1、2023年1月30日星期一兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系通通 信信 原原 理理 兰州大学信息科学与工程学院兰州大学信息科学与工程学院M.P:M.P:+86-0931-6161799+86-0931-6161799Email:Email: oror AddressAddress：Department of Electronics&Information Science,School of Information Science&Engineering,Lanzhou University,Tianshui Southern Road 222#，Gansu Province，P.R.C
2、hinaPrinciples of Communications2023年1月30日星期一兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系2 第十一章第十一章 数字信号的频带传输系统数字信号的频带传输系统 主要内容提要：主要内容提要：引言引言 二进制数字信号正弦型载波调制二进制数字信号正弦型载波调制（2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK）现代多进制数字频带调制简介现代多进制数字频带调制简介四相移相键控（QPSK）正交幅度调制（QAM）恒包络连续相位调制（MSK、GMSK）2023年1月30日星期一兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系3 本章的教学基本要求本章的教学基本要求 本章要求本章要求
3、掌握掌握二进制数字信号正弦型二进制数字信号正弦型载波调制的相关技术，包括二进制幅移键载波调制的相关技术，包括二进制幅移键控控ASK、二进制频移键控、二进制频移键控FSK、二进制相、二进制相移键控移键控PSK、二进制差分相移键控、二进制差分相移键控DPSK及其解调技术；要求及其解调技术；要求理解理解四相移相键控四相移相键控（QPSK）、正交幅度调制（）、正交幅度调制（QAM）的基）的基本工作原理；同时要求本工作原理；同时要求了解了解恒包络连续相恒包络连续相位调制的位调制的MSK（最小频移键控）及（最小频移键控）及GMSK（高斯滤波最小频移键控）的工作原理。（高斯滤波最小频移键控）的工作原理。20
4、23年1月30日星期一兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系4 1.引引 言言上一章介绍的数字基带传输系统，只是将信源上一章介绍的数字基带传输系统，只是将信源发出的信息码经发出的信息码经码型变换码型变换及及波形形成波形形成后直接传后直接传送至接收端。虽然码型变换及波形形成可使其送至接收端。虽然码型变换及波形形成可使其频谱结构发生某些变化，但分布的范围仍然在频谱结构发生某些变化，但分布的范围仍然在基带基带范围内。范围内。数字基带信号不可能在诸如无线信道、光纤信数字基带信号不可能在诸如无线信道、光纤信道等道等(带通型信道带通型信道)传输媒质中直接传输。与模传输媒质中直接传输。与模拟信号一样，必
5、须经拟信号一样，必须经调制调制后才能在无线信道、后才能在无线信道、光纤信道等媒质中传输。光纤信道等媒质中传输。数字调制传输系统数字调制传输系统定义：用数字基带信号调制定义：用数字基带信号调制载波的一种传输系统，这个系统也称为数字频载波的一种传输系统，这个系统也称为数字频带传输系统。带传输系统。2023年1月30日星期一兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系5 1.引引 言言 载波的形式载波的形式载波的波形是任意的，但大多数的数字调制载波的波形是任意的，但大多数的数字调制系统都选择系统都选择单频信号单频信号（正弦波或余弦波）作（正弦波或余弦波）作为载波，因为便于产生与接收。为载波，因为便于产
6、生与接收。我们在分析过程中，为了方便，经常将载波我们在分析过程中，为了方便，经常将载波简写为余弦波简写为余弦波 cosc ct 2023年1月30日星期一兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系6 2.二进制数字信号正弦型载波调制二进制数字信号正弦型载波调制本节主要内容：本节主要内容：二进制数字调制原理二进制数字调制原理 二进制数字调制系统的抗噪声性能二进制数字调制系统的抗噪声性能 二进制数字调制系统比较二进制数字调制系统比较 2023年1月30日星期一兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系7 2.1 二进制数字调制原理二进制数字调制原理正弦载波正弦载波 Acos(c ct+0 0)调制
7、参量：调制参量：振幅、频率、相位振幅、频率、相位数字载波调制数字载波调制幅移键控幅移键控ASK：Amplitude Shift Keying频移键控频移键控FSK：Frequency Shift Keying相移键控相移键控PSK：Phase Shift Keying正交幅度调制正交幅度调制QAM：Quadrature AmplitudeModulation2023年1月30日星期一兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系8 1、二进制幅移键控（、二进制幅移键控（2ASK、OOK）用二进制的数字信号去调制等幅的载波用二进制的数字信号去调制等幅的载波SASk(t)=Acosc ct ,发送消息
8、发送消息“1”0,发送消息发送消息“0”2ASK调制实现模型调制实现模型S(t)SASK(t)载波开关电路cosctSASK(t)S(t)图图1 2ASK调制的实现模型调制的实现模型单极性单极性NRZOn-Off Keying2023年1月30日星期一兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系9 二进制数字调制后的波形示意图二进制数字调制后的波形示意图2023年1月30日星期一兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系10 二进制幅移键控（二进制幅移键控（2ASK、OOK）2ASK频谱特性频谱特性 其中其中Ps(f)是基带信号的功率谱密度是基带信号的功率谱密度频带宽度：频带宽度：B=2/TB（
9、Hz）频带利用率：频带利用率：ASK=1/2（bits/s/Hz）)ff(P)ff(P41)f(PcscsASKPASK(f)fc-fc0f频带宽度BPs(f)-1/TB1/TB0f离散谱由离散谱由载波分量载波分量决定决定 2023年1月30日星期一兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系11 二进制幅移键控（二进制幅移键控（2ASK、OOK）2ASK的解调的解调非相干解调非相干解调相干解调相干解调 利用与接收信号的载波同频同相的恢复载波利用与接收信号的载波同频同相的恢复载波来进行的解调来进行的解调全波或半波整流BPF包络检包络检波器波器LPF抽样判决SASK(t)输出数字序列输出数字序列B
10、PFLPF抽样判决cosctSASK(t)输出数字序列输出数字序列恢复载波恢复载波过程演示2023年1月30日星期一兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系12 2ASK信号非相干解调过程信号非相干解调过程2ASK信号信号整流整流低通滤波低通滤波抽样判决抽样判决2023年1月30日星期一兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系13 二进制幅移键控（二进制幅移键控（2ASK、OOK）2ASK的解调的解调相干解调相干解调BPF匹配滤匹配滤波器波器抽样判决SASK(t)输出数字序列输出数字序列等效为s1=Acosct抽样判决输出数字序列输出数字序列10()dSASK(t)相关解调器相关解调器20
11、23年1月30日星期一兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系14 2、二进制频移键控（、二进制频移键控（2FSK）用二进制的数字信号去调制载波的频率用二进制的数字信号去调制载波的频率SFSk(t)=Acos1 1t ,发送消息发送消息“1”Acos2 2t ,发送消息发送消息“0”2FSK调制过程调制过程2FSK看作是两个看作是两个2ASK叠加后得到的结果叠加后得到的结果 SASk1(t)=Acos1 1t SFSk(t)=SASk1(t)+SASk2(t)SASk2(t)=Acos2 2t调频器调频器SFSk(t)S(t)cos1tSASK1(t)S1(t)cos2tSASK2(t)S2
12、(t)+SFSK(t)2023年1月30日星期一兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系15 2FSK看做是两个看做是两个2ASK的叠加的叠加S1(t)S2(t)1 0 1 1 0 0 1 信息序列信息序列载波载波 f1载波载波 f22ASK12ASK22FSK2023年1月30日星期一兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系16 二进制频移键控（二进制频移键控（2FSK）2FSK频谱特性频谱特性频带宽度：频带宽度：B=|f2-f1|+2/TB（Hz）12()()()FSKASKASKPfPfPfPs(f)-1/TB1/TB0fPFSK(f)f1-f1-f2f20f频带宽度B1122112
13、211()()()()44ssssPffPffPffPff2023年1月30日星期一兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系17 二进制频移键控（二进制频移键控（2FSK）2FSK的解调的解调非相干解调非相干解调相干解调相干解调2BPF包络检波器BPF包络检波器抽样判决SFSk(t)1V2(t)V1(t)BPFLPFBPFLPF抽样判决SFSk(t)cos1tcos2t12V2(t)V1(t)2023年1月30日星期一兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系18 二进制频移键控（二进制频移键控（2FSK）2FSK的另一种非相干解调的另一种非相干解调过零检测法过零检测法2023年1月30日星
14、期一兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系19 3、二进制相移键控（、二进制相移键控（2PSK）绝对移相键控绝对移相键控SPSk(t)=Acos(c ct+0),发送消息发送消息“1”Acos(c ct+),发送消息发送消息“0”2PSK的实现过程的实现过程码脉冲码脉冲变换变换cosctSPSk(t)S(t)S(t)双极性双极性不归零码BNRZ1 11 1 02023年1月30日星期一兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系20 二进制相移键控（二进制相移键控（2PSK）频域特性频域特性其中其中Ps，(f)是双极性基带信号的功率谱密度是双极性基带信号的功率谱密度频带宽度：频带宽度：B=2
15、/TB（Hz）频带利用率：频带利用率：PSK=1/2（bits/s Hz）,1()()()4PSKccssPfPffPffPPSK(f)fc-fc0f频带宽度BPs(f)-1/TB1/TB0f与2ASK功率谱的区别是2PSK无离散谱，而2ASK存在离散谱2023年1月30日星期一兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系21 二进制相移键控（二进制相移键控（2PSK）绝对相移键控信号绝对相移键控信号只能采用相干接收只能采用相干接收但本地恢复载波的相位一般是不确定的但本地恢复载波的相位一般是不确定的（可能与接收的（可能与接收的2PSK信号同频同相，也信号同频同相，也可能同频反相）。因此，解调后所
16、得的可能同频反相）。因此，解调后所得的数字信号的符号也容易发生全部颠倒，数字信号的符号也容易发生全部颠倒，这种现象称为这种现象称为0、相位模糊相位模糊（或（或“倒倒”）现象现象。BPFLPF抽样判决本地接收载波本地接收载波cosctSPSK(t)2023年1月30日星期一兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系22 二进制差分相移键控（二进制差分相移键控（2DPSK）用用前后相邻码元的载波相对相位变化前后相邻码元的载波相对相位变化来表来表示数字信息示数字信息0和和10 相邻码元载波相位相差相邻码元载波相位相差01 相邻码元载波相位相差相邻码元载波相位相差2DPSK的实现过程的实现过程差分码差
17、分码变换变换cosctSPSk(t)S(t)S(t)双极性不归双极性不归零差分码零差分码S(t)为解决为解决0、相位模糊相位模糊（或（或“倒倒”）问题）问题2023年1月30日星期一兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系23 2023年1月30日星期一兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系24 2023年1月30日星期一兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系25 二进制差分相移键控二进制差分相移键控（2DPSK）2023年1月30日星期一兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系26 二进制差分相移键控（二进制差分相移键控（2DPSK）2DPSK的解调的解调差分相干解调（相位比较法
18、）abcde2023年1月30日星期一兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系27 2PSK和和2DPSK的补充例题的补充例题假设码元宽度等于载波周期的假设码元宽度等于载波周期的1.5倍倍 2PSK信号的相位与信息代码的关系是：前后码元相异时，2PSK信号相位变化180，相同时2PSK信号相位不变，可简称为“异变同不变异变同不变”。2DPSK信号的相位与信息代码的关系是：码元为“1”时，2DPSK信号的相位变化180。码元为“0”时，2DPSK信号的相位不变，可简称为“1变变0不变不变”。2023年1月30日星期一兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系28 抗噪声性能分析的前提：抗噪声性
19、能分析的前提：假设信道特性是假设信道特性是恒参信道恒参信道，在信号的，在信号的频带范围内其具有理想矩形的传输特频带范围内其具有理想矩形的传输特性性(可取传输系数为可取传输系数为K)。噪声为等效。噪声为等效加性高斯白噪声加性高斯白噪声，其均值为零，方差，其均值为零，方差为为2。2.2 二进制数字调制系统的抗噪声性能二进制数字调制系统的抗噪声性能2023年1月30日星期一兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系29 2.2 二进制数字调制系统的抗噪声性能二进制数字调制系统的抗噪声性能1、2ASK的解调与误码率分析的解调与误码率分析非相干解调非相干解调 当发送消息“1”时 SASK(t)=Acos
20、ct (kTBt(k+1)TB)BPF输出端信号r(t)为余弦波加窄带高斯白噪声余弦波加窄带高斯白噪声 r(t)=SASK(t)+ni(t)=Acosct+nc(t)cosct-ns(t)sinct =A+nc(t)cosct-ns(t)sinct=V(t)cosct+(t)经包络检波器和LPF后，抽样判决器输入端信号 服从莱斯分布莱斯分布 )2AV(exp)AV(IV)1s|V(p)t(n)t(nAV(t)2222022s2cBPF包络检包络检波器波器LPF抽样判决SASK(t)+n(t)SASK(t)+ni(t)=r(t)V(t)2023年1月30日星期一兰州大学信息科学与工程学院电子与信
21、息科学系30 二进制数字调制系统的抗噪声性能二进制数字调制系统的抗噪声性能2ASK的解调与误码率分析的解调与误码率分析非相干解调非相干解调 当发送消息“0”时 SASK(t)=0 (kTBt(k+1)TB)BPF输出端信号r(t)为窄带高斯白噪声窄带高斯白噪声 r(t)=SASK(t)+ni(t)=nc(t)cosct-ns(t)sinct 经包络检波器和LPF后，抽样判决器输入端信号 服从瑞利分布瑞利分布 2exp)0S|V(p)t(n)t(n(t)V2n22n2s2c0BPF包络检包络检波器波器LPF抽样判决SASK(t)+n(t)SASK(t)+ni(t)=r(t)V(t)2023年1月
22、30日星期一兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系31 二进制数字调制系统的抗噪声性能二进制数字调制系统的抗噪声性能2ASK的解调与误码率分析的解调与误码率分析非相干解调非相干解调 平均误码率(在p(0)=p(1)=1/2时)将Pb对VT求偏导并令为零，可求出0、1等概率出现时的最佳门限值VT 在 时，最佳门限值VTA/2,此时平均误码率为 TTVb120V1pp(0|1)p(1)p(1|0)p(0)p(V|s)dvp(V|s)dv2VTP(V|s=1)P(V|s=0)瑞利分布0122A2exp218exp218exp218410222222BRNEAAAerfcPbbb2023年1月30
23、日星期一兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系32 二进制数字调制系统的抗噪声性能二进制数字调制系统的抗噪声性能2ASK的解调与误码率分析的解调与误码率分析相干解调 当发送消息“1”时 SASK(t)=Acosct (kTBt(k+1)TB)BPF输出端信号 r(t)=SASK(t)+nW(t)=Acosct+nc(t)cosct-ns(t)sinct =A+nc(t)cosct-ns(t)sinct 经相干解调后，抽样判决器输入端信号y(t)=A+nc(t),服从高斯分布BPFLPF抽样判决cosctSASK(t)+n(t)SASK(t)+nW(t)=r(t)V(t)2)Ay(exp21
24、)y(p)s|y(p222112023年1月30日星期一兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系33 二进制数字调制系统的抗噪声性能二进制数字调制系统的抗噪声性能2ASK的解调与误码率分析的解调与误码率分析相干解调（同步检测法）相干解调（同步检测法）当发送消息“0”时 SASK(t)=0 (kTBt(k+1)TB)BPF输出端信号r(t)=0+nW(t)=0+nc(t)cosct-ns(t)sinct 经相干解调后，抽样判决器输入端信号y(t)=0+nc(t),服从高斯分布平均误码率pb)2yexp(21)y(p)s|y(p22222BPFLPF抽样判决cosctSASK(t)+n(t)SA
25、SK(t)+nW(t)=r(t)V(t)8Aerfc212yexp21)s|e(p)s|e(pp2AVp21)s(p)s(p22222/A221bTb21，则最小的最佳判决门限时，使在)s|e(p)s(p)s|e(p)s(pp2211b2023年1月30日星期一兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系34 2ASK误码率分析的结论误码率分析的结论：在相同的信噪比条件下，在相同的信噪比条件下，相干解调（同相干解调（同步检测法）的误码性能优于包络检波法步检测法）的误码性能优于包络检波法的性能的性能；在在大信噪比条件大信噪比条件下，包络检波法的误码下，包络检波法的误码性能将接近同步检测法的性能。性
26、能将接近同步检测法的性能。另外，包络检波法存在另外，包络检波法存在门限效应门限效应，同，同步检测法无门限效应步检测法无门限效应。2023年1月30日星期一兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系35 二进制数字调制系统的抗噪声性能二进制数字调制系统的抗噪声性能2、2FSK的解调及误码率分析的解调及误码率分析非相干解调非相干解调 发送端发送消息“1”时(kTBt(k+1)TB)SFSK(t)=Acos1t 上支路BPF输出端信号r1(t)=S1(t)+nW(t)=Acos1t+nc(t)cos1t-ns(t)sin1t =A+nc(t)cos1t-ns(t)sin1t 抽样判决器输入端信号 服
27、从莱斯分布莱斯分布判决规则（比较判决）判决规则（比较判决）V1V2 判决为判决为“1”V1V2 判决为判决为“1”V1V2 判决为判决为“1”V1V2 判决为判决为“0”2023年1月30日星期一兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系40 二进制数字调制系统的抗噪声性能二进制数字调制系统的抗噪声性能2FSK的解调及误码率分析的解调及误码率分析相干解调 抽样判决器输入端信号 V1(t)=A+nc1(t)EV1(t)=A DV1(t)=n2 V2(t)=nc2(t)EV2(t)=0 DV2(t)=n2 误码率 p(0|1)=p(V1V2)=p(A+nc1-nc2pbFSKPbPSK解调方式 p
28、b非相干pb相干2023年1月30日星期一兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系48 二进制数字调制系统的比较二进制数字调制系统的比较3、对信道特性变化的敏感性、对信道特性变化的敏感性FSK：比较判决，不需人为设置判决门限；PSK：判决门限=0；ASK：判决门限=A/2，其中A接收机输入信号幅度；2ASK对信道特性变化敏感，性能最差。4、设备复杂程度、设备复杂程度发送设备：各调制方式基本相当；接收设备：相干解调设备比非相干解调设备复杂 在相干解调设备中，DPSK相干解调器复杂度最高，FSK次之，ASk相干解调器复杂度最低2023年1月30日星期一兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系4
29、9 二进制数字调制系统的比较二进制数字调制系统的比较5、应用、应用相干2DPSK，用于高速数据传输；非相干2FSK用于中、低速数据传输。2023年1月30日星期一兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系50 3.现代数字调制方式简介现代数字调制方式简介关于多进制数字调制关于多进制数字调制采用多进制数字基带信号对载波进行调制。多进制数字调制的特点：传输效率高传输效率高：传码率（带宽）相同时，传信率高于二进制数字调制系统；传信率相同时，传码率（带宽）低于二进制数字调制系统。抗噪声性能变差抗噪声性能变差：解调器输入信噪比相同时，误码率增大；误码率相同时，要求增大输入信噪比。2023年1月30日星期
30、一兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系51 MASK的例子：的例子：M=4MASK系统的误码率性能曲线4ASK调制信号的时间波形示意图2023年1月30日星期一兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系52 2023年1月30日星期一兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系53 2023年1月30日星期一兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系54 例子例子假定两个信号假定两个信号其归一化相关系数为：其归一化相关系数为：12cos,costt120121coscosdBTtt tE E12121212sin2()sin2()2()2()BBBBff Tff Tff Tff T当 时，
31、i=1 or 2,且k为某固定的正整数 则两个信号正交。B2()ikiT=02023年1月30日星期一兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系55 2023年1月30日星期一兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系56 2023年1月30日星期一兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系57 多进制数字调制多进制数字调制1、四相相移键控调制、四相相移键控调制4PSK(即即QPSK)原理原理 00101101p当传00时，发送起始相位为0的载波p当传10时，发送起始相位为/2的载波p当传11时，发送起始相位为的载波p当传01时，发送起始相位为3/2的载波A方式：/2系统11010010 当传
32、00时，发送起始相位为45的载波 当传10时，发送起始相位为135的载波 当传11时，发送起始相位为225的载波 当传01时，发送起始相位为315的载波 B方式：/4系统2023年1月30日星期一兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系58 MPSK的信号表达式的信号表达式M进制数字相位调制信号为：进制数字相位调制信号为：也可表示为正交形式：也可表示为正交形式：其中，其中，2023年1月30日星期一兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系59 多进制数字调制多进制数字调制QPSK的调制的调制正交调制法相位选择法串/并变换Acosct/2+二进制数码流I(t)Q(t)SQPSK(t)串/并变
33、换二进制数码流I(t)Q(t)SQPSK(t)选相电路BPF0/23/2四相载波发生器2023年1月30日星期一兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系60 信息速率相同时，信息速率相同时，2PSK、4PSK和和8PSK信号的单边功率谱信号的单边功率谱M越大，功率谱主瓣越窄，从而频带利用率越高。越大，功率谱主瓣越窄，从而频带利用率越高。2023年1月30日星期一兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系61 QPSK信号的相干解调信号的相干解调QPSK信号相干解调也会产生相位模糊问题，并信号相干解调也会产生相位模糊问题，并且是且是0、90、180、270四个相位模糊。四个相位模糊。解决方法：
34、解决方法：4DPSK四相差分相移键控四相差分相移键控2023年1月30日星期一兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系62 QDPSK信号的产生信号的产生4DPSK信号是利用前后码元之间的相对相位变化来表示数字信息。若以前一双比特码元相位前一双比特码元相位作为参考，n为当前双比特码元与前一双比特码元初相差双比特码双比特码元元n000019011180102702023年1月30日星期一兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系63 多进制数字调制多进制数字调制2、正交幅度调制、正交幅度调制QAM原理原理MASK的信号空间MPSK的信号空间当M，MASK/MPSK信号矢量端点之间的欧氏距离d或
35、以平均功率增大为代价引出联合控制正弦波的幅度及相位的调制方式正交幅度调制正交幅度调制QAM 当M时可以保持较大的d或者不增加平均功率 QAM：Quadrature Amplitude Modulation2023年1月30日星期一兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系64 MQAM信号的产生信号的产生MQAM信号的一般表达式：信号的一般表达式：令2023年1月30日星期一兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系65 多进制数字调制多进制数字调制正交幅度调制正交幅度调制QAM原理原理QAM信号矢量分布星座图不同星座结构的信号特性不同矩形分布十字形分布星形分布M=4M=16M=16M=322
36、023年1月30日星期一兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系66 2023年1月30日星期一兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系67 MQAM的误码率的误码率方形星座图方形星座图MQAM的误码率的误码率2023年1月30日星期一兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系68 多进制数字调制多进制数字调制3、恒包络（连续相位）调制技术、恒包络（连续相位）调制技术泛指那些载波相位以连续形式变化（已调信泛指那些载波相位以连续形式变化（已调信号包络恒定）的一大类频率调制技术。号包络恒定）的一大类频率调制技术。连续相位调制信号的功率谱旁瓣衰减很快，抑制带外干扰的性能更好；而恒包络调制信号可用
37、于丙类功率放大，功放效率高恒包络连续相位调制方式能在非线性限带信道中使用。简要讨论最小移频键控MSK和GMSK（高斯滤波高斯滤波最小频移键控最小频移键控）的工作原理 2023年1月30日星期一兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系69 恒包络连续相位调制恒包络连续相位调制最小移频键控最小移频键控MSK目标：使已调信号(FSK)保持相位连续并具有最小频差。功率密度谱分布集中，提高传输效率，减小频谱间串扰。假定两个信号 ，计算其相关系数得若2FSK信号的两个载频之间的频率间隔为1/(2TB)，即两信号正交(=0)，此连续相位2FSK称为最小移频键控最小移频键控MSK。12cos,costt12
38、121212sin2()sin2()2()2()BBBBff Tff Tff Tff T2023年1月30日星期一兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系70 MSK的基本原理的基本原理MSK信号的表达式信号的表达式令则两个载频为：2023年1月30日星期一兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系71 中心频率应该选择为：中心频率应该选择为：即即MSK信号在每一码元周期内必须包含信号在每一码元周期内必须包含1/4载波周期的整数倍。载波周期的整数倍。中心频率也可以表示为：中心频率也可以表示为：则则频率间隔频率间隔2023年1月30日星期一兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系72 恒包络
39、连续相位调制恒包络连续相位调制MSK 信号的特点信号的特点振幅恒定（恒定包络信号）；频偏最小，调制指数=0.5;码元内信号相位线性变化(/2);码元转换时刻信号相位连续。MSK 信号的频谱特性信号的频谱特性功率谱分布集中；旁瓣功率谱衰减快。因此因此MSK信号适用于窄带信道传输，信号适用于窄带信道传输，邻道干扰小。邻道干扰小。2023年1月30日星期一兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系73 附加相位函数的波形示意图附加相位函数的波形示意图2023年1月30日星期一兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系74 MSK功率谱示意图功率谱示意图2023年1月30日星期一兰州大学信息科学与工程
40、学院电子与信息科学系75 恒包络连续相位调制恒包络连续相位调制高斯滤波最小频移键控高斯滤波最小频移键控 GMSK高斯滤波器HG()带宽窄且具有锐截止特性GMSK信号 具备MSK信号的优点 带外辐射小，可满足移动通信的苛刻要求，抗衰落能力可达 7080dB（eg.GSM系统所采用）高斯滤波器MSK 调制器HG()SGMSK(t)T调制指数为0.52023年1月30日星期一兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系76 数字调制技术的改进目标数字调制技术的改进目标改进的几个主要方面：改进的几个主要方面：提高频带利用率；减小信号功率占用带宽，即压缩功率谱主瓣的宽度（也是为了提高频带利用率）；减小带外辐射，即要求功率谱函数随频率的增高有更大的衰减因子，减少能量向高频的扩散；其它如抗多径效应、抗码间干扰和提高纠错能力等。2023年1月30日星期一兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系77 本章小结本章小结二进制数字信号的三种基本调制方式二进制数字信号的三种基本调制方式DPSK与与PSK之间的区别之间的区别2023年1月30日星期一兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系78 本章课后作业本章课后作业本章课后作业：本章课后作业：P 260262。6.2;6.3;6.5;6.6;6.9。
