新型数字带通调制技术

从正交振幅调制、最小频移键控和高斯最小频移键控、正交频分复用介绍新型数字带通调制技术。

新型数字带通调制技术

• 正交振幅调制
  • QAM是一种振幅和相位联合键控的调制方式，其频谱利用率高，抗噪声性能优于MPSK，在中大容量数字微波通信系统、有线电视网络高速数据传输、卫星通信等领域获得广泛应用。
  • 在多径衰落信道中，信号振幅和相位取值越多，受到的影响越大，因而星型 比方型更具有吸引力。
  • 但方型星座的QAM信号的产生与接收更易实现。
  • 在 QAM 中，载波 的振幅和相位同时受基带信号控制，因此，它的一个码元可表示为：
  • 16QAM信号的产生
    • 用两路正交的4ASK信号叠加，即可形成16QAM信号
    • 方形MQAM：利用两个同频正交载波在同一带宽内实现了两路并行的LASK信号的传输
    • 复合相移法： 用两路独立的QPSK信号叠加，即可形成16QAM信号。
  • 16QAM信号的解调
  • MQAM信号的谱零点带宽
• 最小频移键控和高斯最小频移键控
  • 正交2FSK信号的最小频率间隔
    • 非相干解调
    • 相干解调
  • MSK信号的基本原理
    • MSK信号的频率间隔
      • MSK信号第k个码元表示：
      • 最小频差:
        • 
      • 调制指数:
        • h=0.5
    • MSK码元中波形的周期数
      • MSK信号应满足正交条件：
    • MSK信号的相位连续性
      • 相位连续条件
        • 前一个码元末尾的相位=后一个码元起始的相位
      • 相位约束条件
    • MSK信号的正交表示法
  • MSK信号的产生与解调
    • MSK信号的产生方法
    • MSK信号的解调方法
      • 延时判决相干解调法
        • 原理
        • 方框图
        • 优点
          • 此法利用前后两个码元的信息对于前一个码元作判决，故可以提高数据接收的可靠性
  • MSK信号的功率谱
  • MSK信号的误码性能
    • MSK信号是用极性相反的半个正（余）弦波形去调制两个正交的载波。
    • 因此，当用匹配滤波器分别接收每个正交分量时，MSK信号的误比特率性能和2PSK、QPSK及OQPSK等的性能一样
    • 但是，若把它当作FSK信号用相干解调法在每个码元持续时间TB内解调，则其性能将比2PSK信号的性能差3dB
  • MSK信号的主要特点
  • 高斯最小频移键控(GMSK)
    • 高斯型低通滤波器
    • GMSK信号的相位路径
      • ∵没有相位转折点，∴该时刻的导数也是连续的，即信号的频率不会突变，这将使信号谱的旁瓣衰减更快。
    • GMSK信号的的功率谱密度
• 正交频分复用
  • 单载波调制
    • 它是将需要传输的数据流调制到单个载波上进行传送，前面介绍的各种数字调制方式都属于单载波体制。
  • 多载波调制
  • 正交频分复用（OFDM）
    • 特点
      • 各路子载波的已调信号频谱有1/2重叠 ——提高了频率利用率和总传输速率；
      • 各路已调信号是严格正交的——便于接收端分离各路信号，减少子信道之间的相互干扰（ICI）；
      • 每路子载波的调制制度可以不同——根据每个子载波处信道特性的优劣不同采用不同的体制。
    • 缺点
      • 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
      • 对同步要求严格
  • OFDM的基本原理
    • 表示式
    • 正交条件
    • OFDM的频域特性
    • OFDM的频带利用率
    • OFDM的实现
      • 基于IDFT/DFT的OFDM信号调制原理图：
      • 基于IFFT/FFT的OFDM信号调制原理图：
      • 基于IFFT/FFT的OFDM信号接收原理图：