通信原理第8章【新型数字带通调制技术】.ppt

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1、通信原理1通信原理第8章新型数字带通调制技术2第8章新型数字带通调制技术8.1正交振幅调制(QAM)信号表示式：这种信号的一个码元可以表示为式中，k=整数；Ak和k分别可以取多个离散值。上式可以展开为令Xk=AkcoskYk=-Aksink则信号表示式变为Xk和Yk也是可以取多个离散值的变量。从上式看出，sk(t)可以看作是两个正交的振幅键控信号之和。3第8章新型数字带通调制技术矢量图在信号表示式中，若k值仅可以取/4和-/4，Ak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

2、一种最简单的QAM信号。4第8章新型数字带通调制技术有代表性的QAM信号是16进制的，记为16QAM，它的矢量图示于下图中：Ak5第8章新型数字带通调制技术类似地，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6第8章新型数字带通调制技术16QAM信号产生方法正交调幅法：用两路独立的正交4ASK信号叠加，形成16QAM信号，如下图所示。AM7第8章新型数字带通调制技术复合相移法：它用两路独立的QPSK信号叠加，形成16Q

3、AM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。AMAM8第8章新型数字带通调制技术16QAM信号和16PSK信号的性能比较：在下图中，按最大振幅相等，画出这两种信号的星座图。设其最大振幅为AM，则16PSK信号的相邻矢量端点的欧氏距离等于而16QAM信号的相邻点欧氏距离等于d2和d1的比值就代表这两种体制的噪声容限之比。AMd2(a)16QAMAMd1(b)16PSK9第8章新型数字带通调制技术按上两式计算，d2超

4、过d1约1.57dB。但是，这时是在最大功率（振幅）相等的条件下比较的，没有考虑这两种体制的平均功率差别。16PSK信号的平均功率（振幅）就等于其最大功率（振幅）。而16QAM信号，在等概率出现条件下，可以计算出其最大功率和平均功率之比等于1.8倍，即2.55dB。因此，在平均功率相等条件下，16QAM比16PSK信号的噪声容限大4.12dB。10第8章新型数字带通调制技术16QAM方案的改进：QAM的星座形状并不是正方形最好，实际上以边界越接近圆形越好。例如，在下图中给出了一种改进的16QAM方案，其中星座各点的振幅分别等于1、

5、3和5。将其和上图相比较，不难看出，其星座中各信号点的最小相位差比后者大，因此容许较大的相位抖动。11第8章新型数字带通调制技术实例：在下图中示出一种用于调制解调器的传输速率为9600b/s的16QAM方案，其载频为1650Hz，滤波器带宽为2400Hz，滚降系数为10％。(a)传输频带(b)16QAM星座1011100111101111101010001100110100010000010001100011001001010111A240012第8章新型数字带通调制技术8.2最小频移键控和高斯最小频移键控定义：最小频移键控（M

6、SK）信号是一种包络恒定、相位连续、带宽最小并且严格正交的2FSK信号，其波形图如下：13第8章新型数字带通调制技术8.2.1正交2FSK信号的最小频率间隔假设2FSK信号码元的表示式为现在，为了满足正交条件，要求即要求上式积分结果为14第8章新型数字带通调制技术假设1+0>>1，上式左端第1和3项近似等于零，则它可以化简为由于1和0是任意常数，故必须同时有上式才等于零。为了同时满足这两个要求，应当令即要求所以，当取m=1时是最小频率间隔。故最小频率间隔等于1/Ts。15第8章新型数字带通调制技术上面讨论中，假设初始相位1

7、和0是任意的，它在接收端无法预知，所以只能采用非相干检波法接收。对于相干接收，则要求初始相位是确定的，在接收端是预知的，这时可以令1-0=0。于是，下式可以化简为因此，仅要求满足所以，对于相干接收，保证正交的2FSK信号的最小频率间隔等于1/2Ts。16第8章新型数字带通调制技术8.2.2MSK信号的基本原理MSK信号的频率间隔MSK信号的第k个码元可以表示为式中，s－载波角载频；ak=1（当输入码元为“1”时，ak=+1；当输入码元为“0”时，ak=-1）；Ts－码元宽度；k－第k个码元的初始相位，它在一个码元宽度中是

8、不变的。17第8章新型数字带通调制技术由上式可以看出，当输入码元为“1”时，ak=+1，故码元频率f1等于fs+1/(4Ts)；当输入码元为“0”时，ak=-1，故码元频率f0等于fs-1/(4Ts)。所以，f1和f0的差等于1/(2