現(xiàn)代移動通信中調(diào)制技術(shù)的研究報告

1、-PAGE . z.- . -可修編- .畢業(yè)設(shè)計說明書(論文)設(shè)計(論文)題目:現(xiàn)代移動通信中調(diào)制技術(shù)的研究專 業(yè):班 級:學(xué) 號:姓 名:指導(dǎo)教師:二一三年五月九日-. z.gnhfhr職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文任務(wù)書學(xué)生*班級專業(yè)設(shè)計或論文題目現(xiàn)代移動通信中調(diào)制技術(shù)的研究指導(dǎo)教師職稱工作單位及所從事專業(yè)聯(lián)系方式備 注設(shè)計論文容；對現(xiàn)代移動通信中調(diào)制技術(shù)進(jìn)展分析研究，要求如下：1、介紹幾種根本數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)原理；2、介紹廣泛應(yīng)用在現(xiàn)代移動通信中新型數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)原理；3、分析各種調(diào)制技術(shù)在現(xiàn)代移動通信中性能；4、撰寫詳細(xì)的畢業(yè)論文，觀點(diǎn)明確，論據(jù)充足，層次清楚，不少于五千字。進(jìn)度安排：2013.

2、2.12013.2.8， 承受任務(wù)、消化任務(wù)；2013.2.92013.2.18， 查閱、手機(jī)資料，醞釀方案；2013.2.192013.2.28，整理資料；2013.3.12013.3.8，中期檢查；2013.3.92013.4.19整理思路，撰寫論文；2013.4.202013.4.30，檢查修改完善論文；2013.5.12013.5.9，準(zhǔn)備辯論；2013.5.9辯論主要參考文獻(xiàn)、資料(寫清楚參考文獻(xiàn)名稱、作者、出版單位)：1 震強(qiáng)電信與電信系統(tǒng)人民郵電，20012 林曉煥現(xiàn)代通信技術(shù)交通大學(xué)，20043 易波現(xiàn)代通信導(dǎo)論國防科技大學(xué)，19974 瑞新現(xiàn)代通信概論國防工業(yè)，20055 紹

3、誠計算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)理工大學(xué)，20016 文冬通信根底知識高等教育，20057 亞玲移動通信技術(shù)電子科技大學(xué)出版，2002審批意見教研室負(fù)責(zé)人：年 月 日-. z.- . -可修編- .目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc355808402摘要 ，然后作相位計算。調(diào)制器表示如圖5-2所示。邏輯電路LPD或匹配濾波器LPD或匹配濾波器帶通濾波器本振圖5-2GMSK相干解調(diào)框圖5.3四相相移鍵控QPSK四相相移鍵控信號簡稱QPSK，意為正交相移鍵控，是一種數(shù)字調(diào)制方式。它分為絕對相移和相對相移兩種。由于絕對相移方式存在相位模糊問題，所以在實(shí)際中主要采用相對移相方式QD

4、PSK。它具有一系列獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于無線通信中，成為現(xiàn)代通信中一種十分重要的調(diào)制解調(diào)方。5.3.1QPSK的根本原理QPSK信號可以看成是對兩個正交的載波進(jìn)展多電平雙邊帶調(diào)制后所得信號的疊加，因此可以用正交調(diào)制的方法得到QPSK信號。QPSK信號的星座如圖5-3所示：圖5-3QPSK信號星座圖MPSK調(diào)制中最常用的是4PSK又稱QPSK。數(shù)字相位調(diào)制PSK是角度調(diào)制、恒定幅度數(shù)字調(diào)制的一種方式，通過改變發(fā)送波的相位來實(shí)現(xiàn)，除了其輸入信號以及輸出的相位受限制以外，PSK與傳統(tǒng)的相位調(diào)制相似。5.3.2QPSK的調(diào)制原理四相相位鍵控QPSK也稱之為正交PSK，其調(diào)制及解調(diào)原理如圖5-

5、4所示。從圖5-4中可以看出：如果輸入的二進(jìn)制信息碼流假設(shè)+1V為邏輯1，-1V為邏輯0串行進(jìn)入比特別離器，產(chǎn)生2個碼流以并行方式輸出，分別被送入I正交支路通道及Q同相支路通道，又各自經(jīng)過一個平衡調(diào)制器，與一個和參考振蕩器同頻的正交的載波調(diào)制形成了四相相移鍵控信號即得到平衡調(diào)制器的輸出信號后，經(jīng)過一個帶通濾波器，然后再進(jìn)展信號疊加，可以得到已經(jīng)調(diào)制的QPSK信號。電平產(chǎn)生載波發(fā)生器串并變換90度移相電平產(chǎn)生二進(jìn)信息已調(diào)信號AcosfctAsinfctI(t)Q(t)圖5-4QPSK調(diào)制原理MPSK也可以采用其他方法實(shí)現(xiàn)調(diào)制。如QPSK的相位選擇法調(diào)制器。另一種調(diào)制方法是脈沖插入法。5.3.3Q

6、PSK解調(diào)原理QPSK的4種I，Q組合為 0 0，0 1，1 0和1 1輸出相位有相等的幅度，而且2個相鄰的相位相差值為90度，信號相位移可以偏移45度和-45度，接收端仍可以得到正確的解碼。實(shí)際中數(shù)字輸入電壓必須比峰值載波電壓高出很多，以確保平衡調(diào)制器的正常工作。經(jīng)過調(diào)制的信號通過信道傳輸?shù)竭_(dá)用戶端，需要進(jìn)展解調(diào)，這一過程是與調(diào)制相類似的逆過程。首先，QPSK信號經(jīng)過功率別離器形成兩路一樣的信號，進(jìn)入乘積檢波器，用兩個正交的載波信號實(shí)現(xiàn)相干解調(diào)，然后各自通過一個低通濾波器得到低頻和直流的成分，再經(jīng)過一個并行-串行變換器，得到解調(diào)信號。5.4交織正交相移鍵控OQPSK5.4.1OQPSK根本原

7、理交織正交相移鍵控(OQPSK)是繼QPSK之后開展起來的一種恒包絡(luò)數(shù)字調(diào)制技術(shù)，是OQPSK的一種改良形式，也稱為偏移四相相移鍵控(offset-QPSK)。它和QPSK有眷同樣的相位關(guān)系，也是把輸入碼流分成兩路，然后進(jìn)展正交調(diào)制。隨著數(shù)字通信技術(shù)的開展和廣泛應(yīng)用，人們對系統(tǒng)的帶寬、頻譜利用率和抗干擾性能要求越來高。而與普通的OQPSK比擬，交織正交相移鍵控的同相與正交兩支路的數(shù)據(jù)流在時問上相互錯開了半個碼元周期，而不像OQPSK那樣I、Q兩個數(shù)據(jù)流在時間上是一致的(即碼元的沿是對齊的)。由于OQPSK信號中的I(同相)和Q(正交)兩個數(shù)據(jù)流，每次只有其中一個可能發(fā)生極性轉(zhuǎn)換，所以，每當(dāng)一個

8、新的輸入比特進(jìn)入調(diào)制器的I或Q信道時，其輸出的OQPSK信號中只有0、90三個相位跳變值，而根本不可能出現(xiàn)180相位跳變。所以頻帶受限的OQPSK信號包絡(luò)起伏比頻帶受限的QPSK信號要小，而經(jīng)限幅放大后的頻帶展寬也少，因此，OQPSK性能優(yōu)于QPSK。實(shí)際上，OQPSK信號也叫做時延的QPSK信號。一般情況下QPSK信號兩路正交的信號是碼元同步的，而OQPSK信號與QPSK信號的區(qū)別在于其正交的信號錯開了半個碼元。對于恒包絡(luò)調(diào)制技術(shù)，由于一個已調(diào)制的信號頻譜特性與其相位路徑有著密切的關(guān)系。因此，為了控制已調(diào)制的信號頻率特性，就必須控制它的相位特性。恒包絡(luò)調(diào)制技術(shù)的開展正是圍繞著進(jìn)一步改善已調(diào)制

9、的相位路徑這一中心進(jìn)展的。5.4.2OQPSK的調(diào)制原理串/并轉(zhuǎn)換LPFLPF延遲BPF輸入IQ圖5-5OQPSK信號產(chǎn)生原理圖OQPSK信號的產(chǎn)生原理可用圖5-5來說明。在圖5-5中，Tb/2的延遲電路用于保證I、Q兩路碼元能偏移半個碼元周期。BPF的作用則是形成QPSK信號的頻譜形狀，并保持包絡(luò)恒定。OQPSK的解調(diào)原理OQPSK信號可采用正交相干解調(diào)方式解調(diào)，其解調(diào)原理如圖5-6所示。由圖5-6可以看出，OQPSK與QPSK信號的解調(diào)原理根本一樣，其差異僅在于對Q支路信號抽樣判決時間比I支路延遲了Tb/2，這是因?yàn)樵谡{(diào)制時，Q支路信號在時間上偏移了Tb/2，所以抽樣判決時刻也相應(yīng)偏移Tb

10、/2，以保證對兩支路的交織抽樣。LPFLPF抽樣判決抽樣判決串并交換延遲輸出定時脈沖圖5-6OQPSK解調(diào)原理圖5.5正交頻分復(fù)用OFDM5.5.1OFDM概述正交頻分復(fù)用，多載波調(diào)制的一種。將信道分成假設(shè)干正交子信道，將高速數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)換成并行的低速子數(shù)據(jù)流，調(diào)制到在每個子信道上進(jìn)展傳輸。正交信號可以通過在接收端采用相關(guān)技術(shù)來分開，這樣可以減少子信道之間的相互干擾。每個子信道上的信號帶寬小于信道的相關(guān)帶寬，因此每個子信道上的可以看成平坦性衰落，從而可以消除符號間干擾。而且由于每個子信道的帶寬僅僅是原信道帶寬的一小局部，信道均衡變得相對容易。在向3G/4G演進(jìn)的過程中，OFDM是關(guān)鍵的技術(shù)之一，

11、可以結(jié)合分集，時空編碼，干擾和信道間干擾抑制以及智能天線技術(shù)，最大限度的提高了系統(tǒng)性能。隨著要求傳輸?shù)拇a元速率不斷提高，傳輸帶寬也越來越寬。今日多媒體通信的信息傳輸速率要求已經(jīng)到達(dá)假設(shè)干Mb/s，并且移動通信的傳輸信道可能是在大城市中多徑衰落嚴(yán)重的無線信道。為了解決這個問題，并行調(diào)制的體制 再次受到重視。 正交頻分復(fù)用OFDM就是在這種形勢下得到開展的。OFDM也是一類多載波并行調(diào)制的體制。它和20世紀(jì)50年代類似系統(tǒng)的區(qū)別主要有：1為了提高頻率利用率和增大傳輸速率，各路子載波的已調(diào)信號頻譜有局部重疊；2各路已調(diào)信號是嚴(yán)格正交的，以便接收端能完全地別離各路信號；3每路子載波的調(diào)制是多進(jìn)制調(diào)制；

12、4每路子載波的調(diào)制制度可以不同，根據(jù)各個子載波處信道特性的優(yōu)劣不同采用不同的體制。OFDM的缺點(diǎn)主要有兩個：對信道產(chǎn)生的頻率偏移和相位噪聲很敏感；信號峰值功率和平均功率的比值較大，這將會降低射頻功率放大器的效率。5.5.2OFDM的根本原理OFDM信號采用多進(jìn)制、多載頻、并行傳輸?shù)闹饕獌?yōu)點(diǎn)是使傳輸碼元的的持續(xù)時間大為增長，從而提高了信號的抗多徑傳輸能力。為了進(jìn)一步克制碼間串?dāng)_的影響，一般利用計算IDFT時添加一個循環(huán)前綴的方法，在OFDM的相鄰碼元之間增加一個保護(hù)間隔，使相鄰碼元別離。5.6正交幅度調(diào)制QAM我們在單獨(dú)使用振幅或相位攜帶信息時，不能充分地利用信號平面。采用多進(jìn)制振幅調(diào)制時，矢量

13、端點(diǎn)在一條軸上分布，采用多進(jìn)制相位調(diào)制時，矢量端點(diǎn)在一個圓上分布。隨著進(jìn)制數(shù)M的增大，這些矢量斷點(diǎn)之間的最小距離也隨之減小。為了充分地利用整個平面。將矢量端點(diǎn)重新合理地分布，在不減小最小距離的情況下，增加信號矢量的端點(diǎn)數(shù)目。我們可以采用振幅與相位相結(jié)合的調(diào)制方式，這種方式常稱為數(shù)字復(fù)合調(diào)制方式。一般的復(fù)合調(diào)制稱為幅相鍵控APK。兩個正交載波幅相鍵控稱為正交幅度調(diào)治MQAM。MQAM有4QAM，8QAM，16QAM，64QAM等多種。5.7數(shù)字調(diào)制技術(shù)的應(yīng)用MSK和GMSK都屬于改良的FSK體制，它們能夠消除FSK體制信號的相位不連續(xù)性，并且信號是嚴(yán)格正交的。此外，GMSK信號的功率譜密度比MS

14、K信號的更為集中。GMSK調(diào)制方式是由日本國際電報公司提出的。有較好的功率頻譜特性，較憂的誤碼性能，特別是帶外輻射小，很適用于工作在VHF和UHF頻段的移動通信系統(tǒng)。由于數(shù)字信號在調(diào)制前進(jìn)展了Gauss預(yù)調(diào)制濾波，調(diào)制信號在交越零點(diǎn)不但相位連續(xù)，而且平滑過濾，因此GSMK調(diào)制的信號頻譜緊湊、誤碼特性好，在數(shù)字移動通信中得到了廣泛使用，如現(xiàn)在廣泛使用的GSM移動通信體制就是使用GMSK調(diào)制方式。 QPSK是一種頻譜利用率高、抗干擾性強(qiáng)的數(shù)調(diào)制方式, 它被廣泛應(yīng)用于各種通信系統(tǒng)中. 適合衛(wèi)星播送。例如，數(shù)字衛(wèi)星電視DVB2S 標(biāo)準(zhǔn)中，信道噪聲門限低至4.5 dB，傳輸碼率到達(dá)45M b/s，采用Q

15、PSK 調(diào)制方式，同時保證了信號傳輸?shù)男屎驼`碼性能。QPSK數(shù)字電視調(diào)制器采用了先進(jìn)的數(shù)字信號處理技術(shù)，接收端可直接用數(shù)字衛(wèi)星接收機(jī)進(jìn)展接收。它不但能取得較高的頻譜利用率，具有很強(qiáng)的抗干擾性和較高的性能價格比，而且和模擬FM微波設(shè)備也能很好的兼容。OQPSK是QPSK的改良型。它與QPSK有同樣的相位關(guān)系，也是把輸入碼流分成兩路，然后進(jìn)展正交調(diào)制。不同點(diǎn)在于它將同相和正交兩支路的碼流在時間上錯開了半個碼元周期。由于兩支路碼元半周期的偏移，每次只有一路可能發(fā)生極性翻轉(zhuǎn)，不會發(fā)生兩支路碼元極性同時翻轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。因此，OQPSK信號相位只能跳變0,90,不會出現(xiàn)180的相位跳變。OFDM信號是一種多

16、頻率的頻分調(diào)制體制。它具有優(yōu)良的抗多徑衰落能力，和對信道變化的自適應(yīng)能力。適用于衰落嚴(yán)重的無線信道中。在美國的IEEE802.11a/g和歐洲的ETSI的HiperLAN/2中，均采用OFDM技術(shù)。IEEE802.11a工作在5GHz頻帶，IEEE802.11g工作在2.4GHz頻帶，它們采用OFDM調(diào)制技術(shù)，速率可達(dá)54Mb/s。 HiperLAN/2物理層應(yīng)用了OFDM和鏈路自適應(yīng)技術(shù)，媒體接入控制MAC層采用面向連接、集中資源控制的TDMA/TDD方式和無線ATM技術(shù)，最高速率可達(dá)54Mb/s,實(shí)際應(yīng)用最低也能保持在20Mb/s左右?？偨Y(jié)數(shù)字調(diào)制解調(diào)技術(shù)在移動通信中占有非常重要的地位，隨

17、著更多調(diào)制方式的使用，調(diào)制解調(diào)技術(shù)也在不斷向前開展，并應(yīng)用與各個領(lǐng)域。本文首先介紹了四種根本的二進(jìn)制調(diào)制技術(shù)，即2ASK、2FSK、2PSK和2DPSK?，F(xiàn)代移動通信中已經(jīng)不在應(yīng)用這寫根本的數(shù)字調(diào)制技術(shù)，但是性能良好，開展迅速，應(yīng)用廣泛的新型調(diào)制技術(shù)都是由根本的數(shù)字調(diào)制技術(shù)開展和演進(jìn)而來，因此掌握根本的數(shù)字調(diào)制技術(shù)對于我們研究新型調(diào)制技術(shù)尤為重要。本文重點(diǎn)研究了運(yùn)用在現(xiàn)代移動通信中的新型調(diào)制技術(shù)，即MSK、GMSK、QPSK、OQPSK和OFDM，研究了其根本原理、調(diào)制解調(diào)原理、功率譜密度和誤碼率。對MSK信號和QPSK信號進(jìn)展了分析，通過理論分析可得出以下結(jié)論：1MSK信號波形的振幅非常穩(wěn)定

18、，相移較小，這與MSK的定義是相符的。另外，解調(diào)后的時域波形和源信號相比，除了有幾個碼元的延遲外，其信號波形與源信號波形是一致的，這說明MSK調(diào)制性能很好?？垢蓴_能力強(qiáng)，誤碼率較小。在MSK信號前進(jìn)展預(yù)調(diào)制濾波Gauss從而得到GMSK信號，GMSK調(diào)制信號在交越零點(diǎn)不但相位連續(xù)，而且平滑過濾，因此GSMK調(diào)制的信號頻譜緊湊、誤碼特性好，在數(shù)字移動通信中得到了廣泛使用。2QPSK信號的頻譜利用率高、抗干擾性較強(qiáng)，誤碼率也較小，但還是不能滿足現(xiàn)代移動通信快速開展的要求，現(xiàn)代移動通信常使用正交差分移相鍵控調(diào)制，它對的最大相位跳變值介于OQPSK和QPSK之間。一方面它保持了信號包絡(luò)根本不變的特性，降低了對于射頻器件的工藝要求；另一方面，它可以采用非相干檢測，從而大大簡化了接收機(jī)的構(gòu)造。