第4章 移动通信数字调制解调技术

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1、第4章移动通信数字调制解调技术一、概述1．调制的概念将待传送的基带信号加到高频载波上进行传输的过程。其简单模型可以表示为：2．调制的作用①提高传输性能。低频信号如话音，直接传输时损耗比较大，不适宜长距离传输，通过调制能有效的解决传输问题。②容易辐射。对于一些无线通信往往要求天线的尺寸和发射信号的波长在同一数量级，天线的长度为1/4波长，如果将基带信号直接通过天线发射，那么天线的长度将是几十至几百公里的数量级，这是不现实的。③实现多路复用。调制技术反映到频域上就是频带的搬移，通过调制将基带信号搬移到合适的位置，那么在一个较宽的信道中就可

2、以同时传输多路信号，习惯上称为FDM。④提高系统的性能。例如抗干扰能力，不同的调制方式具有不同的抗噪声能力，FM对信噪比的改善就比较大。3．调制的分类调制是基带信号加到载波上的过程，而基带信号m(t)可以是模拟信号也可以是数字信号，而载波c(t)可以是连续波（通常称为正弦波），也可以是脉冲波形。当c(t)为正弦波时，m(t)可以改变其幅度、频率或相位中的某一个或两个参数。这样组合起来就会形成多种调制方式。现归纳如下：4．蜂窝移动通信系统中的调制技术5．移动通信对数字调制技术的要求①数字调制的性能指标数字调制的性能指标通常通过功率有效性

3、（PowerEfficiency）和带宽有效性(SpectralEfficiency)来反映。⑴功率有效性功率有效性是反映调制技术在低功率电平情况下保证系统误码性能的能力,可表述成每比特的信号能量与噪声功率谱密度之比：⑵带宽有效性带宽有效性是反映调制技术在一定的频带内数字有效性的能力,可表述成在给定带宽条件下每赫兹的数据通过率：在数字系统设计中，经常需要在带功率有效性和宽有效性之间折中。②移动信道的基本特征⑴带宽有限。它取决于可使用的频率资源和信道的传播特性。就频率资源而言，随着日益增加的用户数目，要求系统有比较高的频谱效率；⑵受干扰

4、和噪声影响大。这主要由移动通信所处的电磁环境决定；⑶存在着多径衰落，多普勒频率扩展。所有这些因素对调制方式的选择都有重大的影响。③不同信道条件下调制技术的选择在不同的蜂窝半径和应用环境下，移动信道将呈现不同的衰落特性。⑴对于半径较大的宏蜂窝小区，由于信道条件差，GMSK、QPSK系列等是较适合的调制解调方式。⑵对于半径较小的微蜂窝小区或微微小区，由于存在很强的直射波，信道条件较好，频谱利用率较高的QAM及其变形就成为合适的调制解调方式，越来越引起人们的重视。⑶对于复杂多变的移动信道，具有更强适应能力的可变速率调制和多载波调制，在个人通

5、信中已引起人们的研究兴趣。Ⅰ.可变速率调制根据移动信道随机变化的情况自适应地改变无线传输速率：信道条件好时，用较高速率，信道条件差时，降低传输速率。这种调制方法可以在频谱效率和系统误码性能两个方面都达到令人满意的程度。可变速率QAM调制，它保持数据传输的码元速率不变，即波特率不变，但根据信道条件的好坏，增加或减少每码元的电平数目。这等效于改变比特传输速率。Ⅱ.多载波调制（MCM）多载波调制的原理是将所要传输的数据流分解成若干个比特流，每个子数据流具有低得多得传输比特速率，并且用这些数据流去并行调制若干个载波。多载波调制的主要优点是具有

6、抗无线信道时间弥散的特性。多载波调制可通过多种技术途径来实现。包括：多音实现、正交频分复用（OFDM）、MC-CDMA、编码MCM。①蜂窝移动通信系统对数字调制技术的要求⑴为了在衰落条件下获得所要求的误码率(BER)，需要好的载噪比(C/N)和载干比(C/I)性能。⑵所用的调制技术必须在规定频带约束内提供高的传输速率(以(b/s)/Hz为单位)。⑶应使用高效率的功率放大器，而带外辐射又必须降低到所需要求(－60～－70dB)。⑷恒定包络。⑸低的载波与同道干扰(CCI)的功率比。⑹必须满足快速的比特再同步要求。⑺成本低，易于实现。6．目

7、前数字移动通信系统的调制技术①恒定包络调制方式恒定包络调制方式主要有MSK、TFM(平滑调频)、GMSK等，其中以GMSK为典型代表。其主要特点是这种已调信号具有包络幅度不变的特性，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；此外，这一类调制方式可用于非同步检测。这种调制方式的缺点是频带利用率较低，一般不超过1(bit/s)/Hz。②线性调制方式线性调制方式主要有各种进制的PSK和QAM等，其中以QPSK为典型代表。这一类调制方式的频带利用率般都大于1(bit/s)/Hz，而且随着调制电平数的增加而增加。线性调制方式又可分

8、为频谱高效和功率高效两种，理论上可以得到大于2(bit/s)/Hz频带利用率的调制方式为频谱高效，如8PSK、16QAM、256QAM等。频谱高效调制方式是通过增加电平数来获得较高的频带利用率的，因此为得到同样的误码率，