《現(xiàn)代調(diào)制解調(diào)技術(shù)》PPT課件

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1、第3章現(xiàn)代調(diào)制解調(diào)技術(shù)3.1引言3.2正交振幅調(diào)制（QAM）3.3高斯濾波最小頻移鍵控（GMSK)3.4π/4偏置的四相相移鍵控(π/4QPSK）3.5可變速率調(diào)制(VR-QAM)3.1引言3.1.1新型數(shù)字調(diào)制的分類用數(shù)字基帶信號(hào)改變高頻正弦信號(hào)的參數(shù),稱數(shù)字調(diào)制,根據(jù)改變的參數(shù)不同,可分為振幅鍵控（ASK）、頻移鍵控（FSK）和相移鍵控（PSK）三種基本類型。新型數(shù)字調(diào)制是在這三種基本類型上派生出來(lái)的。1.振幅調(diào)制1)二進(jìn)制振幅鍵控（2ASK）最基本的數(shù)字信號(hào)振幅調(diào)制是2ASK調(diào)制,它可

2、以表示為s2ASK(t)=x(t)cosωct式中,x(t)是單極性二進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)。2ASK信號(hào)帶寬是2fb,fb是碼元重復(fù)頻率。產(chǎn)生2ASK信號(hào)的方法有直接法和鍵控法,解調(diào)方法有相干解調(diào)和包絡(luò)檢波兩種,誤碼率分別為和,其中r為接收機(jī)輸入端信噪比。2)正交振幅調(diào)制（QAM）QAM信號(hào)是由兩路相互正交的載波疊加而成的,兩路載波分別被兩組離散振幅xI(t)和xQ(t)所調(diào)制,故稱正交振幅調(diào)制。當(dāng)進(jìn)行M進(jìn)制的正交振幅調(diào)制時(shí),可記為MQAM。3)正交部分響應(yīng)（QPR）QPR調(diào)制技術(shù)是利用兩個(gè)彼

3、此正交的載波分別攜帶一路部分響應(yīng)信號(hào)產(chǎn)生已調(diào)信號(hào)的,即在正交振幅調(diào)制中,若xI(t)和xQ(t)都采用部分響應(yīng)信號(hào),就形成了QPR信號(hào)。2.頻率調(diào)制1)二進(jìn)制頻移鍵控（2FSK）2FSK是利用兩個(gè)頻率相差Δf的正弦信號(hào)來(lái)進(jìn)行二進(jìn)制信號(hào)調(diào)制的。Δf稱為頻差,它比載頻fc小得多。2FSK信號(hào)可以通過(guò)直接調(diào)頻和鍵控法產(chǎn)生。由直接調(diào)頻產(chǎn)生的2FSK信號(hào),在數(shù)字基帶信號(hào)發(fā)生0、1或1、0變換時(shí),無(wú)相位突跳,稱為相位連續(xù)的2FSK信號(hào),記作CP2FSK;由鍵控法產(chǎn)生的2FSK信號(hào),會(huì)出現(xiàn)相位突跳,稱相位離散

4、的2FSK信號(hào),記作DP2FSK。DP2FSK信號(hào)帶寬為Δf+2fb,CP2FSK信號(hào)在調(diào)頻指數(shù)小于0.7時(shí),所占帶寬較小,甚至比2ASK或2PSK更窄。2FSK信號(hào)的解調(diào)方式有相干解調(diào)、非相干解調(diào)、過(guò)零點(diǎn)檢測(cè)和差分檢測(cè)。用帶有帶通濾波器的相干和非相干解調(diào)時(shí),為防止兩個(gè)帶通濾波器發(fā)生明顯交疊,Δf至少應(yīng)等于2fb。2FSK信號(hào)的抗噪性能優(yōu)于2ASK信號(hào),其相干解調(diào)和非相干解調(diào)的誤碼率分別為和。相干解調(diào)性能優(yōu)于非相干解調(diào)。2)最小頻移鍵控（MSK）若設(shè)2FSK信號(hào)中h=Δf/fb為調(diào)制指數(shù),則M

5、SK就是h=0.5的相位連續(xù)的2FSK調(diào)制,它具有良好的頻譜特性。3）高斯濾波最小頻移鍵控（GMSK）如果在產(chǎn)生MSK信號(hào)之前,先對(duì)基帶信號(hào)采用高斯濾波器進(jìn)行預(yù)處理,就形成了高斯濾波最小頻移鍵控（GMSK）。4）受控調(diào)頻（TFM）TFM是對(duì)基帶信號(hào)編碼處理后實(shí)施的FSK。實(shí)現(xiàn)TFM調(diào)制時(shí),先對(duì)數(shù)字基帶信號(hào)進(jìn)行特定的相關(guān)編碼,再實(shí)現(xiàn)調(diào)頻,它的頻譜特性較好。3.相位調(diào)制1)二進(jìn)制相移鍵控二進(jìn)制相移鍵控有兩種形式,絕對(duì)相移鍵控（2PSK）和差分相移鍵控（2DPSK）,它們的帶寬都是2fb。2PS

6、K調(diào)制方式有直接法和鍵控法,2DPSK調(diào)制方法是：先將基帶信號(hào)進(jìn)行差分編碼,再進(jìn)行2PSK調(diào)制。2PSK信號(hào)只能采用相干解調(diào),而2DPSK信號(hào)既可采用相干解調(diào),也可采用差分相干解調(diào)。2PSK抗噪聲性能與2ASK、2FSK、2DPSK相比是最優(yōu)的,誤碼率為,2DPSK與2PSK比較,2DPSK的Pe更高些,但2DPSK沒(méi)有相位模糊現(xiàn)象。2)多相相移鍵控在多相相移鍵控中,四相相移鍵控（4PSK或QPSK）和八相相移鍵控（8PSK）是用得最多的多相相移鍵控方式。QPSK的調(diào)制可采用直接調(diào)相和選相法完成。經(jīng)

7、過(guò)分析可以得出,QPSK的比特差錯(cuò)概率與2PSK相等,但在同樣的帶寬內(nèi)傳輸了兩倍的比特。也可先對(duì)四進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)進(jìn)行差分編碼,再進(jìn)行QPSK調(diào)制。QPSK可采用相干解調(diào)來(lái)得到原基帶信號(hào)。3)偏移鍵控QPSK（OQPSK）和π/4偏轉(zhuǎn)QPSK（π/4QPSK）QPSK信號(hào)包絡(luò)是恒定的。但當(dāng)信號(hào)波形受到抑制（即經(jīng)過(guò)帶通）后,將失去恒包絡(luò)的性質(zhì),導(dǎo)致包絡(luò)起伏,特別是碼元間發(fā)生180°相位跳變時(shí),信號(hào)包絡(luò)會(huì)凹陷到零。這樣的信號(hào)通過(guò)非線性放大后,必然造成頻譜擴(kuò)展,對(duì)鄰近信道形成干擾。解決這個(gè)問(wèn)題有三個(gè)途徑

8、：一是提高功率放大器動(dòng)態(tài)范圍,使之工作在線性狀態(tài)；二是減少已調(diào)信號(hào)的相位突變,以減少信號(hào)通過(guò)帶通后的包絡(luò)起伏,降低由非線形放大器造成的頻譜擴(kuò)展；三是緊縮已調(diào)信號(hào)頻譜,保持信號(hào)具有恒定的包絡(luò),使非線形放大后,不造成明顯的頻譜擴(kuò)散。由第二種途徑改進(jìn)的QPSK方式有偏移鍵控QPSK和π/4偏轉(zhuǎn)QPSK,簡(jiǎn)記為OQPSK和π/4QPSK。OQPSK的最大相位跳變?yōu)?0°,π/4QPSK的最大相位跳變?yōu)?35°。4)相關(guān)相移鍵控（CORPSK）對(duì)待傳送的數(shù)字