通信原理第8章【新型数字带通调制技术】.ppt

通信原理 通信原理 第8章 新型数字带通调制技术 第8章 新型数字带通调制技术 8.1 正交振幅调制(QAM) 信号表示式： 这种信号的一个码元可以表示为 式中，k = 整数；Ak和?k分别可以取多个离散值。 上式可以展开为 令 Xk = Akcos?k Yk = -Aksin?k 则信号表示式变为 Xk和Yk也是可以取多个离散值的变量。从上式看出，sk(t)可以看作是两个正交的振幅键控信号之和。 第8章 新型数字带通调制技术 矢量图 在信号表示式中，若?k值仅可以取?/4和-?/4，Ak值仅可以取+A和-A，则此QAM信号就成为QPSK信号，如下图所示： 所以，QPSK信号就是一种最简单的QAM信号。 第8章 新型数字带通调制技术 有代表性的QAM信号是16进制的，记为16QAM，它的矢量图示于下图中： 第8章 新型数字带通调制技术 类似地，有64QAM和256QAM等QAM信号，如下图所示： 它们总称为MQAM调制。由于从其矢量图看像是星座，故又称星座调制。 第8章 新型数字带通调制技术 16QAM信号 产生方法 正交调幅法：用两路独立的正交4ASK信号叠加，形成16QAM信号，如下图所示。 第8章 新型数字带通调制技术 复合相移法：它用两路独立的QPSK信号叠加，形成16QAM信号，如下图所示。 图中虚线大圆上的4个大黑点表示第一个QPSK信号矢量的位置。在这4个位置上可以叠加上第二个QPSK矢量，后者的位置用虚线小圆上的4个小黑点表示。 第8章 新型数字带通调制技术 16QAM信号和16PSK信号的性能比较： 在下图中，按最大振幅相等，画出这两种信号的星座图。 设其最大振幅为AM，则16PSK信号的相邻矢量端点的欧氏距离等于 而16QAM信号的相邻点欧氏距离等于 d2和d1的比值就 代表这两种体制 的噪声容限之比。 第8章 新型数字带通调制技术 按上两式计算，d2超过d1约1.57 dB。但是，这时是在最大功率（振幅）相等的条件下比较的，没有考虑这两种体制的平均功率差别。16PSK信号的平均功率（振幅）就等于其最大功率（振幅）。而16QAM信号，在等概率出现条件下，可以计算出其最大功率和平均功率之比等于1.8倍，即2.55 dB。因此，在平均功率相等条件下，16QAM比16PSK信号的噪声容限大4.12 dB。 第8章 新型数字带通调制技术 16QAM方案的改进： QAM的星座形状并不是正方形最好，实际上以边界越接近圆形越好。 例如，在下图中给出了一种改进的16QAM方案，其中星座各点的振幅分别等于?1、?3和?5。将其和上图相比较，不难看出，其星座中各信号点的最小相位差比后者大，因此容许较大的相位抖动。 第8章 新型数字带通调制技术 实例：在下图中示出一种用于调制解调器的传输速率为9600 b/s的16QAM方案，其载频为1650 Hz，滤波器带宽为2400 Hz，滚降系数为10％。 第8章 新型数字带通调制技术 8.2 最小频移键控和高斯最小频移键控 定义：最小频移键控（MSK）信号是一种包络恒定、相位连续、带宽最小并且严格正交的2FSK信号，其波形图如下： 第8章 新型数字带通调制技术 8.2.1 正交2FSK信号的最小频率间隔 假设2FSK信号码元的表示式为 现在，为了满足正交条件，要求 即要求 上式积分结果为 第8章 新型数字带通调制技术 假设?1+?0 1，上式左端第1和3项近似等于零，则它可以化简为 由于?1和?0是任意常数，故必须同时有 上式才等于零。 为了同时满足这两个要求，应当令 即要求 所以，当取m = 1时是最小频率间隔。故最小频率间隔等于1 / Ts。 第8章 新型数字带通调制技术 上面讨论中，假设初始相位?1和?0是任意的，它在接收端无法预知，所以只能采用非相干检波法接收。对于相干接收，则要求初始相位是确定的，在接收端是预知的，这时可以令?1 - ?0 = 0。 于是，下式 可以化简为 因此，仅要求满足 所以，对于相干接收，保证正交的2FSK信号的最小频率间隔等于1 / 2Ts。 第8章 新型数字带通调制技术 8.2.2 MSK信号的基本原理 MSK信号的频率间隔 MSK信号的第k个码元可以表示为 式中，?s － 载波角载频； ak = ? 1（当输入码元为“1”时， ak = + 1 ； 当输入码元为“0”时， ak = - 1 ）； Ts － 码元宽度； ?k － 第k个码元的初始相位，它在一个码元宽度 中是不变的。 第8章