6.6恒包絡(luò)調(diào)制.ppt

1、恒包絡(luò)調(diào)制,研究對(duì)象：恒包絡(luò)調(diào)制 研究目的：尋找適合于實(shí)際信道條件的調(diào)制方式,6.6恒包絡(luò)調(diào)制:問題的提出,恒包絡(luò)調(diào)制：調(diào)制信號(hào)的幅度不變,模擬調(diào)制：調(diào)頻、調(diào)相,數(shù)字調(diào)制：OQPSK、/4DQPSK 、MSK、GMSK,這種調(diào)制可用硬限幅的方法去除干擾引起的幅度變化，具有一定的抗干擾性能,經(jīng)過帶限處理后的QPSK信號(hào)將不再是恒包絡(luò),具有恒包絡(luò)特性。調(diào)制后的信號(hào)的頻譜將無限寬,當(dāng)相鄰碼元間發(fā)生180相移時(shí)，限帶后的包絡(luò)甚至?xí)霈F(xiàn)包絡(luò)為0的現(xiàn)象,經(jīng)非線性放大器之后，包絡(luò)的起伏雖然可以減弱或消除，但同時(shí)卻會(huì)使頻譜擴(kuò)展，其旁瓣對(duì)鄰近頻道的信號(hào)形成干擾，發(fā)送時(shí)的帶限濾波將完全失去作用,第一旁瓣峰值比主峰

2、衰減14dB,2ASK功率譜,6.6恒包絡(luò)調(diào)制,MSK（最小頻移鍵控） GMSK（高斯最小頻移鍵控）,MSK（最小頻移鍵控）,有時(shí)也稱為快速移頻鍵控（FFSK)。 “最小”是指這種調(diào)制方式能以最小的調(diào)制指數(shù)(0.5)獲得正交信號(hào) “快速”是指在給定同樣的頻帶內(nèi)，MSK能比2PSK的數(shù)據(jù)傳輸速率更高，且在帶外的頻譜分量要比2PSK衰減的快,MSK（最小頻移鍵控）,調(diào)制指數(shù)：,兩信號(hào)正交,MSK（最小頻移鍵控）,MSK信號(hào),其中,令,k(t)稱為附加相位函數(shù)；c為載波角頻率；Ts為碼元寬度；ak為第k個(gè)輸入碼元，取值為1；k為第k個(gè)碼元的相位常數(shù)，在時(shí)間kTst(k+1)Ts中保持不變，其作用是保

3、證在t=kTs時(shí)刻信號(hào)相位連續(xù)。,MSK（最小頻移鍵控）,調(diào)制指數(shù)：,MSK（最小頻移鍵控）,一般2FSK兩個(gè)波形的相關(guān)系數(shù):,相關(guān)系數(shù)為0的條件是:,n的最小值是1，對(duì)應(yīng)最小正交頻移鍵控。,MSK（最小頻移鍵控）,上式還表明，MSK信號(hào)在每一碼元周期內(nèi)必須包含四分之一載波周期的整數(shù)倍。fc還可以表示為,相應(yīng)地MSK信號(hào)的兩個(gè)頻率可表示為,MSK的相位特點(diǎn): 相位約束條件： 若 則,MSK信號(hào)的特點(diǎn),振幅恒定 頻偏固定h=0.5 相位變化/2 碼元周期是四分之一載波周期的整數(shù)倍 碼元轉(zhuǎn)換時(shí)刻相位連續(xù),MSK（最小頻移鍵控）,MSK解調(diào)器,MSK信號(hào)的功率譜,MSK能量集中在頻率較低處,能量集中

4、在頻率較高處,與頻率f 2成反變比,與頻率f 4成反變比,GMSK（高斯最小頻移鍵控）,目的：改善MSK譜利用率 方法：在頻率調(diào)制之前用一個(gè)低通濾波器對(duì)基帶信號(hào)進(jìn)行預(yù)濾波。低通濾波可以除去s (t)中的高頻分量，得到比較緊湊的功率譜 低通濾波器的選擇原則： （1）窄的帶寬和尖銳的過渡帶； （2）低峰突的沖激響應(yīng)； （3）保持輸出脈沖的面積不變，以保證/2的相移,GMSK（Gauss Minimun Shift Keying）,低通濾波器的沖激響應(yīng),頻率響應(yīng)函數(shù),H (f )是對(duì)稱于f=0的鐘形,高斯濾波器,GMSK：調(diào)制前先利用高斯濾波器將基帶信號(hào)成形為高斯形脈沖，然后再進(jìn)行MSK調(diào)制，這樣一

5、種調(diào)制方式稱為高斯最小頻移鍵控,GMSK濾波器可以利用3dB基帶帶寬B和基帶碼元間隔T完全定義。因此，習(xí)慣使用BT乘積定義GMSK。注意，MSK信號(hào)等價(jià)為BT乘積無窮大的GMSK信號(hào)。,3dB基帶帶寬,GMSK,當(dāng)BT乘積減小時(shí)，旁瓣電平衰減非?？?第二個(gè)旁瓣的峰值比主瓣低30dB還多,第二個(gè)旁瓣的峰值比主瓣低20dB,BT乘積愈小，所對(duì)應(yīng)的GMSK信號(hào)的功率譜愈緊湊，譜利用率愈好,GMSK,GMSK優(yōu)點(diǎn)： （1）既可以像MSK那樣相干檢測(cè)，也可以像FSK那樣非相干檢測(cè)。 （2）GMSK最吸引人的性能是它既具有出色的功率利用率（因?yàn)镚MSK信號(hào)是恒包絡(luò)的），又具有很好的譜利用率。,GMSK缺點(diǎn)

6、：存在碼間串?dāng)_，降低了可靠性。,一矩形脈沖rec(t/T)=uT(t+T/2)通過高斯濾波器之后，成形的高斯脈沖為,它是非因果的，因此在實(shí)際應(yīng)用中必須使用截尾的高斯脈沖,GMSK,具有一個(gè)比T大的寬度，所以高斯濾波器在發(fā)射信號(hào)中會(huì)產(chǎn)生碼間串?dāng)_,當(dāng)BT值減小時(shí)，引入的碼間串?dāng)_值會(huì)增大,BT值愈小，功率譜愈緊湊，但引入的碼間串?dāng)_會(huì)破壞接收機(jī)性能，其負(fù)面影響是使誤碼率升高,AWGN,是一常數(shù)，與BT乘積有關(guān)。當(dāng)BT=0.5887時(shí)，由高斯濾波產(chǎn)生的碼間串?dāng)_所引起的誤碼率將達(dá)到最小。BT=0.25對(duì)于蜂窩式無線系統(tǒng)是一個(gè)很好的選擇,6正弦載波數(shù)字調(diào)制：小結(jié)1,正弦載波數(shù)字調(diào)制是提高數(shù)字信息傳輸有效性和

7、可靠性的重要手段； 在AWGN（加性高斯白噪聲）信道條件下，PSK的誤碼性能最優(yōu)，其次是DPSK、FSK和ASK； 從實(shí)現(xiàn)調(diào)制系統(tǒng)的復(fù)雜性看，基于非相干解調(diào)的FSK和ASK系統(tǒng)的復(fù)雜性較低，PSK或DPSK系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)成本要高一些；從對(duì)頻譜的利用效率看，PSK、DPSK、ASK系統(tǒng)比FSK要高,6正弦載波數(shù)字調(diào)制：小結(jié)2,數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的基本作用是將數(shù)字信息序列映射為合適的信號(hào)波形，以便發(fā)射到（無線）信道中去。 數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)對(duì)頻譜資源的利用程度和抗噪聲能力是我們考察數(shù)字調(diào)制方式的重要指標(biāo)。 因此，本章在詳細(xì)說明基本調(diào)制方式的原理后，還介紹了一些比基本調(diào)制系統(tǒng)抗噪聲性能和/或頻譜利用率更高的調(diào)制方式，主要包括：多進(jìn)制的調(diào)制（MASK、MFSK、MPSK等）、QAM、MSK和GMSK等。,6正弦載波數(shù)字調(diào)制：小結(jié)3,AWGN信道條件下，且頻帶利用率相同，進(jìn)制數(shù)大于四時(shí)，QAM比MPSK的抗噪聲性能優(yōu)，功率利用率高； MSK和GMSK等調(diào)制方式與普通的ASK、FSK、PSK或DPSK和QAM調(diào)制方式相比，已調(diào)信號(hào)對(duì)鄰道的干擾小，有效提高了頻譜資源的使用效率。,6正弦載波數(shù)字調(diào)制：小結(jié)4,數(shù)字調(diào)制理論與技術(shù)發(fā)展迅速，人們探索性能更佳的新調(diào)制方式的工作從未停止過，目前研究熱點(diǎn)和比較流行的調(diào)制方式有： TCM（格狀編碼調(diào)制）：在普