[工学]现代通信传输技术课件.ppt

1、通信原理第第8 8章章 现代通信传输现代通信传输 技术技术第第8章章 现代通信传输技术现代通信传输技术8.1 最小频移键控最小频移键控(MSK)和高斯和高斯MSK(GMSK)8.2 正交频分复用正交频分复用(OFDM)8.3 伪随机序列伪随机序列本章目录本章目录：8.4 扩展频谱技术扩展频谱技术8.1 最小频移键控最小频移键控(MSK)和高斯和高斯MSK(GMSK)8.1 最小频移键控最小频移键控(MSK)和高斯和高斯MSK(GMSK)0)(42cos)(tsdcdmTftfAts8.1 最小频移键控最小频移键控(MSK)和高斯和高斯MSK(GMSK)(2)(42),(1skkkdsskjis

2、dkTtqhaafkTtqTaTfat)()0()0(2/12/0)(sssTtTttTttq其中其中注意注意:2dshf T是数字调制指数是数字调制指数8.1 最小频移键控(MSK)和高斯MSK(GMSK)8.1 最小频移键控(MSK)和高斯MSK(GMSK)8.1 最小频移键控最小频移键控(MSK)和高斯和高斯MSK(GMSK)8.1.2 最小频移键控（最小频移键控（MSK）)(2),(1skkjikTtqaaatkkatat2),()(2211kkkiikaakawhere 8.1 最小频移键控最小频移键控(MSK)和高斯和高斯MSK(GMSK)(211kkkkaakskctTatts2

3、cos)(ssTktkT)1(可得出可得出MSK带通信号可表示为：带通信号可表示为：8.1 最小频移键控最小频移键控(MSK)和高斯和高斯MSK(GMSK)1ka)4/(11scTff1ka)4/(12scTff)2cos()()2cos()(2211kktfAtstfAtsssTkkT)1(,在在，时码元信号的频率为，时码元信号的频率为 1221/(2)dsffffT 码元频差为码元频差为ssTkkT)1(,在任意区间在任意区间中与数据对应的两个信号码元可以表示为中与数据对应的两个信号码元可以表示为8.1 最小频移键控(MSK)和高斯MSK(GMSK)8.1 最小频移键控最小频移键控(MSK

4、)和高斯和高斯MSK(GMSK)(6)在一个码元持续时间内含有的载波的周期数等于在一个码元持续时间内含有的载波的周期数等于1/4的载波周期的整数倍的载波周期的整数倍MSK信号具有如下特点：信号具有如下特点：(1)MSK是恒包络信号；是恒包络信号；5.0h，调制指数，调制指数sT4/1(2)相对于载波的频率偏移为相对于载波的频率偏移为(3)在任何符号间隔区间中，两个码元信号正交；在任何符号间隔区间中，两个码元信号正交；)(t2/(4)附加相位附加相位在一个码元时间中线性变化，在一个码元时间中线性变化，变化量为变化量为(5)MSK信号在符号转换时刻相位是连续的。信号在符号转换时刻相位是连续的。(7

5、)在一个码元持续时间传输在一个码元持续时间传输1和传输和传输0的两个波形正交的两个波形正交8.1 最小频移键控最小频移键控(MSK)和高斯和高斯MSK(GMSK)正交法产生正交法产生MSK信号信号8.1.3 MSK信号的正交调制与产生方法信号的正交调制与产生方法8.1 最小频移键控最小频移键控(MSK)和高斯和高斯MSK(GMSK)8.1 最小频移键控最小频移键控(MSK)和高斯和高斯MSK(GMSK)8.1 最小频移键控最小频移键控(MSK)和高斯和高斯MSK(GMSK)8.1 最小频移键控最小频移键控(MSK)和高斯和高斯MSK(GMSK)21BPSKeMSKPPBPSKeBPSKeMSK

6、ePPP21122/2bsEA T02beBPSKEPQNMSK相干解调时，相当于两路相干解调时，相当于两路BPSK信号，因此解信号，因此解调的正确率为：调的正确率为：MSK正交解调的错误概率为正交解调的错误概率为由于由于BPSK信号的符号能量为信号的符号能量为022e MSKEPQN在工程实现中，两路相互独立。误码率等于在工程实现中，两路相互独立。误码率等于QPSK或或BPSK的误码率，即的误码率，即02be MSKEPQN8.1 最小频移键控最小频移键控(MSK)和高斯和高斯MSK(GMSK)8.1 最小频移键控最小频移键控(MSK)和高斯和高斯MSK(GMSK)8.1.6 8.1.6 高

7、斯频移键控高斯频移键控(GMSK)(GMSK)预滤波器的选择原则是：预滤波器的选择原则是：(1)带宽和尖锐的过渡带；带宽和尖锐的过渡带；(2)突的冲激响应，即冲激响应的过冲相对较低；突的冲激响应，即冲激响应的过冲相对较低；冲激响的选择冲激响的选择高斯脉冲响应滤波器高斯脉冲响应滤波器222/exp)(tth其频率响应函数为，其频率响应函数为，22exp)(ffH BB5887.022lnwhereB为为3dB带宽带宽8.1 最小频移键控最小频移键控(MSK)和高斯和高斯MSK(GMSK)8.1 最小频移键控(MSK)和高斯MSK(GMSK)8.1 最小频移键控最小频移键控(MSK)和高斯和高斯M

8、SK(GMSK)8.2 正交频移键控正交频移键控（OFDMOFDM）8.2 正交频分复用正交频分复用(OFDM)8.2 正交频分复用正交频分复用(OFDM)8.2 正交频分复用正交频分复用(OFDM)8.2 正交频分复用正交频分复用(OFDM)8.2 正交频分复用正交频分复用(OFDM)8.2 正交频分复用正交频分复用(OFDM)8.2 正交频分复用正交频分复用(OFDM)()()()(knk*hkskrnnnnn hxy (n=0,1,N-1)表示循环卷积。根据表示循环卷积。根据DFT的时域卷积定理，上式经的时域卷积定理，上式经过过FFT后可以得出如下的乘积关系后可以得出如下的乘积关系nnn

9、nNHXY(n=0,1,N-1)其中其中n DFTN,hDFTH,xDFTX,yDFTYnnnnnnnn8.2 正交频分复用正交频分复用(OFDM)8.2 正交频分复用正交频分复用(OFDM)8.2 正交频分复用正交频分复用(OFDM)8.3 伪随机序列伪随机序列8.3 伪随机序列伪随机序列伪随机序列伪随机序列(Pseudrandan Sequence)又称又称为伪噪声为伪噪声(PN)序列或伪随机码序列或伪随机码二进制伪随机序列在信号同步、扩频通信和二进制伪随机序列在信号同步、扩频通信和多址通信等领域得到了广泛的应用多址通信等领域得到了广泛的应用8.3 伪随机序列伪随机序列(2)若二进制随机序

10、列的长度为若二进制随机序列的长度为N，则出现连续的，则出现连续的00或或11的次数应各为的次数应各为N/2，出现连续的，出现连续的000或或111的次数各等于的次数各等于N/4，连续出现，连续出现n个个0或或n个个1的次数应各为的次数应各为N/2n-1；(4)容易产生、相关性好容易产生、相关性好(既具有好的自相关特性，也既具有好的自相关特性，也有好的互相关特性有好的互相关特性)、长的周期特性和很难用短序列、长的周期特性和很难用短序列重构等特性重构等特性(1)“0”和和“1”的出现概率相同，各为的出现概率相同，各为0.5；0n个元素，则所得序列应与原序列有一半的元素个元素，则所得序列应与原序列有

11、一半的元素相同，一半的元素不同。相同，一半的元素不同。(3)若将给定的二进制随机序列位移任意若将给定的二进制随机序列位移任意8.3 伪随机序列伪随机序列8.3 伪随机序列伪随机序列m序列的特性序列的特性m序列中包含序列中包含1的个数比的个数比0的个数多一个，如果序列的个数多一个，如果序列长度为长度为N，则，则1的个数为的个数为(N+1)/2。如果一个宽度为如果一个宽度为r的窗口沿着序列滑动的窗口沿着序列滑动N个相移，个相移，除了全零的除了全零的r组合外，每种组合外，每种r组合刚好出现一次组合刚好出现一次 一个一个m序列与其自身不同的相移的序列作模序列与其自身不同的相移的序列作模2加的加的结果仍

12、然是相位不同的同一结果仍然是相位不同的同一m序列，这一性质又称序列，这一性质又称为相移相加特性。为相移相加特性。8.3 伪随机序列伪随机序列m序列的特性序列的特性在在m序列中，定义一串相同的符号为一个游程。序列中，定义一串相同的符号为一个游程。这串符号的长度就是游程的长度。这样，对于任意这串符号的长度就是游程的长度。这样，对于任意的的m序列，有长度为序列，有长度为r的的1游程一个，有长度为游程一个，有长度为r-1的的0游程一个，有长度为游程一个，有长度为r-2的的1游程和游程和0游程各一个，游程各一个，有长度为有长度为r-3的的1游程和游程和0游程各两个，有长度为游程各两个，有长度为r-4的的

13、1游程和游程和0游程各游程各4个，个，有长度为，有长度为1的的1游程和游程和0游程个为游程个为 个。个。32r周期性周期性m序列的自相关函数取双值。序列的自相关函数取双值。在在m序列中，定义一串相同的符号为一个游程。序列中，定义一串相同的符号为一个游程。这串符号的长度就是游程的长度。这样，对于任意这串符号的长度就是游程的长度。这样，对于任意的的m序列，有长度为序列，有长度为r的的1游程一个，有长度为游程一个，有长度为r-1的的0游程一个，有长度为游程一个，有长度为r-2的的1游程和游程和0游程各一个，游程各一个，有长度为有长度为r-3的的1游程和游程和0游程各两个，有长度为游程各两个，有长度为

14、r-4的的1游程和游程和0游程各游程各4个，个，有长度为，有长度为1的的1游程和游程和0游程个为游程个为 个。个。32r周期性周期性m序列的自相关函数取双值。序列的自相关函数取双值。8.3 伪随机序列伪随机序列8.3 伪随机序列伪随机序列8.3 伪随机序列伪随机序列8.3 伪随机序列伪随机序列8.3 伪随机序列伪随机序列8.3 伪随机序列8.4 扩展频率技术扩展频率技术8.4 扩展频谱技术8.4 扩展频谱技术8.4 扩展频谱技术8.4 扩展频谱技术8.4 扩展频谱技术8.4 扩展频谱技术8.4 扩展频谱技术8.4 扩展频谱技术8.4 扩展频谱技术8.4 扩展频谱技术8.4 扩展频谱技术8.4 扩展频谱技术