移动通信-第2章-调制解调.ppt

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1、第二章调制解调2.1概述无线通信系统框图：信源电信号调制接收机解调发射机电信号信宿无线信道噪声和干扰消息模拟或数字信号调制：把要传输的信号变换成适合信道传输的信号的过程。调制信号：调制器的输入信号（调制前）。已调信号（调幅、调频和调相信号）：调制器的输出信号（调制后）。模拟调制数字调制按调制信号形式划分调幅(AM)：载波振幅调频(FM)：载波频率调相(PM)：载波相位随调制信号变化的调制方式移动通信信道的基本特征：1.带宽有限。2.干扰和噪声影响大。3.存在多径衰落。对调制的要求：已调信号所占的带宽要窄。经调制解调后的输出信噪比(S/N)较大或误码率较低。调制解调技术研

2、究的主要内容：调制的原理。已调信号的频谱特性及其产生方法。解调的原理和实现方法。解调后的信噪比或误码率性能。2.2模拟移动通信的调制解调设载频信号为Uc：载波的振幅；0：载波的角频率；：载波初始相位。由于信道快衰落会使模拟调幅产生附加调幅而造成失真，已很少采用。调频和调相信号可以写成如下形式：(t)：载波的瞬时相位。设调制信号：则调频信号的瞬时角频率与输入信号的关系为：Kf为调制灵敏度。因而调频信号的形式为Mf：调制指数。将式(2-7)展开成级数得Jk(mf)：k阶第一类贝塞尔函数。FM信号的频谱（mf=2)振幅2B=2(mf+1)UcUc/2J1(mf)J1

3、(mf)J0(mf)J2(mf)J2(mf)c若以90%能量所包括的谱线宽度作为调频信号的带宽，则可以证明调频信号的带宽为Fm=/2为调制频率，fm=mf•Fm为调制频偏。若以99%能量计算调频信号的带宽为调频器积分器调相器um(t)uFM(t)f0间接调频电压振荡器VCCum(t)uFM(t)直接调频积分器um(t)f0uPM(t)间接调相信号的调制框图：调频信号的解调框图：uFM(t)前置放大器B=2(mf+1)Fm限幅器鉴频器低频滤波器噪声n(t)解调器r(t)Uc’经限幅器限幅后为一常数,大信噪比情况下，即Uc>>V(t)，有鉴频器的输出第一项为信号

4、项，第二项为噪声项。经低通滤波后，信号的功率为表示对u2m(t)进行统计平均。噪声功率为从而得到输出信噪比为输入信噪比为经解调后，信噪比的增益为在小信噪比的情况下，即即Uc<<(t)，由(2-14)此时没有信号单独存在，引起“门限效应”门限０FMAM同步检波2.2数字移动通信系统调制解调2.2.1移频键控调制(FSK)数字信号的比特流为{an},an=±1,n=-~+.FSK的输出信号形式为如{an}用数字信号u(t)表示，则二进制FSK（2FSK)波形为100101u(t)S(t)=cos(1t+1)S(t)=cos(2t+2)令g(t)为宽度Ts的矩形脉

5、冲，则s(t)可表示为令g(t)的频谱为G()，P(a=+1)=P(a=-1)=1/2，则S(t)的功率谱表达式为FSK信号的带宽大约为B=

6、ƒ2-ƒ1

7、+2ƒs(2-26)0ƒ1-ƒsƒ1ƒ0ƒ2ƒ2+ƒsƒƒ2-ƒ1Ps(ƒ)ƒ0=(ƒ1+ƒ2)/2FSK信号的解调FSK的解调有包络检波法相干解调法和非相干解调法。非相干法包括鉴频法、非相干匹配滤波器法、差分检测法，过零检测法等。FSK相位连续时，可采用鉴频器解调。包络检波法：带通滤波器带通滤波器包络检波器包络检波器比较判决输入输出123.非相干解调法（非相干匹配滤波器法）输入包络检波器包络检波器匹配虑波器匹配

8、虑波器判决电路输出X1(t)X2(t)4.相干解调法输入带通滤波器低通滤波器相乘器比较判决带通滤波器相乘器低通滤波器输出cos(1t+1)cos(2t+2)12定时脉冲y1(t)y2(t)X1(t)X2(t)设噪声为加性窄带高斯噪声，两支路的噪声分别可表示为发+1时：发-1时：相乘器输出发+1时：发-1时：相乘器和低通滤波的输出为发+1时：发-1时：误比特率：P(+1)=p(-1),发+1时：输入信噪比：erfc(x)为互补误差函数FSK调制方法的主要问题是由于相邻码元相位不连续，频率跳变将引起较大的功率谱旁瓣，频谱效率低，因而只能应用于低速传输系统中。2.

9、2.2最小移频键控MSK是一种特殊形式的FSK，其频差ƒ=ƒ2-ƒ1=1/2Tb它是满足两个频率ƒ1和ƒ2相互正交（相关函数等于0）的最小频差，并要求，要求FSK信号的相位连续，因此调频指数为Tb：输入数据流的比特宽度MSK满足两个条件：调频指数h=0.5;相位连续。调频指数h=0.5时，移频键控信号具有最小频偏、最小占有带宽，并有最好的相干检测误码性能。由于相位连续，可以克服一般移频键控码元交替过程中存在相位跳变，使频谱的边带下降很多，频谱变窄。MSK的信号表达式为xk是为了保证t=kTb时相位连续而加入的相位常量。令为保证相位连续，