第 08 章 新型数字带通调制技术
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什么情况下需 要相位修正 ?
• f1 < f2 且相位连续 • 允许在转换点修正 p • 一个码元内累计相位 差为 p，周期数差半个
奇 k 异码，则变 p
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8.1 正交振幅调制 QAM 基本原理
QAM 基本原理
• 用两个独立的基带波形 ( 二进制/多进制 )，对两路正交的 同频载波进行 MASK-SC 调制，实现两路信号并行传输 • 正交载波：cosw0t 、cos(w0t p/2) = sinw0t • 传输信号：s(t) = mI(t)⋅cosw0t - mQ(t)⋅sinw0t
Tc /4 个数： 7, 9 , 10 , 8 f1 fc Df f2
奇 k 异码，则变 p
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8.2 最小频移键控和高斯最小频移键控 MSK
• 从载波来看，一个码元内两频率各自累计相位差 p/2 • • • • 一个码元内包含 Tc /4 的整数倍： 调制指数：h Df /Rb = Df⋅Ts = 0.5 以最小 Df 实现了 CPFSK，故称最小移频键控 MSK 上述 Df 是满足频率正交性的最小频差，即 r = 0
2. 复合相移法：
○ 用两路独立的 MPSK 叠加实现
10 11 00 01 10 00 11 01
1011 1001 1110 1111 1010 1000 1100 1101
0001 0000 0100 0110 0011 0010 0101 0111
○ 差分象限符号映射，格雷码符号映射
16QAM 其他星座图：
MSK 信号的正交表示法
0
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8.2 最小频移键控和高斯最小频• MSK 可视作一种正交调制
○ 同相序列：Ik = cosjk ○ 正交序列：Qk = ak · Ik Ik = ak ·Qk Qk = ak · cosjk
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8.2 最小频移键控和高斯最小频移键控 MSK 信号的正交表示法
Qk =ak ·Ik
• MSK ~ OQPSK 相同点：Ik 、Qk 是偏移 (offset) 的 • MSK ~ OQPSK 不同点：两正交支路的包络是正弦波 • 根据 MSK 正交表达式可以实现 MSK 调制
ak
a0
a1
a2
jk：为保证相位连续加入的修正相位
• 附加相位函数 • 相位约束条件：k 码元开始相位 = k -1 码元末尾相位
：邻码相同时，修正相位不变 ：邻码变化时，调整修正相位
设 j0 = 0；则 jk = 0 或 p (mod 2p)
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：邻码相同时，修正相位不变 ：邻码变化时，调整修正相位
设 j0 = 0；则 jk = 0 或 p (mod 2p)
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奇 k 异码，则变 p
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8.2 最小频移键控和高斯最小频移键控 MSK 信号的正交表示法
串并 变换
coswct -sinwct
coswct -sinwct
低通 滤波
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Rb/2
2 L 电平转换
抽样判决 (L-1)门限
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8.1 正交振幅调制 QAM 调制与解调
• 例：V.29 (Modem)
○ ○ ○ ○ How ? 9600 b/s 2400 Baud fc = 1700 Hz B = 2400 Hz (500 ~ 2900 Hz)
5 3 1
4.61 2.61
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k -1 0 1 2 3 ak +1 +1 +1 -1 jk 0 0 0 p bk +1 +1 +1 +1 -1 Ik +1 +1 +1 +1 -1 Qk +1 +1 +1 +1 4 +1 p -1 -1 -1 5 -1 0 +1 +1 -1 6 -1 0 -1 +1 -1 7 -1 0 +1 +1 -1 8 +1 0 +1 +1 +1 9 -1 p -1 -1 +1 10 -1 p +1 -1 +1
8.1 正交振幅调制 16QAM
4QAM
• QPSK
Q d A I
16QAM
• 与 16PSK 比较，噪声容限：
• 当最大幅度相同时 AQAM = APSK
A d
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8.2 最小频移键控和高斯最小频移键控 MSK 附加相位轨迹
附加相位轨迹
2p p
qk
○ ak = +1： p/2 ○ ak = -1： p/2 ○ 纵轴交点：mp ○ 横轴交点：2mTs
8.1 正交振幅调制 8QAM
8QAM
四电平波形 二电平波形
1
二电平波形 幅度控制 二电平波形
(1, 1)
采用任一星座图 皆可实现： Rb = RBlog2M
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8.2 最小频移键控和高斯最小频移键控
最小移频键控 MSK
• 带宽最小、相位连续、包络恒定、频率正交的 2FSK
简单说明：从 CPFSK ( 连续相位 FSK ) 出发
• 码元宽度为 Ts
ak '0' f1 '1' f2 '0' f1 1, 0, 1 f1 fc Df f2 a0 a1 a2
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8.1 正交振幅调制 8.2 最小频移键控和高斯最小频移键控 8.3 正交频分复用
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随着 VLSI 和 DSP 技术的发展，一些性能上各有 所长但实现较复杂的新型调制系统得以广泛应用
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8.2 最小频移键控和高斯最小频移键控 MSK
• 从载波来看，一个码元内两频率各自累计相位差 p/2 • 一个码元内包含 Tc /4 的整数倍： • 调制指数：h Df /Rb = Df⋅Ts = 0.5
ak '0' f1 '1' f2 '0' f1 fc a0 a1 a2
• f1 < f2 且相位连续 • 允许在转换点修正 p • 一个码元内累计相位 差为 p，周期数差半个
：邻码相同时，修正相位不变 ：邻码变化时，调整修正相位
设 j0 = 0；则 jk = 0 或 p (mod 2p)
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8.2 最小频移键控和高斯最小频移键控 MSK 信号的正交表示法
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8.1 正交振幅调制
QAM (Quadrature Amplitude Modulation) 属于振幅、相位联合键控 APK MASK、MPSK 分析
• 从星座图可以观察到： 若信号的幅度 (功率) 不变，当 M 增加时，相邻信号点的 欧氏距离减小，对应着噪声容限减小，抗噪声性能减弱
8.1 正交振幅调制 QAM 调制与解调
比特率 ~ 波特率：
• Rb = RB⋅log2 M
Q
10 11 01 00 00 01 11 10 I
QAM 调制与解调
1. 正交调幅法：
○ 用两路正交的 MASK 叠加实现 M = L2 Rb/2
2L 电平转换 低通 滤波
抽样判决 (L-1)门限 定时 脉冲 并串 变换
加权 (调制) 函数
Ik = ak ·Qk Qk = ak · cosjk
4 +1 p -1 -1 -1 5 -1 0 +1 +1 -1 6 -1 0 -1 +1 -1 7 -1 0 +1 +1 -1 8 +1 0 +1 +1 +1 9 -1 p -1 -1 +1 10 -1 p +1 -1 +1
