移动通信-第2讲-调制解调
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1、第二讲Mobile Communication第2页2022-5-30目目 录录第第1 1章章 概论概论 (2)(2)第第2 2章章 调制解调调制解调 第第3 3章章 移动信道的传播特性移动信道的传播特性 (3)(3)第第4 4章章 抗衰落技术抗衰落技术 (1) (1)第第5 5章章 组网技术组网技术 (4)(4)第第6 6章章 频分多址频分多址(FDMA)(FDMA)模拟蜂窝网模拟蜂窝网 第第7 7章章 时分多址时分多址(TDMA)(TDMA)数字蜂窝网数字蜂窝网 (4)(4)第第8 8章章 码分多址码分多址(CDMA)(CDMA)移动通信系统移动通信系统( (一一) (4) (4) 第第9
2、 9章章 码分多址码分多址(CDMA)(CDMA)移动通信系统移动通信系统( (二二) (1) (1)第第1010章移动通信的展望章移动通信的展望个人通信个人通信 (1)(1)第3页2022-5-30第二章第二章 调制解调调制解调2.1 概述概述2.2 数字频率调制数字频率调制2.3 数字相位调制数字相位调制2.4 正交振幅调制正交振幅调制第4页2022-5-302.1 概概 述述(1) 移动信道的特点移动信道的特点带宽有限：带宽有限：取决于可使用的频率资源和信道的传播特性。干扰和噪声大：干扰和噪声大：取决于移动通信工作的电磁环境。多径衰落多径衰落第5页2022-5-302.1 概概 述述(2
3、) 几个概念几个概念 频谱利用率（频谱利用率（bps/Hz）：）：高频谱利用率：带宽窄，主瓣窄，副瓣幅度低。 抗干扰（抗噪声、抗多径）：抗干扰（抗噪声、抗多径）：S/N大、误码率低。振幅和相位联合调制（振幅和相位联合调制（QAM）技术：）技术：另一类获得迅速发展的新的数字调制技术 。有方案建议在新一代移动通信系统中使用。第6页2022-5-302.1 概概 述述(3) 数字调制技术分类数字调制技术分类恒定包络调制（非线性调制）：恒定包络调制（非线性调制）：已调信号具有窄的功率谱，已调信号具有窄的功率谱，对设备放大器没有线性要求。但其频谱利用率相对线性调制对设备放大器没有线性要求。但其频谱利用率
4、相对线性调制较低。较低。线性调制：线性调制：要求通信设备从变频要求通信设备从变频, 放大到发射的过程中保持充放大到发射的过程中保持充分的线性。线性调制具有较高的频谱利用率，所以非常适合分的线性。线性调制具有较高的频谱利用率，所以非常适合于在有限频带内要求容纳越来越多用户的无线通讯系统。于在有限频带内要求容纳越来越多用户的无线通讯系统。第7页2022-5-302.1 概概 述述(3) 数字调制技术分类数字调制技术分类举例：举例：QPSK信号信号q假定每个符号的包络是矩形，即信号的包络是恒定的，此时已调信号的假定每个符号的包络是矩形，即信号的包络是恒定的，此时已调信号的频谱是无限宽。频谱是无限宽。
5、q然而实际信道总是限带的，因此在发送然而实际信道总是限带的，因此在发送QPSK信号时常常经过带通滤波信号时常常经过带通滤波.限带后的限带后的QPSK信号已不能保持恒定包络。信号已不能保持恒定包络。q相邻符号间发生相邻符号间发生180相移时，经限带后会出现包络为相移时，经限带后会出现包络为0的现象，如图的现象，如图2.0所示。所示。q这种现象在非线性限带信道中是特别不希望出现的，这种现象在非线性限带信道中是特别不希望出现的，第8页2022-5-302.1 概概 述述(3) 数字调制技术分类数字调制技术分类举例：举例：QPSK信号信号图2.0 QPSK限带前后的波形第9页2022-5-302.1
6、概概 述述(3) 数字调制技术分类数字调制技术分类 恒定包络调制（非线性调制）恒定包络调制（非线性调制）q 二进制频移键控（二进制频移键控（BFSK）q 最小频移键控（最小频移键控（MSK）q 高斯最小频移键控（高斯最小频移键控（GMSK）第10页2022-5-302.1 概概 述述(3) 数字调制技术分类数字调制技术分类 线性调制线性调制q 二进制相移键控（二进制相移键控（BPSK）q 差分相移键控（差分相移键控（DPSK）q 四相相移键控（四相相移键控（QPSK）q 交错正交相移键控（交错正交相移键控（OQPSK）q /4 QPSK第11页2022-5-302.1 概概 述述(3) 数字调
7、制技术分类数字调制技术分类 目前数字移动通信系统的调制技术（两大类）目前数字移动通信系统的调制技术（两大类）q 一类是以一类是以GSM为代表的，采用非线性的连续相位调制为代表的，采用非线性的连续相位调制CPM中的高斯滤波的最小频移键控中的高斯滤波的最小频移键控GMSK，它避开了线性要求，它避开了线性要求，可使用效率高的可使用效率高的C类功率放大器，大大降低了放大器的成本类功率放大器，大大降低了放大器的成本，但是实现复杂。，但是实现复杂。第12页2022-5-302.1 概概 述述(3) 数字调制技术分类数字调制技术分类 目前数字移动通信系统的调制技术（两大类）目前数字移动通信系统的调制技术（两
8、大类）q另一类属于移项监控另一类属于移项监控PSK，它包括，它包括IS95中以及中以及IMT-2000中中采用的采用的BPSK，QPSK，OQPSK，平衡四项扩频调制，平衡四项扩频调制BQM以以及复数四项扩频调制及复数四项扩频调制CQM等。这类调制在码元转换时刻会产等。这类调制在码元转换时刻会产生相位跃变，并带来频谱扩展，当频带受限后又会出现幅度生相位跃变，并带来频谱扩展，当频带受限后又会出现幅度上的波动。这类调制对线性度要求较高，高功放只能使用线上的波动。这类调制对线性度要求较高，高功放只能使用线性度高而价格高昂的性度高而价格高昂的A类放大器，但是实现简单。类放大器，但是实现简单。第13页2
9、022-5-302.1 概概 述述(3) 数字调制技术分类数字调制技术分类 目前数字移动通信系统的调制技术（两大类）目前数字移动通信系统的调制技术（两大类）q 国际上，国际上，1986年以前线性高功率尚未取得突破性进展，数年以前线性高功率尚未取得突破性进展，数字调制技术几乎都集中在研究和实现连续相位调制字调制技术几乎都集中在研究和实现连续相位调制CPM，特，特别是别是MSK和和GMSK很受欢迎。很受欢迎。1987年以后由于实用性线性高年以后由于实用性线性高功放取得实质性进展，并走向商业化，人们才开始将眼光转功放取得实质性进展，并走向商业化，人们才开始将眼光转向实现技术简单的向实现技术简单的QP
10、SK系列。系列。第14页2022-5-302.2 数字频率调制数字频率调制2.2.1 频移键控调制（频移键控调制（FSK）2.2.2 最小频移键控（最小频移键控（MSK）2.2.3 高斯滤波的最小频移键控（高斯滤波的最小频移键控（GMSK）第15页2022-5-302.2.1 频移键控调制频移键控调制FSK是幅度恒定不变的、载波信号的频率随着调制信号两个是幅度恒定不变的、载波信号的频率随着调制信号两个可能的信息状态可能的信息状态(1 和和 0 )而切换。而切换。FSK信号在相邻比特之间可以出现连续相位或者不连续相位。信号在相邻比特之间可以出现连续相位或者不连续相位。(1) 二进制频移键控的时域
11、表示和波形二进制频移键控的时域表示和波形(2) 二进制频移键控的功率谱二进制频移键控的功率谱(3) 二进制频移键控的实现二进制频移键控的实现(4) 二进制频移键控的抗噪声性能二进制频移键控的抗噪声性能2.2数字频率调制第16页2022-5-302.2.1 频移键控调制频移键控调制(1) 二进制频移键控的时域表示和波形二进制频移键控的时域表示和波形频移键控：频移键控：利用载波的频率变化来传递数字信息。“1”对应载波频率 f1，“0”对应载波频率 f2。如同两个不同频率交替发送的 ASK 信号。时域表达式：2.2数字频率调制tnTtgatnTtgatsnsnnsn21FSK2cos)(cos)()
