实验三基带信号预成形技术实验

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1、重庆邮电大学通信技术与网络实验中心LTE-TX-02E型通信原理实验指导书实验三基带信号预成形技术实验一、实验目的1、了解正交调制中基带信号的产生原理及方法2、了解基带滤波器的作用3、了解工程中常用的设计原理及方法二、实验内容1、了解基带信号预成形的原理及方法。2、观察MSK及GMSK基带信号。三、基本原理随着通信业务量的增加，频谱资源日趋紧张，为了提高系统的容量，信道间隔已由最初的100kHz减少到25kHz，并将进一步减少到12.5kHz，甚至更小。同时，由于数字通信具有建网灵活，容易采用数字差错控制技术和数字加密，便于集成化，并能够进入ISDN网，所以目前

2、通信系统都在由模拟制式向数字制式过渡。因此系统中必须采用数字调制技术。数字信号调制的基本类型分为振幅键控（ASK）、频移键控（FSK）和相移键控（PSK）。然而一般的数字调制技术因传输效率低而无法满足移动通信的要求，为此，需要专门研究一些抗干扰性强、误码性能好、频谱利用率高的调制技术，尽可能地提高单位频谱内传输数据的比特率，以适用于移动通信的窄带数据传输的要求。如最小频移键控（MSK－MinimumShiftKeying），高斯滤波最小频移键控（GMSK－GaussianFilteredMinimumShiftKeying），四相相移键控（QPSK－Quadra

3、tureReferencePhaseShiftKeying），交错正交四相相移键控（OQPSK－OffsetQuadratureReferencePhaseShiftKeying），四相相对相移键控（DQPSK－DifferentialQuadratureReferencePhaseShiftKeying）和π/4正交相移键控（π/4-DQPSK－DifferentialQuadratureReferencePhaseShiftKeying）已在数字蜂窝移动通信系统中得到广泛应用。数字调制技术又可分为两类：一类是线性调制技术，主要包括PSK、QPSK、DQPSK

4、、OQPSK、π/4－DQPSK和多电平PSK等。这一类调制技术要求通信设备从频率变换到放大和发射过程中保持充分的线性，因此在制造移动设备中会增加难度和成本，但可以获得较高的频谱利用率。另一类是恒包络调制技术，主要包括MSK、GMSK、GFSK、TFM等。这重庆邮电大学通信技术与网络实验中心LTE-TX-02E型通信原理实验指导书类调制技术的优点是已调信号具有相对窄的功率谱和对放大设备没有线性要求，不足之处是其频谱利用率通常低于线性调制技术。由于这两类调制技术各有优势，因此被不同的移动通信系统所采用。如GSM系统中采用的就是GMSK调制，而IS-95CDMA系统

5、采用的是QPSK和OQPSK调制。为了使用户能够对各种移动通信中常用的数字调制技术的特点、区别和实现方式有清楚和全面地认识，本实验系统提供了MSK（最小移频键控）、GMSK（高斯最小移频键控）、QPSK（四相绝对移相键控）、OQPSK（交错正交四相相移键控）、PSK（二进制移相键控）。大家都知道，一个理想的恒包络信道的频谱几乎是无限宽的，这样的信道对频谱资源来说完全是无法忍受的，为了克服恒包络调制中的频谱利用率低的问题，我们通常会对信号进行频谱限制，即通过滤波的方法对每一个信道进行滤波，以降低其信道带宽，但这样做的一个缺点就是带来了信号的失真，为避免频谱限制所引

6、起的失真，我们在调制之前必须对基带信号进行处理，降低基带信号的占用带宽，这一处理即为基带成形。基带成形原理MSK基带波形只有两种波形组成，如图3-1所示：波形2波形1图3-1MSK基带信号波形在MSK调制方式中，成形信号取出原理为：由于成形信号只有两种波形选择，因此当前数据取出的成形信号只与它的前一位数据有关。如果当前数据与前一数据相同，数据第一次保持时，输出的成形信号不变（如果前一数据对应波形1，那么当前数据仍对应波形1）；从第二次保持开始，输出的成形信号与前一信号相反（如果前一数据对应波形1，那么当前数据对应波形2）。如果当前数据与前一位数据相反，数据第一次

7、跳变时，输出的成形信号与前一信号相反（如果前一数据对应波形1，那么当前数据对应波形2），从数据第二次跳变开始，输出的成形信号不变（如果前一数据对应波形1，那么当前数据仍对应波形1）。MSK的基带成形信号波形如图3-2所示重庆邮电大学通信技术与网络实验中心LTE-TX-02E型通信原理实验指导书二进制信息00011101101100I路数据Q路数据I路成形信号Q路成形信号图3-2MSK的基带信号波形GMSK调制方式，是在MSK调制器之前加入一个基带信号预处理滤波器，即高斯低通滤波器，由于这种滤波器能将基带信号变换成高斯脉冲信号，其包络无陡峭边沿和拐点，从而达到改善

8、MSK信号频谱特性的目的