第六章数字调制系统(3)多进制调制和改进型调制技术.ppt

五 多进制数字调制系统 1 MASK 数学描述 特点 1 功率谱由来与2ASK的相似 缺点 抗干扰 抗衰落能力差 少用 2 MFSK 多频制系统的组成方框图 3 MPSK 多元绝对移相键控 MPSK信号码元表示式展开写成式中上式表明 MPSK信号码元sk t 可以看作是由正弦和余弦两个正交分量合成的信号 并且ak2 bk2 1 因此 其带宽和MASK信号的带宽相同 QPSK矢量图及相位选择 调制器数字选相法 正交调制法 解调器 正交相干解调 4 MDPSK n与双比特码间关系 令 n K K 1 K与 K 1表相邻双比特码对应的载波初相则 5MSK最小频移键控 MSK是一种特殊形式的FSK 要求包络恒定 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 f f2 f1 fs 2 1 2Tb 即调制指数为 式中 Tb为输入数据流的比特宽度 MSK的信号表达式为 MSK的相位轨迹 由图可见 MSK信号比一般2FSK信号有更高的带宽效率 1 振幅包络恒定 2 码元转换时刻无相位跃变 3 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 6GMSK高斯滤波最小频移键控 MSK振幅恒定 功率谱主瓣以外衰减较快但仍不能满足移动通信中衰减70 80dB的要求 GMSK即对此提出 特点 带宽窄 锐截止 抑制了高频成分 防止过量的瞬时频率偏移 结论 MSK调制比FSK调制提高了输出信噪比 GMSK调制比MSK调制减小了信号的带外辐射 使信号的副瓣衰减的更快 进一步提高了频带利用率 7联合键控 问题的提出 这种信号的一个码元可以表示为 式中 k 整数 Ak和 k分别可以取多个离散值 上式可以展开为 则信号表示式变为 Xk和Yk也是可以取多个离散值的变量 从上式看出 sk t 可以看作是两个正交的振幅键控信号之和 矢量图在信号表示式中 若 k值仅可以取 4和 4 Ak值仅可以取 A和 A 则此QAM信号就成为QPSK信号 如下图所示 所以 QPSK信号就是一种最简单的QAM信号 有代表性的QAM信号是16进制的 记为16QAM 它的矢量图示于下图中 类似地 有64QAM和256QAM等QAM信号 如下图所示 它们总称为MQAM调制 由于从其矢量图看像是星座 故又称星座调制 MQAM调制器 QAM 正交振幅调制系统 原理简介 优点 频带利用率高 缺点 抗噪声性能差 复合相移法 它用两路独立的QPSK信号叠加 形成16QAM信号 如下图所示 图中虚线大圆上的4个大黑点表示第一个QPSK信号矢量的位置 在这4个位置上可以叠加上第二个QPSK矢量 后者的位置用虚线小圆上的4个小黑点表示 7正交频分复用 1 单载波调制和多载波调制比较单载波体制 码元持续时间Ts短 但占用带宽B大 由于信道特性 C f 不理想 产生码间串扰 多载波体制 将信道分成许多子信道 假设有10个子信道 则每个载波的调制码元速率将降低至1 10 每个子信道的带宽也随之减小为1 10 若子信道的带宽足够小 则可以认为信道特性接近理想信道特性 码间串扰可以得到有效的克服 OFDM的频域特性设在一个子信道中 子载波的频率为fk 码元持续时间为Ts 则此码元的波形和其频谱密度画出如下图 在OFDM中 各相邻子载波的频率间隔等于最小容许间隔故各子载波合成后的频谱密度曲线如下图虽然由图上看 各路子载波的频谱重叠 但是实际上在一个码元持续时间内它们是正交的 故在接收端很容易利用此正交特性将各路子载波分离开 采用这样密集的子载频 并且在子信道间不需要保护频带间隔 因此能够充分利用频带 这是OFDM的一大优点 正交频分复用 OFDM 特点 1 为了提高频率利用率和增大传输速率 各路子载波的已调信号频谱有部分重叠 2 各路已调信号是严格正交的 以便接收端能完全地分离各路信号 3 每路子载波的调制是多进制调制 4 每路子载波的调制制度可以不同 根据各个子载波处信道特性的优劣不同采用不同的体制 并且可以自适应地改变调制体制以适应信道特性的变化OFDM的缺点 1 对信道产生