现代移动通信 第2版 教学课件 ppt 作者 蔡跃明 04章 数字调制技术-1
39页1、第4章 数字调制技术-1,数字移动通信,本节讲述的主要内容,4.1 数字调制技术基础 4.2 线性调制技术 4.3 恒包络调制技术 4.4 线性和恒包络相结合的调制技术,4.1 数字调制技术基础,调制的概念:对信号源的信息进行处理,使其变为适合传输形式的过程。 调制的目的:使所传送的信息能更好地适应于信道特性,以达到最有效和最可靠的传输。 移动通信系统的调制技术包括用于第一代移动通信系统的模拟调制技术和用于现今及未来系统的数字调制技术。,一、移动通信对数字调制的要求,移动通信对数字调制技术的要求: 抗干扰性能要强,如采用恒包络角调制方式以抗严重的多径衰落影响; 要尽可能地提高频谱利用率; 占用频带要窄,带外辐射要小; 在占用频带宽的情况下,单位频谱所容纳的用户数要尽可能多; 同频复用的距离小; 具有良好的误码性能; 能提供较高的传输速率,使用方便,成本低。,二、数字调制的性能指标,数字调制的性能常用功率效率 (Power Efficiency)和带宽效率 (Spectral Efficiency)来衡量。功率效率 反映调制技术在低功率情况下保持数字信号正确传送的能力,可表述成在接收机端
2、特定的误码概率下,每比特的信号能量与噪声功率谱密度之比: (4-1) 带宽效率 描述了调制方案在有限的带宽内容纳数据的能力,它反映了对分配的带宽是如何有效利用的,可表述成在给定带宽内每赫兹数据速率的值: (4-2),二、数字调制的性能指标,带宽效率有一个基本的上限,由香农定理: 可见在一个任意小的错误概率下,最大的带宽效率受限于信道内的噪声,从而可推导出最大可能的 为:,三、目前所使用的主要调制方式,目前所使用的主要调制方式有 线性调制技术:QPSK调制 恒包络调制技术:GMSK调制 “线性”和“恒包络”相结合的调制技术:QAM调制 扩频调制技术:直接序列扩频、跳频 编码调制相结合技术:TCM调制 多载波技术:OFDM调制,4.2 线性调制技术,数字调制技术通常可以分为线性和非线性调制两类。在线性调制技术当中,传输信号s(t)的幅度随调制信号m(t) 的变化呈线性变化。线性调制技术带宽效率高,所以非常适用于在有限频带要求下,容纳尽可能多用户的无线通信系统。 在线性调制技术中,传输信号s(t)可表示为:,一、正交四相移相键控(QPSK),4PSK(QPSK)在一个调制符号中发送2 bit
3、,因此QPSK的频带利用率是BPSK的频带利用率的两倍。载波相位取四个空间相位0、/2、 和3/2中的一个,每个空间相位代表一对唯一的信息比特。处于这个符号状态集的QPSK信号定义如下:,QPSK的相位每隔2Tb 跳变一次,其相位星座图为:,一、正交四相移相键控(QPSK),典型的QPSK发射机结构如图所示,一、正交四相移相键控(QPSK),相干QPSK接收机结构如图所示,一、正交四相移相键控(QPSK),在加性高斯白噪声情况下,QPSK的平均误码率为: 由于在相同的带宽情况下,QPSK发送的数据是BPSK的二倍。所以,QPSK信号的功率谱密度为:,一、正交四相移相键控(QPSK),二、交错正交四相移相键控,实际信道总是带限的,因此在发送QPSK信号时常常经过带通滤波。带限后的QPSK已不能保持恒包络。相邻符号之间发生1800相移时,经带限后会出现包络过零的现象。反映在频谱方面,出现旁瓣和频谱加宽现象。 为防止出现这种情况,QPSK使用效率低的线性放大器进行信号放大是必要的。 QPSK的一种改进型是交错QPSK(Offset QPSK)。OQPSK对出现边瓣和频带加宽等有害现象不敏感。
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