移动通信调制技术..共58页

卫星通信：使用调制技术实现卫星与地面站之间的 无线数据传输。
无线传感器网络（WSN）：使用调制技术实现传 感器节点之间的无线数据传输。
卫星通信中的应用
01
01
卫星通信系统：利用卫星作为 中继站进行通信
02
02
卫星调制技术：将信号调制到 卫星通信频率上
03
03
卫星通信的优点：覆盖范围广， 传输速度快，抗干扰能力强
04
04
卫星通信的应用领域：军事、 航空、航海、应急通信等
4
更高效的调制技术
更高阶的调制技术： 如64QAM、 256QAM等，可 以提高频谱效率
更先进的多天线技 术：如MIMO、 波束赋形等，可以 提高传输速率和覆 盖范围
更智能的调制技术： 如自适应调制、动 态功率控制等，可 以提高系统灵活性 和性能
01
提高信号传输效 率
2
幅度调制技术
幅度调制技术是一
1
种通过改变信号的
幅度来传递信息的
技术。
常见的幅度调制技
2
术包括：调幅
（AM）、调频
（FM）和调相
（PM）。
调幅技术通过改变
3
信号的幅度来传递
信息，具有较高的
抗干扰能力。
调频技术通过改变
4
信号的频率来传递
信息，具有较高的
传输速率和较低的
误码率。
更绿色的调制技术： 如低功耗、低辐射 等，可以降低能耗 和保护环境
更灵活的调制技术
自适应调制技术：根据信道条件自动调整调制方式， 提高传输效率
多载波调制技术：将多个载波组合在一起，提高传 输速率和频谱利用率
智能天线技术：利用多天线阵列，实现空间分集和 波束赋形，提高传输可靠性和覆盖范围

号的产生方法主要有两种。一种可以采用模拟调频电路来实现；另一种可 以采用键控法来实现，即通过开关电路对两个不同的独立频率进行选通，如图3-6所 示。这两种方法产生2FSK信号的差异在于：由调频法产生的2FSK信号在相邻码元之 间的相位是连续变化的，而键控法产生的2FSK信号是由电子开关选通独立频率源形成， 故相邻码元之间的相位不一定连续。
3.3二进制数字调制技术
3.3二进制数字调制技术
除此之外，2FSK信号还有其他解调方法，比如鉴频法、差分检测法、过零检测法 等。下图给出了过零检测法的原理框图及各点时间波形。
2FSK在数字通信中应用较为广泛。国际电信联盟（ITU）建议在数据传输速率 低于1200b/s时采用2FSK体制。2FSK可以采用非相干接收方式，接收时不必利用信号 的相位信息，因此特别适合应用于衰落信道/随参信道（如短波无线电信道）的场合， 这些信道会引起信号的相位和振幅随机抖动和起伏。
在第一代蜂窝移动通信系统中采用的是模拟调频（FM）传输模拟语音，信令系
统采用二进制频移键控（2FSK）调制技术。第二代数字蜂窝移动通信系统GSM系统采
用高斯最小频移键控（GMSK）调制，IS-54系统和PDC系统采用π/4四相相对相移键控
（π/4-DQPSK）调制，CDMA系统（IS-95）的下行信道采用正交相移键控（QPSK）调
于基带信号而言频率非常高，适合于信道传输。对信号源的编码信息进行处理，使其
变为适合于信道传输形式的过程，就是调制。调制通过改变高频载波的幅度、相位或
频率，使其随着基带信号的变化而变化；而解调则是将基带信号从载波中提取出来的
逆变换过程。调制前的基带信号称为调制信号，经过调制后的基带信号叫作已调信号。
已调信号是带通信号。
3.4 多进制数字调制

BASK）中，载波幅度随二进制调制信号序列｛m
(t)｝变化而变化，即幅度键控（Amplitude Shift K
eying，ASK）信号可表示为
2ASK是利用代表数字信息“0”或“1”的基带矩形
脉冲去键控一个连续的载波，使载波时断时续地输出。
有载波输出时表示发送“1”，无载波输出时表示发
送“0”
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2 . 恒定包络调制
• 恒定包络调制方式主要有2FSK、CPFSK、MSK（最小移频键控）、TFM（平滑调
频）、GMSK（高斯最小移频键控）等。
• 其主要特点是这种已调信号具有包络幅度不变（频率随调制信号的变化而变化）
的特性，其发射功率放大器可以在非线性状态而不引起严重的频谱扩散。
缺点：频带利用率低
5.2.2 二进制相移键控BPSK
•
•
•
在二进制相移键控（Binary Phase Shift Keying，BPSK）中，幅度恒定的载波信号根
据信号两种可能m1和m2（即二进制数1和0）的改变而在两个不同的相位间切换。
通常这两个相位相差180°。由于只有两个相位，所以二进制相移键控也称二相相
移键控。
•
因此，最大可能的BMAX为
•
对于GSM，B = 200kHz，SNR = 10dB，则有：
BMAX =log2(1+S/N)
R=B*log2(1+S/N)=200log2(1+10)=691.886kbit/s
BMAX =log2(1+S/N)=R/B=3.46(k对数字调制技术的要求
的带通信号。带通信号叫做已调信号，而基带
信号叫做调制信号。调制可以通过使高频载波
随信号幅度的变化而改变载波的幅度，相位或

= (a 0 a1 )

3 k 2 ( a a ) + (a1 a 2 ) + 2 3 2 + (a k 1 a k ) 2 2 2
k ak
0 0
1 0
2 2
3 1
4 3
5 3

1 1 1
1 1
k
第二章 移动通信中的调制技术
这里的φ k不是每个码元相位变化的终了值，而是线性变 化的截距 由式（2.5）知 a S MSK = cos[ c t k (0)] （2.11） 2Ts
第二章 移动通信中的调制技术
图2.4 MSK的相位网格图
第二章 移动通信中的调制技术
（4）MSK调制器
图2.5 MSK调制器原理框图
第二章 移动通信中的调制技术
MSK调制器的工作过程为： ①对输入二进制数据信号进行差分编码 ②经串/并转换，分成相互交错一个码元宽度的两路信号Ik和Qk ③用加权函数cos (πt/2Ts)和sin (πt/2Ts)分别对两路数据信号Ik 和Qk进行加权 ④加权后的两路信号再分别对正交载波cosωct和sinωct进行调制 ⑤将所得到的两路已调信号相加，通过带通滤波器，就得到MSK 信号 MSK解调，可用相干、非相干两种方式 (5) MSK信号特点 ①已调信号振幅是恒定的。 ②信号频率偏移严格符合±1/4Ts，相位调制指数h＝1/2 ③以载波相位为基准的信号相位，在一个码元期间内准确地 按线性变化±π/2
Ps ( f ) （f1 +f2 ） f0 = 2 f2 － f1
o
f1 － fs
f1
f0
f2
f2 ＋ fs
B f 2 f1 2 f s

线性数字调制方案有很好的频谱效率，但 传输中必须使用功率效率低的RF放大器。
6.2 线性数字调制技术
6.2.1 二进制幅度键控BASK 6.2.2 二进制相移键控BPSK 6.2.3 差分相移键控DPSK 6.2.4 四相相移键控QPSK 6.2.5 交错QPSK（OQPSK） 6.2.6 p/4四相相移键控QPSK s ( t ) = R e [ A m ( t ) e x p ( j 2 f c t ) ] = A [ m R ( t ) c o s ( 2 f c t ) ? m I ( t ) s i n ( 2 f c t ) ] （ 6 - 5 ）
式中，R为数据速率（bit/s），B为调制射 频RF信号占用带宽。
6.1.2 数字调制的性能指标
由香农（Shannon）定理： C = B l b 1 S （ 6 - 3 ） N
式中，C为信道容量；B为RF带宽；S/N为 信噪比；lb = loga，a = 2。
6.1.2 数字调制的性能指标
6.2.3 差分相移键控DPSK
图6-4 DPSK接收机框图及相关波形
6.2.3 差分相移键控DPSK
当有加性高斯白噪声时，平均错误概率如 下所示为
2
sin π( f fc )Tb π( f fc )Tb
（6-15）
6.2.2 二进制相移键控BPSK
图6-1 BPSK信号的功率谱密度（PSD）
6.2.2 二进制相移键控BPSK
如果没有信道引入的多径损耗，接收的 BPSK信号可表示为
s B P S K (t) m (t)2 T E b bc o s (2 π fc t θ 0 θ c h ) m (t)2 T E b bc o s (2 π fc t θ ) （ 6 -1 6 ）

4、解调：将基带信号从载波中提取出来以便预定的接
收者处理和理解的过程。
9
4.1. 调制技术的基本概念
4.1.1 调制技术
4.1.2 调幅与调频
10
4.1.2 调幅与调频
调幅
– 定义：使高频信号的振幅随调制信号瞬时变 化而变化
– 优点：结合单边带调制，使所占带宽下降为 原先一半，提高频带利用率
– 缺点：抗衰落能力较弱（信道快衰落使调幅 产生附加调幅而造成失真）
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4.2.3 线性调制方式(9/16)
•OQPSK与QPSK的区别
QPSK：当码组0011或0110时，产生180°的载波相位跳 变。这种相位跳变引起包络起伏，当通过非线性部件后， 使已经滤除的带外分量又被恢复出来，导致频谱扩展，增 加对相邻波道的干扰。
OQPSK：属于恒包络技术，所产生的已调波经过发送带限 后，当通过非线性部件时，只产生很小的频谱扩展。
/4 DQPSK
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4.2.3 线性调制方式(11/16)
/4QPSK调制原理
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4.2.3 线性调制方式(12/16)
/4DQPSK调制原理
cosct
IUkk
LPF
输入 数据
mIS,KI 串 /并 变换
mQS,QK
差分 相位 编码
LPF
QVkk
＋
∑
放大
－
sinct
/ 4-DPSK 信号
– 自从1978年提出平滑调频 (TFM) 方式以来， 相继出现了GMSK、 /4 QPSK等多种窄带数 字调制方式。
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4.2.2 窄带数字调制技术(2/5)
分类
– 线性调制方式 PSK – BPSK、QPSK、OQPSK、 /4 QPSK QAM – 16QAM、64QAM、256QAM

移动通信调制技术
•
6、黄金时代是在我们的前面，而不在 我们的 后面。
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7、心急吃不了热汤圆。
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8、你可以很有个性，但某些时候请收 敛。
•
9、只为成功找方法，不为失败找借口 (蹩脚 的工人 总是说 工具不 好)。
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10、只要下定决心克服恐惧，便几乎 能克服 任何恐 惧。因 为，请 记住， 除了在 脑海中 ，恐惧 无处藏 身。-- 戴尔． 卡耐基 。
56、书不仅是生活，而且是现在、过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
拉
60—左

⑤ 使用基于信道错误率估计的自适应平滑器 ，在信道误码率较高的情况下也能合成自 然度较高的语音。
3.2 信道编码概述
· 信道编码也称为差错控制编码，它是以提 高信息传输的可靠性为目的的编码，它通常 通过增加信源的冗余度来实现来改善信道链 路的性能。 用于检测错误的信道编码称为检错编码， 既可检错又可纠错的信道编码称为纠错编码。
参量编码的改进：多脉冲激励线性预测编 码（Multi-Pulse Excited LPC，MPE-LPC） 、规则脉冲激励线性预测编码（Regular Pulse Excited LPC，RPE-LPC）等。
移动通信对语音编码技术的要求如下： 速率较低，纯编码速率应低于16kbit/s； 在强噪声环境中，算法应具有较好的抗误码性 能，以保持较高的语音质量； 在一定编码速率下语音质量应尽可能高； 编解码时延应较短，控制在几十毫秒之内。
· 卷积码的解码技术有许多种，常用的有 Viterbi算法、序贯译码法。 而最重要的是 Viterbi算法，它是一种最大似然译码法。
3.2.3 交织编码
交织编码主要用来纠正突发差错，将突发差错分散成 为随机差错而得到纠正。
通常，交织编码与各种纠正随机差错的编码(如卷积 码或其它分组码)结合使用，从而具有较强的既能纠正随机 差错又能纠正突发差错的能力。
3.1.3 脉冲编码调制（PCM）
·PCM是一种典型的波形编码技术，是最早 提出的语音编码方法，至今仍被广泛采用， 主要用于有线电话网，它的语音质量好，可 与模拟语音相比，达到网络质量。
PCM的优点是技术简单、无时延，对语音 信号和其他类型信号都能可靠地编码传输。
图3.2 PCM原理框图
抽样:对模拟信号进行周期性扫描，把时 间上连续的信号变成时间上离散的信号。

详细描述
调频调制技术利用载波的频率变化来携带信息。在调频中，信息信号被调制到一个高频载波上，载波的频率随信 息信号的变化而线性变化。调频信号具有抗干扰能力强、失真小、噪声不积累等优点，广泛应用于广播、电视、 通信等领域。
调相（PM）
总结词
调相是一种调制方式，通过改变载波的相位来传递信息。
详细描述
调相调制技术利用载波相位的改变来携带信息。在调相中，信息信号被调制到一 个高频载波上，载波的相位随信息信号的变化而变化。调相信号具有抗干扰能力 强、失真小等优点，但调相解调较为复杂，在实际应用中不如调频广泛。
有助于解决频谱资源紧张的问题，提高无线通信系统的性能。
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移动通信第二章-调制技术
• 调制技术概述 • 常见调制技术 • 高级调制技术 • 调制技术的性能比较 • 调制技术的发展趋势
01
调制技术概述
调制技术的定义
调制技术
是将信息信号转换为适合传输的载波信号的过程，即将信息信号调 制到载波信号上。
调制技术的作用
通过调制技术，可以将信息信号转换为适合传输的载波信号，实现 信息的传输和通信。
杂，在实际应用中不如单纯的调频广泛。
调频调相调频（FM/PM/FM）
要点一
总结词
要点二
详细描述
调频调相调频是一种结合了多次调频和调相技术的复杂调 制方式，通过多次改变载波的频率和相位来传递信息。
调频调相调频调制技术利用多次载波频率和相位的变化来 携带信息。在调频调相调频中，信息信号被调制到一个高 频载波上，载波的频率和相位都随信息信号的变化而变化 。这种调制方式具有极高的抗干扰能力和失真性能，但调 制和解调过程非常复杂，需要高精度的设备和算法支持， 因此在实际应用中并不常见。

数字 调制
恒 定 包络
DQPSK （ 相 对 MSK（最小频移键控） QPSK） CPM （连续相 位调制） GMSK （高斯型 MSK ） TFM （平滑调频）
相移键控（PSK）调制
以基带数据控制载波的相位称为数字相位调调制， 数字相位调制又叫相移键控（Phase Shift Keying），简写为PSK。二进制相移键控记作 2PSK或BPSK，多进制相移键控记作MPSK。
数字调制技术
所谓调制，是对信号源的编码信息（信源）进行处理，使 其变为适合于信道传输形式的过程。信号源的编码信息中 含有直流分量和频率较低的分量，我们称为基带信号。 基带信号一般不能直接作为传输信号，必须把它转变为一 个相对基带频率而言频率非常高的带通信号以适合于信道 传输。这个带通信号叫做已调信号，基带信号则称为调制 信号。
相移键控（PSK）调制
如图{bn}1、{bn}2所示。显然{bn}1、{bn}2相位相反，当用 二进制数码表示波形时，它们互为反码。
数字信息 ｛an｝ 1· 0 1 1 0
{bn}1 {bn}2
相移键控（PSK）调制
绝对相移是利用载波的相位偏移（指某一码元所对 应的已调波与参考载波的初相差）直接表示数据信 号的相移方式。 设输入比特率为｛an｝,an=〒1，n=-∞～+∞，则 PSK的信号形式为 Acos(ωct) an=+1
数字调制技术的分类
在调制技术中，还要注意相位路径或相位轨迹。载波相位 变化值是一个随时间变化的函数，记作Φ(t)。Φ(t)随时间t 变化的轨迹称为相位路径或相位轨迹。一个已调波频谱高 频滚降特性与其相位路径有着紧密的关系，相位路径不同， 对应的已调波频谱高频滚降速度也不同。所以，为了控制 已调波的频谱特性，就必须控制它的相位路径。如GSM 系统为什么使用GMSK调制，而不使用MSK调制，就是基 于相位路径的考虑。