第11章先進(jìn)的數(shù)字帶通調(diào)制和解調(diào)

1、1 11.2.1偏置正交相移鍵控（偏置正交相移鍵控（OQPSK ）OQPSK信號(hào)的波形與信號(hào)的波形與QPSK信號(hào)波形的比較信號(hào)波形的比較 OQPSK優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：相鄰碼元相位差的相鄰碼元相位差的最大值僅為最大值僅為90 OQPSK的抗噪聲性的抗噪聲性能和能和QPSK完全一樣。完全一樣。 a2a4a1a3a5a7a6a8a1a3a5a7a2a6a4a8211.2.2 4正交差分相移鍵控正交差分相移鍵控( 4 QDPSK)由兩個(gè)相差由兩個(gè)相差 4的的QPSK星座圖交替產(chǎn)生的。星座圖交替產(chǎn)生的。當(dāng)前碼元的相位相對(duì)于前一碼元的相位改變當(dāng)前碼元的相位相對(duì)于前一碼元的相位改變 45或或 135。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：

2、n由于相鄰碼元間總有相位改變，故有利于在接收端提取碼由于相鄰碼元間總有相位改變，故有利于在接收端提取碼元同步。元同步。 n最大相移為最大相移為 135，比，比QDPSK的最大相移小。的最大相移小。 4 QDPSK信號(hào)的抗噪聲性能和信號(hào)的抗噪聲性能和QDPSK信號(hào)的相同。信號(hào)的相同。 4 QDPSK體制已經(jīng)用于北美第二代蜂窩網(wǎng)體制已經(jīng)用于北美第二代蜂窩網(wǎng)(IS-136)。 45輸入二進(jìn)制數(shù)字相位改變1 1450 11350 0-1351 0-453MSK和和FSK比較：比較：n相位連續(xù)相位連續(xù)n包絡(luò)恒定包絡(luò)恒定n占用帶寬最小占用帶寬最小n嚴(yán)格正交嚴(yán)格正交 11.3.1 MSK信號(hào)的基本原理信號(hào)的

3、基本原理表示式表示式式中，式中，（當(dāng)輸入碼元為（當(dāng)輸入碼元為“1”時(shí)，時(shí)，ak =+1；當(dāng)輸入碼元為；當(dāng)輸入碼元為“0”時(shí)，時(shí)，ak = -1） T 碼元持續(xù)時(shí)間；碼元持續(xù)時(shí)間； k 第第k個(gè)碼元的確定的初始相位。個(gè)碼元的確定的初始相位。)2cos()(kksktTattskTtTk ) 1(ssf21ka4由上式可以看出由上式可以看出:n當(dāng)當(dāng)ak =+1時(shí)，碼元頻率時(shí)，碼元頻率 f1等于等于 fs+1/(4T)；當(dāng)當(dāng)ak = -1時(shí)，碼元頻率時(shí)，碼元頻率 f0等于等于 fs - 1/(4T)。故故 f1 和和 f2 的距離等于的距離等于1 / (2T) FSK信號(hào)的最小頻率間隔信號(hào)的最小頻率

4、間隔 上式可以改寫(xiě)為上式可以改寫(xiě)為式中，式中，)2cos()(kksktTattskTtTk ) 1(1),2cos(1),2cos()(01kkkkkatfatfts當(dāng)當(dāng)kTtTk ) 1()4/(1)4/(101TffTffss5 上式給出一個(gè)碼元持續(xù)時(shí)間上式給出一個(gè)碼元持續(xù)時(shí)間 T 內(nèi)包含的正弦波周期數(shù)。內(nèi)包含的正弦波周期數(shù)。由此式看出，無(wú)論兩個(gè)信號(hào)頻率由此式看出，無(wú)論兩個(gè)信號(hào)頻率f1和和f0等于何值，這兩種碼元等于何值，這兩種碼元包含的正弦波數(shù)均相差包含的正弦波數(shù)均相差1/2個(gè)周期。例如，當(dāng)個(gè)周期。例如，當(dāng)N =1，m = 3時(shí)，時(shí)，對(duì)于比特對(duì)于比特“1”和和“0”，一個(gè)碼元持續(xù)時(shí)間內(nèi)

5、分別有，一個(gè)碼元持續(xù)時(shí)間內(nèi)分別有2個(gè)和個(gè)和1.5個(gè)個(gè)正弦波周期，如下圖所示：正弦波周期，如下圖所示：014141TmNTmNT611.3.2 MSK信號(hào)的相位連續(xù)性信號(hào)的相位連續(xù)性碼元相位的含義碼元相位的含義 設(shè)：設(shè)：式中，式中， s 載波角頻率；載波角頻率； k 碼元初始相位。碼元初始相位。n僅當(dāng)一個(gè)碼元中包含整數(shù)個(gè)載波周期時(shí)，初始相位相同的僅當(dāng)一個(gè)碼元中包含整數(shù)個(gè)載波周期時(shí)，初始相位相同的相鄰碼元間相位才是連續(xù)的，即波形是連續(xù)的；否則，即相鄰碼元間相位才是連續(xù)的，即波形是連續(xù)的；否則，即使初始相位使初始相位 k相同，波形也不連續(xù)。如下圖所示：相同，波形也不連續(xù)。如下圖所示： kTtTktt

6、sksk)1(),cos()(7波形連續(xù)的一般條件：前一碼元末尾的總相位等于后一碼元波形連續(xù)的一般條件：前一碼元末尾的總相位等于后一碼元開(kāi)始時(shí)的總相位，即開(kāi)始時(shí)的總相位，即MSK信號(hào)的相位連續(xù)條件信號(hào)的相位連續(xù)條件n相位連續(xù)的相位連續(xù)的MSK信號(hào)要求前一碼元末尾的相位等于后一碼信號(hào)要求前一碼元末尾的相位等于后一碼元的初始相位。元的初始相位。 由由MSK信號(hào)的表示式：信號(hào)的表示式：和上式可知，這是要求和上式可知，這是要求由上式可以容易地寫(xiě)出下列遞歸條件：由上式可以容易地寫(xiě)出下列遞歸條件：由上式可以看出，第由上式可以看出，第(k+1)個(gè)碼元的相位不僅和當(dāng)前的輸入個(gè)碼元的相位不僅和當(dāng)前的輸入有關(guān)，而

7、且和前一碼元的相位有關(guān)。有關(guān)，而且和前一碼元的相位有關(guān)。 1kskskTkT)2cos()(kksktTattskTtTk )1(1122kkkkkTTakTTa時(shí)。當(dāng)時(shí)當(dāng)1k111,)(2kkkkkkkkkaakaaaak811.4.1 概述概述OFDM是一類(lèi)多（子）載波并行調(diào)制的體制。是一類(lèi)多（子）載波并行調(diào)制的體制。特點(diǎn)：特點(diǎn)：n 為了提高頻率利用率和增大傳輸速率，各路子載波的已調(diào)為了提高頻率利用率和增大傳輸速率，各路子載波的已調(diào)信號(hào)頻譜有部分重疊；信號(hào)頻譜有部分重疊；n 各路已調(diào)信號(hào)是嚴(yán)格正交的，以便接收端能完全地分離各各路已調(diào)信號(hào)是嚴(yán)格正交的，以便接收端能完全地分離各路信號(hào)；路信號(hào)；

8、n 每路子載波的調(diào)制是多進(jìn)制調(diào)制；每路子載波的調(diào)制是多進(jìn)制調(diào)制；n 每路子載波的調(diào)制制度可以不同，并且可以為適應(yīng)信道的每路子載波的調(diào)制制度可以不同，并且可以為適應(yīng)信道的變化而自適應(yīng)地改變。變化而自適應(yīng)地改變。應(yīng)用：應(yīng)用： 非對(duì)稱(chēng)數(shù)字用戶(hù)環(huán)路非對(duì)稱(chēng)數(shù)字用戶(hù)環(huán)路(ADSL)、高清晰度電視、高清晰度電視(HDTV)信號(hào)傳輸、數(shù)字視頻廣播（信號(hào)傳輸、數(shù)字視頻廣播（DVB）、無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)）、無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)(WLAN)等等領(lǐng)域，并且開(kāi)始應(yīng)用于無(wú)線(xiàn)廣域網(wǎng)領(lǐng)域，并且開(kāi)始應(yīng)用于無(wú)線(xiàn)廣域網(wǎng)(WWAN)和正在研究將其和正在研究將其應(yīng)用在下一代蜂窩網(wǎng)中。應(yīng)用在下一代蜂窩網(wǎng)中。911.6.1 概述概述什么是擴(kuò)展頻譜調(diào)制？什么

9、是擴(kuò)展頻譜調(diào)制？已調(diào)信號(hào)帶寬遠(yuǎn)大于調(diào)制信號(hào)帶寬的任何調(diào)制體制。已調(diào)信號(hào)帶寬遠(yuǎn)大于調(diào)制信號(hào)帶寬的任何調(diào)制體制。擴(kuò)譜調(diào)制的目的：擴(kuò)譜調(diào)制的目的：n提高抗窄帶干擾的能力。提高抗窄帶干擾的能力。n將發(fā)射信號(hào)掩藏在背景噪聲中，以防止竊聽(tīng)。將發(fā)射信號(hào)掩藏在背景噪聲中，以防止竊聽(tīng)。n提高抗多徑傳輸效應(yīng)的能力。提高抗多徑傳輸效應(yīng)的能力。n提供多個(gè)用戶(hù)共用同一頻帶的可能。提供多個(gè)用戶(hù)共用同一頻帶的可能。n提供測(cè)距能力。提供測(cè)距能力。擴(kuò)譜技術(shù)的種類(lèi)：擴(kuò)譜技術(shù)的種類(lèi)：n直接序列擴(kuò)譜直接序列擴(kuò)譜(DSSS)n跳頻跳頻(FH)n線(xiàn)性調(diào)頻線(xiàn)性調(diào)頻(LFM) 10 11.6.2 直接序列擴(kuò)譜直接序列擴(kuò)譜(DSSS)BPSK調(diào)制的調(diào)制的DSSS通信系統(tǒng)原理方框圖。通信系統(tǒng)原理方框圖。n信號(hào)碼元持續(xù)時(shí)間信號(hào)碼元持續(xù)時(shí)間 = T n擴(kuò)譜碼擴(kuò)譜碼c(t)通常采用通常采用m序列序列 n擴(kuò)譜碼的碼元稱(chēng)為碼片擴(kuò)譜碼的碼元稱(chēng)為碼片(chip)n碼片持續(xù)時(shí)間碼片持續(xù)時(shí)間 = Tc，通常通常Tc T 11DSSS系統(tǒng)波形圖系統(tǒng)波形圖 12解擴(kuò)原理解擴(kuò)原理(b) 解擴(kuò)后的功率譜f有用信號(hào)s1(t)功率譜密度窄帶干擾功率譜密度白噪聲功率譜密度寬帶干擾功率譜密度2BcBcf寬帶干擾功率譜密度白噪聲功率譜密度窄帶干擾功率譜密度有用信號(hào)s1(t)功率譜密度Bc2Bc(a) 解擴(kuò)前的功率譜f01311.6.3