详述现代调制技术

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1、目录详述现代调制技术21.二进制相移键控（BPSK）22.差分相移键控（DPSK）43.四相相移键控（QPSK）64.交错四相相移键控85.π/4-QPSK技术106.二进制频移键控（BFSK）117.最小频移键控（MSK）147.1MSK信号的正交性，MSK信号可以表示为：157.2MSK信号的相位连续性157.3MSK信号的调制器框图如下167.4MSK解调177.5MSK技术总结188.高斯最小频移键控（GMSK）189.多进制调制技术209.1多进制数字幅度调制（MASK）219.2多进制相移键控（MPSK）239.3多进制频率键控调

2、制（MFSK）2510多进制正交幅度调制（MQAM）2810.1正交幅度调制的信号表示2810.2矢量图分析2910.3MQAM信号功率谱3010.4MQAM信号的产生和解调3111正交频分复用（OFDM）3211.1多载波调制技术3211.2正交频分复用调制技术3311.3OFDM信号的频谱结构3411.4OFDM的解调原理35详述现代调制技术调制就是对信号源的编码信息进行处理，使其变为合适传输形式的过程。在无线通信技术当中，调制是所有无线通信的基础，调制是一个将数据传送到无线电载波上用于发射的过程。它包括将基带信号（信源）转变为一个相对基

3、带频率而言频率非常高的带通信号。这个带通信号称为已调信号，而基带信号称为调制信号。现代移动通信系统都使用数字调制技术，并且可用的频谱有限，因此调制方式变得前所未有地重要。1.二进制相移键控（BPSK）二进制相移键控（BPSK）是一种非常流行的数字调制方式，该调制方式是幅度恒定的载波信号随着两个代表二进制数据1和0的信号m1和m2的变化时将正弦载波进行1800的相移，如图1。BPSK在零交叉点出现相变时是相干的。BPSK的正确解调需要信号与相同相位的正弦载波进行对比。这涉及到载波恢复和其他的复杂电路。假设正弦载波的幅度为AC，每比特能量Eb=1

4、2AC2Tb，则传输的BPSK信号为：为了方便，我们经常将m1和m2一般化为二进制信号m(t)，它呈现两种可能得脉冲波形中的一种。这样传输信号就可表示为：SBPSKt=m(t)2EbTbcos(2πfct+θc)BPSK信号等效于抑制载波双边带调幅波形，其中cos(2πfct)相当于载波，数据信号m(t)相当于调制波形。因此BPSK信号可以用平衡调制器产生。下面我简单介绍一个传统的BPSK的调制器，见下图。图：BPSK调制器框图正弦波振荡器产生载波信号，它的输出分为两路，一路经过倒相后进入门1，另一路直接接到门0的输入端。门的控制端由输入的数

5、字信号控制，输入的数字信号为“0”时，门0打开，门1关闭，输入数字信号为“1”时，门1打开，门0关闭。门0和门1的输出合成后，产生的输出即是BPSK的调制输出。上图是BPSK调制器的框图，那只是传统的数字和模拟电路结合实现的BPSK调制方法。实际上该电路在相位的周期和稳定性方面是要解决很多问题的，调试也比较麻烦。BPSK接收机假如没有信道引入的多径损耗，接收到的BPSK信号可以表示为：SBPSKt=m(t)2EbTbcos(2πfct+θc+θch)SBPSKt=m(t)2EbTbcos(2πfct+θ)其中θch对应于信道中时间延迟造成的相

6、移。我们知道，如果BPSK使用相关或同步解调方法，那就必须要求在接收机那端能够知道载波的相位好频率信息。这里有两种方法可以选择。第一方法：就是如果和BPSK信号同时传输一个低幅值的载波导频信号，那么在接收机端使用锁相环（PLL）就能恢复出载波的相位和频率。第二种方法：如果没有传输载波导频信号，可以使用Costas环或者平方环，从接收到的BPSK信号中恢复同步载波的相位和频率。图：带载波恢复电路的BPSK接收机我们将接收到的信号cos(2πfct+θ)进行平方后，产生一个直流信号和一个在两倍载波频率有幅度变化的正弦信号。直流信号用中心频率为co

7、s(2πfct+θ)的带通滤波器滤除。然后用一个分频器还原出波形2fc。在分频器后乘法器的输出为：m(t)2EbTbcos(2πfct+θ)2=m(t)2EbTb[12+12cos2(2πfct+θ)这个信号输入到BPSK检测器中构成低通滤波器部分的积分和清空电路。如果发射极和接收机的脉冲波形匹配，检波将达到最佳效果。在这里，我们为了便于在每个比特周期末尾精确地抽样积分器的输出，使用了一个比特同步器。这样就在每个比特周期的末尾，积分器输出端的开关闭合，然后将输出信号送到判决电路，根据积分器的输出是高于还是低于一个特定的门限值来决定接收的信号时

8、对应于二进制1还是0。而对于门限值的设置要能够使差错概率达到最小得最佳值。比如，如果1和0等概率地传输，那么我们就采用检测器输出二进制数据1和0的电压的中值作为最佳