无线通信技术(1).ppt

无线通信技术 武卓zwu 2010 12 21 数字调制概述线性调制正交调幅恒包络调制多载波调制移动信道对数字调制性能的影响 通信与信息工程学院 数字调制和解调技术 数字调制和解调技术 3 2 1恒包络调制许多实际的无线移动通信系统都是使用非线性调制 不管调制信号如何改变 载波的幅度是恒定的 恒包络调制的特点可以使用功率效率高的C类放大器带外辐射低接收机设计简单 能很好地抵抗随机噪声和瑞利衰落 3 2 1 1二进制频移键控 BFSK 在BFSK中 幅度恒定的载波信号的频率随着 0 或 1 而切换 FSK信号通常可表示为 数字调制和解调技术 通信与信息工程学院 数字调制和解调技术 3 2 1 1二进制频移键控 BFSK 一个显而易见的产生FSK信号的方法是 依照要调至的比特是0还是1 在两个独立振荡器中切换 这种方法产生的波形在切换的时候是不连续的 不连续FSK不连续的相位会造成频谱扩展和传输差错等问题 通信与信息工程学院 数字调制和解调技术 3 2 1 2连续相位FSK CPFSK CPFSK是对常规的FSK的改进 可以避免已调信号有过大的频谱旁瓣 调制时采用数字PAM信号 与压控振荡器产生CPFSK 数字调制和解调技术 3 2 1 3最小频移键控 MSK 是二进制连续相位FSK CPFSK 的一种特殊形式 其调制系数为h 0 5 调制系数 其中是最大射频频移 Rb是比特速率 调制系数0 5对应着能够容纳两路正交FSK信号的最小带宽 通信与信息工程学院 数字调制和解调技术 通信与信息工程学院 3 2 1 3最小频移键控 MSK 这种调制方式能以最小的调制指数获得正交的调制信号在一个码元TS内 CPFSK信号可表示为 若传0码时载频为w1 传1码是载频为w2 他们相对于未调载频wc的频偏为 w 则上式可写为 数字调制和解调技术 MSK信号波形 通信与信息工程学院 数字调制和解调技术 MSK信号的归一化功率谱 数字调制和解调技术 3 2 2多载波调制 正交频分复用 OFDM OFDM系统的优点对抗频率选择性衰落或窄带干扰 频谱利用率高通过使用不同数量的子信道实现不同的传输速率 可以与其它多种接入方法结合使用OFDM系统的缺点易受频率偏差的影响存在较高的峰值平均功率比 数字调制和解调技术 OFDM最早起源于20世纪50年代中期 1970年1月首次发表了有关OFDM的专利 1971年 Weinstein和Ebert把DFT应用并行传输系统中 作为调制和解调的一部分 80年代中期 随着欧洲在DAB方案中采用OFDM 该方法才开始受到关注和广泛应用 1995年ETSI制定了DAB标准 这是第一个使用OFDM的标准OFDM已经在DAB DVB 基于IEEE802 11标准的WLAN以及有线电话网上基于现有铜双绞线的非对称高比特率数字用户线技术 例如ADSL 中得到了应用 第四代移动通信就是基于OFDM技术的 随着人们对通信数据化 宽带化 个性化以及移动化的需求 0FDM技术在综合无线接入领域将越来越得到广泛应用 数字调制和解调技术 多载波传输系统多载波传输通过把数据流分解为若干个子比特流 这样每个子数据将具有低得多的比特速率 再去调制相应的子载波 从而构成多个低速率符号并行发送的传输系统 数字调制和解调技术 子载波间存在3种不同的设置方案 第一种是传统的频分复用 第二种是3dB频分复用 第三种是OFDM 数字调制和解调技术 OFDM的基本原理把高速的数据流通过串并变换 分配到传输速率较低的若干个子信道中 这些低速数据流在通过正交频率进行调制的同时进行传输 由于每个子信道中的符号周期会相对增加 因此可以减轻由无线信道多径时延扩展所产生的时间弥散性对系统造成的影响 数字调制和解调技术 OFDMvs多载波OFDM是多载波调制OFDM子载波频谱是重叠的在FDMA中 带通滤波器分离每个传输在OFDM中 每个子载波被DFT分离开来 因为载波是正交的 正交的条件稍后解释 每个子载波用PSK QAM进行调制 成百上千的PSK QAM符号能够在一个OFDM符号中进行同时传送 数字调制和解调技术 OFDM载波OFDM载波频率是n 1 T 数字调制和解调技术 正弦正交这三个公式均正交 其中m n为整数 T 1 f0 数字调制和解调技术 OFDM子载波表达式 数字调制和解调技术 基带OFDM信号 数字调制和解调技术 an和bn怎样从sB t 计算出来 解调程序 根据正弦正交性 an和bn可以提取出来 在实际的应用中 用到DFT FFT N对于WLAN来说大概是64 对于地面视频广播来说上千 数字调制和解调技术 实际的OFDM频谱 数字调制和解调技术 OFDM系统功率谱总的功率谱几乎是方形的 数字调制和解调技术 1 直接法需要N个数字调制器N个载波频率发生器所以 不切合实际 2 在1971年 采用DFT的方法被提出来 用于OFDM的信号发生器 OFDM信号发生器 数字调制和解调技术 OFDM信号发生器 1 定义复杂的基带信号u t 如下 数字调制和解调技术 OFDM信号发生器 2 在时间T内进行N次采样 u k IFFT dn IFFT an jbn 数字调制和解调技术 OFDM调制器 数字调制和解调技术 OFDM解调 dn FFT u