调制技术..pptx

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移动通信原理第五章调制技术本章提示调制在通信系统中占有十分重要的地位。

只有经过调制才能将基带信号转换成适合于信道传输的已调信号，而且它移动通对信系原理统的传输有效性和可靠性都有很大的影响。

2本章提示数字调制与模拟调制本质上并无什么不同，它们同属正弦载波调制。

但是数字调制的调制信号为数字型正弦调制，模移动通拟信调原理制的调制信号为连续性正弦调制。

模拟信号传输的质量标准是信噪比（S/N），数字信号传输的质量标准是误码率（BER）。

3本章提示第一代蜂窝移动通信系统采用模拟调频（FM）传输模拟语音，其信令系统采用2FSK数字调制。

第二代数字蜂窝移动通信系统传送的语音都是经过语音编码移动通和信信原理道编码后的数字信号。

GSM系统采用GMSK调制；IS-54系统和PDC系统采用/4DQPSK调制；IS-95CDMA系统的下行信道采用QPSK调制，其上行信道采用OQPSK调制。

第三代蜂窝移动通信系统将采用MQAM、QPSK或8PSK调制。

4本章提示由于带宽资源受限，目前所有调制技术的主要设计思路就是最小化传输带宽。

相反，扩频技术使用的传输带宽比要求移动通的信最原理小信号带宽大几个数量级。

在多用户系统中，事实证明在多址干扰（MAI）环境，扩频系统能获得很高的频谱利用率。

5移动通信原理第5章移动通信数字调制解调技术5.1数字调制技术概述5.2线性数字调制技术5.3恒包络调制6*5.4“线性”和“恒包络”相结合的调制技术5.1数字调制技术概述5.1.1概述5.1.2数字调制的性能指标移动通5信.1原.理3蜂窝移动通信系统对数字调制技术的要求5.1.4数字调制技术分类5.1.5调幅与调频75.1.1概述第二代数字移动通信系统都使用数字调制技术。

超大规模集成电路（VLSI）和数字信号处移动通理信（原理DSP）技术的发展使数字调制比模拟调制的传输系统更有效。

85.1.1概述新的多用途可编程数字信号处理器使得数字调制器和解调器完全用软件来实现成为可能。

移动通嵌信入原式理软件实现方法可以在不重新设计和替换调制解调器的情况下改变和提高性能。

95.1.2数字调制的性能指标B数字调制的性能指标通常通过功率有效性p（PowerEfficiency）和带宽有效性（SpectralEfficiency）来反映。

移动通功信率原理有效性p是反映调制技术在低功率电平情况下保证系统误码性能的能力，可表述成每比特的信号能量与噪声功率谱密度之比：

105.1.2数字调制的性能指标带宽有效性B是反映调制技术在一定的频带内数字有效性的能力，可表述成在给定带宽条件下每赫兹的数据通过率：

移动通信原理式中，R为数据速率（bit/s），B为调制射频RF信号占用带宽。

115.1.2数字调制的性能指标由香农（Shannon）定理：

R=B.log2（1+S/N）移动通信式原中理，R为信道容量；B为RF带宽；S/N为信噪比125.1.2数字调制的性能指标因此，最大可能的13BMAX为BMAX=log2（1+S/N）移动通对信于原理GSM，B=200kHz，SNR=10dB，则有：

R=B.log2（1+S/N）=200.log2（1+10）=691.886kbit/sBMAX=log2（1+S/N）=R/B=3.46（kit/s/Hz）5.1.3蜂窝移动通信系统对数字调制技术的要求

（1）数字调制的目的在于使传输的数字信号与信道特性相匹配

（2）应尽量避免幅-相转换（AM/PM）移动通效信应原理（3）要求调制方式具有最小的功率谱占用率145.1.3蜂窝移动通信系统对数字调制技术的要求具体地讲，数字调制技术应满足如下特性要求。

为了在衰落条件下获得所要求的误码率移动通（信B原E理R），需要好的载噪比（C/N）和载干比（C/I）性能。

所用的调制技术必须在规定频带约束内提供高的传输速率，以（bit/s）/Hz为单位。

155.1.3蜂窝移动通信系统对数字调制技术的要求应使用高效率的功率放大器，而带外辐射又必须降低到所需要求（60dB70dB）。

移动通信原恒理定包络。

低的载波与同道干扰（CCI）的功率比。

必须满足快速的比特再同步要求。

成本低，易于实现。

165.1.4数字调制技术分类1线性调制方式线性调制方式主要有各种进制的PSK和QAM等。

移动通信原线理性调制方式又可分为频谱高效和功率高效两种。

172.恒定包络调制恒定包络调制方式主要有MSK、TFM（平滑调频）、GMSK等。

移动通信其原主理要特点是这种已调信号具有包络幅度不变的特性，其发射功率放大器可以在非线性状态而不引起严重的频谱扩散。

185.1.4数字调制技术分类5.1.5调幅与调频早期VHF频段的移动通信电台大都采用调幅方式，调幅是使高频载波信号的振幅随调制信号的瞬时变化而变化，其所移动通信占原带理宽为BAM2fm，其中，fm为音频的上限频率。

由于信道快衰落会使模拟调幅产生附加调幅而造成失真，目前已很少采用。

195.1.5调幅与调频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BFM2（FM1）fm，其中FM为调制指数。

移动通调信频原理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。

205.2线性数字调制技术理想的调制方式能够使通信在低信噪比情况下提供低的误码率，在多径和衰落条件下很好地工作，并且容易实现。

移动通一信种原理数字调制技术的分类方法将它分为线性和非线性两类。

在线性数字调制技术中，传输信号的幅度s（t）随调制数字信号m（t）的变化而呈线性变化。

215.2线性数字调制技术线性数字调制技术带宽效率较高，所以非常适用于在有窄频带要求下，需要容纳越来越多用户的无线通信系统。

移动通线信性原理数字调制方案有很好的频谱效率，但传输中必须使用功率效率低的RF放大器。

22移动通信原理5.2线性数字调制技术5.2.1二进制幅度键控BASK5.2.2二进制相移键控BPSK5.2.3差分相移键控DPSK5.2.4四相相移键控QPSK5.2.5交错QPSK（OQPSK）235.2.6/4四相相移键控QPSK5.2.1二进制幅度键控BASK在二进制幅度键控（BinaryAmplitudeShiftKeying，BASK）中，载波幅度随二进制调制信号序列m（t）变化，即幅度移动通键信控原理（AmplitudeShiftKeying，ASK）信号可表示为245.2.2二进制相移键控BPSK在二进制相移键控（BinaryPhaseShiftKeying，BPSK）中，幅度恒定的载波信号根据信号两种可能m1和m2（即二进制移动通数信1原和理0）的改变而在两个不同的相位间切换。

通常这两个相位相差180。

由于只有两个相位，所以二进制相移键控也称二相相移键控。

25移动通信原理5.2.2二进制相移键控BPSKBPSK信号的功率谱密度（PSD）26移动通信原理5.2.2二进制相移键控BPSK带载波恢复电路的BPSK接收机框图27移动通信原理5.2.3差分相移键控DPSK如果不是利用载波相位的绝对数值，而是利用前后码元之间相位的相对变化传送数字信息，则这种方法称为相对调相。

28差分相移键控（DifferentialPhaseShiftKeying，DPSK）是一种最常用的相对调相方式，采用非相干的相移键控形式。

它不需要在接收机端有相干参考信号，而且非相干接收机容易实现，价格便宜，因此在无线通信系统中广泛使用。

移动通信原理5.2.3差分相移键控DPSKDPSK发射机框图及相关波形29移动通信原理5.2.3差分相移键控DPSKDPSK接收机框图及相关波形30移动通信原理5.2.3差分相移键控DPSK当有加性高斯白噪声时，平均错误概率如下所示为315.2.4四相相移键控QPSK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。

移动通由信于原理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。

32移动通信原理5.2.4四相相移键控QPSKQPSK信号的星座图33移动通信原理5.2.4四相相移键控QPSKQPSK信号的功率谱密度34移动通信原理5.2.4四相相移键控QPSKQPSK发射机的框图35移动通信原理5.2.4四相相移键控QPSKQPSK接收机框图365.2.5交错QPSK（OQPSK）QPSK调制信号具有恒包络特性。

然而，当QPSK进行波形成型时，它们将失去恒包络的性质。

移动通O信Q原P理SK先对输入数据作串并变换，再使其错开半个输入码元间隔，然后分别对两个正交的载波进行BPSK调制，最后叠加成为OQPSK信号。

它们的波形如图6-9所示。

37移动通信原理5.2.5交错QPSK（OQPSK）OQPSK调制器中同相和正交支路时间交错的波形图385.2.6/4四相相移键控QPSK/4QPSK相移调制是一种正交相移键控技术，从最大相位跳变来看，它是OQPSK和QPSK的折中。

移动通信它原可理以相干解调，也可以非相干解调，以避免相干检测中相干载波的相位模糊问题。

/4QPSK调制是限制码元转换时刻相位跳变量的另一种调制方式。

39移动通信原理5.2.6/4四相相移键控QPSK/4QPSK信号的星座图40移动通信原理5.2.6/4四相相移键控QPSK一般/4QPSK的发射机框图41移动通信原理5.2.6/4四相相移键控QPSK基带差分检测器的框图42移动通信原理5.2.6/4四相相移键控QPSKp/4QPSK的IF差分检测器框图43移动通信原理6.2.6/4四相相移键控QPSK用FM鉴频检测器解调p/4QPSK的框图445.3恒包络调制5.3.1二进制频移键控BFSK5.3.2最小频移键控MSK5.3.3高斯滤波最小频移键控GMSK移动通信原理455.3.1二进制频移键控BFSK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。

移动通这信种原理调制可用硬限幅的方法去除干扰引起的幅度变化，具有效高的抗干扰性能。

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。

46移动通信原理5.3.1二进制频移键控BFSKFSK信号的相干解调方框图47移动通信原理5.3.1二进制频移键控BFSK非相干FSK接收机的方框图485.3.2最小频移键控MSK连续相位调制（ContinuousPhaseModulation，CPM），它泛指载波相位以连续形式变化的一大类频率调制技术。

移动通最信小原理频移键控（MinimumShiftKeying，MSK）是一种特殊的连续相位的频移键控（ContinuousPhaseFrequencyShiftKeying，CPFSK），其最大频移为比特率的1/4。

49移动通信原理5.3.2最小频移键控MSKMSK信号的功率谱密度与QPSK信号、OQPSK信号相比较50移动通信原理5.3.2最小频移键控MSKMSK调制器的方框图51移动通信原理5.3.2最小频移键控MSKMSK信号相干解调电路的方框图525.3.3高斯滤波最小频移键控GMSK高斯滤波最小移频键控（GaussianMinimumShiftKeying，GMSK）就是由MSK演变来的一种简单的二进制调制方法。

在GMSK中，将调制的不归零（NRZ）数据通移动通过信预原调理制高斯脉冲成型滤波器，使其频谱上的旁瓣水平进一步降低。

基带的高斯脉冲成型技术平滑了MSK信号的相位曲线，因此使得发射频谱上的旁瓣水平大大降低。

53移动通信原理5.3.3高斯滤波最小频移键控GMSKGMSK信号的不同BT值的射频功率谱密度54移动通信原理5.3.3高斯滤波最小频移键控GMSK采用直接FM构成的GMSK发射机的框图55移动通信原理5.3.3高斯滤波最小频移键控GMSKGMSK接收机方框图56*5.4“线性”和“恒包络”相结合的调制技术基带数字信号可以通过RF载频进行恒包络和相位（或频率）的改变来传输。

由于包络和相位（频率）有两个自由取移动通值信原，理这样调制技术可以将基带信号转换成4个自由取值的或更多取值的调制信号。

这样的调制技术称为M进制调制。

如果它的相位和幅度可以进一步改变的话，它就可以表示更多的信息。

57*5.4“线性”和“恒包络”相结合的调制技术在M进制的信号安排中，两个或更多的比特位合成一组表示一个符号位，每一可能的符号位在一个时间周期内被发送移动通信出原去理。

一般来说，M的取值为2的倍数。

依据改变的是幅度、相位还是载波的频率，把调制技术分为MASK，MFSK，MFSK。

能够同时改变幅度和相位的载波调制技术是现在活跃的研究领域。

58*5.4“线性”和“恒包络”相结合的调制技术M维调制技术在带限信道传输中特别具有吸引力，但由于定时抖动（TimmingJitter）的影响限制了它的应用。

移动通信星原座理图上由于相邻信号的偏差而使信号的误码率增加。

M维调制技术是以牺牲功率来获得较高的带宽效率。

59*5.4“线性”和“恒包络”相结合的调制技术5.4.1M维相移键控（MPSK）5.4.2M维正交振幅调制（QAM）5.4.3M维频移键控（MFSK）移动通信原理60移动通信原理1MPSK调制方式概述MPSK星座分布图（M=8）61移动通信原理2MPSK的功率谱分布MPSK的功率谱密度（PSD）可以按照BPSK和QPSK相同的方式来表示。

62移动通信原理2MPSK的功率谱分布MPSK功率谱密度（M=8，16）63移动通信原理5.4.2M维正交振幅调制（QAM）M维正交振幅调制（QAM）信号的一般形式如下式表示：

64移动通信原理5.4.2M维正交振幅调制（QAM）16维QAM星座图65习题661、为什么移动通信系统中需要调制技术，常用的数字调制技术有哪些。

2、简述蜂窝移动通信系统对数字调制技术的要求。

移动通3信、原数理字调制的性能指标通过什么来反映，并简述其原因。

4、简述调幅与调频。

5、简述GMSK、BPSK、QPSK等调制技术的特点与差别。

6、根据香农公式计算WCDMA的带宽容量极限。

（单信道频宽为5MHz，信噪比为13dB）移动通信原理67谢谢！