調(diào)制技術(shù)發(fā)展

1、主要內(nèi)容主要內(nèi)容 調(diào)制就是對信號源的編碼信息進(jìn)行處理，把要傳輸?shù)哪M信號或數(shù)字信號變換成適合信道傳輸?shù)男盘柕倪^程。 通常的調(diào)制過程是指把基帶信號轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€相對基帶頻率而言頻率較高的帶通信號。這個帶通信號叫做已調(diào)信號，而基帶信號則叫做被調(diào)信號或者調(diào)制信號。一、調(diào)制技術(shù)定義一、調(diào)制技術(shù)定義 基本調(diào)制方法基本調(diào)制方法: :調(diào)幅、調(diào)頻和調(diào)相。調(diào)幅、調(diào)頻和調(diào)相。 調(diào)制方案選用原則：調(diào)制方案選用原則：1、頻譜效率盡可能高2、相鄰信道的干擾盡可能小3、信號頻譜帶外滾降要快，便于濾波4、具有一定的抗噪聲性能5、波形易于硬件實現(xiàn) 調(diào)制系統(tǒng)性能指標(biāo)：調(diào)制系統(tǒng)性能指標(biāo)：功率有效性：低功率的電平下保證系統(tǒng)誤碼性能的能

2、力。寬帶效率：反映了對分配的帶寬如何有效利用的，可表述成給定帶寬下每赫茲的數(shù)據(jù)通過率。 二、移動通信特點(diǎn)和移動通信調(diào)制技術(shù)的要求二、移動通信特點(diǎn)和移動通信調(diào)制技術(shù)的要求 按照調(diào)制器輸入信號（即調(diào)制信號）的形式，調(diào)制可分為模擬調(diào)制和數(shù)字調(diào)制。 三、基本的調(diào)制方式三、基本的調(diào)制方式調(diào)幅方式(AM)表示的就是系統(tǒng)中高頻載波的幅度大小隨調(diào)制信號幅度的改變而改變。調(diào)幅信號可表示為：調(diào)幅信號的調(diào)制指數(shù)定義為信號峰值與載波峰值之比。調(diào)頻（FM）調(diào)制中，載波信號的瞬時頻率隨基帶信號呈線性變化，如下式所示調(diào)相（PM）調(diào)制中，載波信號的角度隨基帶信號變化而改變，如下式所示調(diào)相與調(diào)頻之間的主要區(qū)別是指被調(diào)制波形（相

3、對于載波）的相位在調(diào)相中與輸入信號成正比，而在調(diào)頻中與輸入的積分成正比。模擬調(diào)制模擬調(diào)制AMAMPMPMFMFM數(shù)字調(diào)制方式抗噪聲性能更好，抗信道能力損耗更強(qiáng)，復(fù)用各種不同形式的信息（如語音、數(shù)據(jù)和視頻圖像等）更容易，通信的安全性也更好。在二進(jìn)制幅度鍵控（2ASK）中，載波幅度隨二進(jìn)制調(diào)制信號序列m(t)變化，即幅度鍵控（ASK）信號可表示為：在二進(jìn)制頻率鍵控2FSK中，頻移鍵控是利用兩個不同頻率f1和f2的振蕩源來代表信號1和0在二進(jìn)制相移鍵控（BPSK）中，幅度恒定的載波信號根據(jù)信號兩種可能m1和m2（即二進(jìn)制數(shù)1和0）的改變而在兩個不同的相位間切換。通常這兩個相位相差180。數(shù)字調(diào)制數(shù)字

4、調(diào)制ASKASKPSKPSKFSKFSK四、調(diào)制技術(shù)在四、調(diào)制技術(shù)在1G1G到到4G4G中的演變中的演變1G 1G 時代時代：第一代移動通信主要采用的是模擬技術(shù)和頻分多址第一代移動通信主要采用的是模擬技術(shù)和頻分多址(FDMA)(FDMA)技術(shù)。由于受到傳輸技術(shù)。由于受到傳輸帶寬的限制，不能進(jìn)行移動通信的長途漫游，只能是一種區(qū)域性的移動通信系帶寬的限制，不能進(jìn)行移動通信的長途漫游，只能是一種區(qū)域性的移動通信系統(tǒng)。第一代移動通信有多種制式，我國主要采用的是統(tǒng)。第一代移動通信有多種制式，我國主要采用的是TACSTACS。第一代移動通信有很多不足之處，如容量有限、制式太多、互不兼容、保密性第一代移動通

5、信有很多不足之處，如容量有限、制式太多、互不兼容、保密性差、通話質(zhì)量不高、不能提供數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和不能提供自動漫游等。差、通話質(zhì)量不高、不能提供數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和不能提供自動漫游等。第一代移動通信系統(tǒng)采用模擬調(diào)頻（第一代移動通信系統(tǒng)采用模擬調(diào)頻（FMFM）傳輸模擬）傳輸模擬語言信號語言信號, ,信令系統(tǒng)采用信令系統(tǒng)采用2FSK2FSK數(shù)字調(diào)制數(shù)字調(diào)制。移動通信系統(tǒng)移動通信系統(tǒng)(2G)(2G)起源于起源于9090年代初期。年代初期。第二代數(shù)字蜂窩技術(shù)所傳遞的第二代數(shù)字蜂窩技術(shù)所傳遞的語音都是經(jīng)過語音編碼和信道編碼后的數(shù)字信號。第二代手機(jī)通信技術(shù)規(guī)語音都是經(jīng)過語音編碼和信道編碼后的數(shù)字信號。第二代手機(jī)通信技術(shù)規(guī)

6、格，以數(shù)字語音傳輸技術(shù)為核心。一般定義為無法直接傳送如電子郵件、格，以數(shù)字語音傳輸技術(shù)為核心。一般定義為無法直接傳送如電子郵件、軟件等信息；只具有通話和一些如時間日期等傳送的手機(jī)通信技術(shù)規(guī)格。軟件等信息；只具有通話和一些如時間日期等傳送的手機(jī)通信技術(shù)規(guī)格。不過手機(jī)短信在它的某些規(guī)格中能夠被執(zhí)行。與第一代模擬蜂窩移動通信不過手機(jī)短信在它的某些規(guī)格中能夠被執(zhí)行。與第一代模擬蜂窩移動通信相比，第二代移動通信系統(tǒng)提供了更高的網(wǎng)絡(luò)容量，改善了話音質(zhì)量和保相比，第二代移動通信系統(tǒng)提供了更高的網(wǎng)絡(luò)容量，改善了話音質(zhì)量和保密性，并為用戶提供無縫的國際漫游。具有保密性強(qiáng)、頻譜利用率高、能密性，并為用戶提供無縫的

7、國際漫游。具有保密性強(qiáng)、頻譜利用率高、能提供豐富的業(yè)務(wù)、標(biāo)準(zhǔn)化程度高等特點(diǎn)提供豐富的業(yè)務(wù)、標(biāo)準(zhǔn)化程度高等特點(diǎn)。在第二代移動通信技術(shù)中在第二代移動通信技術(shù)中GSMGSM采用采用GMSKGMSK進(jìn)行調(diào)進(jìn)行調(diào)制。在制。在IS-95 CDMAIS-95 CDMA中在上下信道中分別采用中在上下信道中分別采用QSQSK K和和OQSKOQSK進(jìn)行調(diào)制進(jìn)行調(diào)制。 FSKFSK的不足：的不足：FSKFSK雖然抗干擾能力較強(qiáng)，不受信道參數(shù)變化的影響，因此雖然抗干擾能力較強(qiáng)，不受信道參數(shù)變化的影響，因此FSKFSK特別適合應(yīng)用于特別適合應(yīng)用于衰落信道；但是是占用頻帶較寬，尤其是衰落信道；但是是占用頻帶較寬，尤其是

8、MFSKMFSK，頻帶利用率較低。其次，若用開關(guān)法產(chǎn)生，頻帶利用率較低。其次，若用開關(guān)法產(chǎn)生FSFSK K信號相鄰碼元的相位可能不連續(xù)，通過帶通特性的電路后由于通頻帶限制使得信號的包絡(luò)信號相鄰碼元的相位可能不連續(xù)，通過帶通特性的電路后由于通頻帶限制使得信號的包絡(luò)產(chǎn)生較大起伏。因此我們應(yīng)當(dāng)采取相應(yīng)的改進(jìn)措施降低產(chǎn)生較大起伏。因此我們應(yīng)當(dāng)采取相應(yīng)的改進(jìn)措施降低FSKFSK對頻帶的占有，對頻帶的占有，MSKMSK就是其中的一就是其中的一種方式。種方式。 MSK MSK信號是一種包絡(luò)恒定，相位連續(xù)，帶寬較小并且嚴(yán)格正交的信號是一種包絡(luò)恒定，相位連續(xù)，帶寬較小并且嚴(yán)格正交的2FSK2FSK信號。信號。在

9、原理上，使兩個信號相互正交，就可以將它完全分開。在原理上，使兩個信號相互正交，就可以將它完全分開。MSKMSK特別適合在移動無線特別適合在移動無線通信系統(tǒng)中使用。它有很多好的特性，例如包絡(luò)恒定、誤比特率低和自同步性能通信系統(tǒng)中使用。它有很多好的特性，例如包絡(luò)恒定、誤比特率低和自同步性能。MSKMSK信號具有包絡(luò)恒定、帶寬較窄的特點(diǎn)，但是它的譜利用率較低，不能滿足信號具有包絡(luò)恒定、帶寬較窄的特點(diǎn)，但是它的譜利用率較低，不能滿足移動通信中對帶外輻射的嚴(yán)格要求。為了改善譜利用率，在頻率調(diào)制之前用一個移動通信中對帶外輻射的嚴(yán)格要求。為了改善譜利用率，在頻率調(diào)制之前用一個低通濾波器對基帶信號進(jìn)行預(yù)濾波。

10、低通濾波可以除去已調(diào)信號低通濾波器對基帶信號進(jìn)行預(yù)濾波。低通濾波可以除去已調(diào)信號s(t)s(t)中的高頻分中的高頻分量，有效地抑制量，有效地抑制MSKMSK的帶外輻射，從而提高譜利用率。的帶外輻射，從而提高譜利用率。GMSKGMSK低通濾波器的選擇原則是，它應(yīng)該具有窄的帶寬和尖銳的過渡帶；低峰突低通濾波器的選擇原則是，它應(yīng)該具有窄的帶寬和尖銳的過渡帶；低峰突的沖激響應(yīng)；保持輸出脈沖的面積不變，以保證的沖激響應(yīng)；保持輸出脈沖的面積不變，以保證 /2/2的相移。高斯濾波器的相移。高斯濾波器就是合適的選擇。就是合適的選擇。在在GMSKGMSK中，將調(diào)制的不歸零（中，將調(diào)制的不歸零（NRZNRZ）數(shù)據(jù)

11、通過預(yù)調(diào)制高斯脈沖成型濾波器，）數(shù)據(jù)通過預(yù)調(diào)制高斯脈沖成型濾波器，使其頻譜上的旁瓣水平進(jìn)一步降低。預(yù)調(diào)制高斯濾波器將全響應(yīng)信號（即使其頻譜上的旁瓣水平進(jìn)一步降低。預(yù)調(diào)制高斯濾波器將全響應(yīng)信號（即每一基帶碼元占據(jù)一個比特周期每一基帶碼元占據(jù)一個比特周期T T）轉(zhuǎn)換為部分響應(yīng)信號（每一發(fā)射碼元）轉(zhuǎn)換為部分響應(yīng)信號（每一發(fā)射碼元占據(jù)幾個比特周期）占據(jù)幾個比特周期）。GMSKGMSK由于具有極好的功率效率（因為恒定包絡(luò)）和極好的頻譜效率。由于具有極好的功率效率（因為恒定包絡(luò)）和極好的頻譜效率。GMSKGMSK犧牲誤碼性能，而得到了極好的頻譜效率和恒定的包絡(luò)特性。犧牲誤碼性能，而得到了極好的頻譜效率和恒

12、定的包絡(luò)特性。 第三代移第三代移動動通信系通信系統(tǒng)統(tǒng)（IMT-2000IMT-2000），在第二代移），在第二代移動動通信技通信技術(shù)術(shù)基基礎(chǔ)礎(chǔ)上上進(jìn)進(jìn)一一步演步演進(jìn)進(jìn)的以的以寬帶寬帶CDMACDMA技技術(shù)為術(shù)為主主, , 并并能同能同時時提供提供話話音和音和數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)業(yè)務(wù)業(yè)務(wù)的移的移動動通信系通信系統(tǒng)統(tǒng) 亦即未亦即未來來移移動動通信系通信系統(tǒng)統(tǒng)，是一代有能力，是一代有能力徹徹底解底解決決第一、二代移第一、二代移動動通信系通信系統(tǒng)統(tǒng)主要弊主要弊端的最端的最先先進(jìn)進(jìn)的移的移動動通信系通信系統(tǒng)統(tǒng)。3G3G移動通信主要調(diào)制方式移動通信主要調(diào)制方式 WCDMACDMA2000TD-SCDMA調(diào)制方式（前向

13、/反向）QPSK/BPSKQPSK/BPSKQPSK/8PSKQPSK QPSK 正交相移鍵控（Quadrature Phase Shift Keyin，QPSK）是一種數(shù)字調(diào)制方式。它分為絕對相移和相對相移兩種。由于絕對相移方式存在相位模糊問題，所以在實際中主要采用相對移相方式DQPSK。目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于無線通信中，成為現(xiàn)代通信中一種十分重要的調(diào)制解調(diào)方式。QPSK與二進(jìn)制PSK一樣，傳輸信號包含的信息都存在于相位中。調(diào)制后的載波相位取四個等間隔值之一，如/4, 3/4,5/4,和7/4。相應(yīng)的，可將發(fā)射信號定義為其中，i1，2，3，4每一個可能的相位值對應(yīng)于一個特定的二位組。例如，可用的

14、一組相位值來表示格雷碼的一組二位組：10，00，01，11。 4G 4G是第四代移是第四代移動動通信及其技通信及其技術(shù)術(shù)的的簡稱簡稱，是集，是集3G3G與與WLANWLAN于一于一體體并并能能夠傳輸夠傳輸高高質(zhì)質(zhì)量量視頻圖視頻圖像以及像以及圖圖像像傳輸質(zhì)傳輸質(zhì)量量與與高高清清晰度晰度電電視視不相上下的技不相上下的技術(shù)產(chǎn)術(shù)產(chǎn)品。品。 4G 4G系系統(tǒng)統(tǒng)能能夠夠以以100Mbps100Mbps的速度下的速度下載載，比，比撥號撥號上上網(wǎng)網(wǎng)快快20002000倍倍，上，上傳傳的速度也能的速度也能達(dá)達(dá)到到20Mbps20Mbps，并并能能夠滿夠滿足幾乎所有用足幾乎所有用戶對戶對于無于無線線服服務(wù)務(wù)的要求

15、。的要求。 TD-LTE TD-LTE 即即 Time Division Long Term Evolution Time Division Long Term Evolution，是由阿爾，是由阿爾卡特卡特- -朗朗訊訊、諾諾基基亞亞西西門門子通信、大唐子通信、大唐電電信、信、華為華為技技術(shù)術(shù)、中、中興興通通訊訊、中、中國國移移動動等等業(yè)業(yè)者，所共同者，所共同開發(fā)開發(fā)的第四代（的第四代（4G4G）移）移動動通信通信技技術(shù)與標(biāo)術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)。準(zhǔn)。多載波調(diào)制（Multi-Carrier Modulation，MCM）和并行傳輸?shù)慕嵌热シ治鲞@種調(diào)制的基本性能。其基本概念是將高速率的信息數(shù)據(jù)流經(jīng)串并變換，分割為若干路低速數(shù)據(jù)流，然后每路低速數(shù)據(jù)采用一個獨(dú)立的載波調(diào)制并迭加在一起構(gòu)成發(fā)送信號。由于速率降低，信息碼元周期增大。如果碼元速率大于多徑時延，那么多徑的影響將較少的帶到下一個碼元，這樣就減少了多徑時延擴(kuò)散在接收到的信息碼元中所占相對的百分比值，以削弱多徑干擾對傳輸系統(tǒng)性能的影響。正交頻分