第二章 移动通信组网与系统设计

14.2.数字调制技术4.2.1概述4.2.2窄带数字调制技术4.2.3线性调制方式4.2.4恒定包络调制方式24.2.4恒定包络调制方式(1/8)频移键控(FSK)2FSK假设输入比特流为{an}，an=±1，则输出信号为S(t)=cos(ω1t+φ1)当an=+1S(t)=cos(ω2t+φ2)当an=-1解调方法：包络检波法、相干解调、非相干解调34.2.4恒定包络调制方式(2/8)最小频移键控(MSK)是一种相位连续、包络恒定的调制方法定义对于输入比特流{an}，an=±1，调制信号为S(t)=cos((ωc+an/2Ts)t+Φn)44.2.4恒定包络调制方式(3/8)MSK的调制和解调54.2.4恒定包络调制方式(4/8)MSK信号的特点调制信号振幅恒定信号相位在一个码元周期内变化±1/2码元转换时刻，相位连续无突变64.2.4恒定包络调制方式(5/8)高斯滤波最小频移键控(GMSK)实现简单，在MSK调制器前端置高斯滤波器特点：改善已调波的相位路径，消除相位尖角，以抑制高频分量，使功率谱高频分量滚降变快是GSM的优选方案74.2.4恒定包络调制方式(6/8)MSK类调制性能比较相位转移轨迹84.2.4恒定包络调制方式(7/8)MSK类调制性能比较频谱特性94.2.4恒定包络调制方式(8/8)MSK类调制性能比较误码率10第四章内容4.1.调制技术的基本概念4.2.数字调制技术4.3.扩频调制技术114.3.扩频调制技术124.3.扩频调制技术4.3.1概述4.3.2伪随机序列4.3.3直接序列扩频4.3.4跳频扩频134.3.1概述(1/3)扩频调制的思想根据香农公式C=W×Log2(1+S/N)，展宽信号带宽W，以带宽的增加来换取传输性能的改善分类直接序列扩频(DS)：采用比特率很高的随机序列去调制载波，拓宽信号带宽频率跳变调制(FH)：用序列去控制载波的中心频率，使其离散的在一个给定的频带内跳变，形成一个宽带的离散频率谱144.3.1概述(2/3)扩频的定义用来传输信息的信号带宽远远大于信息本身带宽的一种传输方式频带扩展用独立于信息的伪随机序列来实现，在接收端用同步接收进行解扩和数据恢复154.3.1概述(3/3)扩频系统特点具有选择地址的能力在共用信道中能实现CDMA复用信号的功率谱密度低，电磁污染小易于加密抗干扰、抗衰落能力强164.3.扩频调制技术4.3.1概述4.3.2伪随机序列4.3.3直接序列扩频4.3.4跳频扩频174.3.2伪随机序列(1/1)适用于扩频的伪随机序列的特点比特率能够满足扩展带宽的需求自相关要大，互相关要小有近似噪声的频谱性质常用序列m序列Gold序列184.3.扩频调制技术4.3.1概述4.3.2伪随机序列4.3.3直接序列扩频4.3.4跳频扩频194.3.3直接序列扩频(1/6)直接序列扩频直接用具有高速率的扩频码序列在发端去扩展信号的频谱。而在收端，用相同的扩频码序列去进行解扩，把展宽的扩频信号还原成原始的信息。204.3.3直接序列扩频(2/6)扩频的过程发端扩频收端解扩214.3.3直接序列扩频(3/6)为了扩展信号的频谱，可以采用窄的脉冲序列去进行调制某一载波，得到一个很宽的双边带的直扩信号。采用的脉冲越窄，扩展的频谱越宽。如果信号的总能量不变，则频谱的展宽，使各频谱成分的幅度下降，换句话说，信号的功率谱密度降低。224.3.3直接序列扩频(4/6)发端信息的频谱被扩展了以后，能量被均匀地分布在较宽的频带上，功率谱密度下降；扩频信号解扩以后，宽带信号恢复成窄带信息，功率谱密度上升；干扰信号只经过了一次被模二相加的调制过程，频谱被扩展，功率谱密度下降。234.3.3直接序列扩频(5/6)扩频增益定义为频谱扩展前的信息带宽F与频带扩展后的信号带宽W之比G＝W／F在扩频通信系统中．接收机作扩频解调后，只提取伪随机编码相关处理后的带宽为F的信息，而排除掉宽频带W中的外部干扰、噪音和其地用户的通信影响。因此，处理增益G反映了扩频通信系统信噪比改善的程度。244.3.3直接序列扩频(6/6)直接序列扩频的特点1.频谱的扩展是直接由高码率的扩频码序列进行调制而得到的。2.扩频码序列多采用伪随机码，也称为伪噪声(PN)码序列。3.扩频调制方式多采用BPSK或QPSK等幅调制。4.接收端多采用产生本地伪随机码序列对接收信号进行相关解扩，或采用匹配滤波器来解扩信号。5.扩频和解扩的伪随机码序列应有严格的同步，码的捕获和跟踪多采用匹配滤波器或利用伪随机码的优良的相关特性在延迟锁定环中实现。6.一般需要用窄带通滤波器来排除干扰，以实现其抗干扰能力的提高。254.3.扩频调制技术4.3.1概述4.3.2伪随机序列4.3.3直接序列扩频4.3.4跳频扩频264.3.4跳频扩频(1/5)跳频扩频用一定码序列进行选择的多频率频移键控。也就是说，用扩频码序列去进行频移键控调制，使载波频率不断地跳变。与直扩系统靠频谱扩展来对抗干扰不同，跳频是靠“躲避”干扰来提升性能的。274.3.4跳频扩频(2/5)跳频扩频的系统原理框图284.3.4跳频扩频(3/5)跳频信号294.3.4跳频扩频(4/5)快跳和慢跳按照频率跳变的速率分为快跳频和慢跳频快跳慢跳304.3.4跳频扩频(5/5)跳频图案选择载频信号以一定的速度和顺序，在多个频率点上跳变传递，接收端以相应的速度和顺序接收并解调。这个预先设定的载波频率跳变的规律就是跳频图案，跳频图案与伪码的选择有关。好的跳频图案应该满足以下要求•图案本身随机性好，使每个分频率出现概率相同•图案的密钥要大，跳频图案数目足够多，使难破解•图案的正交性要好，不同图案出现频率几率小，利于多址31作业试画出GMSK的调制框图。指出与MSK相比，为何GMSK的频谱特性有所改善。以图为例，说明直扩的抗干扰原理。为什么跳频可以对抗干扰？跳频图案选择的原则