现代移动通信中调制技术的研究报告

1、-PAGE . z.- . -可修编- .毕业设计说明书(论文)设计(论文)题目:现代移动通信中调制技术的研究专 业:班 级:学 号:姓 名:指导教师:二一三年五月九日-. z.gnhfhr职业技术学院毕业设计论文任务书学生*班级专业设计或论文题目现代移动通信中调制技术的研究指导教师职称工作单位及所从事专业联系方式备 注设计论文容；对现代移动通信中调制技术进展分析研究，要求如下：1、介绍几种根本数字调制系统原理；2、介绍广泛应用在现代移动通信中新型数字调制系统原理；3、分析各种调制技术在现代移动通信中性能；4、撰写详细的毕业论文，观点明确，论据充足，层次清楚，不少于五千字。进度安排：2013.

2、2.12013.2.8， 承受任务、消化任务；2013.2.92013.2.18， 查阅、手机资料，酝酿方案；2013.2.192013.2.28，整理资料；2013.3.12013.3.8，中期检查；2013.3.92013.4.19整理思路，撰写论文；2013.4.202013.4.30，检查修改完善论文；2013.5.12013.5.9，准备辩论；2013.5.9辩论主要参考文献、资料(写清楚参考文献名称、作者、出版单位)：1 震强电信与电信系统人民邮电，20012 林晓焕现代通信技术交通大学，20043 易波现代通信导论国防科技大学，19974 瑞新现代通信概论国防工业，20055 绍

3、诚计算机通信网络理工大学，20016 文冬通信根底知识高等教育，20057 亚玲移动通信技术电子科技大学出版，2002审批意见教研室负责人：年 月 日-. z.- . -可修编- .目录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc355808402摘要 ，然后作相位计算。调制器表示如图5-2所示。逻辑电路LPD或匹配滤波器LPD或匹配滤波器带通滤波器本振图5-2GMSK相干解调框图5.3四相相移键控QPSK四相相移键控信号简称QPSK，意为正交相移键控，是一种数字调制方式。它分为绝对相移和相对相移两种。由于绝对相移方式存在相位模糊问题，所以在实际中主要采用相对移相方式QD

4、PSK。它具有一系列独特的优点，目前已经广泛应用于无线通信中，成为现代通信中一种十分重要的调制解调方。5.3.1QPSK的根本原理QPSK信号可以看成是对两个正交的载波进展多电平双边带调制后所得信号的叠加，因此可以用正交调制的方法得到QPSK信号。QPSK信号的星座如图5-3所示：图5-3QPSK信号星座图MPSK调制中最常用的是4PSK又称QPSK。数字相位调制PSK是角度调制、恒定幅度数字调制的一种方式，通过改变发送波的相位来实现，除了其输入信号以及输出的相位受限制以外，PSK与传统的相位调制相似。5.3.2QPSK的调制原理四相相位键控QPSK也称之为正交PSK，其调制及解调原理如图5-

5、4所示。从图5-4中可以看出：如果输入的二进制信息码流假设+1V为逻辑1，-1V为逻辑0串行进入比特别离器，产生2个码流以并行方式输出，分别被送入I正交支路通道及Q同相支路通道，又各自经过一个平衡调制器，与一个和参考振荡器同频的正交的载波调制形成了四相相移键控信号即得到平衡调制器的输出信号后，经过一个带通滤波器，然后再进展信号叠加，可以得到已经调制的QPSK信号。电平产生载波发生器串并变换90度移相电平产生二进信息已调信号AcosfctAsinfctI(t)Q(t)图5-4QPSK调制原理MPSK也可以采用其他方法实现调制。如QPSK的相位选择法调制器。另一种调制方法是脉冲插入法。5.3.3Q

6、PSK解调原理QPSK的4种I，Q组合为 0 0，0 1，1 0和1 1输出相位有相等的幅度，而且2个相邻的相位相差值为90度，信号相位移可以偏移45度和-45度，接收端仍可以得到正确的解码。实际中数字输入电压必须比峰值载波电压高出很多，以确保平衡调制器的正常工作。经过调制的信号通过信道传输到达用户端，需要进展解调，这一过程是与调制相类似的逆过程。首先，QPSK信号经过功率别离器形成两路一样的信号，进入乘积检波器，用两个正交的载波信号实现相干解调，然后各自通过一个低通滤波器得到低频和直流的成分，再经过一个并行-串行变换器，得到解调信号。5.4交织正交相移键控OQPSK5.4.1OQPSK根本原

7、理交织正交相移键控(OQPSK)是继QPSK之后开展起来的一种恒包络数字调制技术，是OQPSK的一种改良形式，也称为偏移四相相移键控(offset-QPSK)。它和QPSK有眷同样的相位关系，也是把输入码流分成两路，然后进展正交调制。随着数字通信技术的开展和广泛应用，人们对系统的带宽、频谱利用率和抗干扰性能要求越来高。而与普通的OQPSK比拟，交织正交相移键控的同相与正交两支路的数据流在时问上相互错开了半个码元周期，而不像OQPSK那样I、Q两个数据流在时间上是一致的(即码元的沿是对齐的)。由于OQPSK信号中的I(同相)和Q(正交)两个数据流，每次只有其中一个可能发生极性转换，所以，每当一个

8、新的输入比特进入调制器的I或Q信道时，其输出的OQPSK信号中只有0、90三个相位跳变值，而根本不可能出现180相位跳变。所以频带受限的OQPSK信号包络起伏比频带受限的QPSK信号要小，而经限幅放大后的频带展宽也少，因此，OQPSK性能优于QPSK。实际上，OQPSK信号也叫做时延的QPSK信号。一般情况下QPSK信号两路正交的信号是码元同步的，而OQPSK信号与QPSK信号的区别在于其正交的信号错开了半个码元。对于恒包络调制技术，由于一个已调制的信号频谱特性与其相位路径有着密切的关系。因此，为了控制已调制的信号频率特性，就必须控制它的相位特性。恒包络调制技术的开展正是围绕着进一步改善已调制

9、的相位路径这一中心进展的。5.4.2OQPSK的调制原理串/并转换LPFLPF延迟BPF输入IQ图5-5OQPSK信号产生原理图OQPSK信号的产生原理可用图5-5来说明。在图5-5中，Tb/2的延迟电路用于保证I、Q两路码元能偏移半个码元周期。BPF的作用则是形成QPSK信号的频谱形状，并保持包络恒定。OQPSK的解调原理OQPSK信号可采用正交相干解调方式解调，其解调原理如图5-6所示。由图5-6可以看出，OQPSK与QPSK信号的解调原理根本一样，其差异仅在于对Q支路信号抽样判决时间比I支路延迟了Tb/2，这是因为在调制时，Q支路信号在时间上偏移了Tb/2，所以抽样判决时刻也相应偏移Tb

10、/2，以保证对两支路的交织抽样。LPFLPF抽样判决抽样判决串并交换延迟输出定时脉冲图5-6OQPSK解调原理图5.5正交频分复用OFDM5.5.1OFDM概述正交频分复用，多载波调制的一种。将信道分成假设干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制到在每个子信道上进展传输。正交信号可以通过在接收端采用相关技术来分开，这样可以减少子信道之间的相互干扰。每个子信道上的信号带宽小于信道的相关带宽，因此每个子信道上的可以看成平坦性衰落，从而可以消除符号间干扰。而且由于每个子信道的带宽仅仅是原信道带宽的一小局部，信道均衡变得相对容易。在向3G/4G演进的过程中，OFDM是关键的技术之一，

11、可以结合分集，时空编码，干扰和信道间干扰抑制以及智能天线技术，最大限度的提高了系统性能。随着要求传输的码元速率不断提高，传输带宽也越来越宽。今日多媒体通信的信息传输速率要求已经到达假设干Mb/s，并且移动通信的传输信道可能是在大城市中多径衰落严重的无线信道。为了解决这个问题，并行调制的体制 再次受到重视。 正交频分复用OFDM就是在这种形势下得到开展的。OFDM也是一类多载波并行调制的体制。它和20世纪50年代类似系统的区别主要有：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局部重叠；2各路已调信号是严格正交的，以便接收端能完全地别离各路信号；3每路子载波的调制是多进制调制；

12、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。OFDM的缺点主要有两个：对信道产生的频率偏移和相位噪声很敏感；信号峰值功率和平均功率的比值较大，这将会降低射频功率放大器的效率。5.5.2OFDM的根本原理OFDM信号采用多进制、多载频、并行传输的主要优点是使传输码元的的持续时间大为增长，从而提高了信号的抗多径传输能力。为了进一步克制码间串扰的影响，一般利用计算IDFT时添加一个循环前缀的方法，在OFDM的相邻码元之间增加一个保护间隔，使相邻码元别离。5.6正交幅度调制QAM我们在单独使用振幅或相位携带信息时，不能充分地利用信号平面。采用多进制振幅调制时，矢量

13、端点在一条轴上分布，采用多进制相位调制时，矢量端点在一个圆上分布。随着进制数M的增大，这些矢量断点之间的最小距离也随之减小。为了充分地利用整个平面。将矢量端点重新合理地分布，在不减小最小距离的情况下，增加信号矢量的端点数目。我们可以采用振幅与相位相结合的调制方式，这种方式常称为数字复合调制方式。一般的复合调制称为幅相键控APK。两个正交载波幅相键控称为正交幅度调治MQAM。MQAM有4QAM，8QAM，16QAM，64QAM等多种。5.7数字调制技术的应用MSK和GMSK都属于改良的FSK体制，它们能够消除FSK体制信号的相位不连续性，并且信号是严格正交的。此外，GMSK信号的功率谱密度比MS

14、K信号的更为集中。GMSK调制方式是由日本国际电报公司提出的。有较好的功率频谱特性，较忧的误码性能，特别是带外辐射小，很适用于工作在VHF和UHF频段的移动通信系统。由于数字信号在调制前进展了Gauss预调制滤波，调制信号在交越零点不但相位连续，而且平滑过滤，因此GSMK调制的信号频谱紧凑、误码特性好，在数字移动通信中得到了广泛使用，如现在广泛使用的GSM移动通信体制就是使用GMSK调制方式。 QPSK是一种频谱利用率高、抗干扰性强的数调制方式, 它被广泛应用于各种通信系统中. 适合卫星播送。例如，数字卫星电视DVB2S 标准中，信道噪声门限低至4.5 dB，传输码率到达45M b/s，采用Q

15、PSK 调制方式，同时保证了信号传输的效率和误码性能。QPSK数字电视调制器采用了先进的数字信号处理技术，接收端可直接用数字卫星接收机进展接收。它不但能取得较高的频谱利用率，具有很强的抗干扰性和较高的性能价格比，而且和模拟FM微波设备也能很好的兼容。OQPSK是QPSK的改良型。它与QPSK有同样的相位关系，也是把输入码流分成两路，然后进展正交调制。不同点在于它将同相和正交两支路的码流在时间上错开了半个码元周期。由于两支路码元半周期的偏移，每次只有一路可能发生极性翻转，不会发生两支路码元极性同时翻转的现象。因此，OQPSK信号相位只能跳变0,90,不会出现180的相位跳变。OFDM信号是一种多

16、频率的频分调制体制。它具有优良的抗多径衰落能力，和对信道变化的自适应能力。适用于衰落严重的无线信道中。在美国的IEEE802.11a/g和欧洲的ETSI的HiperLAN/2中，均采用OFDM技术。IEEE802.11a工作在5GHz频带，IEEE802.11g工作在2.4GHz频带，它们采用OFDM调制技术，速率可达54Mb/s。 HiperLAN/2物理层应用了OFDM和链路自适应技术，媒体接入控制MAC层采用面向连接、集中资源控制的TDMA/TDD方式和无线ATM技术，最高速率可达54Mb/s,实际应用最低也能保持在20Mb/s左右。总结数字调制解调技术在移动通信中占有非常重要的地位，随

17、着更多调制方式的使用，调制解调技术也在不断向前开展，并应用与各个领域。本文首先介绍了四种根本的二进制调制技术，即2ASK、2FSK、2PSK和2DPSK。现代移动通信中已经不在应用这写根本的数字调制技术，但是性能良好，开展迅速，应用广泛的新型调制技术都是由根本的数字调制技术开展和演进而来，因此掌握根本的数字调制技术对于我们研究新型调制技术尤为重要。本文重点研究了运用在现代移动通信中的新型调制技术，即MSK、GMSK、QPSK、OQPSK和OFDM，研究了其根本原理、调制解调原理、功率谱密度和误码率。对MSK信号和QPSK信号进展了分析，通过理论分析可得出以下结论：1MSK信号波形的振幅非常稳定

18、，相移较小，这与MSK的定义是相符的。另外，解调后的时域波形和源信号相比，除了有几个码元的延迟外，其信号波形与源信号波形是一致的，这说明MSK调制性能很好。抗干扰能力强，误码率较小。在MSK信号前进展预调制滤波Gauss从而得到GMSK信号，GMSK调制信号在交越零点不但相位连续，而且平滑过滤，因此GSMK调制的信号频谱紧凑、误码特性好，在数字移动通信中得到了广泛使用。2QPSK信号的频谱利用率高、抗干扰性较强，误码率也较小，但还是不能满足现代移动通信快速开展的要求，现代移动通信常使用正交差分移相键控调制，它对的最大相位跳变值介于OQPSK和QPSK之间。一方面它保持了信号包络根本不变的特性，降低了对于射频器件的工艺要求；另一方面，它可以采用非相干检测，从而大大简化了接收机的构造。