通信原理 第八章.ppt

8 2最小頻移鍵控和高斯最小頻移鍵控 最小頻移鍵控 MSK 是2FSK的一種改進(jìn)形式 對(duì)2FSK來說 有兩種產(chǎn)生方法 模擬調(diào)制法產(chǎn)生的2FSK信號(hào) 在相鄰碼元的交界處 載波相位是連續(xù)的 而數(shù)字鍵控法由于是對(duì)兩個(gè)獨(dú)立的載波源進(jìn)行選通控制 因此產(chǎn)生的2FSK信號(hào)在相鄰碼元的交界處 載波相位有可能是不連續(xù)的 當(dāng)相位不連續(xù)時(shí) 信號(hào)的頻譜將被展寬 占用頻帶寬 頻帶利用率低 而且信號(hào)的包絡(luò)也將出現(xiàn)起伏 這都是不希望出現(xiàn)的一些現(xiàn)象 MSK信號(hào)是一種包絡(luò)恒定 相位連續(xù) 帶寬最小并且嚴(yán)格正交的2FSK信號(hào) 一 正交2FSK信號(hào)的最小頻率間隔 理論上 若兩個(gè)信號(hào)相互正交 則接收端可完全分開 結(jié)論 非相干接收時(shí) 為不等于0的整數(shù) 時(shí) 有最小頻率間隔 相干接收時(shí) 為不等于0的整數(shù) 時(shí) 有最小頻率間隔 二 MSK信號(hào)的基本原理 1 表達(dá)式 在第個(gè)碼元持續(xù)時(shí)間內(nèi) MSK信號(hào)的表達(dá)式為 輸入碼元 1 時(shí) 相應(yīng)碼元頻率為 輸入碼元 0 時(shí) 相應(yīng)碼元頻率為 頻率間隔 是正交2FSK信號(hào)的最小頻率間隔 因此 在MSK信號(hào)中 用到的兩種頻率的載波是正交的 而且?guī)捵钚?2 MSK碼元中的載波周期數(shù) 對(duì)于二進(jìn)制頻移鍵控信號(hào) 有兩種碼元波形 分別與載波頻率相對(duì)應(yīng) 這兩種碼元波形有一個(gè)相關(guān)系數(shù) 由于MSK是正交調(diào)制的FSK 即要求兩種碼元波形是正交的 意味著相關(guān)系數(shù)為0 由此可得出 即MSK信號(hào)在一個(gè)碼元的持續(xù)時(shí)間內(nèi) 或者說在一個(gè)碼元寬度內(nèi) 應(yīng)包含載波周期的整數(shù)倍 上式可改寫為 為正整數(shù) 確定中心頻率 碼元傳輸速率 兩個(gè)頻率 可得出 給出了在一個(gè)碼元持續(xù)時(shí)間內(nèi)包含的載波周期數(shù) 無論兩個(gè)信號(hào)頻率等于何值 兩種碼元包含的正弦波數(shù)均相差1 2個(gè)周期 如 當(dāng)時(shí) 有 一個(gè)碼元時(shí)間內(nèi)有2個(gè)周期的頻率為的載波 一個(gè)碼元時(shí)間內(nèi)有個(gè)周期的頻率為的載波 100111 3 MSK信號(hào)的相位連續(xù)性 在MSK信號(hào)碼元的表達(dá)式中有一個(gè)相位常數(shù) 的選擇應(yīng)保證信號(hào)相位在碼元轉(zhuǎn)換時(shí)刻是連續(xù)的 根據(jù)這一要求 可以推出相位約束條件 可以看出 第個(gè)碼元 從0開始 的相位不僅與當(dāng)前碼元有關(guān) 還與前一碼元以及前一碼元的相位有關(guān) 說明MSK信號(hào)的前后碼元之間存在相關(guān)性 012345 0 0000 即碼元相位在后只有2種取值 第個(gè)碼元的附加相位函數(shù) 在第個(gè)碼元的持續(xù)時(shí)間內(nèi) 是的直線方程 對(duì)于每一個(gè)碼元 知道了其相位 碼元電平 就可以畫出其附加相位函數(shù)的波形了 1 1 1 1 1 1 假定由 可得 依次類推 可畫出波形 MSK信號(hào)的相位路徑圖 每經(jīng)過一個(gè)碼元的持續(xù)時(shí)間 附加相位在前一碼元附加相位的基礎(chǔ)上要變化 變化有可能是增加 也有可能是減少 取決于當(dāng)前碼元的電平取值 若 則線性增加 若 則線性減小 整個(gè)MSK信號(hào)的相位路徑是由間隔為的一系列直線段所連成的折線 附加相位的全部可能路徑圖 對(duì)于各種可能的輸入信號(hào)序列 附加相位函數(shù)由零開始 可能經(jīng)歷的全部路徑 網(wǎng)格圖 MSK信號(hào)可以用頻率為的兩個(gè)正交分量表示 因此其產(chǎn)生就基于這一原理 此外 由于MSK信號(hào)本身就是2FSK信號(hào) 可以采用與2FSK相同的相干解調(diào)或非相干解調(diào) 4 功率譜密度 MSK信號(hào)的功率譜密度更為集中 與QPSK OQPSK相比 其帶外功率下降非?？?在MSK調(diào)制中 其基帶信號(hào)波形為矩形脈沖 因此 為了進(jìn)一步壓縮其信號(hào)功率譜密度 可以在進(jìn)行MSK調(diào)制前 先讓矩形信號(hào)脈沖通過一個(gè)高斯型的低通濾波器 對(duì)矩形波形進(jìn)行濾波 得到一種新型的基帶波形 這種方式就稱為高斯最小頻移鍵控 GMSK 例 對(duì)于二進(jìn)制符號(hào)序列 100110 采用MSK方式傳輸 已知碼元速率為1200B 載波頻率為1500Hz 求 1 符號(hào)和 0 符號(hào)對(duì)應(yīng)的頻率 畫出MSK信號(hào)時(shí)間波形 畫出MSK信號(hào)附加相位路徑圖 初始相位為零 解 設(shè) 1 符號(hào)對(duì)應(yīng)頻率為 0 符號(hào)對(duì)應(yīng)頻率為 則有 例 對(duì)于二進(jìn)制符號(hào)序列 100110 采用MSK方式傳輸 已知碼元速率為1200B 載波頻率為1500Hz 求 1 符號(hào)和 0 符號(hào)對(duì)應(yīng)的頻率 畫出MSK信號(hào)時(shí)間波形 畫出MSK信號(hào)附加相位路徑圖 初始相位為零 由 可知 1 碼元中有個(gè)周期的頻率為的載波 可知 0 碼元中有1個(gè)周期的頻率為的載波 例 對(duì)于二進(jìn)制符號(hào)序列 100110 采用MSK方式傳輸 已知碼元速率為1200B 載波頻率為1500Hz 求 1 符號(hào)和 0 符號(hào)對(duì)應(yīng)的頻率 畫出MSK信號(hào)時(shí)間波形 畫出MSK信號(hào)附加相位路徑圖 初始相位為零 例 對(duì)于二進(jìn)制符號(hào)序列 100110 采