第三章调制技术ppt课件

1、移动通信移动通信第三章第三章 调制技术调制技术 2Mobile Communication Theory目录目录概述概述3.1高斯最小移频键控高斯最小移频键控GMSKGMSK3.4高阶调制高阶调制 3.6QPSKQPSK调制调制 3.5最小移频键控最小移频键控MSK MSK 3.2正交频分复用正交频分复用 3.73Mobile Communication Theory3.1 3.1 概述概述 调制就是对消息源信息进行编码的过程，其目的就是使携带调制就是对消息源信息进行编码的过程，其目的就是使携带信息的信号与信道特性相匹配以及有效的利用信道。信息的信号与信道特性相匹配以及有效的利用信道。多径衰落

2、、多普勒频率扩展；日益增加的用户数目，无线多径衰落、多普勒频率扩展；日益增加的用户数目，无线信道频谱的拥挤这些因素对调制方式的选择都有重大的影响。信道频谱的拥挤这些因素对调制方式的选择都有重大的影响。信源编码将信源中的冗余信息进行压缩，减少传递信息所需信源编码将信源中的冗余信息进行压缩，减少传递信息所需的带宽资源，这对于频谱有限的移动通信系统而言是至关重的带宽资源，这对于频谱有限的移动通信系统而言是至关重要的。要的。4Mobile Communication Theory影响调制方式的选择的主要因素影响调制方式的选择的主要因素 频带利用率：在数字调制中，常用带宽效率频带利用率：在数字调制中，常

3、用带宽效率b b 来表示来表示它对频谱资源的利用效率，它定义为它对频谱资源的利用效率，它定义为b b Rb/B,Rb/B,其中其中RbRb为比特速率，为比特速率，B B为无线信号的带宽。为无线信号的带宽。 功率效率功率效率: :指保持信息精确度的情况下所需的最小信号功指保持信息精确度的情况下所需的最小信号功率或者说最小信噪比）率或者说最小信噪比） 已调信号恒包络已调信号恒包络 易于解调易于解调 带外辐射：一般要求达到带外辐射：一般要求达到-60-60到到-70dB -70dB 在移动通信系统中，采用何种调制方式，要综合考虑上述在移动通信系统中，采用何种调制方式，要综合考虑上述各种因素。各种因素

4、。5Mobile Communication Theory要求要求v 信源编码的原理和应用；信源编码的原理和应用；v 在蜂窝移动通信中对调制解调技术的要求；在蜂窝移动通信中对调制解调技术的要求；v 频移键控信号的相位连续性对信号功率谱的影响；频移键控信号的相位连续性对信号功率谱的影响；v MSKMSK和和GMSKGMSK信号特点和功率谱特性；信号特点和功率谱特性；v QPSKQPSK、OQPSKOQPSK和和 -QPSK -QPSK信号特点和功率谱特性；信号特点和功率谱特性；v 传输系统的非线性对各种传输系统的非线性对各种QPSKQPSK信号的影响。信号的影响。46Mobile Communi

5、cation Theory.2 .2 最小移频键控最小移频键控MSK MSK 3.2.1 3.2.1 相位连续的相位连续的2FSK 2FSK 3.2.2 MSK3.2.2 MSK信号的相位路径、频率及功率谱信号的相位路径、频率及功率谱7Mobile Communication Theory3.2.1 3.2.1 相位连续的相位连续的2FSK 2FSK 2FSK2FSK信号信号 设要发送的数据为ak=1,码元长度为Tb。在一个码元时间内，它们分别用两个不同频率f1, f2的正弦信号表示，例如:11221:( )cos()(1)1:( )cos()kFSKbbkFSKasttkTtkTastt 式

6、中 11222,2ff,定义载波角频率(虚载波) 为：122()/2ccf1, 2对c 的角频偏为： 122|/2ddf8Mobile Communication Theory3.2.1 3.2.1 相位连续的相位连续的2FSK2FSK定义调制指数h:12|22/bdbdbhffTfTfR根据ak ,h ,Tb可以重写一个码元内 2FSK信号表达式:( )cos()coscos( )FSKckdkckkbckhsttattatTtt 式中 称作附加相位。 ( )(1)kkkbbbhtakTtkTT 9Mobile Communication Theory3.2.1 3.2.1 相位连续的相位连

7、续的2FSK2FSK附加相位是附加相位是t t的线性函数，的线性函数，其中斜率为其中斜率为 , ,截距为截距为 ，其特性如图，其特性如图3.2 3.2 /kbah Tk 产生2FSK信号两种不同的方法：开关切换方法相位不连续和调频相位连续），如图3.3(a) 开关切换(b) 调频方式图 3.3 2FSK信号的产生ak11cost22cost2( )FSKStak(t)FM2( )FSKSt10Mobile Communication Theory3.2.1 3.2.1 相位连续的相位连续的2FSK2FSK 所谓相位连续是指不仅在一个码元持续期间相位连续，而且在从码元ak-1到ak转换的时刻kT

8、b，两个码元的相位也相等，即1()()kbkbTT11(1)kbkkbkbbhhakTakTTT即这样就要求满足关系式: 11kkkkaah k11Mobile Communication Theory3.2.1 3.2.1 相位连续的相位连续的2FSK2FSK 即要求当前码元的初相位由前一码元的初相位、当前码元ak和前一码元ak-1来决定。 这关系就是相位约束条件。这两种相位特性不同的FSK信号波形如图3.4所示。 s2FSK(t)b(t)f1f1f1f2f2f2111000(a) 相位不连续的FSK波形22cos()t11cos()t(b) 相位连续的FSK波形b(t)111000s2FS

9、K(t)c(t)f1f1f1f2f2f2( ) t（载波）图 3.4 2FSK信号的波形12Mobile Communication Theory3.2.1 3.2.1 相位连续的相位连续的2FSK2FSK 由图3.4可以看出，相位不连续的2FSK信号在码元交替时刻，波形是不连续的，而CPFSK信号是连续的，这使得它们的功率谱特性很不同。图3.5分别是它们的功率谱特性例子。（a) 相位不连续的2FSK的功率谱RbTb=10123-1-20.040.080.120.16f Tbh=1.5h=0.8x=( f-fc)Tb0123-1-2x=(f-fc)Tbh=0.8h=1.5h=0.50.20.4

10、0.60.81（b)相位连续的2FSK的功率谱图 3.5 2FSK信号的功率谱13Mobile Communication Theory3.2.1 3.2.1 相位连续的相位连续的2FSK2FSK 可以发现，在相同的调制指数可以发现，在相同的调制指数h h情况下，情况下，CPFSKCPFSK的带宽要比一般的的带宽要比一般的2FSK2FSK带宽要窄。这意味着前者的带宽要窄。这意味着前者的频带效率要高于后者。频带效率要高于后者。 随着调制指数随着调制指数h h的增加，信号的带宽也在增加。的增加，信号的带宽也在增加。从频带效率考虑，调制指数从频带效率考虑，调制指数h h不宜太大。但过小又不宜太大。但

11、过小又因两个信号频率过于接近而不利于信号的检测。所因两个信号频率过于接近而不利于信号的检测。所以应当从它们的相关系数以及信号的带宽综合考虑。以应当从它们的相关系数以及信号的带宽综合考虑。14Mobile Communication Theory2FSK信号的归一化互相关系数可以求得如下为方便讨论，令它们的初相为零）： 120sin 2sin 22coscos(2)(2)bTc bd bbc bd bTTttdtTTT通常总是cTb =2fc/fb 1,或cTb=n，因此略去第一项，得到 1212sin2sin2 ()sin222 ()2d bbd bbTffThTffTh-h关系曲线如图3.6

12、。 3.2.1 3.2.1 相位连续的相位连续的2FSK2FSK15Mobile Communication Theory从图中可以看出，当调制指数h=0.5，1，1.5，.时，=0, 即两个信号是正交的。h=0.5的CPFSK就称作最小移频键控MSK。它是在两个信号正交的条件下，对给定的Rb有最小的频差。3.2.1 3.2.1 相位连续的相位连续的2FSK2FSK图 3.6 2FSK信号的相关系数010.511.5h16Mobile Communication Theory3.2.2 MSK3.2.2 MSK信号的相位路径、频率及功率谱信号的相位路径、频率及功率谱由于h=1/2，MSK的相位

13、约束条件就是112kkkkaak由于|ak-ak-1|总为偶数，所以初始相位为零时，其后各码元的初相位为的整数倍。相位路径的例子如图3.7所示，其中初始相位为零。图中可以看到的取值为0，-、-、-、3、.（k=0,1,2.）。 1.1.相位路径相位路径图 3.7 附加相位的相位路径t/Tbk03223-1-1-1+1+1+1+1123456.( ) t17Mobile Communication Theory3.2.2 MSK3.2.2 MSK信号的相位路径、频率及功率谱信号的相位路径、频率及功率谱在MSK信号中，码元速率Rb=1/ Tb、峰值频偏fd和两个频率f1、f2存在一定的关系。 21

14、2122 ()22 ()c bc bbd bd bbTf Tff TmTf Tff Tn当给定码元速率Rb时可以确定各个频率如下：21/4(1)/4(1)/4cbbbfm RfmRfmR即载波频率应当是Rb/4的整数倍。 2.MSK2.MSK的频率关系的频率关系18Mobile Communication Theory3.2.2 MSK3.2.2 MSK信号的相位路径、频率及功率谱信号的相位路径、频率及功率谱3.MSK3.MSK的功率谱的功率谱MSK的功率谱为 2222cos21614cbbMSKcbffTA TWfffT式中A为信号的幅度。功率谱特性如图3.8所示。为便于比较，图中也给出一般

15、2FSK信号的功率谱特性。 由图可见，MSK 信号比一般2FSK信号有更高的带宽效率。 图 3.8 MSK的功率谱-2-1012-40-200MSK2FSKf/Rb19Mobile Communication Theory3.3 3.3 高斯最小移频键控高斯最小移频键控GMSKGMSK GMSK是一种恒包络调制方式，可以采用功率效率高而便宜的非线性功率放大器，这使用户单元手机的价格比较低，有利于当时移动电话的普及。 3.3.1 3.3.1 高斯滤波器的传输特性高斯滤波器的传输特性 3.3.2 GMSK3.3.2 GMSK信号的波形和相位路径信号的波形和相位路径 3.3.3 GMSK3.3.3

16、GMSK信号的调制与解调信号的调制与解调3.3.4 GMSK3.3.4 GMSK功率谱功率谱 20Mobile Communication Theory3.3.1 3.3.1 高斯滤波器的传输特性高斯滤波器的传输特性GMSK就是基带信号经过高斯低通滤波器的MSK，如图3.9b(t)MSK高斯低通滤波器q(t)GMSK( )St图 3.9 GMSK信号的产生21Mobile Communication Theory3.3.1 3.3.1 高斯滤波器的传输特性高斯滤波器的传输特性高斯滤波器具有指数形式的响应特性，其中幅度特性为 22(/)( )faH fe冲激响应为 2ath tae令Bb为H(f

17、)的3dB带宽，因为H(0)=1，则有H(f)|f=Bb=H(Bb)=0.707,可以求得a:2/ln21.69861.7bbbaBBB给定xb ,就可以计算出H(x)、h()并画出它们的特性曲线如图3.10。 22Mobile Communication Theory3.3.1 3.3.1 高斯滤波器的传输特性高斯滤波器的传输特性令=t/ Tb ，并把a=1.7 Bb代入3.15并设Tb =1,则有设要传输的码元长度为Tb,速率为 Rb=1/Tb，以Rb为参考，对f归一化: x= f/ Rb = fTb ，则归一化3dB带宽为：/bbbbbxBRB T这样，用归一化频率表示的频率特性就为H(

18、x)： 22/1.7/1.7bbfBxxHxee2(5.3)()3.01bxbhx e图 3.10 高斯滤波器特性(a ) 频率特性00.20.40.60.811.2X=f /RbXb=0.7Xb=0.35Xb=0.2H(X)-3-2-10123(b) 时间特性00.511.522.5-3-2-10123Xb= 0.2Xb=0.35Xb=0.7/bt T( )h23Mobile Communication Theory3.3.2 GMSK3.3.2 GMSK信号的波形和相位路径信号的波形和相位路径 设要发送的二进制数据序列bk( bk =1)所用线路码为NRZ码，码元起止时刻为Tb的整数倍,此

19、基带信号经过高斯滤波器后输出为( )(/2)kbbkq tb g tkTT信号对调频器调频，输出为( )cos 22( )cos 2( )tcfmcs tf tkqdf tt附加相位为( )( )( )( )()( )bbkTttfffkTbtkqdkqdkqdkTt 24Mobile Communication Theory3.3.2 GMSK3.3.2 GMSK信号的波形和相位路径信号的波形和相位路径在一个码元结束时，相位的增量取决于在该码元期间q(t)曲线下的面积Ak：(1)(1)/2( )()bbbbkTkTkNkffbbfkn k NkTkTkq t dtkg tkTTdt k A

20、例如图3.13，xb =0.3,截取g(t)的长度为3Tb(N=1)的情况。在bk期间内，q(t)曲线只由bk及其前后一个码元bk-1、bk+1所确定。当这三个码元同符号时，Ak有最大值Amax，设计调频器的参数kfm 使maxmax/2fk A。这样调频器输出就是一个GMSK信号。 25Mobile Communication Theory3.3.2 GMSK3.3.2 GMSK信号的波形和相位路径信号的波形和相位路径kTb(k+1)Tb(k-1)Tb(k+2)Tbq(t)bk-1+1bk+1bk+1+1Ak=Amax图 3.13 q(t)曲线下的面积最大+ 1+1+ 1+ 1+1-1-1+

21、 1+1-1+1-1+1-1+1+1-1-1-1-1+1-1-1-10/2kTb(k +1) Tbt/2图 3.14 相位的8种状态26Mobile Communication Theory3.3.2 GMSK3.3.2 GMSK信号的波形和相位路径信号的波形和相位路径 经过预滤波后的基带信号q(t),相位函数(t)和GMSK信号的例子如图3.15。 图 3.15 GMSK信号波形/2/203 /2+1+1+1+1+1+1+1+1-1-1-1-1-1-1-1-1q(t)b(t)Tb/2/2 ( ) tSGMSK(t)27Mobile Communication Theory3.3.3 GMSK

22、3.3.3 GMSK信号的调制与解调信号的调制与解调由于( )cos( )cos( )tGMSKcfcsttkqdttcos ( )cossin ( )sincctttt因此常常采用正交调制方法。在实际的应用中可以事先 制造cos ( ) tsin ( ) t和两张表，根据输入数据通过查表读出相应的数值，得到相应的 cos ( ) t和sin ( ) t波形。GMSK 正交调制方框图如图3.16所示。1.调制调制28Mobile Communication Theory3.3.3 GMSK3.3.3 GMSK信号的调制与解调信号的调制与解调D/Acos ( ) t表sin( ) t表地址形成D

23、/Asinctcosct+- -( )GMSKstb(t)sI(t)sQ(t)图 3.16 GMSK正交调制cos ( ) tsin ( ) tSI(t)( )GMSKStb(t)SQ(t)图 3.17 GMSK正交调制的各点波形29Mobile Communication Theory3.3.3 GMSK3.3.3 GMSK信号的调制与解调信号的调制与解调 GMSK可以用相干方法解调,也可以用非相干方法解调。这里介绍一比特延迟差分解调方法非相干解调）,其原理如图3.18。 2. 解调解调设接收到的信号为 ( )( )( )cos( )GMSKcs tstA ttt则W(t)为迟延Tb/2抽样

24、判决低通滤波( )GMSKSt( )W t( )x t( )y t( )b t图 3.18 GMSK 1bit延迟差分解调原理图30Mobile Communication Theory3.3.3 GMSK3.3.3 GMSK信号的调制与解调信号的调制与解调( )( )cos()()/2cbbW tA ttTtT和s(t)相乘得x(t) ( )( )( )1( ) ()sin( )()sin 2( )()2bbc bcc bbx ts t W tA t A tTttTTtTttT经过低通滤波同时考虑到 2c bTn，得到y(t) 1( )( ) ()sin( )()21( ) ()sin( )

25、2bbc bby tA t A tTttTTA t A tTt31Mobile Communication Theory3.3.3 GMSK3.3.3 GMSK信号的调制与解调信号的调制与解调式中( )( )()btttT是一个码元的相位增量。在t=(k+1)Tb时刻对y(t)抽样得到y(k+1)Tb)，它的符号取决于(1)bkT的符号,判决准 则为(1)0bykT(1)bkT即0判决解调的数据为 kb=+1(1)bkT即0判决解调的数据为 kb(1)0bykT=-1解调过程的各波形如图3.19所示，其中设A(t)为常数。 32Mobile Communication Theory3.3.3

26、GMSK3.3.3 GMSK信号的调制与解调信号的调制与解调b(t)( )W t( )S t( )( )S t W t( )y t()by kT( )b tTb图 3.19 GMSK解调过程各点波形33Mobile Communication Theory3.3.4 GMSK3.3.4 GMSK功率谱功率谱对GMSK信号功率谱的分析是比较复杂的，图3.20是计算机仿真得到xb =0.5、1和xb =（MSK的功率谱。 从图中可见，随着从图中可见，随着xb xb 的减小频谱效率越的减小频谱效率越高，但高，但xbxb过小会使码间干扰过小会使码间干扰ISIISI添加。添加。 GMSK GMSK 最吸

27、引人的地方是具有恒包络特性，功率效率高，可用最吸引人的地方是具有恒包络特性，功率效率高，可用非线性功率放大器和非相干检测。非线性功率放大器和非相干检测。GMSK GMSK 的缺点是频谱效率还不够的缺点是频谱效率还不够高。在北美，频率资源紧缺，系统采用具有更高频谱效率的调制高。在北美，频率资源紧缺，系统采用具有更高频谱效率的调制方式，这就是方式，这就是/4-QPSK/4-QPSK。图 3.20 GMSK功率谱012345MSKxb=0.5xb=1dB( f fc)Tb-150-100-50050()bx 34Mobile Communication Theory3.4 QPSK3.4 QPSK调

28、制调制3.4.1 3.4.1 二相调制二相调制BPSK BPSK 3.4.2 3.4.2 四相调制四相调制QPSK QPSK 3.4.3 3.4.3 偏移偏移QPSKOQPSKQPSKOQPSK3.4.4 /4-QPSK 3.4.4 /4-QPSK 35Mobile Communication Theory3.4.1 3.4.1 二相调制二相调制BPSKBPSK1.1.二相调制信号二相调制信号SBPSK(t) SBPSK(t) 在二进制相位调制中，二进制的数据bk=1可以用相位不同取值表示，例如 ( )cos(1)BPSKckbbsttkTtkT 其中011kkkbb 由于cos()coscc

29、tt ，所以BPSK信号一般也可以表示为 ( )( )cosBPSKcstb tt36Mobile Communication Theory3.4.1 3.4.1 二相调制二相调制BPSKBPSK 设二进制的基带信号b(t)的波形为双极性NRZ码,BPSK信号的波形如图3.22所示。 00Tb0ttt-1+A-A+A-A+1b(t)s2PSK(t)cosAt10110图 3.22 BPSK波形37Mobile Communication Theory3.4.1 3.4.1 二相调制二相调制BPSKBPSK功率谱功率谱 BPSK 信号是一种线性调制，当基带波形为NRZ码时，其功率谱如图3.23所

30、示。 如图，基带波形为如图，基带波形为NRZNRZ码时码时 BPSK BPSK信号有较大的副瓣，副瓣的总功率信号有较大的副瓣，副瓣的总功率约占信号的总功率约占信号的总功率10%10%，带外辐射严重。，带外辐射严重。 为了减小信号带宽，可考虑用为了减小信号带宽，可考虑用M M进制代替二进制。进制代替二进制。图 3.23 NRZ基带信号的BPSK信号功率谱 -40-30-20-100fcfc+Rbfc+2Rbfc-2Rbfc-RbdB38Mobile Communication Theory3.4.2 3.4.2 四相调制四相调制QPSKQPSKQPSKQPSK信号信号 在QPSK调制中，在要发送

31、的比特序列中,每两个相连的比特分为一组构成一个4进制的码元，即双比特码元。双比特码元的4种状态用载波的四个不同相位(k=1,2,3,4)表示。这种对应关系叫做相位逻辑。例如 QPSK信号可以表示为： ( )cos1,2,3,4(1)QPSKckssstAtkkTtkT 其中A为信号的幅度， c为载波频率。 +1+1+1+1-1-1-1-1双极性表示bkakk/45 /47 /43 /4S2S1S3S4参考矢量/4/4图 3.25 QPSK的一种相位逻辑39Mobile Communication Theory3.4.2 3.4.2 四相调制四相调制QPSKQPSKQPSKQPSK信号产生信号产

32、生 QPSK信号可以用正交调制方式产生。 把串行输入的ak，bk分开进入两个并联的支路I支路同相支路和Q支路正交支路），分别对一对正交载波进行调制，然后相加便得到QPSK信号。 图 3.26 QPSK正交调制原理图串/并变换+- -cosctIk=akQk=bkak,bk.sQPSK(t)SI(t)SQ(t)I(t)Q(t)sinctabd(t)I(t)Q(t)SI(t)SQ(t)SQPSK(t)TbTS双比特码元图 3.27 QPSK调制器各点波形40Mobile Communication Theory3.4.2 3.4.2 四相调制四相调制QPSKQPSKQPSKQPSK信号的功率谱和带

33、宽信号的功率谱和带宽正交调制产生QPSK信号实际上是把两个BPSK信号相加。它们有相同的功率谱 ，带宽也为B=Rb。频带效率B/Rb则提高为1。已调信号功率谱的副瓣仍然很大 ，在两个支路加入升余弦特性低通滤波器(如图3.29)，以减小已调信号的副瓣。 图 3-28 QPSK的限带传输I(t)ak,bksQPSK(t)S/PcosctSQ(t)-+SI(t)LPFsinctLPFQ(t)图 3-29 升余弦滤波特性0sT21sT2112sTsT2)1 (sT2)1 (sT21Tsf)(fHrcTs/241Mobile Communication Theory3.4.2 3.4.2 四相调制四相调

34、制QPSKQPSKQPSKQPSK信号的包络特性和相位跳变信号的包络特性和相位跳变 当基带信号为方波脉冲当基带信号为方波脉冲NRZ时，时，QPSK信号具有信号具有恒包络特性。由升余弦滤波器形成的基带信号是连续的波恒包络特性。由升余弦滤波器形成的基带信号是连续的波形形,但但 QPSK信号的包络也不再恒定。信号的包络也不再恒定。QPSK是一种相位不连续的信号是一种相位不连续的信号,在码元转换的时刻，在码元转换的时刻，信号的相位发生跳变。通过星座图可以看出跳变的幅度为信号的相位发生跳变。通过星座图可以看出跳变的幅度为180和和90。图 3-32 QPSK信号相位跳变245IQ3+1+1-1-142M

35、obile Communication Theory3.4.3 3.4.3 偏移偏移QPSKQPSKOQPSKOQPSK）把QPSK两个正交支路的码元时间上错开Ts/2=Tb，这样每经过Tb时间，只有一个支路的符号发生变化，因此相位的跳变就被限制在90，减小了信号包络的波动幅度。功率谱和带宽效率不变。调制原理图和相位跳变路径为： 图 3-34 OQPSK信号相位跳变路径IQ+1+1-1-1S/PTbLPFLPFcosctsinct+- -SOQPSK(t)输入数据图 3-35 OQPSK调制器原理图43Mobile Communication Theory3.4.4 /4-QPSK3.4.4

36、/4-QPSK /4-QPSK兼顾频带效率、包络波动幅度小和能采用差分检测.它的相位跳变最大幅度大于OQPSK而小于QPSK，只需45和，因此信号包络波动幅度大于OQPSK而小于QPSK。 采用差分编码的, /4-QPSK就称作/4-DQPSK。44Mobile Communication Theory3.4.4 /4-QPSK3.4.4 /4-QPSK/4-DQPSK/4-DQPSK信号产生信号产生 /4-DQPSK可采用正交调制方式产生。其原理图如图3.37所示 相位差分编码就是输入的双比特SI和SQ的4个状态用4个 值来表示。其相位逻辑如表3.2所示。所传输的信息包含在两个相邻的载波相位

37、差之中。 k图 3-37 调制器/4DQPSK LPFLPF差分相位编码S/PSISQUkVksinctcosctSQPSK(t)+- -输入数据kUkV45图 3-39 DQPSK相位跳变/4IQ342510Mobile Communication Theory3.4.4 /4-QPSK3.4.4 /4-QPSK/4-DQPSK/4-DQPSK信号的相位跳变信号的相位跳变434可能的取值有个：，由两个彼此偏可能的取值有个：，由两个彼此偏移的两个移的两个QPSK星座图构成，相位的跳变总是在星座图构成，相位的跳变总是在这两个星座图之间交替进行，跳变的路径如图这两个星座图之间交替进行，跳变的路径如

38、图3.39的虚线所示。的虚线所示。 446Mobile Communication Theory3.5 3.5 正交频分复用正交频分复用OFDMOFDM3.5.1 3.5.1 概述概述3.5.23.5.2正交频分复用的原理正交频分复用的原理 3.5.33.5.3正交频分复用的正交频分复用的DFTDFT实现实现3.5.43.5.4OFDMOFDM的应用的应用 47Mobile Communication Theory3.5.13.5.1概述概述系统把整个可用信道频带划分为N个带宽为的子信道。把N个串行码元变换为N个并行的码元，分别调制这N个子信道载波进行同步传输，这就是频分复用。若子信道的码元速

39、率1/Tsf ,避免严重的码间干扰。另外若频谱允许重叠，提高频带效率 ，如图3.49所示。扩展了码元的长度T，远远大于信道的时延，减小时延扩展对信号传输的影响。48Mobile Communication Theory3.5.2 3.5.2 正交频分复用的原理正交频分复用的原理如果子载波的间隔等于并行码元长度的倒数1/Ts和使用相干检测，采用子载波的频谱重叠可以使并行系统获得更高的带宽效率。这就是正交频分复用。图 3-50 OFDM系统0costd(0)1cosNt串并变换复 用D(t)串行数据信道0cost1cosNtdtdtdt(0)d并串变换数据译码器( )d n1cost1cost(1

40、)d(1)d N d(1)d(N-1)d(n)49Mobile Communication Theory设串行的码元周期为ts，速率为rs=1/ts。经过串并变换后N个串行码元被转换为长度为Ts=Nts、速率为Rs=1/Ts=1/Nts =rs/N的并行码。N个码元分别调制N个子载波fn :0(0,1,2,.,1)nffn fnN式中f1/1/ssfTNt 为子载波的间隔，设计等于 它是OFDM系统的重要设计参数之一。这样当f01/Ts时，各子载波是两两正交的，即 01sin(2)sin(2)0sTkkjjsf tf tdtT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：3

41、.5.2 3.5.2 正交频分复用的原理正交频分复用的原理50Mobile Communication Theory3.5.2 3.5.2 正交频分复用的原理正交频分复用的原理10( )( )cos(2)NnnD td nf t 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：12000( )( ) 2cos( )2(cos)( )ssTTNknnd kD ttdtd ntdtd k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)+j b(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