数字通信技术.ppt

Institute of Communications Engineering0Institute of Communications Engineering1Institute of Communications Engineering§5.6 多载波调制和正交频分复用多载波调制和正交频分复用2一、多载波调制一、多载波调制1 1 1 1、、、、MCMMCMMCMMCM的基本思想的基本思想的基本思想的基本思想 MCMMCM：：Multi-Carrier Multi-Carrier ModulationModulation，，将将待待传传输输的的数数据据流流分分解解成成M M个个子子数数据据流流，，每每个个子子数数据据流流的的传传输输速速率率降降为为原原数据流的数据流的1/M1/M，然后用这些子数据流去并行调制，然后用这些子数据流去并行调制M M个载波 3一、多载波调制一、多载波调制串串/并并变换变换 +cos2 f1tcos2 f2tcos2 fMt{ak}SMCM(t)MCMMCM基本思想的示意图基本思想的示意图42 2 2 2、、、、MCMMCMMCMMCM的意义的意义的意义的意义时间弥散（时延扩展，时间弥散（时延扩展，time delay spreadtime delay spread）：）： 移动信道中，由于存在多条不同距离的传播路径，移动信道中，由于存在多条不同距离的传播路径，使发送端发送的一个脉冲，到达接收端时却是多个不同使发送端发送的一个脉冲，到达接收端时却是多个不同时延脉冲在时间轴上的叠加。

时延脉冲在时间轴上的叠加 将最大时延与最小时延的差值称为时延扩展，记将最大时延与最小时延的差值称为时延扩展，记为为 若发送的脉冲宽度为若发送的脉冲宽度为T Ts s，则接收脉冲的宽度为：，则接收脉冲的宽度为： T Ts s + +  时延扩展将导致时延扩展将导致ISIISI，并且码间串扰的严重程度与，并且码间串扰的严重程度与 / /T Ts s成正比多载波调制可以降低信道传输的符号速率，即增加多载波调制可以降低信道传输的符号速率，即增加T Ts s，，因此可以有效地减小甚至消除码间串扰因此可以有效地减小甚至消除码间串扰一、多载波调制一、多载波调制5一、多载波调制一、多载波调制3 3 3 3、、、、MCMMCMMCMMCM的实现方式的实现方式的实现方式的实现方式多音实现的多音实现的MCMMCM（（Multitone Realization MCMMultitone Realization MCM）） ————主要用于有线电传输系统主要用于有线电传输系统 正交频分复用的正交频分复用的MCMMCM（（OFDMOFDM）） —— ——主要用于无线电传输系统主要用于无线电传输系统 多载波码分复用多载波码分复用MCMMCM（（MC-CDMAMC-CDMA）） —— ——主要用于扩频通信系统主要用于扩频通信系统本章只介绍本章只介绍OFDMOFDM方式方式6一、多载波调制一、多载波调制7二、二、OFDM 1 1 1 1、、、、OFDMOFDMOFDMOFDM的基本思想的基本思想的基本思想的基本思想 OFDM OFDM ：：Orthogonal Frequency Division Orthogonal Frequency Division MultiplexingMultiplexing，正交频分复用。

正交频分复用 将信道分成将信道分成N N个子信道，每个子信道上一个载波，称个子信道，每个子信道上一个载波，称为子载波，各个子载波之间相互正交实现时，将一路为子载波，各个子载波之间相互正交实现时，将一路高速串行输入的数据信号流转换成高速串行输入的数据信号流转换成N N路并行的低速子数路并行的低速子数据流，调制到每个子载波上进行传输据流，调制到每个子载波上进行传输8二、二、OFDMOFDMOFDM系统子载波正交特性系统子载波正交特性系统子载波正交特性系统子载波正交特性在中心频率时振幅达到峰值，而在此频率的整在中心频率时振幅达到峰值，而在此频率的整在中心频率时振幅达到峰值，而在此频率的整在中心频率时振幅达到峰值，而在此频率的整数倍时振幅为零数倍时振幅为零数倍时振幅为零数倍时振幅为零9二、二、OFDM 2 2、、OFDMOFDM的特点的特点正交信号可以通过在接收端采用相关技术分离，这正交信号可以通过在接收端采用相关技术分离，这正交信号可以通过在接收端采用相关技术分离，这正交信号可以通过在接收端采用相关技术分离，这样可以减少子信道之间的相互干扰；样可以减少子信道之间的相互干扰；样可以减少子信道之间的相互干扰；样可以减少子信道之间的相互干扰； 通过把信道分成多个带宽很窄的子信道，可以使通过把信道分成多个带宽很窄的子信道，可以使通过把信道分成多个带宽很窄的子信道，可以使通过把信道分成多个带宽很窄的子信道，可以使OFDMOFDMOFDMOFDM系统比单载波系统具有更强的抗频率选择性衰系统比单载波系统具有更强的抗频率选择性衰系统比单载波系统具有更强的抗频率选择性衰系统比单载波系统具有更强的抗频率选择性衰落的能力，减少突发错；原因是，对于每一个子信落的能力，减少突发错；原因是，对于每一个子信落的能力，减少突发错；原因是，对于每一个子信落的能力，减少突发错；原因是，对于每一个子信道而言，遭受的是平坦衰落；道而言，遭受的是平坦衰落；道而言，遭受的是平坦衰落；道而言，遭受的是平坦衰落；与采用自适应均衡的单载波系统相比，与采用自适应均衡的单载波系统相比，与采用自适应均衡的单载波系统相比，与采用自适应均衡的单载波系统相比，OFDMOFDMOFDMOFDM系统的系统的系统的系统的信道均衡更简单；信道均衡更简单；信道均衡更简单；信道均衡更简单；由于每个子载波之间相互正交，所以每个子载波的由于每个子载波之间相互正交，所以每个子载波的由于每个子载波之间相互正交，所以每个子载波的由于每个子载波之间相互正交，所以每个子载波的频带之间互相重叠，可以获得很高的频带效率，这频带之间互相重叠，可以获得很高的频带效率，这频带之间互相重叠，可以获得很高的频带效率，这频带之间互相重叠，可以获得很高的频带效率，这也是也是也是也是OFDMOFDMOFDMOFDM技术区别于技术区别于技术区别于技术区别于FDMFDMFDMFDM技术的本质技术的本质技术的本质技术的本质 。

10二、二、OFDM由于由于OFDMOFDM信号是由多个不同频率，不同振幅，不同相位信号是由多个不同频率，不同振幅，不同相位的信号相互叠加的结果，因此，具有很高的峰平功率比的信号相互叠加的结果，因此，具有很高的峰平功率比（（PAPRPAPR），这就要求），这就要求RFRF功率放大器要有较大的动态范围功率放大器要有较大的动态范围 与单载波系统相比，与单载波系统相比，OFDMOFDM系统对频偏和频漂更敏感系统对频偏和频漂更敏感 11OFDM与FDM二、二、OFDM12二、二、OFDM3 3 3 3、、、、OFDMOFDMOFDMOFDM的实现原理的实现原理的实现原理的实现原理 O OF FD DM M实实现现原原理理框框图图 13二、二、OFDM发端：发端：发端：发端：串串串串/ / / /并变换后并变换后并变换后并变换后N N N N路并行数据同时输出，分别调制路并行数据同时输出，分别调制路并行数据同时输出，分别调制路并行数据同时输出，分别调制在在在在N N N N个子载波上个子载波上个子载波上个子载波上N N N N个子载波可以表示为个子载波可以表示为个子载波可以表示为个子载波可以表示为 则第则第则第则第m m m m时刻的一个时刻的一个时刻的一个时刻的一个OFDMOFDMOFDMOFDM信号可以表示为信号可以表示为信号可以表示为信号可以表示为 收端：收端：收端：收端：采用混频后积分清洗的方式对各子载波解调。

采用混频后积分清洗的方式对各子载波解调采用混频后积分清洗的方式对各子载波解调采用混频后积分清洗的方式对各子载波解调 14二、二、OFDM4 4 4 4、、、、OFDMOFDMOFDMOFDM的的的的FFTFFTFFTFFT实现实现实现实现如果不考虑保护时间，那么如果不考虑保护时间，那么如果不考虑保护时间，那么如果不考虑保护时间，那么OFDMOFDMOFDMOFDM信号可以表示为信号可以表示为信号可以表示为信号可以表示为X(t)X(t)X(t)X(t)为复等效基带信号对为复等效基带信号对为复等效基带信号对为复等效基带信号对X(t)X(t)X(t)X(t)进行抽样，抽样速率进行抽样，抽样速率进行抽样，抽样速率进行抽样，抽样速率为为为为1/Ts1/Ts1/Ts1/Ts，则当，则当，则当，则当t=kTst=kTst=kTst=kTs时，抽样值时，抽样值时，抽样值时，抽样值X(k)X(k)X(k)X(k)满足满足满足满足 X(k)X(k)X(k)X(k)恰好是恰好是恰好是恰好是d(n)d(n)d(n)d(n)的的的的N N N N点反离散傅立叶变换（点反离散傅立叶变换（点反离散傅立叶变换（点反离散傅立叶变换（IDFTIDFTIDFTIDFT）的）的）的）的结果。

因此可以用结果因此可以用结果因此可以用结果因此可以用IDFTIDFTIDFTIDFT运算完成运算完成运算完成运算完成OFDMOFDMOFDMOFDM复等效基带信号复等效基带信号复等效基带信号复等效基带信号的子载波调制过程，用离散傅立叶变换（的子载波调制过程，用离散傅立叶变换（的子载波调制过程，用离散傅立叶变换（的子载波调制过程，用离散傅立叶变换（DFTDFTDFTDFT）完成）完成）完成）完成其解调过程其解调过程其解调过程其解调过程15二、二、OFDM4 4 4 4、、、、OFDMOFDMOFDMOFDM的的的的FFTFFTFFTFFT实现实现实现实现一个实际的一个实际的一个实际的一个实际的FFTFFTFFTFFT算法的算法的算法的算法的OFDMOFDMOFDMOFDM实现框图实现框图实现框图实现框图信息信息序列序列串并串并变换变换IFFT并串并串变换变换插入保插入保护间隔护间隔组帧组帧正交数正交数字信号字信号QAM调制调制信道估计信道估计序列序列(a) 发射机工作原理发射机工作原理同步同步序列序列并串并串变换变换FFT串并串并变换变换移去保移去保护间隔护间隔解帧解帧正交数正交数字信号字信号QAM解调解调信道估计信道估计捕获与同步捕获与同步(b) 接收机工作原理接收机工作原理信息信息序列序列16Institute of Communications Engineering§5.7 频带信号的传输特性频带信号的传输特性17一、引言一、引言信号的传输特性包括传输的信号的传输特性包括传输的有效性有效性和和可靠性可靠性。

有效性由有效性由功率谱特性决定，可靠性由误比特率特性决定功率谱特性决定，可靠性由误比特率特性决定频带信号的功率谱特性不仅与调制方式有关，还与调制频带信号的功率谱特性不仅与调制方式有关，还与调制前的滤波器特性有关前的滤波器特性有关 18二、功率谱特性二、功率谱特性1 1 1 1、、、、QPSKQPSKQPSKQPSK、、、、OQPSKOQPSKOQPSKOQPSK、、、、   /4-DQPSK/4-DQPSK/4-DQPSK/4-DQPSK信号功率谱计算式信号功率谱计算式信号功率谱计算式信号功率谱计算式BPSK/DBPSKBPSK/DBPSKBPSK/DBPSKBPSK/DBPSK信号信号信号信号QPSK/DQPSK/OQPSKQPSK/DQPSK/OQPSKQPSK/DQPSK/OQPSKQPSK/DQPSK/OQPSK信号信号信号信号当比特速率相同时，四相调制信号功率谱的主瓣宽度是当比特速率相同时，四相调制信号功率谱的主瓣宽度是当比特速率相同时，四相调制信号功率谱的主瓣宽度是当比特速率相同时，四相调制信号功率谱的主瓣宽度是二相调制信号功率谱的主瓣宽度的一半即四相调制信二相调制信号功率谱的主瓣宽度的一半。

即四相调制信二相调制信号功率谱的主瓣宽度的一半即四相调制信二相调制信号功率谱的主瓣宽度的一半即四相调制信号的传输效率是二相调制信的两倍号的传输效率是二相调制信的两倍号的传输效率是二相调制信的两倍号的传输效率是二相调制信的两倍 19二、功率谱特性二、功率谱特性2 2 2 2、、、、MSKMSKMSKMSK、、、、QAMQAMQAMQAM信号功率谱计算式信号功率谱计算式信号功率谱计算式信号功率谱计算式MSKMSKMSKMSK信号信号信号信号MQAMMQAMMQAMMQAM信号信号信号信号，令，令，令，令 ，则，则，则，则 20二、功率谱特性二、功率谱特性fS(f)-40-30-20-10fcfc+3/4Tbfc-3/4Tbfc+1/2Tbfc-1/2Tbfc+1/Tbfc-1/2TbBPSK/ /DBPSK信号信号QPSK/ /DQPSK/ /OQPSK信号信号MSK信号信号3 3 3 3、非带限的、非带限的、非带限的、非带限的PSK/DBPSK,QPSK/DQPSK,OQPSK, MSKPSK/DBPSK,QPSK/DQPSK,OQPSK, MSKPSK/DBPSK,QPSK/DQPSK,OQPSK, MSKPSK/DBPSK,QPSK/DQPSK,OQPSK, MSK信信信信号功率谱密度图号功率谱密度图号功率谱密度图号功率谱密度图 21二、功率谱特性二、功率谱特性4 4 4 4、、、、MSKMSKMSKMSK信号的功率谱与信号的功率谱与信号的功率谱与信号的功率谱与QPSKQPSKQPSKQPSK信号功率谱的比较信号功率谱的比较信号功率谱的比较信号功率谱的比较 MSKMSK信信号号的的功功率率谱谱较较QPSKQPSK宽宽，，但但其其旁旁瓣瓣以以1/f1/f4 4速速率率迅迅速速下下降降，，而而QPSKQPSK的的旁旁瓣瓣则则以以1/f1/f2 2的的速速率率下下降降。

对对于于-50dB-50dB带带 宽宽 和和 包包 含含 99%99%功功 率率 的的 带带 宽宽 ，， MSKMSK分分 别别 是是 8.18/T8.18/Tb b和和1.17/T1.17/Tb b，而，而QPSKQPSK则分别是则分别是100/T100/Tb b和和10.3/T10.3/Tb b，，22二、功率谱特性二、功率谱特性5 5 5 5、、、、GMSKGMSKGMSKGMSK信号功率谱信号功率谱信号功率谱信号功率谱23二、功率谱特性二、功率谱特性6 6 6 6、、、、SQAMSQAMSQAMSQAM信号功率谱信号功率谱信号功率谱信号功率谱归归一一化化功功率率谱谱密密度度(dB)A A值减小时，值减小时，SQAMSQAM功率功率谱的带外辐射减小谱的带外辐射减小24二、功率谱特性二、功率谱特性7 7 7 7、、、、OFDMOFDMOFDMOFDM信号功率谱信号功率谱信号功率谱信号功率谱OFDMOFDMOFDMOFDM信号的功率谱特性与已调信号的功率谱特性有关，信号的功率谱特性与已调信号的功率谱特性有关，信号的功率谱特性与已调信号的功率谱特性有关，信号的功率谱特性与已调信号的功率谱特性有关，还与复用的子信道数目还与复用的子信道数目还与复用的子信道数目还与复用的子信道数目N N N N有关。

有关 BPSKBPSKBPSKBPSK调制时调制时调制时调制时 N=16 N=16 N=16 N=16的的的的OFDMOFDMOFDMOFDM信号频谱图信号频谱图信号频谱图信号频谱图25二、功率谱特性二、功率谱特性7 7 7 7、、、、OFDMOFDMOFDMOFDM信号功率谱（续）信号功率谱（续）信号功率谱（续）信号功率谱（续）BPSKBPSKBPSKBPSK调制时调制时调制时调制时 N=4 N=4 N=4 N=4和和和和32323232的的的的OFDMOFDMOFDMOFDM信号频谱图信号频谱图信号频谱图信号频谱图26二、功率谱特性二、功率谱特性8 8 8 8、、、、OFDMOFDMOFDMOFDM信号频带效率信号频带效率信号频带效率信号频带效率不仅与基带信号调制方式有关，还与子信道数目不仅与基带信号调制方式有关，还与子信道数目不仅与基带信号调制方式有关，还与子信道数目不仅与基带信号调制方式有关，还与子信道数目N N N N有关有关有关有关 N N N N路复用、已调信号的符号间隔为路复用、已调信号的符号间隔为路复用、已调信号的符号间隔为路复用、已调信号的符号间隔为T T T Ts s s s的的的的OFDMOFDMOFDMOFDM信号频带信号频带信号频带信号频带利用率（利用率（利用率（利用率（M M M M进制）进制）进制）进制）当当当当N N N N很大时很大时很大时很大时 单载波的单载波的单载波的单载波的M M M M进制调制，频带利用率为进制调制，频带利用率为进制调制，频带利用率为进制调制，频带利用率为 可见，可见，可见，可见，OFDMOFDMOFDMOFDM的频带效率是比较高的的频带效率是比较高的的频带效率是比较高的的频带效率是比较高的 27三、抗噪声性能三、抗噪声性能数字调制信号的抗噪声性能用数字调制信号的抗噪声性能用误比特率误比特率PbPb或或误误码率码率PePe（即误符号率）衡量。

即误符号率）衡量注意：注意：注意：注意：对于某一种调制方式，当对于某一种调制方式，当对于某一种调制方式，当对于某一种调制方式，当T Ts s =T =Tb b 时，误比特率与时，误比特率与时，误比特率与时，误比特率与误码率相等，否则，可能不相等误码率相等，否则，可能不相等误码率相等，否则，可能不相等误码率相等，否则，可能不相等即使是同一种调制方式，相干解调与非相干解调即使是同一种调制方式，相干解调与非相干解调即使是同一种调制方式，相干解调与非相干解调即使是同一种调制方式，相干解调与非相干解调的误码率特性也不同的误码率特性也不同的误码率特性也不同的误码率特性也不同28三、抗噪声性能三、抗噪声性能1 1 1 1、、、、BPSKBPSKBPSKBPSK、、、、QPSKQPSKQPSKQPSK、、、、OQPSKOQPSKOQPSKOQPSK、、、、MSKMSKMSKMSK的错误概率的错误概率的错误概率的错误概率BPSK,QPSK,OQPSK,MSKBPSK,QPSK,OQPSK,MSKBPSK,QPSK,OQPSK,MSKBPSK,QPSK,OQPSK,MSK采用相干解调时的误比采用相干解调时的误比采用相干解调时的误比采用相干解调时的误比特率相同，计算公式为特率相同，计算公式为特率相同，计算公式为特率相同，计算公式为1010-2-21010-5-51010-6-61010-7-71010-8-81010-9-91010-3-31010-4-441012141668Eb/N0 Pb29三、抗噪声性能三、抗噪声性能2 2 2 2、、、、   /4-DQPSK/4-DQPSK/4-DQPSK/4-DQPSK的错误概率的错误概率的错误概率的错误概率差分相位解调的性能劣于相干相位解调差分相位解调的性能劣于相干相位解调差分相位解调的性能劣于相干相位解调差分相位解调的性能劣于相干相位解调π/4-DQPSKπ/4-DQPSKπ/4-DQPSKπ/4-DQPSK的三种非相干检测方式是等价的，具有相的三种非相干检测方式是等价的，具有相的三种非相干检测方式是等价的，具有相的三种非相干检测方式是等价的，具有相同的误比特率计算公式同的误比特率计算公式同的误比特率计算公式同的误比特率计算公式 π/4-DQPSK误比特率性能误比特率性能 瑞利衰落时的误比特率性能瑞利衰落时的误比特率性能 30三、抗噪声性能三、抗噪声性能3 3 3 3、、、、GMSKGMSKGMSKGMSK的错误概率的错误概率的错误概率的错误概率GMSKGMSKGMSKGMSK信号可以采用相信号可以采用相信号可以采用相信号可以采用相干解调，也可以采用干解调，也可以采用干解调，也可以采用干解调，也可以采用差分解调。

相干解调差分解调相干解调差分解调相干解调差分解调相干解调用于非移动环境中，用于非移动环境中，用于非移动环境中，用于非移动环境中，相应的误比特率称为相应的误比特率称为相应的误比特率称为相应的误比特率称为静态误比特率静态误比特率静态误比特率静态误比特率；而非；而非；而非；而非相干解调则用于移动相干解调则用于移动相干解调则用于移动相干解调则用于移动环境中，相应的误比环境中，相应的误比环境中，相应的误比环境中，相应的误比特率称为特率称为特率称为特率称为动态误比特动态误比特动态误比特动态误比特率率率率 随着随着随着随着BbTbBbTbBbTbBbTb减小，减小，减小，减小， GMSK GMSK GMSK GMSK静态误比特率增加静态误比特率增加静态误比特率增加静态误比特率增加 BbTb = 0.2BbTb = 0.25BbTb = 理论的对称传输GMSK的静态误比特率Eb/N0(dB)误比特率检测前带通滤波器BiTb =0.6331三、抗噪声性能三、抗噪声性能3 3 3 3、、、、GMSKGMSKGMSKGMSK的错误概率的错误概率的错误概率的错误概率在在在在 BbTb BbTb BbTb BbTb一定条件下，一定条件下，一定条件下，一定条件下，随着多谱勒频移的随着多谱勒频移的随着多谱勒频移的随着多谱勒频移的增加，增加，增加，增加，GMSKGMSKGMSKGMSK信号的信号的信号的信号的误比特率增加。

在误比特率增加在误比特率增加在误比特率增加在有多谱勒频移的情有多谱勒频移的情有多谱勒频移的情有多谱勒频移的情况下，况下，况下，况下， GMSK GMSK GMSK GMSK信号的信号的信号的信号的误比特率有界误比特率有界误比特率有界误比特率有界平均Eb/N0(dB)误比特率无衰落瑞利衰落（估计）GMSK的动态误比特率32三、抗噪声性能三、抗噪声性能4 4 4 4、、、、QAMQAMQAMQAM的错误概率的错误概率的错误概率的错误概率MQAMMQAMMQAMMQAM与与与与MPSKMPSKMPSKMPSK的比较的比较的比较的比较MQAMMQAMMQAMMQAM误码率曲线误码率曲线误码率曲线误码率曲线M 的改善量的改善量 81.65164.20327.02649.95MQAM相对于相对于MPSK的的 的改善量的改善量 33三、抗噪声性能三、抗噪声性能5 5 5 5、、、、MQAMMQAMMQAMMQAM信号的频带效率和功率效率信号的频带效率和功率效率信号的频带效率和功率效率信号的频带效率和功率效率 MQAM信号的频带效率和功率效率信号的频带效率和功率效率 (取取  = 1) M416642561024 4096 QAM 123456Eb/n0(PM=10e-6)dB 10.515.018.524.028.033.534三、抗噪声性能三、抗噪声性能7 7 7 7、、、、OFDMOFDMOFDMOFDM的错误概率的错误概率的错误概率的错误概率载波偏移和多普勒扩展导致载波偏移和多普勒扩展导致载波偏移和多普勒扩展导致载波偏移和多普勒扩展导致OFDMOFDMOFDMOFDM各子信道之间的正交各子信道之间的正交各子信道之间的正交各子信道之间的正交性被破坏，出现信道间干扰，误码率增加性被破坏，出现信道间干扰，误码率增加性被破坏，出现信道间干扰，误码率增加性被破坏，出现信道间干扰，误码率增加 OFDMOFDMOFDMOFDM包络不恒定，即信道非线性将引起误码率的增加包络不恒定，即信道非线性将引起误码率的增加包络不恒定，即信道非线性将引起误码率的增加包络不恒定，即信道非线性将引起误码率的增加载波偏移对载波偏移对128-OFDM系统系统信噪比的影响（多普勒频信噪比的影响（多普勒频移为移为0））子信道带宽的载波偏移子信道带宽的载波偏移35三、抗噪声性能三、抗噪声性能7 7 7 7、、、、OFDMOFDMOFDMOFDM的错误概率的错误概率的错误概率的错误概率OFDMOFDM系统系统BERBER分析分析多普勒频移和载波偏移多普勒频移和载波偏移 对对128-OFDM128-OFDM系统的共同影响系统的共同影响 36四、滤波和限幅对传输性能的影响四、滤波和限幅对传输性能的影响对信号进行带限滤波导致已调信号的包络波动，而后再对信号进行带限滤波导致已调信号的包络波动，而后再经过信道非线性饱和区的限幅，进一步加剧了信号的畸经过信道非线性饱和区的限幅，进一步加剧了信号的畸变，结果使传输性能下降。

主要表现在：变，结果使传输性能下降主要表现在：导致被滤除的信号功率谱再生；导致被滤除的信号功率谱再生；导致被滤除的信号功率谱再生；导致被滤除的信号功率谱再生；导致抗噪声性能下降导致抗噪声性能下降导致抗噪声性能下降导致抗噪声性能下降性能恶化的程度与带限的已调信号的包络起伏程度以及性能恶化的程度与带限的已调信号的包络起伏程度以及滤波的程度有关滤波的程度有关包络起伏程度大，则性能恶化越明显；包络起伏程度大，则性能恶化越明显；包络起伏程度大，则性能恶化越明显；包络起伏程度大，则性能恶化越明显；滤除的信号多，则恶化明显滤除的信号多，则恶化明显滤除的信号多，则恶化明显滤除的信号多，则恶化明显 37实测的带限实测的带限QPSK及带限并硬限幅及带限并硬限幅QPSK的频谱的频谱 垂直：垂直：10dB/格格水平：水平：20kHz/格格四、滤波和限幅对传输性能的影响四、滤波和限幅对传输性能的影响38四、滤波和限幅对传输性能的影响四、滤波和限幅对传输性能的影响抗信道的非线性性能抗信道的非线性性能滤波和限幅导致功率谱再生滤波和限幅导致功率谱再生0 0-60-60-50-50-40-40-30-30-20-20-10-101/2Ts1/Ts3/2Ts2/Ts5/2Ts3/Ts0QPSKMSKOQPSKIJF-QPSKf-ff-fc c39四、滤波和限幅对传输性能的影响四、滤波和限幅对传输性能的影响抗噪声性能下降抗噪声性能下降OQPSK滤波和限幅对调制信号抗噪声性能的影响。

滤波和限幅对调制信号抗噪声性能的影响其中（其中B B是滤波器的双边是滤波器的双边3dB3dB带宽，带宽，T Tb b是比特宽度）是比特宽度）归一化带宽归一化带宽BTb401 1 1 1、正交调制器的一般结构、正交调制器的一般结构、正交调制器的一般结构、正交调制器的一般结构QPSKQPSK、、OQPSKOQPSK、、MSKMSK、、GMSKGMSK调制信号可以表示为：调制信号可以表示为：五、讨论五、讨论(a) 正交调制器的一般结构正交调制器的一般结构成形滤波器cosctS(t)90成形滤波器串／并U(t)BPF加权滤波器加权滤波器ikqkI(t)Q(t)412 2 2 2、正交解调器的一般结构、正交解调器的一般结构、正交解调器的一般结构、正交解调器的一般结构带通CR90STR判决判决并/串匹配滤波器匹配滤波器TbS(t) + n(t)(b) 正交解调器的一般结构正交解调器的一般结构Tb积分清洗器积分清洗器或或 的匹配滤波器的匹配滤波器五、讨论五、讨论423 3、调制技术的发展过程、调制技术的发展过程 以前的调制技术基本是沿着改善调制信号功率谱特性的思路发展的。

以前的调制技术基本是沿着改善调制信号功率谱特性的思路发展的1）减小相位调制的跳变量：）减小相位调制的跳变量：BPSK  /2-DBPSK；； QPSK  /4-DQPSK OQPSK；；（（2））发展到连续相位调制：发展到连续相位调制：MSK，，CPM；；（（3）努力改善连续相位调制的相位路径的平滑程度（采用调制前预滤波）努力改善连续相位调制的相位路径的平滑程度（采用调制前预滤波的方式实现）：的方式实现）：GMSK，，TFM……；； 当前和未来的调制技术将沿着提高频带利用率、提高传输数率的方向当前和未来的调制技术将沿着提高频带利用率、提高传输数率的方向发展，同时兼顾移动通信的要求和可靠性的提高发展，同时兼顾移动通信的要求和可靠性的提高 （（1））QAM方式方式 （（2）编码调制）编码调制五、讨论五、讨论43五、讨论五、讨论3 3 3 3、调制技术的发展过程、调制技术的发展过程、调制技术的发展过程、调制技术的发展过程443 3 3 3、调制技术的发展过程、调制技术的发展过程、调制技术的发展过程、调制技术的发展过程五、讨论五、讨论45总结总结本节课主要讲解了以下内容本节课主要讲解了以下内容MCMMCM和和和和OFDMOFDM已调信号的功率谱特性已调信号的功率谱特性已调信号的功率谱特性已调信号的功率谱特性已调信号的抗噪声特性已调信号的抗噪声特性已调信号的抗噪声特性已调信号的抗噪声特性信道的带限和限幅特性对已调信号特性的影响信道的带限和限幅特性对已调信号特性的影响信道的带限和限幅特性对已调信号特性的影响信道的带限和限幅特性对已调信号特性的影响46作业与思考题作业与思考题5.7 5.7 简述简述OFDMOFDM的优缺点。

的优缺点5.8 5.8 画出画出OFDMOFDM的实现原理框图，并说明其原理的实现原理框图，并说明其原理5.9 5.9 根据根据BPSKBPSK和和QPSKQPSK相干解调器的原理框图，证明：对于相干解调器的原理框图，证明：对于等概的二进制比特流，当比特速率和等概的二进制比特流，当比特速率和Eb/N0Eb/N0相同时，两相同时，两者的误比特率相同者的误比特率相同5.10 5.10 滤波和限幅对系统的传输性能有什么影响？滤波和限幅对系统的传输性能有什么影响？47Institute of Communications Engineering 谢谢 谢！谢！48。