移动通信 张玉艳 于翠波 第3章 调制解调

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1、第3章调制解调概述3.1数字相位调制3.2正交振幅调制3.3主要内容：掌握调制、解调的概念；掌握数字调制解调的分类；掌握2PSK的调制、解调原理及其实现方法，已调信号的频谱特性；掌握QPSK的调制、解调原理及其实现方法，已调信号的频谱特性；了解OQPSK与-QPSK与QPSK相比的特点；了解QAM的原理及实现方法；掌握2FSK的调制、解调原理及实现方法，已调信号的频谱特性，带宽计算公式；了解MSK、GMSK的调制、解调原理，与2FSK的区别；了解多载波调制的概念；掌握正交频分复用(OFDM)调制的概念，调

2、制、解调的原理及实现方法。重点:2PSK调制原理及实现方法；2PSK信号解调原理及其实现方法；2PSK已调信号的频谱特性；QPSK调制原理及实现方法；QPSK信号解调原理及其实现方法；QPSK已调信号的频谱特性；2FSK调制原理及实现方法；2FSK信号解调原理及其实现方法；2FSK已调信号的频谱特性；2FSK已调信号带宽计算；正交频分复用(OFDM)的调制、解调的原理及实现方法。难点：相干解调的原理及分析过程；2PSK已调信号的频谱特性；QPSK已调信号的频谱特性；2FSK已调信号的频谱特性；2FSK已调

3、信号带宽计算分析；正交频分复用(OFDM)的概念及实现原理。3.1概述调制是在发送端把要传输的模拟信号或数字信号（信源信号或基带信号）变换成适合信道传输的高频信号（带通信号）的过程。信源信号或基带信号称为调制信号调制完成后的带通信号称为已调信号。解调是调制的反过程，在接收端将已调信号还原成要传输的原始信号。按照调制信号的形式，调制可分为模拟调制（或连续调制）和数字调制。图3-1调制分类模拟调制指利用输入的模拟信号直接调制（或改变）载波（正弦波）的振幅、频率或相位，从而得到调幅（AM）、调频（FM）或调相（

4、PM）信号。数字调制指利用数字信号来控制载波的振幅、频率或相位。主要用于2G、3G及未来的系统中。数字调制主要分为两类：幅度/相位调制和频率调制。频率调制用非线性方法产生，其信号包络一般是恒定的，因此称为恒包络调制或非线性调制。幅度/相位调制也称为线性调制。移动系统选择具体的调制方式时，需要综合考虑以下几点。（1）高传输效率。（2）高频带利用率（最小占用带宽）。（3）高功率效率（最小发送功率）。（4）对信道影响的抵抗能力（最小误比特率）。3.2数字相位调制3.2.1二进制相移键控设输入比特为｛an｝，an

5、=±1，n=−∞～+∞，则二进制相移键控（2PSK）的信号形式为nTb≤t＜(n+1)Tb（3-1）式中，表示载波幅度，为载波角频率，为输入数据流的比特宽度。还可以表示为即当输入为“+1”时，对应的信号附加相位为“0”；当输入为“1”时，对应的信号附加相位为“π”。nTb≤t＜(n + 1)Tb（3-2）2PSK信号的典型波形如图3-2所示。两种不同的调制法框图如图3-3所示。图3-22PSK信号的典型波形图3-32PSK信号的调制框图1．2PSK的频谱和带宽设g(t)是宽度为Tb的矩形脉冲，其频谱为G

6、(ω)，设“+1”和“1”等概率出现，则2PSK信号的功率谱为（3-3）由于假定信号是等概率出现的双极性NRZ码，所以不存在直流成分，其功率谱为连续谱，无离散谱，如图3-4所示。图3-42PSK信号的功率谱密度2PSK信号的带宽、频带利用率分别为（3-4）（3-5）2．2PSK解调2PSK接收端一般采用相干解调，其相干解调系统模型如图3-5所示。图3-52PSK的相干解调框图若输入噪声为窄带高斯噪声n(t)(n(t)均值为0，方差为σ2n)，则解调器的输入信号为（3-6）经带通滤波器后输出为与本地载波相

7、乘后，经低通滤波器滤除高频分量，在抽样判决器输入端得到（3-7）根据高斯分布的特点，v(t)的概率分布为（3-8）在输入序列“+1”和“1”等概出现的条件下，最佳判决门限取“0”，当发“1”判为“1”或发“1”判为“1”都会导致产生误码，因此相干解调的误码率为（3-9）式中，为输入信噪比；为互补误差函数，即。3.2.2四相相移键控四进制相移键控（QPSK）信号利用载波的4种不同相位来表征数字信息。其信号表示式为kTs≤t＜(k+1)Ts（3-10)式中，Ts=2Tb为四进制符号间隔；为载波相位，有4

8、种可能状态。图3-6QPSK的信号矢量图kTs≤t＜(k+1)Ts（3-11）因为为，，，，所以于是，式（3-11）可以写成（3-12）其中，，kTs≤t＜(k+1)Ts。由式（3-12）可以得到图3-7所示的正交调制框图。图3-7QPSK调制器框图图3-7所示的QPSK调制器可以看作由两个2PSK调制器构成。1．QPSK信号的功率谱和带宽由于QPSK信号是由两正交载波调制的2PSK信号线性叠加而成，所以，QPSK信号的平均功