移动通信第二章_调制技术2.ppt

第二章 调制技术,目录,什么是调制、解调？调制的目的是什么？调制的分类线性调制与解调恒定包络（连续相位）调制（书2.5节）扩频通信（书2.6节）多载波通信,调制、解调技术,使高频信号的某个参数（如幅度、频率和相位）随基带信号发生相应的变化，以此方法携带基带信号的信息。解调是调制的逆过程。,什么是调制、解调？,调制的目的是什么？,使传输的模拟信号或数字信号变换成适合信道传输的信号。,？移动通信信道的特点,调制、解调技术,调制、解调技术,移动通信信道的特点：,调制后频带利用率高（用每Hz所传的比特数来衡量）。已调信号的频谱旁瓣小，避免对邻道的干扰。抗衰落性能好，误码率尽可能低。同频复用的距离小。能高效率解调，降低移动台功耗。电路易于实现。,所以对调制、解调技术的要求：,带宽有限干扰和噪声影响大存在着多径衰落,调制、解调技术,三.调制的分类,实际应用中的数字调制技术分为两类：,调制、解调技术,以上两种调制的优缺点：,线性调制（一般不等幅）：优点：频带利用率高 缺点：要求通信设备从频率变换道放大和发射保 持充分的线性，所以设备复杂、成本高恒定包络（连续相位）调制（等幅）：优点：可使用功率高的C类放大器 缺点：频谱利用率低,调制、解调技术,线性调制与解调,设输入信号：an，an=1，n=-,则PSK的信号形式为：,1.相移键控调制（PSK）,调制、解调技术,a 调制,调制、解调技术,b 解调,调制、解调技术,c 误比特率,相干解调：差分相干解调：,调制、解调技术,2.正交相移键控（QPSK）和 交错正交相移键控（OQPSK）,QPSK星座图,调制、解调技术,a 调制,星座图,调制、解调技术,b 解调,采用相干解调,c 比较（2PSK、QPSK、OPSK）,1）QPSK比2PSK频带利用率高两倍 QPSK相当于两个2PSK的叠加，带宽不变，而传输速率多1倍2）OQPSK比QPSK的频谱旁瓣要低3）OPSK比QPSK的抗干扰能力强,调制、解调技术,3./4-DQPSK调制,是对QPSK的改进：1）QPSK的相位跳变,/4-DQPSK的跳变为3/4，改变了频率特性。2）QPSK只能相干解调，而/4-DQPSK可进行非相干解调，接收设备大大简化。,调制、解调技术,a 调制,调制、解调技术,调制、解调技术,调制、解调技术,b 解调,1)基带差分检测,解码：,调制、解调技术,2)中频差分检测,调制、解调技术,3)鉴频器检测,调制、解调技术,4.QAM调制,是二进制的PSK、四进制QPSK调制的进一步推广，通过相位和振幅的联合控制。,调制、解调技术,调制、解调技术,调制、解调技术,1.频移键控调制（FSK）,五.恒定包络（连续相位）调制,带宽为：B=|f2-f1|+2fs,调制、解调技术,a 调制,-1+1,调制、解调技术,b 解调,调制、解调技术,c 误比特率,调制、解调技术,2.最小频移键控调制（MSK）,是一种特殊形式的FSK，频差满足两个频率相互正交的最小频差。即：f=f2-f1=1/(2Tb),调制指数：,Tb为输入数据流的比特宽度。,调制、解调技术,T,b,11,T,b,12,T,b,13,T,b,14,T,b,15,T,b,16,T,b,2,T,b,3,T,b,4,T,b,5,T,b,6,T,b,7,T,b,8,T,b,9,T,b,10,T,b,11,T,b,12,T,b,13,T,b,14,T,b,15,T,b,16,T,b,T,b,k,d,k,a,k,x,k,cos,x,k,cos,t,2,T,b,a,k,cos,x,k,sin,t,2T,b,调制、解调技术,a 调制,调制、解调技术,b 解调,调制、解调技术,c 与FSK比较,1）频率利用高2）误码率低3）有自同步性能,调制、解调技术,3.高斯最小频移键控（GMSK）,a 调制,调制、解调技术,b 解调,调制、解调技术,4.高斯滤波的频移键控（GFSK）,a 调制,b 应用,数字无绳电话系统CT2、DECT等。,2.5 扩频通信,一.概述,2.5 扩频通信,扩频,把信息的频谱扩展到宽带中进行传输的技术。,2.扩频通信与常规的窄带通信方式的区别：,1）信息的频谱扩展后形成宽带传输。2）相关处理后恢复成窄带信息数据。,2.5 扩频通信,3.典型扩展频谱系统框图,2.5 扩频通信,3）隐蔽性好4）可以实现码分多址（CDMA系统使用）5）抗多径干扰,1）易于重复使用频率，提高了无线频谱利用率。2）抗干扰能力强，误码率低。,4.优点,2.5 扩频通信,5.扩频方式,直接序列（DS）：用比特率高很多倍的伪随机码即噪声码（PN）与信号相乘，来扩展带宽。,2.5 扩频通信,跳频（FH）：用扩频码控制载波频率。,GSM系统：规定跳频频率为217跳/秒,2.5 扩频通信,跳时（TH）：用扩频码去控制信号传输的时片。,2.5 扩频通信,二.直接序列扩频（DSS）组成与原理,2.5 扩频通信,2.5 扩频通信,伪随机序列：,m序列(PN序列)Gold序列Walsh函数,2.5 扩频通信,主要性能指标,1）处理增益（Gp）：频谱扩展前的信息带宽F与频带扩展后的信号带宽W之比。,2）抗干扰容限：指扩频通信系统能在多大干扰环境下正常工作的能力。,Mj：抗干扰容限 Ls：接收系统的工作损耗（S/N）out：信息数据被正确解调而要求的最小输出信噪比,2.5 扩频通信,举例：一个扩频通信系统处理增益为35dB。要求误码率小于10-5的信息数据解调的最小的输出信噪比（S/N）out10dB，系统损耗为Ls3dB，则干扰容限为多少？,解：,2.6 多载波通信,多载波传输首先把一个高速的数据流分解为若干个低速的子数据流（这样每个子数据流将具有低得多的比特速率），然后，对每个子数据流进行符号调制（符号匹配）和滤波（波形形成），再用这样的子数据流的已调符号去调制相应的子载波，从而构成多个并行的已调信号，经过合成后进行传输。,2.6 多载波通信,一.多载波传输系统,在单载波系统中，一次衰落或者干扰就可以导致整个传输链路失效，但是在多载波系统中，某一时刻只会有少部分的子信道会受到深衰落或干扰的影响，因此多载波系统具有较高的传输能力以及抗衰落和干扰能力。,第1种方法：各子载波间的间隔足够大，从而使各路子载波上的已调信号的频谱不相重叠.该方案就是传统的频分复用方式，即将整个频带划分成N个不重叠的子带，每个子带传输一路子带已调信号，在接收端可用滤波器组进行分离。这种方法的优点是实现简单、直接；缺点是频谱的利用率低，子信道之间要留有保护频带，而且多个滤波器的实现也有不少困难。,在多载波传输技术中，对每一路载波频率（子载波）的选取可以有多种方法，它们的不同选取将决定最终已调信号的频谱宽度和形状。,第2种方法：各子载波间的间隔选取，使得已调信号的频谱部分重叠，使复合谱是平坦的。重叠的谱的交点在信号功率比峰值功率低3 dB处。子带已调信号之间的正交性通过交错同相或正交子带的数据得到(即将数据偏移半个码元周期)。,第3种方案是：各子载波是互相正交的，且各子载波的频谱有1/2的重叠。该调制方式被称为正交频分复用(OFDM)。此时的系统带宽比FDMA系统的带宽可以节省一半。,二.OFDM的基本原理,IFFT/IDFT,OFDM系统的实现框图,第二子载波对第一子载波带来的ICI干扰：,解决办法：,作 业,1.移动通信中对调制解调技术的要求是什么?试述MSK调制和FSK调制的区别和联系。12.QPSK、OQPSK和/4-DQPSK的星座图和相位转移图有何异同?13.试述/4-DQPSK调制框图中差分相位编码的功能，以及输入输出信号的关系表达式。19.扩频系统的抗干扰容限是如何定义的？它与扩频处理增益的关系如何？23.试述多载波调制与OFDM调制的区别和联系。,