第3章 现代调制解调技术.ppt

3.1 引言 3.1.1 新型数字调制的分类 用数字基带信号改变高频正弦信号的参数,称数字调制,根据改变的参数不同,可分为振幅键控（ASK）、 频移键控（FSK）和相移键控（PSK）三种基本类型。新型数字调制是在这三种基本类型上派生出来的。 1. 振幅调制 1) 二进制振幅键控（2ASK） 最基本的数字信号振幅调制是2ASK调制,它可以表示为 s2ASK (t)=x(t) cosωct 式中, x(t)是单极性二进制数字基带信号。2ASK信号带宽是2fb, fb是码元重复频率。产生2ASK信号的方法有直接法和键控法,解调方法有相干解调和包络检波两种,误码率分别为 和 ,其中r为接收机输入端信噪比。 2) 正交振幅调制（QAM） QAM信号是由两路相互正交的载波叠加而成的,两路载波分别被两组离散振幅xI(t)和xQ(t)所调制,故称正交振幅调制。当进行M进制的正交振幅调制时,可记为MQAM。 3) 正交部分响应（QPR） QPR调制技术是利用两个彼此正交的载波分别携带一路部分响应信号产生已调信号的,即在正交振幅调制中,若xI(t)和xQ(t)都采用部分响应信号,就形成了QPR信号。  2. 频率调制 1) 二进制频移键控（2FSK） 2FSK是利用两个频率相差Δf的正弦信号来进行二进制信号调制的。 Δf称为频差,它比载频fc小得多。2FSK信号可以通过直接调频和键控法产生。由直接调频产生的2FSK信号,在数字基带信号发生0、1或1、 0变换时,无相位突跳,称为相位连续的2FSK信号,记作CP2FSK; 由键控法产生的2FSK信号,会出现相位突跳,称相位离散的2FSK信号,记作DP2FSK。DP2FSK信号带宽为Δf+2fb,CP2FSK信号在调频指数小于0.7时,所占带宽较小,甚至比2ASK或2PSK更窄。 2FSK信号的解调方式有相干解调、 非相干解调、 过零点检测和差分检测。用带有带通滤波器的相干和非相干解调时,为防止两个带通滤波器发生明显交叠,Δf至少应等于2fb。2FSK信号的抗噪性能优于2ASK信号,其相干解调和非相干解调的误码率分别为 和 。相干解调性能优于非相干解调。 2) 最小频移键控（MSK） 若设2FSK信号中h=Δf/fb为调制指数,则MSK就是h=0.5的相位连续的2FSK调制,它具有良好的频谱特性。 3） 高斯滤波最小频移键控（GMSK） 如果在产生MSK信号之前,先对基带信号采用高斯滤波器进行预处理,就形成了高斯滤波最小频移键控（GMSK）。 4） 受控调频（TFM） TFM是对基带信号编码处理后实施的FSK。实现TFM调制时,先对数字基带信号进行特定的相关编码,再实现调频,它的频谱特性较好。 3. 相位调制 1) 二进制相移键控 二进制相移键控有两种形式,绝对相移键控（2PSK）和差分相移键控（2DPSK）,它们的带宽都是2fb。2PSK调制方式有直接法和键控法,2DPSK调制方法是： 先将基带信号进行差分编码,再进行2PSK调制。2PSK信号只能采用相干解调,而2DPSK信号既可采用相干解调,也可采用差分相干解调。 2PSK抗噪声性能与2ASK、 2FSK、 2DPSK相比是最优的,误码率为 ,2DPSK与2PSK比较,2DPSK的Pe更高些,但2DPSK没有相位模糊现象。 2) 多相相移键控 在多相相移键控中,四相相移键控（4PSK或QPSK）和八相相移键控（8PSK）是用得最多的多相相移键控方式。QPSK的调制可采用直接调相和选相法完成。经过分析可以得出,QPSK的比特差错概率与2PSK相等,但在同样的带宽内传输了两倍的比特。也可先对四进制数字基带信号进行差分编码,再进行QPSK调制。QPSK可采用相干解调来得到原基带信号。 3) 偏移键控QPSK（OQPSK）和π/4偏转QPSK（π/4QPSK）QPSK信号包络是恒定的。但当信号波形受到抑制（即经过带通）后,将失去恒包络的性质,导致包络起伏,特别是码元间发生180°相位跳变时,信号包络会凹陷到零。这样的信号通过非线性放大后,必然造成频谱扩展,对邻近信道形成干扰。解决这个问题有三个途径： 一是提高功率放大器动态范围,使之工作在线性状态； 二是减少已调信号的相位突变,以减少信号通过带通后的包络起伏,降低由非线形放大器造成的频谱扩展； 三是紧缩已调信号频谱,保持信号具有恒定的包络,使非线形放大后,不造成明显的频谱扩散。由第二种途径改进的QPSK方式有偏移键控QPSK和π/4偏转Q