波 相乘器 积分判决 MSK 提取 输出 信号 数据 相乘器 积分判决 - + [( 2 i 1 ) T , ( 2 i 1 ) T ] s s 2 最小频移键控（MSK）（续） • MSK信号的相干解调 图 采用延迟判决的MSK信号解调器原理框图 f

  16. 2 最小频移键控（MSK）（续） f

  17. 2PSK (f-fc)/fs 2 最小频移键控（MSK）（续） 0．75 1 2 MSK信号频谱衰减快，谱零点带宽为1.5 ，低于2PSK f

  18. 2 最小频移键控（MSK）（续） f

  19. MSK (t) GMSK t/Ts 2 高斯最小频移键控（MSK） • MSK调制存在的问题 • 从MSK调制来看，当随机传送1、0码时，其载波相位以 突变，这会使功率谱扩展，而MSK多用于无线信道，带外辐射要求很小，因此提出各种改进型MSK，旨在改善相位波动量 f

  20. 基带信号 MSK 调制器 高斯滤波 GMSK 2 高斯最小频移键控（MSK）（续） • GMSK调制 • 为进一步改善MSK的相位路径，使其变化斜率不发生突变，频谱衰减更快，提出了高斯最小频移键控。 高斯滤波的特点：前置高斯滤波器的带宽窄，输出功率谱紧凑。 GMSK信号频谱特性的改善是通过降低误比特性能换来的。误比特性能也将变得越差 f

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