*,通信原理,九江学院,五、多进制数字调制系统,1,、,MASK,数学描述,特点,（,1,）功率谱由来与,2ASK,的,相似,缺点,:,抗干扰，抗衰落能力差！,少用！,2,、,MFSK,多频制,系统的组成方框图,信道,接收滤波器,带通f,1,检波器,带通f,2,检波器,带通,f,N,检波器,抽样判决器,逻辑电路,逻辑电路,f,1,门电路,1,f,2,门电路,2,f,N,门电路,N,相加器,串,/,并变换,1,2,M,输入,输出,发端,收端,3,、,MPSK,(,多元绝对移相键控,),M,PSK,信号码元表示式展开写成,式中,上式表明，,M,PSK,信号码元,s,k,(,t,),可以看作是由正弦和余弦两个正交分量合成的信号，并且,a,k,2,+,b,k,2,=1,。因此，其带宽和,M,ASK,信号的带宽相同。,QPSK,矢量图及相位选择,1 0,1 1,0 1,0 0,参考相位,参考相位,1 1,0 1,0 0,1 0,45,0,a,方式,b,方式,双比特码,n,双比特码,n,0 0,0,0,1 1,45,0,0 1,90,0,0 1,135,0,1 0,270,0,0 0,225,0,1 1,180,0,1 0,315,0,调制器,数字选相法,/2,3,/2,0,正交调制法,解调器,正交,相干,解调,4,、,MDPSK,n,与双比特码间关系：,令：,n,=,K,K-1,-,K,与,K-1,表相邻双比特码对应的载波初相,则：,4,进制状态,双比特码,n,=,K,K-1,a,方式,b,方式,0,0 0,0,0,45,0,1,0 1,90,0,135,0,2,1 0,270,0,225,0,3,1 1,180,0,315,0,5 MSK,最小频移键控,MSK,是一种,特殊形式的,FSK,，要求,包络恒定，,其频差是满足两个频率相互正交,(,即相关函数等于,0),的,最小频差,，并要求,FSK,信号的,相位连续,，其频差,f,=,f,2,-,f,1,=,f,s,/2=1/2,T,b,即,调制指数,为,式中，,T,b,为输入数据流的,比特宽度,。,MSK,的信号表达式为,MSK,的,相位,轨迹,由图可见，,MSK,信号比一般,2FSK,信号有更高的带宽效率。,1,),振幅,包络恒定,2,),码元转换时刻,无相位跃变,3,),带宽,减少,为原带宽的,1/2,，从而使,MSK,的输出信噪比,提高了一倍,。,6 GMSK,高斯滤波最小频移键控,MSK,振幅恒定，功率谱主瓣以外衰减较快,但,仍不能满足移动通信中衰减,70-80dB,的要求,，,GMSK,即对此提出。,特点：,带宽,窄,、,锐,截止,；,抑制,了,高频成分,、,防止过量,的,瞬时频率偏移,结论：,MSK,调制比,FSK,调制提高了输出信噪比，,GMSK,调制比,MSK,调制减小了信号的带外辐射，使信号的副瓣衰减的更快，进一步提高了频带利用率,.,7,联合键控,问题的提出,这种信号的一个码元可以表示为,式中，,k,=,整数；,A,k,和,k,分别可以取多个离散值。上式可以展开为,则信号表示式变为,X,k,和,Y,k,也是可以取多个离散值的变量。从上式看出，,s,k,(,t,),可以看作是两个正交的振幅键控信号之和,矢量图,在信号表示式中，若,k,值仅可以取,/4,和,-,/4,，,A,k,值仅可以取,+,A,和,-,A,，则此,QAM,信号就成为,QPSK,信号，如下图所示：,所以，,QPSK,信号就是一种最简单的,QAM,信号。,有代表性的,QAM,信号是,16,进制的，记为,16QAM,，它的矢量图示于下图中：,A,k,类似地，有,64QAM,和,256QAM,等,QAM,信号，如下图所示：,它们总称为,MQAM,调制。由于从其矢量图看像是星座，故又称,星座,调制。,64QAM,信号矢量图,256QAM,信号矢量图,MQAM,调制器,QAM,(,正交振幅调制系统,),原理简介,:,优点,:,频带利用率高,!,缺点,:,抗噪声性能差,!,相加器,信道,LPF,LPF,m,I,(t,),m,Q,(t,),cos,c,t,sin,c,t,cos,c,t,sin,c,t,m,I,(t),m,Q,(t),复合相移法：,它用两路独立的,QPSK,信号叠加，形成,16QAM,信号，如下图所示,。,图中虚线大圆上的,4,个大黑点表示第一个,QPSK,信号矢量的位置。在这,4,个位置上可以叠加上第二个,QPSK,矢量，后者的位置用虚线小圆上的,4,个小黑点表示,。,A,M,A,M,7,正交频分复用,1,、单载波调制和多载波调制,比较,单载波体制：,码元,持续时间,Ts,短,，但,占用带宽,B,大,；由于信道特性,|,C,(,f,)|,不理想，产生码间串扰。,多载波体制：,将信道分成许多子信道。假设有,10,个子信道，则每个载波的调制,码元速率将降低至,1/10,，每个子信道的,带宽也随之减小为,1/10,。若子信道的带宽足够小，则可以认为信道特性接近理想信道特性，码间串扰可以得到有效的克服。,f,t,t,B,B,T,s,NT,s,单载波调制,多载波调制,f,|,C,(,f,)|,|,C,(,f,)|,f,f,c,(,t,),t,图,8-12 13,多载波调制原理,f,f,k,f,k,+1/T,s,T,s,t,OFDM,的频域特性,设在一个子信道中，,子载波的频率,为,f,k,、,码元持续时间为,T,s,，则此码元的波形和其频谱密度画出如下图：,在,OFDM,中，各相邻子载波的频率间隔等于,最小容许间隔,故各子,载波合成后的频谱密度曲线,如下图,虽然由图上看，各路子载波的频谱重叠，但是实际上在,一个码元持续时间内它们是正交的,。故在接收端很容易利用此正交特性将各路子载波分离开。采用这样密集的子载频，并且在子,信道间不需要保护频带间隔，因此能够充分利用频带。这是,OFDM,的一大优点。,f,k,2,/T,s,f,k,1,/T,s,f,k,f,f,正交频分复用,(OFDM),特点,：,1,、为了提高频率利用率和增大传输速率，各路子载波的已调信号,频谱有部分重叠,；,2,、各路已调信号是,严格正交,的，以便接收端能,完全地分离,各路信号；,3,、每路子载波的调制是,多进制调制,；,4,、每路子载波的,调制制度可以不同,，根据各个,子载波处信道特性的优劣不同采用不同的体制,。并且可以自适应地改变调制体制以适应信道特性的变化,OFDM,的缺点：,1,、对信道产生的,频率偏移,和,相位噪声,很敏感,；,2,、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,小结,二进制数字调制原理及抗噪声性能（,掌握,）,多进制及改进多进制数字调制原理（,了解,）,