1、1通信原理2通信原理第8章 新型數(shù)字帶通調(diào)制技術(shù)3第8章 新型數(shù)字帶通調(diào)制技術(shù)8.1 正交振幅調(diào)制(QAM)1、原理：QAM是振幅和相位聯(lián)合鍵控調(diào)制方式4第8章 新型數(shù)字帶通調(diào)制技術(shù)5第8章 新型數(shù)字帶通調(diào)制技術(shù)矢量圖在信號(hào)表示式中，若k值僅可以取/4和-/4，Ak值僅可以取+A和-A，則此QAM信號(hào)就成為QPSK信號(hào)，如下圖所示：所以，QPSK信號(hào)就是一種最簡(jiǎn)單的QAM信號(hào)。7第8章 新型數(shù)字帶通調(diào)制技術(shù)類似地，有64QAM和256QAM等QAM信號(hào)，如下圖所示： 它們總稱為MQAM調(diào)制。由于從其矢量圖看像是星座，故又稱星座調(diào)制。 64QAM信號(hào)矢量圖 256QAM信號(hào)矢量圖8第8章 新型數(shù)

2、字帶通調(diào)制技術(shù)2、產(chǎn)生方法（以4QAM信號(hào)為例）正交調(diào)幅法：用兩路獨(dú)立的正交2ASK信號(hào)疊加，形成4QAM信號(hào)，如下圖所示。 AM10第8章 新型數(shù)字帶通調(diào)制技術(shù)電平轉(zhuǎn)換電平轉(zhuǎn)換串并變換11第8章 新型數(shù)字帶通調(diào)制技術(shù)12第8章 新型數(shù)字帶通調(diào)制技術(shù)3、QAM的優(yōu)勢(shì) 16QAM信號(hào)和16PSK信號(hào)的性能比較：在下圖中，按最大振幅相等，畫出這兩種信號(hào)的星座圖。設(shè)其最大振幅為AM，則16PSK信號(hào)的相鄰矢量端點(diǎn)的歐氏距離d1 和16QAM信號(hào)的相鄰點(diǎn)歐氏距離d2分別為 d2和d1代表這 兩種體制噪聲容限的大小AM d2(a) 16QAMAM d1(b) 16PSK14第8章 新型數(shù)字帶通調(diào)制技術(shù)實(shí)

3、例2：目前，我國(guó)的有線電視在有線電視信號(hào)傳輸時(shí)，一般采用64QAM調(diào)制方式。（每個(gè)碼元傳輸6bit信息，信息速率是碼元速率的6倍）對(duì)于標(biāo)清信號(hào)，如果符號(hào)率采用6.875M符號(hào)/秒，每個(gè)頻道的最高信息傳輸速率為6.875*641.25Mbps，信道編碼采用RS編碼（204，188），每個(gè)頻道的有效傳輸速率為41.25*（188/204）38.01Mbps，按每套節(jié)目的速率為6Mbps，故每個(gè)頻道可以傳輸?shù)墓?jié)目數(shù)量為38.01/66.33個(gè)。作為發(fā)展趨勢(shì)的HDTV信號(hào)，未經(jīng)壓縮時(shí)的數(shù)據(jù)為663.5Mbit/s，壓縮后為31.8Mbit/s（壓縮比20.81）。如果采用64QAM調(diào)制，傳輸帶寬為31

4、.8/65.3MHz（碼元速率即為帶寬），頻帶利用率達(dá)到6bit/s/Hz。也就是說(shuō)，在現(xiàn)有的有線電視系統(tǒng)中，采用64QAM調(diào)制方式，每個(gè)頻道可以傳輸一路高清或6路標(biāo)清信號(hào)，提高了信道利用率。15第8章 新型數(shù)字帶通調(diào)制技術(shù)8.2 最小頻移鍵控和高斯最小頻移鍵控定義：最小頻移鍵控（MSK）信號(hào)是一種包絡(luò)恒定、相位連續(xù)、帶寬最小并且嚴(yán)格正交的2FSK信號(hào)，其波形圖如下： 17第8章 新型數(shù)字帶通調(diào)制技術(shù) 8.2.2 MSK信號(hào)的基本原理MSK信號(hào)的頻率間隔 MSK信號(hào)的第k個(gè)碼元可以表示為式中，c 載波角載頻； ak = 1（當(dāng)輸入碼元為“1”時(shí)， ak = + 1 ； 當(dāng)輸入碼元為“0”時(shí)，

5、ak = - 1 ）； Ts 碼元寬度； k 第k個(gè)碼元的初始相位，它在一個(gè)碼元寬度 中是不變的。 18第8章 新型數(shù)字帶通調(diào)制技術(shù)由上式可以看出，當(dāng)輸入碼元為“1”時(shí)， ak = +1 ，故碼元頻率f1=fc + 1/(4Ts)；當(dāng)輸入碼元為“0”時(shí)， ak = -1 ，故碼元頻率f0=fc - 1/(4Ts)。所以， f1 和f0的差等于1 / (2Ts)。在8.2.1節(jié)已經(jīng)證明，這是2FSK信號(hào)的最小頻率間隔。19第8章 新型數(shù)字帶通調(diào)制技術(shù) MSK信號(hào)的相位連續(xù)性k(t)稱作第k個(gè)碼元的附加相位。20第8章 新型數(shù)字帶通調(diào)制技術(shù)由上式可見，在此碼元持續(xù)時(shí)間內(nèi)它是t的直線方程。并且，在一

6、個(gè)碼元持續(xù)時(shí)間Ts內(nèi)，它變化ak/2，即變化/2。每經(jīng)過(guò)一個(gè)碼元的持續(xù)時(shí)間，MSK碼元的附加相位就改變/2 ；若ak =+1，則第k個(gè)碼元的附加相位增加/2；若ak = -1 ，則第k個(gè)碼元的附加相位減小/2。按照這一規(guī)律，可以畫出MSK信號(hào)附加相位k(t)的軌跡圖如下：21第8章 新型數(shù)字帶通調(diào)制技術(shù)Ts3Ts5Ts9Ts7Ts11Ts0ak =1 1 1 -1 -1 1 1 1 -1 -1 -1 -122第8章 新型數(shù)字帶通調(diào)制技術(shù)習(xí)題8-1 設(shè)發(fā)送數(shù)字序列為+1-1-1-1-1-1+1，試畫出用其調(diào)制后的MSK信號(hào)相位變化圖。若碼元速率為1000B，載波頻率為3000Hz，試畫出此MSK

7、信號(hào)的波形。24第8章 新型數(shù)字帶通調(diào)制技術(shù)習(xí)題8-2 設(shè)有一個(gè)MSK信號(hào)，碼元速率為1000B，分別用頻率f1和f0表示碼元“1”和“0”，若f1=1250Hz，試求其f0應(yīng)為多少？并畫出“101”的波形。25第8章 新型數(shù)字帶通調(diào)制技術(shù)MSK信號(hào)的正交表示法27第8章 新型數(shù)字帶通調(diào)制技術(shù)k01 23456789t(-Ts, 0)(0, Ts)(Ts, 2Ts)(2Ts, 3Ts)(3Ts, 4Ts)(4Ts, 5Ts)(5Ts, 6Ts)(6Ts, 7Ts)(7Ts, 8Ts)(8Ts, 9Ts)ak+1+1-1+1-1-1+1+1-1 1bk+1+1-1-1+1-1-1-1+1+1k0

8、00000pk+1+1-1-1+1+1-1-1+1+1qk+1+1+1-1-1-1-1-1-1+128第8章 新型數(shù)字帶通調(diào)制技術(shù)8.2.3 MSK信號(hào)的產(chǎn)生和解調(diào)MSK信號(hào)的產(chǎn)生方法 MSK信號(hào)可以用兩個(gè)正交的分量表示：差分編碼串/并變換振蕩f=1/4T振蕩f=fs移相/2移相/2cos(t/2Ts)qkpkqksin(t/2Ts)sin(t/2Ts)cosctsinctakbk帶通濾波MSK信號(hào)pkcos(t/2Ts)cos ctqksin(t/2Ts)sinctpkcos(t/2Ts)29第8章 新型數(shù)字帶通調(diào)制技術(shù)8.2.6 高斯最小頻移鍵控在進(jìn)行MSK調(diào)制前將矩形信號(hào)脈沖先通過(guò)一個(gè)高

9、斯型的低通濾波器。這樣的體制稱為高斯最小頻移鍵控(GMSK)。 此高斯型低通濾波器的頻率特性表示式為：式中，B 濾波器的3 dB帶寬。將上式作逆傅里葉變換，得到此濾波器的沖激響應(yīng)h(t)： 式中由于h(t)為高斯特性，故稱為高斯型濾波器。30第8章 新型數(shù)字帶通調(diào)制技術(shù)GMSK信號(hào)的功率譜密度很難分析計(jì)算，用計(jì)算機(jī)仿真方法得到的結(jié)果也示于上圖中。仿真時(shí)采用的BTs = 0.3，即濾波器的3 dB帶寬B等于碼元速率的0.3倍。在GSM制的蜂窩網(wǎng)中就是采用BTs = 0.3的GMSK調(diào)制，這是為了得到更大的用戶容量，因?yàn)樵谀抢飳?duì)帶外輻射的要求非常嚴(yán)格。GMSK體制的缺點(diǎn)是有碼間串?dāng)_。BTs值越小，碼間串?dāng)_越大。31