通信原理教学课件：第8章 现代通信传输技术

1、2022/7/151/29通信原理第8章 现代通信传输技术8.1 最小频移键控(MSK)和 高斯MSK(GMSK)2/292022/7/158.1 最小频移键控(MSK)和高斯MSK(GMSK)3/292022/7/15MSK信号具有如下特点：(1)MSK信号是连续相位的2FSK信号的特例。(2)MSK是恒包络信号；(3)在任何码元期间，两个载波具有满足正交的最小频差；恒包络且频带集中4/292022/7/158.1.1 连续相位FSK（CPFSK） 1.用模拟调频的方式产生连续相位MFSK： 其中， 为M进制的PAM基带信号是信息符号 m(t) 在 t =nT 时刻是不连续的，但是 m(t)

2、 的积分是连续函数。T=Ts，M进制码元宽度 5/292022/7/15M进制调频瞬时频率为： 为平均载频（虚拟载频）其中： 为相邻频差的一半如当 时，6/292022/7/15CPFSK相位:定义是数字调制指数：归一化频差T - M进制码元宽度 7/292022/7/15是直到 的累积相位当t在第n个符号区间nT ,(n+1)T 中，相位为即8/292022/7/15例8.1 假定二进制数据序列为101101，试绘出CPFSK信号的相位轨迹。1 0 1 1 0 1t(t)相位轨迹图9/292022/7/152. CPFSK可视为连续调相信号 Continuous PM，或CPM10/2920

3、22/7/158.1.2 最小频移键控（MSK） ( Minimum-Shift Keying )1. MSK 的定义：是2进制CPFSK，两个载波信号在比特间隔内相互正交，具有最小调制指数：证明 : 是正交2CPFSK所允许的最小调制指数2CPFSK 的两个载波：11/292022/7/15波形相关系数:12/292022/7/15 ，即 时 , 称 在0,T 内正交。13/292022/7/15它的相位可以表示为： MSK带通信号可表示为： MSK信号的表达式在时间间隔 内，2CPFSK的相位为 14/292022/7/15在 时，码元信号的频率为 码元频差为： 在任意区间 中与0、1代码

4、对应的两个信号码元可以表示为 峰峰频偏15/292022/7/15因此，在每个比特间隔内载波相位变化 或1 1 1 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 1例 输入的数据请给出MSK信号可能的相位轨迹，令 an=+1 +1 +1 -1 -1 +1 +1 +1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 +1 (t)t16/292022/7/15MSK信号具有如下特点：(1)MSK是恒包络信号；(2)两个载波频率为 ，调制指数 ；(3)在任何符号间隔区间中，两个码元信号正交；(4)附加相位 在一个码元时间中线性变化，变化量为 ；(5)MSK信号在符号转换时刻相位是连续的。峰值频偏17/292022

5、/7/152. 带预编码的MSK调制及其OQPSK形式图8.1.3 带预编码的MSK调制 (等效于2DPSK) 用模拟调制的方法产生MSK信号18/292022/7/15 用正交法产生MSK信号19/292022/7/15串/并速率减半速率减半-90o-90oT图8.1.4 MSK信号的OQPSK生成框图 所以，用正交法产生MSK信号，其同相路和正交路的基本脉冲波形都是余弦波，只是正交路比同相路延迟20/292022/7/15Type I MSK 正交分量波形21/292022/7/15例8.2 给定序列 bn说明MSK信号的正交合成过程 bn= -1 -1 +1 +1 -1 +1 -1 -1

6、 -1 -1 -1 -1 +1 +1 -1 -1 解：拆分序列bn，而后才是各波形如图8.1.5所示。 an= -1 +1 -1 +1 -1 -1 -1 +1 +1 +1 +1 +1 -1 +1 -1 +1 它与图中MSK波形的两种频率正好一一对应。 bn= +1 -1 -1 +1 +1 -1 +1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 +1 +1 -1 -1 计算bn预编码后的输出为22/292022/7/15图8.1.5 MSK信号的正交合成示例、OQPSK与QPSK波形+123/292022/7/153. 发送与接收方法（1）发送图8.1.4 MSK信号的OQPSK生成框图图8.1.3 带

7、预编码的MSK调制 (2DPSK)（2）接收MSK作为2FSK ，可以相干解调或非相干解调。MSK作为OQPSK ，可以用正交相干解调。用OQPSK解调时，MSK作为2DPSK ，可以用差分检测。24/292022/7/15旁瓣衰减比QPSK快4. MSK 信号的功率谱与带宽正频部分：25/292022/7/15图8.1.6 MSK信号的功率谱示意图（1）MSK带宽（2）MSK的功率谱旁瓣比QPSK或BPSK的衰落得快得多（3）基本带宽作业：1、 2（3）新（1）26/292022/7/158.1.3 GMSK ( 高斯最小频移键控 MSK)在数据作MSK调制之前，数据被滤波，滤波器具有高斯形

8、状的频率响应特性高斯低通滤波器 的传输函数为：在 GMSK 信号谱中有低的谱旁瓣其中， 与滤波器的3dB带宽 的关系可表示为 高斯低通滤波器MSK调制GMSK信号双极性矩形信号27/292022/7/15图8.1.10 GMSK信号的功率谱功率谱密度/dB归一化频率习惯上使用 BTs 来作为GMSK重要指标。其中，B为3dB带宽，Ts 为码元间隔。 GMSK比MSK信号的抗噪性能差 从谱利用率和误码率综合考虑，应该折衷选择。研究表明，BTs=0.25 对于无线蜂窝系统是一个很好的选择。 28/292022/7/15功率谱密度/dBMSKGMSKQPSK图 MSK、GMSK及QPSK信号的功率谱比较 29/292022/7/151. MSK信号具有如下特点：(