移动通信2 调制技术

1,第二章调制解调,2.1概述1、无线通信系统框图：,2,调制：把要传输的信号变换成适合信道传输的信号的过程。调制信号：调制器的输入信号（调制前）。已调信号：调制器的输出信号（调制后）。（调幅、调频和调相信号）,按调制信号形式划分,调幅(AM)：载波振幅调频(FM)：载波频率调相(PM)：载波相位,随调制信号变化的调制方式,2、调制的概念,3,3、移动通信信道的基本特征：,4、对调制的要求：已调信号所占的带宽要窄：频谱主瓣窄已调信号频谱副瓣的幅度要低，辐射到相邻频道的功率就小。经调制解调后的输出信噪比(S/N)较大或误码率较低。,带宽有限-提高频谱利用率。频谱利用率：单位频带内所能传输的比特率（b/s/Hz）干扰和噪声影响大-提高抗干扰能力存在多径衰落-提高抗衰落能力,4,调制的原理。已调信号的产生方法及其频谱特性。解调的原理和实现方法。解调后的信噪比或误码率性能。,5、调制解调技术的主要内容：,5,6、模拟移动通信的调制解调调频信号,设载波信号为,Uc：载波的振幅；c：载波的角频率；：载波初始相位。,调频和调相信号可以写成如下形式：,(t)：载波的瞬时相位。,6,则调频信号的瞬时角频率与输入信号的关系为：,设调制信号为,频率调制：瞬时角频率是调制信号的线性函数,（1）调频信号的形式,kf为调制灵敏度。,7,若假设,mf称为调制指数,调频信号的形式为,则调频信号的形式为,8,将式(2-7)展开成级数得Jk(mf)：k阶第一类贝塞尔函数。,9,（2）FM信号的频谱（mf=2),10,若以90%能量所包括的谱线宽度作为调频信号的带宽，则可以证明调频信号的带宽为Fm=/2为调制信号频率，fm=mfFm为调制频偏。若以99%能量计算调频信号的带宽为,（3）FM信号的带宽,11,积分器,调相器,um(t),uFM(t),f0,间接调频,um(t),uFM(t),直接调频,uFM(t),（4）FM信号的调制框图,12,（5）调频信号的解调框图：,13,Uc(t)经限幅器限幅后为一常数Uc,大信噪比情况下，即UcV(t)，有,14,表示对u2m(t)进行统计平均。,鉴频器的输出,第一项为信号项，第二项为噪声项。经低通滤波后，信号的功率为,15,噪声功率为,从而得到输出信噪比为,（6）调频信号的噪声功率和信噪比,16,输入信噪比为经解调后，信噪比的增益为,17,在小信噪比的情况下，即Uc1/Ts时，各子载波是两两正交的，即,154,把N个并行支路的已调子载波信号相加，便得到OFDM实际发射的信号：,在接收端，接收的信号同时进入N个并联支路，分别与N个子载波相乘和积分（相干解调）便可以恢复各并行支路的数据：,155,为了提高频谱的利用率，通常采用多进制的调制方式。一般地并行支路的输入的数据可以表示为d(n)=a(n)+jb(n)，其中a(n)、b(n)表示输入的同相分量和正交分量的实序列，它们在每个支路上调制一对正交载波，输出的OFDM信号便为,式中A(t)为信号的复包络：,156,每个子信道的频谱在其它子载波频率上为零，这样子信道之间就不会发生干扰。当子信道的脉冲为矩形脉冲时，具有sinc函数形式的频谱可以准确满足这一要求，如N=4、N=32的OFDM功率谱如图3.42所示。,157,OFDM信号的带宽一般可以表示为,式中为子载波信道带宽的一半。采用M进制调制，N个并行支路传输的比特速率为，因此带宽效率为,若子载波信道严格限带且,，带宽效率等于,158,在实际的应用中，子信道的带宽比这最小带宽稍大一些，即,，这样,159,2.6.3正交频分复用的DFT实现,用DFT技术的OFDM系统如图。,160,可见所得到的A(m)是dn的IDFT,或者说直接对dn求离散傅氏反变换就得到A(t)的抽样A(m)。而A(m)经过低通滤波（D/A变换）后所得到的模拟信号对载波进行调制便得到所需的OFDM信号。在接收端则进行相反的过程，把解调得到的基带信号经过A/D变换后得到，在经过并串变换输出。,复包络可以表为,若对A(t)以Ts/N速率抽样得到,161,2.6.4OFDM的应用,采用OFDM有很多优点，例如：OFDM有比较高的带宽效率系统因时延所产生的码间干扰不那么严重当信道在某个频率出现较大幅度衰减或较强的窄带干扰时，只是影响个别的子信道由于可以采用DFT实现OFDM信号，极大简化了系统的硬件结构,162,此外，在实际的应用中，OFDM系统可以自动测试子载波的传输质量，据此及时调整子信道的发射功率和发射比特数，使每个子信道的传输速率达到最佳的状态。OFDM在有线信道或无线信道的高速数据传输得到广泛的应用，例如在数字用户环路上的A