移动通信习题课.pptx

会计学调制的目的是把要传输的模拟信号或数字信号变换成适合信道传输的高频信号。该信号称为已调信号。
在接收端需将已调信号还原成要传输的原始信号，该过程称为解调。模拟调制指利用输入的模拟信号直接调制(或改变)载波(正弦波)的振幅、频率或相位，从而得到调幅(AM)、调频(FM)或调相(PM)信号。
数字调制指利用数字信号来控制载波的振幅、频率或相位。常用的数字调制有：移频键控(FSK)和移相键控(PSK)等。图2-2FM解调器的性能及门限效应使用模拟信号调制的通信中，调频和调相信号的幅度是不变的，通称为恒包络调制。
这种调制可用硬限幅的方法去除干扰引起的幅度变化，具有极高的抗干扰性能。
恒包络调制具有许多优点，但它们占用的带宽比线性调制大。调频是使高频载波信号的瞬时频率随调制信号的变化而变化，其所占带宽为BFM＝2(FM＋1)fm，其中FM为调制指数。
调频制在抗干扰和抗衰落性能方面优于调幅制，对非线性信道有较好的适应性，世界上几乎所有的模拟蜂窝系统都使用频率调制。(2-23)FSK可采用包络检波法、相干解调法和非相干解调法等方法解调。
FSK相位连续时，可采用鉴频器解调。包络检波法是指收端采用两个带通滤波器，其中心频率分别为f1和f2，它们的输出经过包络检波。如果f1支路的包络强于f2支路，则判为“+1”；反之判为“-1”。
非相干解调时输入信号分别经过对cosω1t和cosω2t匹配的两个匹配滤波器，其输出再经过包络检波和比较判决。如果f1支路的包络强于f2支路的包络，则判为“+1”；反之判为“-1”。图2-4FSK的相干解调框图2.2.2最小移频键控(MSK)MSK是一种特殊形式的FSK，其频差是满足两个频率相互正交(即相关函数等于0)的最小频差，并要求FSK信号的相位连续。其频差Δf=f2-f1=1/2Tb,即调制指数为图2-5MSK的相位轨迹图2-6MSK的可能相位轨迹图2-7MSK的输入数据与各支路数据及基带波形的关系MSK信号可以采用鉴频器解调，也可以采用相干解调。图中采用平方环来提取相干载波。从图中可以看出经过低通滤波后，I支路和Q支路的输出分别为图2-10MSK相干解调框图与FSK性能相比，由于各支路的实际码元宽度为2Tb，其对应的低通滤波器带宽减少为原带宽的1/2，从而使MSK的输出信噪比提高了一倍。
2.2.3高斯滤波的最小移频键控(GMSK)调制
GMSK信号就是通过在FM调制器前加入高斯低通滤波器(称为预调制滤波器)而产生的。图2-11GMSK信号的产生原理图2-13GMSK的相位轨迹图2-15GMSK的功率谱密度1.一比特延迟差分检测
一比特延迟差分检测器的框图如图2-17所示。设中频滤波器的输出信号为
SIF(t)=R(t)cos［ωct+θ(t)］(2-50)图2-17一比特延迟差分检测器的框图Y(t)＞0判为“+1”
Y(t)＜0判为“-1”2.二比特延迟差分检测
二比特延迟差分检测器的框图如图2-18所示。{·}内的第一项为偶函数，在Δθ(Tb)不超过±π/2的范围时，它不会为负。它实际上反映的是直流分量的大小，对判决不起关键作用，但需要把判决门限增加一相应的直流分量γ；第二项图2-19差分编码的GMSK调制器图2-20GMSK相干检测的误码率特性图2-21GMSK二比特延迟差分检测的误码率特性2.2.4高斯滤波的移频键控(GFSK)调制
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14.4kHz到25.2kHz。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。2.3.1移相键控(PSK)调制
设输入比特率为｛an｝,an=±1,n=-∞~+∞,则PSK的信号形式为在相同误比特率的情况下，PSK所需要的信噪比r要比FSK小3dB，即PSK性能优于FSK。图2-23PSK的解调框图
(a)相干解调；(b)差分相干解调四进制PSK，也称为正交相移键控（QPhaseShiftKeying，QPSK）是MPSK调制中最常用的一种调制方式。
由于在一个调制码元中传输两个比特，四相相移键控（QPSK）比BPSK的带宽效率高两倍。QPSK和OQPSK的产生原理如图2-24所示。2.3.3π/4-DQPSK调制
π/4-DQPSK是对QPSK信号的特性进行改进的一种调制方式,改进之一是将QPSK的最大相位跳变±π，降为±3π/4，从而改善了π/4-DQPSK的频谱特性。改进之二是解调方式,QPSK只能用相干解调，而π/4-DQPSK