第2章 数字调制.ppt

2.1 概 述 调制就是对消息源信息进行编码的过程，其目的就是使携带信息的信号与信道特性相匹配以及有效的利用信道。 多径衰落、多普勒频率扩展；日益增加的用户数目，无线信道频谱的拥挤这些因素对调制方式的选择都有重大的影响 移动通信调制解调技术特点: 移动通信面临的无线信道问题 多径衰落、干扰(自然，人为，ISI)、频率资源有限 移动通信对调制解调技术的要求 1 频谱资源有限→高的带宽效率 2 用户终端小→高的功率效率，抗非线性失真能力强 3?? 邻道干扰→低的带外辐射 4 多径信道传播→对多径衰落不敏感，抗衰落能力强 5 干扰受限的信道→抗干扰能力强 6 解调一般采用非相干方式或插入导频的相干解调 7 产业化问题→成本低易于实现 调制方案的性能评估：功率效率和带宽效率 调制解调的主要功能 频谱搬移，实现基带信号搬移到相应的频段 实现可以分为两步：首先进行基带信号调制，然后上变频到所需的频段。 抗干扰性 1 主要体现通信系统的质量指标即可靠性 2 调制信号具有较小的功率谱占有率 3 要求功率谱主瓣占有尽可能多的信号能量，具有快速滚降特性，带外衰减大、旁瓣小 频谱有效性 1 主要体现通信系统的数量指标，即有效性 2 频带利用率：bit/s/Hz 影响调制方式的选择的主要因素: 频带利用率：在数字调制中，常用带宽效率hb 来表示它对频谱资源的利用效率，它定义为hb ＝Rb/B,其中Rb为比特速率，B为无线信号的带宽。 功率效率：指保持信息精确度的情况下所需的最小信号功率（或者说最小信噪比） 已调信号恒包络 易于解调 带外辐射：一般要求达到-60到-70dB 在移动通信系统中，采用何种调制方式，要综合考虑上述各种因素。 移动通信中的调制技术 要求带外辐射功率为-60～-80dB GMSK是GSM的优选方案 实现简单，在原MSK调制器增加前置滤波器 对前置滤波器的要求: ① 带宽窄且为锐截止型 ② 有较低的过脉冲响应 ③ 保持输出脉冲的面积不变 目的：抑制高频分量，防止过量的瞬时频率偏移、以及满足相干检测的需要 高斯滤波器满足以上要求 GMSK 最吸引人的地方是具有恒包络特性，功率效率高，可用非线性功率放大器和非相干检测。 GMSK 的缺点是频谱效率还不够高。 在北美，频率资源紧缺，系统采用具有更高频谱效率的调制方式，这就是π/4-QPSK。 2.2.4 高斯滤波的移频键控(GFSK)调制 由前面的讨论可知，MSK和GMSK两种调制方式对调制指数是有严格规定的，即h=0.5，从而对调制器也有严格的要求。 GFSK吸取了GMSK的优点，但放松了对调制指数的要求， 通常调制指数在0.4~0.7之间即可满足要求。 例如在第二代无绳电话系统(CT-2)标准中规定，发射“+1”时对应的频率比fc低14.4 kHz到25.2 kHz。 因此，GFSK 调制的原理框图如图 2-22 所示。GFSK与GMSK类似，是连续相位的恒包络调制。 移相键控(PSK) 1986年前，线性高功率放大器成本较高，因此采用恒包络的CPM调制实现高功率效率。之后，线性功率放大器已取得实质性进展。 PSK是一种线性调制技术，具有带宽效率高、频谱利用率高等特点 移动通信中，一般采用性能优良的绝对移相体制而不采用相对移相体制，虽然相对移相体制可以解决相位模糊度问题。而CDMA中，常采用导频信道传送载波信息进行相干解调。 QPSK是一种相位不连续的信号,在码元转换的时刻，信号的相位发生跳变。通过星座图可以看出跳变的幅度为±180°和±90°。 MQAM信号是由被相互独立的多电平幅度序列调制的两个正交载波叠加形成的，信号表示式为， TD-SCDMA采用了比较低阶的QPSK的调制方案，WCDMA也采用了低阶的上行BPSK方式和下行QPSK方式。 随着差错控制技术的发展，当演进到HSPA阶段，无论是TDD系统还是FDD系统都引入了高阶的16QAM的方式。 如今LTE是发展的一个热点，为了达到5bps/Hz的频谱利用率，更是采用了64QAM的调制方式。 可以看出，更高阶的调制方式一般都是采用QAM的形式，因为它既能有效地利用频谱空间又能保持良好的误码性能。 cdma2000 1x也采用了QPSK的方式，当它演进到EV-DO阶段，也引入了8PSK，16QAM，64QAM等高阶调制方式。 2.5 扩频通信 扩频通信，即扩展频谱通信(Spread Spectrum Communication)，它与光纤通信、卫星通信，一同被誉为进入信息时代的三大高技术通信传输方式。 扩频通信是将待传送的信息数据被伪随机