移動通信第講調(diào)制解調(diào)

移動通信第二講MobileCommunication本文檔共87頁；當前第1頁；編輯于星期一\18點15分2023/6/271目錄第1章概論(2)第2章調(diào)制解調(diào)第3章移動信道的傳播特性(3)第4章抗衰落技術(1)第5章組網(wǎng)技術(4)第6章頻分多址(FDMA)模擬蜂窩網(wǎng)

第7章時分多址(TDMA)數(shù)字蜂窩網(wǎng)(4)第8章

碼分多址(CDMA)移動通信系統(tǒng)(一)(4)

第9章碼分多址(CDMA)移動通信系統(tǒng)(二)(1)第10章移動通信的展望——個人通信(1)2023/6/272本文檔共87頁；當前第2頁；編輯于星期一\18點15分第二章調(diào)制解調(diào)2.1概述2.2數(shù)字頻率調(diào)制2.3數(shù)字相位調(diào)制2.4正交振幅調(diào)制2023/6/273本文檔共87頁；當前第3頁；編輯于星期一\18點15分2.1概述(1)移動信道的特點帶寬有限：取決于可使用的頻率資源和信道的傳播特性。干擾和噪聲大：取決于移動通信工作的電磁環(huán)境。多徑衰落2023/6/274本文檔共87頁；當前第4頁；編輯于星期一\18點15分2.1概述(2)幾個概念頻譜利用率（bps/Hz）：高頻譜利用率：帶寬窄，主瓣窄，副瓣幅度低。抗干擾（抗噪聲、抗多徑）：S/N大、誤碼率低。振幅和相位聯(lián)合調(diào)制（QAM）技術：另一類獲得迅速發(fā)展的新的數(shù)字調(diào)制技術。有方案建議在新一代移動通信系統(tǒng)中使用。2023/6/275本文檔共87頁；當前第5頁；編輯于星期一\18點15分2.1概述(3)數(shù)字調(diào)制技術分類恒定包絡調(diào)制（非線性調(diào)制）：已調(diào)信號具有窄的功率譜，對設備放大器沒有線性要求。但其頻譜利用率相對線性調(diào)制較低。線性調(diào)制：要求通信設備從變頻,放大到發(fā)射的過程中保持充分的線性。線性調(diào)制具有較高的頻譜利用率，所以非常適合于在有限頻帶內(nèi)要求容納越來越多用戶的無線通訊系統(tǒng)。2023/6/276本文檔共87頁；當前第6頁；編輯于星期一\18點15分2.1概述(3)數(shù)字調(diào)制技術分類舉例：QPSK信號假定每個符號的包絡是矩形，即信號的包絡是恒定的，此時已調(diào)信號的頻譜是無限寬。然而實際信道總是限帶的，因此在發(fā)送QPSK信號時常常經(jīng)過帶通濾波.限帶后的QPSK信號已不能保持恒定包絡。相鄰符號間發(fā)生180℃相移時，經(jīng)限帶后會出現(xiàn)包絡為0的現(xiàn)象，如圖2.0所示。這種現(xiàn)象在非線性限帶信道中是特別不希望出現(xiàn)的，經(jīng)非線性放大器后,包絡中的起伏雖然可以減弱或消除，但與此同時卻使信號頻譜擴展，其旁瓣將會干擾臨近頻道的信號，發(fā)送時的限帶濾波器將完全失去作用。2023/6/277本文檔共87頁；當前第7頁；編輯于星期一\18點15分2.1概述(3)數(shù)字調(diào)制技術分類舉例：QPSK信號圖2.0QPSK限帶前后的波形2023/6/278本文檔共87頁；當前第8頁；編輯于星期一\18點15分2.1概述(3)數(shù)字調(diào)制技術分類

恒定包絡調(diào)制（非線性調(diào)制）二進制頻移鍵控（BFSK）最小頻移鍵控（MSK）高斯最小頻移鍵控（GMSK）2023/6/279本文檔共87頁；當前第9頁；編輯于星期一\18點15分2.1概述(3)數(shù)字調(diào)制技術分類線性調(diào)制二進制相移鍵控（BPSK）差分相移鍵控（DPSK）四相相移鍵控（QPSK）交錯正交相移鍵控（OQPSK）π/4QPSK2023/6/2710本文檔共87頁；當前第10頁；編輯于星期一\18點15分2.1概述(3)數(shù)字調(diào)制技術分類目前數(shù)字移動通信系統(tǒng)的調(diào)制技術（兩大類）一類是以GSM為代表的，采用非線性的連續(xù)相位調(diào)制CPM中的高斯濾波的最小頻移鍵控GMSK，它避開了線性要求，可使用效率高的C類功率放大器，大大降低了放大器的成本，但是實現(xiàn)復雜。2023/6/2711本文檔共87頁；當前第11頁；編輯于星期一\18點15分2.1概述(3)數(shù)字調(diào)制技術分類目前數(shù)字移動通信系統(tǒng)的調(diào)制技術（兩大類）另一類屬于移項監(jiān)控PSK，它包括IS95中以及IMT-2000中采用的BPSK，QPSK，OQPSK，平衡四項擴頻調(diào)制BQM以及復數(shù)四項擴頻調(diào)制CQM等。這類調(diào)制在碼元轉換時刻會產(chǎn)生相位躍變，并帶來頻譜擴展，當頻帶受限后又會出現(xiàn)幅度上的波動。這類調(diào)制對線性度要求較高，高功放只能使用線性度高而價格高昂的A類放大器，但是實現(xiàn)簡單。2023/6/2712本文檔共87頁；當前第12頁；編輯于星期一\18點15分2.1概述(3)數(shù)字調(diào)制技術分類目前數(shù)字移動通信系統(tǒng)的調(diào)制技術（兩大類）國際上，1986年以前線性高功率尚未取得突破性進展，數(shù)字調(diào)制技術幾乎都集中在研究和實現(xiàn)連續(xù)相位調(diào)制CPM，特別是MSK和GMSK很受歡迎。1987年以后由于實用性線性高功放取得實質性進展，并走向商業(yè)化，人們才開始將眼光轉向實現(xiàn)技術簡單的QPSK系列。2023/6/2713本文檔共87頁；當前第13頁；編輯于星期一\18點15分2.2數(shù)字頻率調(diào)制2.2.1頻移鍵控調(diào)制（FSK）2.2.2最小頻移鍵控（MSK）2.2.3高斯濾波的最小頻移鍵控（GMSK）2023/6/2714本文檔共87頁；當前第14頁；編輯于星期一\18點15分

頻移鍵控調(diào)制FSK是幅度恒定不變的、載波信號的頻率隨著調(diào)制信號兩個可能的信息狀態(tài)(1和0)而切換。FSK信號在相鄰比特之間可以出現(xiàn)連續(xù)相位或者不連續(xù)相位。(1)二進制頻移鍵控的時域表示和波形(2)二進制頻移鍵控的功率譜(3)二進制頻移鍵控的實現(xiàn)(4)二進制頻移鍵控的抗噪聲性能2.2數(shù)字頻率調(diào)制2023/6/2715本文檔共87頁；當前第15頁；編輯于星期一\18點15分

頻移鍵控調(diào)制(1)二進制頻移鍵控的時域表示和波形頻移鍵控：利用載波的頻率變化來傳遞數(shù)字信息。“1”對應載波頻率f1，“0”對應載波頻率f2。如同兩個不同頻率交替發(fā)送的ASK信號。時域表達式：2.2數(shù)字頻率調(diào)制2023/6/2716本文檔共87頁；當前第16頁；編輯于星期一\18點15分

頻移鍵控調(diào)制(1)二進制頻移鍵控的時域表示和波形2.2數(shù)字頻率調(diào)制最簡單的g(t)為單個矩形脈沖，波形如圖2.1所示。2FSK信號的另一種表示：2023/6/2717本文檔共87頁；當前第17頁；編輯于星期一\18點15分

頻移鍵控調(diào)制(2)二進制頻移鍵控的功率譜兩個載波的中心頻率：fc=(f1+f2)/2兩個載波的頻差：Δf=f2－f1調(diào)制指數(shù)/頻移指數(shù)：Rs—數(shù)字基帶信號的速率2FSK信號的功率譜示意圖見圖2.2。2.2數(shù)字頻率調(diào)制2023/6/2718本文檔共87頁；當前第18頁；編輯于星期一\18點15分

頻移鍵控調(diào)制(2)二進制頻移鍵控的功率譜頻帶寬度：B2FSK

≈2BB+│f2－f1│

BB—基帶信號帶寬。（二進制頻移鍵控已調(diào)信號可以看成是兩個不同載頻的幅度鍵控已調(diào)信號之和）工程上一般取：h=0.7/h=0.52.2數(shù)字頻率調(diào)制2023/6/2719本文檔共87頁；當前第19頁；編輯于星期一\18點15分

頻移鍵控調(diào)制(2)二進制頻移鍵控的功率譜2.2數(shù)字頻率調(diào)制2023/6/2720本文檔共87頁；當前第20頁；編輯于星期一\18點15分

頻移鍵控調(diào)制(3)二進制頻移鍵控的實現(xiàn)①2FSK信號的產(chǎn)生可以采用模擬調(diào)頻電路實現(xiàn)，也可以采用數(shù)字鍵控的方法實現(xiàn)。2.2數(shù)字頻率調(diào)制2023/6/2721本文檔共87頁；當前第21頁；編輯于星期一\18點15分

頻移鍵控調(diào)制(3)二進制頻移鍵控的實現(xiàn)②2FSK信號的解調(diào)FSK信號可以看作是用兩個頻率交替?zhèn)鬏數(shù)玫降?，所以FSK接收機由兩個并聯(lián)的ASK接收機組成。非相干接收機相干接收機其它解調(diào)方法，例如過零檢測法。2.2數(shù)字頻率調(diào)制2023/6/2722本文檔共87頁；當前第22頁；編輯于星期一\18點15分

頻移鍵控調(diào)制(3)二進制頻移鍵控的實現(xiàn)②2FSK信號的解調(diào)2.2數(shù)字頻率調(diào)制2023/6/2723本文檔共87頁；當前第23頁；編輯于星期一\18點15分

頻移鍵控調(diào)制(3)二進制頻移鍵控的實現(xiàn)②2FSK信號的解調(diào)2.2數(shù)字頻率調(diào)制2023/6/2724本文檔共87頁；當前第24頁；編輯于星期一\18點15分

頻移鍵控調(diào)制(3)二進制頻移鍵控的實現(xiàn)②2FSK信號的解調(diào)2.2數(shù)字頻率調(diào)制2023/6/2725本文檔共87頁；當前第25頁；編輯于星期一\18點15分

頻移鍵控調(diào)制(3)二進制頻移鍵控的實現(xiàn)②2FSK信號的解調(diào)2.2數(shù)字頻率調(diào)制2023/6/2726本文檔共87頁；當前第26頁；編輯于星期一\18點15分

頻移鍵控調(diào)制(4)二進制頻移鍵控的抗噪聲性能

2.2數(shù)字頻率調(diào)制2023/6/2727本文檔共87頁；當前第27頁；編輯于星期一\18點15分2.2.2最小頻移鍵控

(1)最小頻移鍵控的概念(2)最小頻移鍵控的相位變化特性(3)最小頻移鍵控的實現(xiàn)(4)最小頻移鍵控的功率譜2.2數(shù)字頻率調(diào)制2023/6/2728本文檔共87頁；當前第28頁；編輯于星期一\18點15分2.2.2最小頻移鍵控

(1)最小頻移鍵控的概念相位躍變引起相位對時間的變化率（角頻率）很大，這樣就會使信號功率譜擴展，旁瓣增大，對相鄰頻道的信號形成干擾。為了使信號功率盡可能集中于主瓣內(nèi)，主瓣之外的功率譜衰減的速度較快，信號的相位就不能突變。相位與時間的關系曲線應是平滑的。2.2數(shù)字頻率調(diào)制2023/6/2729本文檔共87頁；當前第29頁；編輯于星期一\18點15分2.2.2最小頻移鍵控

(1)最小頻移鍵控的概念如果FSK兩路信號s1(t)和s2(t)滿足正交條件：的最小頻差；并且滿足FSK信號的相位連續(xù)：調(diào)制指數(shù)為：2.2數(shù)字頻率調(diào)制參見：《現(xiàn)代通信原理》曹志剛清華大學出版社2023/6/2730本文檔共87頁；當前第30頁；編輯于星期一\18點15分2.2.2最小頻移鍵控

(1)最小頻移鍵控的概念MSK信號在第k個碼元的波形可表示為：其中：xk是為了保持相位連續(xù)加入的相位常量。

2.2數(shù)字頻率調(diào)制2023/6/2731本文檔共87頁；當前第31頁；編輯于星期一\18點15分2.2.2最小頻移鍵控

(1)最小頻移鍵控的概念為了構成調(diào)制解調(diào)器，將該信號正交展開：2.2數(shù)字頻率調(diào)制2023/6/2732本文檔共87頁；當前第32頁；編輯于星期一\18點15分2.2.2最小頻移鍵控

(1)最小頻移鍵控的概念由上式可見，只要用基帶波形：對載波進行調(diào)制就可得到MSK第k個碼元信號。

2.2數(shù)字頻率調(diào)制2023/6/2733本文檔共87頁；當前第33頁；編輯于星期一\18點15分2.2.2最小頻移鍵控

(2)最小頻移鍵控的相位變化特性在每個比特間隔內(nèi)載波相位變化+π/2或－π/2；累積相位φ(t)在每比特結束時必定為π/2的整數(shù)倍；φ(t)的軌跡是一條連續(xù)的折線。2.2數(shù)字頻率調(diào)制2023/6/2734本文檔共87頁；當前第34頁；編輯于星期一\18點15分2.2.2最小頻移鍵控

(2)最小頻移鍵控的相位變化特性載波相位變化在一個

碼元交換點連續(xù)：A信號碼元在時間上錯開了Tb秒。2.2數(shù)字頻率調(diào)制圖2.2.8MSK的相位軌跡2023/6/2735本文檔共87頁；當前第35頁；編輯于星期一\18點15分2.2.2最小頻移鍵控

(2)最小頻移鍵控的相位變化特性2.2數(shù)字頻率調(diào)制圖2.2.9MSK的輸入數(shù)據(jù)與各支路數(shù)據(jù)及基帶波形的關系2023/6/2736本文檔共87頁；當前第36頁；編輯于星期一\18點15分2.2.2最小頻移鍵控

(3)最小頻移鍵控的實現(xiàn)根據(jù)式(2-38)或(2-38*)，MSK調(diào)制器和解調(diào)器示于圖和圖。2.2數(shù)字頻率調(diào)制圖2.10MSK調(diào)制器框圖2023/6/2737本文檔共87頁；當前第37頁；編輯于星期一\18點15分2.2.2最小頻移鍵控

(3)最小頻移鍵控的實現(xiàn)2.2數(shù)字頻率調(diào)制圖2.2.12MSK相干解調(diào)框圖2023/6/2738本文檔共87頁；當前第38頁；編輯于星期一\18點15分2.2.2最小頻移鍵控

(4)最小頻移鍵控的功率譜2.2數(shù)字頻率調(diào)制圖2.2.11MSK信號的功率譜2023/6/2739本文檔共87頁；當前第39頁；編輯于星期一\18點15分2.2.2最小頻移鍵控

(4)最小頻移鍵控的功率譜具有較寬主瓣，第一個零點出現(xiàn)在0.75(f–fc)Tb處，頻譜利用率仍低于QPSK;旁瓣衰減速率快，[(f–fc)Tb]－4

，對相鄰頻道干擾較小。與FSK性能相比，由于各支路的實際碼元寬度為2Tb，其對應的低通濾波器帶寬減少為原帶寬的1/2，從而使MSK的輸出信噪比提高了一倍。誤碼率：Pe=2Ps(1－Ps)2.2數(shù)字頻率調(diào)制2023/6/2740本文檔共87頁；當前第40頁；編輯于星期一\18點15分2.2.3高斯濾波的最小頻移鍵控

(1)為什么要采用GMSK調(diào)制(2)GMSK調(diào)制定義(3)對預調(diào)濾波器的要求(4)高斯預調(diào)制濾波器(5)GMSK的相位軌跡(6)GMSK的功率譜(7)GMSK信號的調(diào)制與解調(diào)2.2數(shù)字頻率調(diào)制2023/6/2741本文檔共87頁；當前第41頁；編輯于星期一\18點15分2.2.3高斯濾波的最小頻移鍵控

(1)為什么要采用GMSK調(diào)制?MSK信號已具有較好的特點頻譜和誤比特率特性，但在一些通信場合，如移動通信中，MSK所占頻帶仍較寬；MSK頻譜的帶外衰減仍不夠快。在25kHz信道間隔內(nèi)傳輸16kb/s的數(shù)字信號時，將會產(chǎn)生臨道干擾。在移動通信中采用高速率傳送時，要求有更緊湊的功率譜（比如要求帶外輻射低于－60～－80db).因此需要進一步壓縮帶寬。2.2數(shù)字頻率調(diào)制為什么？2023/6/2742本文檔共87頁；當前第42頁；編輯于星期一\18點15分2.2.3高斯濾波的最小頻移鍵控

(2)GMSK調(diào)制定義GMSK調(diào)制：以MSK為基礎，在其前面引入一個預調(diào)濾波器（高斯低通濾波器），通過改變高斯濾波器的帶寬，對已調(diào)信號的頻譜進行控制。用這種方法可以做到在25kHz的信道間隔中傳輸16kb/s的數(shù)字信號時，臨道輻射功率低于－70dB～－60dB，并保持較好的誤碼性能。歐洲和中國的GSM系統(tǒng)就是采用這種調(diào)制方式。2.2數(shù)字頻率調(diào)制2023/6/2743本文檔共87頁；當前第43頁；編輯于星期一\18點15分2.2.3高斯濾波的最小頻移鍵控

(3)對預調(diào)濾波器的要求帶寬窄，且應具有良好的截止特性；為防止FM調(diào)制器的瞬時頻偏過大，濾波器應具有較低的過沖脈沖響應；為便于進行相干解調(diào)，要求保持濾波器輸出脈沖面積不變。2.2數(shù)字頻率調(diào)制2023/6/2744本文檔共87頁；當前第44頁；編輯于星期一\18點15分2.2.3高斯濾波的最小頻移鍵控

(4)高斯預調(diào)制濾波器GMSK低通濾波器的沖擊響應為:2.2數(shù)字頻率調(diào)制Tb—矩形脈沖寬度2023/6/2745本文檔共87頁；當前第45頁；編輯于星期一\18點15分2.2.3高斯濾波的最小頻移鍵控

(4)高斯預調(diào)制濾波器2.2數(shù)字頻率調(diào)制2023/6/2746本文檔共87頁；當前第46頁；編輯于星期一\18點15分2.2.3高斯濾波的最小頻移鍵控

(5)GMSK的相位軌跡

通過可控的碼間干擾平滑了相位路徑。消除了相位轉折點。2.2數(shù)字頻率調(diào)制2023/6/2747本文檔共87頁；當前第47頁；編輯于星期一\18點15分2.2.3高斯濾波的最小頻移鍵控

(6)GMSK的功率譜2.2數(shù)字頻率調(diào)制隨BbTb的減小,功率譜衰減明顯加快。對于GSM系統(tǒng)，BbTb=0.3時即可滿足(f－fc)Tb=1.5時功率譜密度低于60db的要求。2023/6/2748本文檔共87頁；當前第48頁；編輯于星期一\18點15分2.2.3高斯濾波的最小頻移鍵控

(7)GMSK信號的調(diào)制與解調(diào)用硬件實現(xiàn)以上沖激相應的高斯低通濾波器是很困難的，可用軟件輔助實現(xiàn)。先將GMSK信號正交展開，如(2-48)式，分別算出I支路和Q支路兩張數(shù)據(jù)表，存于ROM中，再根據(jù)輸入數(shù)據(jù)地址讀出ROM數(shù)據(jù),經(jīng)正交調(diào)制合成，就能由波形存儲正交調(diào)制法產(chǎn)生GMSK信號。2.2數(shù)字頻率調(diào)制2023/6/2749本文檔共87頁；當前第49頁；編輯于星期一\18點15分2.2.3高斯濾波的最小頻移鍵控

(7)GMSK信號的調(diào)制與解調(diào)GMSK信號的解調(diào)可以用MSK一樣的正交相干解調(diào)電路。在相干解調(diào)中最為重要的是相干載波的提取，這在移動通信的環(huán)境中是比較困難的。通常采用查分解調(diào)和鑒頻器解調(diào)等非相干解調(diào)，例如一比特差分檢測和二比特延遲查分檢測。2.2數(shù)字頻率調(diào)制2023/6/2750本文檔共87頁；當前第50頁；編輯于星期一\18點15分2.3數(shù)字相位調(diào)制

2.3.1相移鍵控調(diào)制（PSKorBPSK）2.3.2四相相移鍵控調(diào)制（QPSK）2.3.3交錯OQPSK2.3.3π/4-DQPSK調(diào)制2023/6/2751本文檔共87頁；當前第51頁；編輯于星期一\18點15分2.3.1相移鍵控調(diào)制PhaseShiftKeying線性調(diào)制技術幅度恒定的載波信號的相位，隨著兩個二進制信號1,0的改變而在0和π之間跳變。2.3數(shù)字相位調(diào)制2023/6/2752本文檔共87頁；當前第52頁；編輯于星期一\18點15分2.3.1相移鍵控調(diào)制(1)PSK信號的定義(2)PSK信號解調(diào)(3)PSK的誤碼率2.3數(shù)字相位調(diào)制2023/6/2753本文檔共87頁；當前第53頁；編輯于星期一\18點15分2.3.1相移鍵控調(diào)制(1)PSK信號的定義輸入比特流為：PSK信號形式：2.3數(shù)字相位調(diào)制2023/6/2754本文檔共87頁；當前第54頁；編輯于星期一\18點15分2.3.1相移鍵控調(diào)制(1)PSK信號的定義還可寫為：當an=＋1時，其相位θ為0；當an=－1時，其相位θ為。2.3數(shù)字相位調(diào)制2023/6/2755本文檔共87頁；當前第55頁；編輯于星期一\18點15分2.3.1相移鍵控調(diào)制(2)PSK信號解調(diào)可用相干解調(diào)和非相干解調(diào)相干(同步)解調(diào)：要求在接收機端知道載波的相位和頻率。2.3數(shù)字相位調(diào)制圖2.3.1PSK的解調(diào)框圖(a)相干解調(diào)2023/6/2756本文檔共87頁；當前第56頁；編輯于星期一\18點15分2.3.1相移鍵控調(diào)制(2)PSK信號解調(diào)可用相干解調(diào)和非相干解調(diào)差分相干解調(diào)：

不需要在接收端有相干參考信號，接收機容易制造而且便宜。2.3數(shù)字相位調(diào)制圖2.3.2PSK的解調(diào)框圖(b)差分相干解調(diào)2023/6/2757本文檔共87頁；當前第57頁；編輯于星期一\18點15分2.3.1相移鍵控調(diào)制(3)PSK的誤碼率輸入為窄帶高斯噪聲：均值為0，方差為σ2n輸入信號幅度為±1相干解調(diào)的誤碼率：2.3數(shù)字相位調(diào)制2023/6/2758本文檔共87頁；當前第58頁；編輯于星期一\18點15分2.3.1相移鍵控調(diào)制(3)PSK的誤碼率差分相干解調(diào)的誤碼率：在相同的誤碼率情況下，PSK所需SNR比FSK低3db。2.3數(shù)字相位調(diào)制2023/6/2759本文檔共87頁；當前第59頁；編輯于星期一\18點15分2.3.2四相相移鍵控調(diào)制（QuadraturePSK）也稱四進制相移鍵控調(diào)制BPSK二進制相移鍵控調(diào)制，對應于載波相位差180°的兩個相位。為了提高頻譜利用率，提出四進制相移鍵控（QPSK）。

2.3數(shù)字相位調(diào)制2023/6/2760本文檔共87頁；當前第60頁；編輯于星期一\18點15分2.3.2四相相移鍵控調(diào)制(1)QPSK工作原理(2)QPSK的數(shù)學表示(3)QPSK的星座圖(4)QPSK與BPSK的比較2.3數(shù)字相位調(diào)制2023/6/2761本文檔共87頁；當前第61頁；編輯于星期一\18點15分2.3.2四相相移鍵控調(diào)制(1)QPSK工作原理在一個調(diào)制符中傳送兩個比特，QPSK的帶寬效率比BPSK高兩倍。載波的相位為四個間隔相等的值，如：2.3數(shù)字相位調(diào)制2023/6/2762本文檔共87頁；當前第62頁；編輯于星期一\18點15分2.3.2四相相移鍵控調(diào)制(2)QPSK的數(shù)學表示

令g(t)為寬度Ts的脈沖，QPSK信號可以寫成：

式中，ak

為基帶信號為相鄰信號的相位間隔2.3數(shù)字相位調(diào)制2023/6/2763本文檔共87頁；當前第63頁；編輯于星期一\18點15分2.3.2四相相移鍵控調(diào)制(2)QPSK的數(shù)學表示用三角展開：2.3數(shù)字相位調(diào)制QPSK信號實際是兩個互為正交的BPSK信號的合成。信號中含有四種不同的θk值，與四進制數(shù)字信號對應。I支路Q支路2023/6/2764本文檔共87頁；當前第64頁；編輯于星期一\18點15分2.3.2四相相移鍵控調(diào)制(3)QPSK的星座圖為將輸入二進制信號變換為四進制數(shù)，把每兩個比特分成一組，共有四種組合：2.3數(shù)字相位調(diào)制2023/6/2765本文檔共87頁；當前第65頁；編輯于星期一\18點15分2.3.2四相相移鍵控調(diào)制(3)QPSK的星座圖基于這種表示，QPSK信號可用有四個點的二維星座圖表示：2.3數(shù)字相位調(diào)制2023/6/2766本文檔共87頁；當前第66頁；編輯于星期一\18點15分2.3.2四相相移鍵控調(diào)制(1)QPSK工作原理2.3數(shù)字相位調(diào)制先將輸入數(shù)據(jù)作串并變換，即將二進制數(shù)據(jù)2比特分為一組，共四種組合,每組又有同相I分量和正交Q分量，用它們分別對兩個正交的載波進行BPSK調(diào)制。最后再疊加成QPSK信號。原理如圖2.24。2023/6/2767本文檔共87頁；當前第67頁；編輯于星期一\18點15分2.3.2四相相移鍵控調(diào)制(4)QPSK與BPSK的比較QPSK的碼長比BPSK的增加一倍，故它的頻帶可減少至BPSK的一半。即：QPSK與在單位頻帶內(nèi)的信息速率可比BPSK時的提高一倍。如果QPSK與BPSK的碼元速率相同時，則QPSK的信息速率是BPSK的二倍。參見《通信原理教程》，樊昌信，P.1522.3數(shù)字相位調(diào)制2023/6/2768本文檔共87頁；當前第68頁；編輯于星期一\18點15分2.3.3交錯正交相移鍵控交錯QPSK

(OffsetQPSK):(1)為什么要用OQPSK？在QPSK調(diào)制中，I支路和Q支路信號的相位跳變在每Ts=2Tb

同時發(fā)生，此時如果I支路和Q支路信號的值都改變，將發(fā)生180°的最大相移，參見圖2.25。這會導致信號包絡在瞬間通過零點。任何一種在過零點的硬限幅或非線性放大，將集聚高頻能量，帶來旁瓣再生和頻譜擴展。但移動信道總是有限帶寬，其旁瓣將會干擾鄰近頻道.2.3數(shù)字相位調(diào)制2023/6/2769本文檔共87頁；當前第69頁；編輯于星期一\18點15分2.3.3交錯正交相移鍵控(2)OQPSK的定義將OQPSK信號的：偶比特流：Ak=cosθkg(t－kTs)奇比特流：Bk=sinθkg(t－kTs)Ts=2Tb錯開一個比特（半個符號期),即每Tb秒跳變一次。其波形圖如圖所示：2.3數(shù)字相位調(diào)制2023/6/2770本文檔共87頁；當前第70頁；編輯于星期一\18點15分2.3.3交錯正交相移鍵控(2)OQPSK的定義OQPSK調(diào)制器中同相I和正交Q支路時間交錯波形圖：2.3數(shù)字相位調(diào)制圖2.3.3OQPSK交錯波形2023/6/2771本文檔共87頁；當前第71頁；編輯于星期一\18點15分2.3.3交錯正交相移鍵控(2)OQPSK的定義這樣，SI(t)和SQ(t)的跳變瞬時被錯開了，比特跳變每TB秒發(fā)生一次。因此通過更頻繁的轉換相位，在任意給定時刻，OQPSK信號最大相移限制在±90°。消除了QPSK信號的±180°相位跳變。所以，旁瓣低于QPSK。參見圖、圖2.3數(shù)字相位調(diào)制2023/6/2772本文檔共87頁；當前第72頁；編輯于星期一\18點15分2.3.3交錯正交相移鍵控(2)OQPSK的定義2.3數(shù)字相位調(diào)制2023/6/2773本文檔共87頁；當前第73頁；編輯于星期一\18點15分2.3.4π/4-DQPSK調(diào)制(1)為什么要用-DQPSK信號？QPSK和OQPSK的缺點：QPSK具有180°的相位變化，經(jīng)過非線性傳輸后會產(chǎn)生嚴重的頻譜擴散；OQPSK很難采用差分相干解調(diào)。-DQPSK信號的優(yōu)點：綜合了QPSK和OQPSK的特點，既沒有180°的相位跳變，又可以方便地采用差分相干解調(diào)，已應用于北美和日本的數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)。2.3數(shù)字相位調(diào)制2023/6/2774本文檔共87頁；當前第74頁；編輯于星期一\18點15分2.3.4π/4-DQPSK調(diào)制(2)-DQPSK信號定義由把碼元轉換時刻的相位突跳限于或，已調(diào)信號的相位均勻分割為相隔

的8個相位點，并將它分為兩組，分別用“紅色”和“綠色”表示，使已調(diào)信號的相位在“紅色”組和“綠色”組之間交替地跳變，這樣相位跳變就只可能有

和的4種取值。由此，信號的頻譜特性也得到了改善。2.3數(shù)字相位調(diào)制2023/6/2775本文檔共87頁；當前第75頁；編輯于星期一\18點15分2.3.4π/4-DQPSK調(diào)制(2)-DQPSK信號定義2.3數(shù)字相位調(diào)制2023/6/2776本文檔共87頁；當前第76頁；編輯于星期一\18點15分2.3.4π/4-DQPSK調(diào)制(3)-DQPSK的誤比特率2.3數(shù)字相位調(diào)制其中Δθ=2πΔfTS是頻差Δf引起的相位漂移2023/6/2777本文檔共87頁；當前第77頁；編輯于星期一\18點15分2