第11章先进的数字带通调制和解调

1、1 11.2.1偏置正交相移键控（偏置正交相移键控（OQPSK ）OQPSK信号的波形与信号的波形与QPSK信号波形的比较信号波形的比较 OQPSK优点：优点：相邻码元相位差的相邻码元相位差的最大值仅为最大值仅为90 OQPSK的抗噪声性的抗噪声性能和能和QPSK完全一样。完全一样。 a2a4a1a3a5a7a6a8a1a3a5a7a2a6a4a8211.2.2 4正交差分相移键控正交差分相移键控( 4 QDPSK)由两个相差由两个相差 4的的QPSK星座图交替产生的。星座图交替产生的。当前码元的相位相对于前一码元的相位改变当前码元的相位相对于前一码元的相位改变 45或或 135。优点：优点：

2、n由于相邻码元间总有相位改变，故有利于在接收端提取码由于相邻码元间总有相位改变，故有利于在接收端提取码元同步。元同步。 n最大相移为最大相移为 135，比，比QDPSK的最大相移小。的最大相移小。 4 QDPSK信号的抗噪声性能和信号的抗噪声性能和QDPSK信号的相同。信号的相同。 4 QDPSK体制已经用于北美第二代蜂窝网体制已经用于北美第二代蜂窝网(IS-136)。 45输入二进制数字相位改变1 1450 11350 0-1351 0-453MSK和和FSK比较：比较：n相位连续相位连续n包络恒定包络恒定n占用带宽最小占用带宽最小n严格正交严格正交 11.3.1 MSK信号的基本原理信号的

3、基本原理表示式表示式式中，式中，（当输入码元为（当输入码元为“1”时，时，ak =+1；当输入码元为；当输入码元为“0”时，时，ak = -1） T 码元持续时间；码元持续时间； k 第第k个码元的确定的初始相位。个码元的确定的初始相位。)2cos()(kksktTattskTtTk ) 1(ssf21ka4由上式可以看出由上式可以看出:n当当ak =+1时，码元频率时，码元频率 f1等于等于 fs+1/(4T)；当当ak = -1时，码元频率时，码元频率 f0等于等于 fs - 1/(4T)。故故 f1 和和 f2 的距离等于的距离等于1 / (2T) FSK信号的最小频率间隔信号的最小频率

4、间隔 上式可以改写为上式可以改写为式中，式中，)2cos()(kksktTattskTtTk ) 1(1),2cos(1),2cos()(01kkkkkatfatfts当当kTtTk ) 1()4/(1)4/(101TffTffss5 上式给出一个码元持续时间上式给出一个码元持续时间 T 内包含的正弦波周期数。内包含的正弦波周期数。由此式看出，无论两个信号频率由此式看出，无论两个信号频率f1和和f0等于何值，这两种码元等于何值，这两种码元包含的正弦波数均相差包含的正弦波数均相差1/2个周期。例如，当个周期。例如，当N =1，m = 3时，时，对于比特对于比特“1”和和“0”，一个码元持续时间内

5、分别有，一个码元持续时间内分别有2个和个和1.5个个正弦波周期，如下图所示：正弦波周期，如下图所示：014141TmNTmNT611.3.2 MSK信号的相位连续性信号的相位连续性码元相位的含义码元相位的含义 设：设：式中，式中， s 载波角频率；载波角频率； k 码元初始相位。码元初始相位。n仅当一个码元中包含整数个载波周期时，初始相位相同的仅当一个码元中包含整数个载波周期时，初始相位相同的相邻码元间相位才是连续的，即波形是连续的；否则，即相邻码元间相位才是连续的，即波形是连续的；否则，即使初始相位使初始相位 k相同，波形也不连续。如下图所示：相同，波形也不连续。如下图所示： kTtTktt

6、sksk)1(),cos()(7波形连续的一般条件：前一码元末尾的总相位等于后一码元波形连续的一般条件：前一码元末尾的总相位等于后一码元开始时的总相位，即开始时的总相位，即MSK信号的相位连续条件信号的相位连续条件n相位连续的相位连续的MSK信号要求前一码元末尾的相位等于后一码信号要求前一码元末尾的相位等于后一码元的初始相位。元的初始相位。 由由MSK信号的表示式：信号的表示式：和上式可知，这是要求和上式可知，这是要求由上式可以容易地写出下列递归条件：由上式可以容易地写出下列递归条件：由上式可以看出，第由上式可以看出，第(k+1)个码元的相位不仅和当前的输入个码元的相位不仅和当前的输入有关，而

7、且和前一码元的相位有关。有关，而且和前一码元的相位有关。 1kskskTkT)2cos()(kksktTattskTtTk )1(1122kkkkkTTakTTa时。当时当1k111,)(2kkkkkkkkkaakaaaak811.4.1 概述概述OFDM是一类多（子）载波并行调制的体制。是一类多（子）载波并行调制的体制。特点：特点：n 为了提高频率利用率和增大传输速率，各路子载波的已调为了提高频率利用率和增大传输速率，各路子载波的已调信号频谱有部分重叠；信号频谱有部分重叠；n 各路已调信号是严格正交的，以便接收端能完全地分离各各路已调信号是严格正交的，以便接收端能完全地分离各路信号；路信号；

8、n 每路子载波的调制是多进制调制；每路子载波的调制是多进制调制；n 每路子载波的调制制度可以不同，并且可以为适应信道的每路子载波的调制制度可以不同，并且可以为适应信道的变化而自适应地改变。变化而自适应地改变。应用：应用： 非对称数字用户环路非对称数字用户环路(ADSL)、高清晰度电视、高清晰度电视(HDTV)信号传输、数字视频广播（信号传输、数字视频广播（DVB）、无线局域网）、无线局域网(WLAN)等等领域，并且开始应用于无线广域网领域，并且开始应用于无线广域网(WWAN)和正在研究将其和正在研究将其应用在下一代蜂窝网中。应用在下一代蜂窝网中。911.6.1 概述概述什么是扩展频谱调制？什么

9、是扩展频谱调制？已调信号带宽远大于调制信号带宽的任何调制体制。已调信号带宽远大于调制信号带宽的任何调制体制。扩谱调制的目的：扩谱调制的目的：n提高抗窄带干扰的能力。提高抗窄带干扰的能力。n将发射信号掩藏在背景噪声中，以防止窃听。将发射信号掩藏在背景噪声中，以防止窃听。n提高抗多径传输效应的能力。提高抗多径传输效应的能力。n提供多个用户共用同一频带的可能。提供多个用户共用同一频带的可能。n提供测距能力。提供测距能力。扩谱技术的种类：扩谱技术的种类：n直接序列扩谱直接序列扩谱(DSSS)n跳频跳频(FH)n线性调频线性调频(LFM) 10 11.6.2 直接序列扩谱直接序列扩谱(DSSS)BPSK调制的调制的DSSS通信系统原理方框图。通信系统原理方框图。n信号码元持续时间信号码元持续时间 = T n扩谱码扩谱码c(t)通常采用通常采用m序列序列 n扩谱码的码元称为码片扩谱码的码元称为码片(chip)n码片持续时间码片持续时间 = Tc，通常通常Tc T 11DSSS系统波形图系统波形图 12解扩原理解扩原理(b) 解扩后的功率谱f有用信号s1(t)功率谱密度窄带干扰功率谱密度白噪声功率谱密度宽带干扰功率谱密度2BcBcf宽带干扰功率谱密度白噪声功率谱密度窄带干扰功率谱密度有用信号s1(t)功率谱密度Bc2Bc(a) 解扩前的功率谱f01311.6.3