無線通信教研室張偉明理工大學(xué)通信工程學(xué)院第五章正弦載波數(shù)字調(diào)制數(shù)字通信原理15.6現(xiàn)代數(shù)字調(diào)制5.6.1偏移(交錯(cuò))四相相移鍵控（OQPSK）5.6.2最小頻移鍵控（MSK）5.6.3高斯最小頻移鍵控（GMSK）25.6.1OQPSKQPSK及其存在的問題最大相位跳變：180當(dāng)相鄰碼元間發(fā)生180°相移時(shí)，限帶后的包絡(luò)甚至?xí)霈F(xiàn)包絡(luò)為0的現(xiàn)象

35.6.1 OQPSK{ak}+1+1-1+1+1-1-1+1+1+1-1-1+1+1-1-1+1-1I+1-1+1-1+1-1+1-1+1Q+1+1-1+1+1-1+1-1-1QPSK信號輸入數(shù)據(jù)的串/并變換QPSK信號是用正交調(diào)制方法產(chǎn)生的，其原理是先對輸入數(shù)據(jù)作串/并變換，即將二進(jìn)制數(shù)據(jù)每兩比特分組每相隔Ts，相位跳變量可能為90°或180使得星座圖中信號點(diǎn)只能沿正方形的四個(gè)邊移動(dòng)，不再會(huì)出現(xiàn)沒對角線移動(dòng)

發(fā)生對角過渡，180°相移時(shí)，限帶之后所形成的包絡(luò)起伏達(dá)到最大

45.6.1OQPSKOQPSK的原理：

先對輸入數(shù)據(jù)作串/并變換，再使正交分量Q(t)相對于同相分量I(t)延時(shí)半個(gè)碼元間隔，使其錯(cuò)開半個(gè)輸入碼元間隔Ts，然后分別對兩個(gè)正交的載波進(jìn)行2PSK調(diào)制，最后疊加為OQPSK信號就有可能減小包絡(luò)起伏。{ak}+1+1-1+1+1-1-1+1+1+1-1-1+1+1-1-1+1-1I+1-1+1-1+1-1+1-1+1Q+1+1-1+1+1-1+1-1-1OQPSK輸入數(shù)據(jù)的串/并變換后再交錯(cuò)5輸入二進(jìn)制序列將收到的二進(jìn)信息交替送到上下兩個(gè)支路OQPSK調(diào)制器方框圖OQPSK信號串/并變換器單/雙極性變換單/雙極性變換相移900同相支路正交支路OQPSK調(diào)制與解調(diào)OQPSK是QPSK的一種改進(jìn)形式。5.6.1OQPSK6OQPSK信號特點(diǎn)（1）最大相位跳變?yōu)?0；（2）理論功率譜與QPSK信號相，；（3）通過帶限非線性信道后帶外功率譜較小。5.6.1OQPSK75.6.1OQPSK經(jīng)帶限信道后QPSK和OQPSK功率譜仿真8900相移抽樣判決抽樣判決并/串變換接收OQPSK恢復(fù)的二進(jìn)制序列同相支路正交支路OQPSK信號的解調(diào)方框圖位定時(shí)1位定時(shí)2與QPSK相比：（1）位定時(shí)1與位定時(shí)2間隔一個(gè)二進(jìn)制碼元寬度（2）誤比特性能相同5.6.1OQPSKOQPSK信號解調(diào)95.6現(xiàn)代數(shù)字調(diào)制5.6.1偏移(交錯(cuò))四相相移鍵控（OQPSK）5.6.2最小頻移鍵控（MSK）5.6.3高斯最小頻移鍵控（GMSK）105.6.2最小頻移鍵控QPSK的相位軌跡OQPSK的最大相位變化為90°/4DQPSK的最大相位變化則為135°QPSK的最大相位變化為180°OQPSK的相位軌跡/4DQPSK的相位軌跡115.6.2最小頻移鍵控問題的提出OQPSK和/4DQPSK雖然消除了QPSK信號中180°的相位突變，沒有從根本上解決包絡(luò)起伏問題。包絡(luò)起伏是由相位的非連續(xù)變化引起的。連續(xù)相位調(diào)制（CPM：ContinuousPhaseModulation），它泛指載波相位以連續(xù)形式變化的一大類頻率調(diào)制技術(shù)。最小頻移鍵控（MSK：minimumshiftkeying）是連續(xù)相位的頻移鍵控（FSK）的一種特殊類型。

125.6.2最小頻移鍵控定義：MSK是具有調(diào)制指數(shù)0.5的連續(xù)相位頻移鍵控。2FSK信號兩信號正交最小頻差:最大頻率偏移13MSK基本原理為s(t)的相位（增量），在每一個(gè)碼元間隔內(nèi)線性增加或下降一個(gè)值，其表達(dá)式如下“+”：發(fā)送“1”碼“-”：發(fā)送“0”碼

CPFSK以傳統(tǒng)的角調(diào)制波形式表示：MSK信號在一個(gè)碼元間隔內(nèi)，相位(t)線性變化/2h=0.514t調(diào)制指數(shù)h為0.5時(shí)的相位樹當(dāng)調(diào)制指數(shù)為0.5時(shí)，在的偶數(shù)倍處，相位為0或；在的奇數(shù)倍處，相位為。數(shù)字序列：1101000011MSK基本原理15MSK基本原理問題：K如何取值？條件：相位連續(xù)即時(shí)相位是連續(xù)的第k個(gè)碼元：第k-1個(gè)碼元：不是僅僅由碼元單獨(dú)決定的，而與前面的所有碼元有關(guān)。16MSK數(shù)學(xué)表達(dá)式MSK波形可表示為17深入分析可得：（1）兩支路數(shù)據(jù)速率是一樣的，都是輸入信息速率的一半。（2）兩支路數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時(shí)刻不一樣的，相差一個(gè)碼元寬度，即兩支路轉(zhuǎn)換點(diǎn)交替發(fā)生。（與OQPSK類似）（3）兩支路上的數(shù)據(jù)與輸入二進(jìn)制比特之間存在差分編碼的關(guān)系。18MSK信號的產(chǎn)生MSK調(diào)制器與OQPSK相同，交替向上下支路輸出信號19MSK功率譜分析與頻率f

2成反比與頻率f

4成反比帶寬：B＝1.5fb20

5.6.2最小頻移鍵控MSK特點(diǎn)：1、碼元變換時(shí)刻相位連續(xù)的2FSK；2、具有最小調(diào)制指數(shù)的正交FSK；3、信號具有恒定包絡(luò)；4、信號的功率譜在主瓣外衰減得很快。215.6.2最小頻移鍵控思考：MSK信號的功率譜和QPSK、OQPSK比較起來，旁瓣衰減更快，但仍不能滿足移動(dòng)通信的需要。有什么改進(jìn)的辦法？

225.6.3高斯最小頻移鍵控（GMSK）MSK的缺點(diǎn)：無法滿足移動(dòng)通信中對帶外輻射的要求25kHz的信道內(nèi)傳16kbps的數(shù)字信號時(shí)，會(huì)產(chǎn)生較大的鄰道干擾。MSK的改進(jìn)利用成形濾波器對基帶信號進(jìn)行預(yù)濾波帶寬窄，截止特性好沖激響應(yīng)過沖較小輸出脈沖面積不變，以保證載波相移π/2高斯低通濾波器GMSK信號MSK調(diào)制23GMSK信號功率譜GMSK：BT值決定濾波的特性優(yōu)點(diǎn)：對鄰道干擾小。缺點(diǎn)：有碼間串?dāng)_(ISI)。

BT值越小，碼間串?dāng)_越大。應(yīng)用：在GSM制的蜂窩網(wǎng)中采用BT=0.3的GMSK調(diào)制，以得到更大的用戶容量。246正弦載波數(shù)字調(diào)制：小結(jié)-1研究對象：正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)研究內(nèi)容：（1）二進(jìn)制基本數(shù)字調(diào)制的波形、表達(dá)式、功率譜、調(diào)制解調(diào)原理及其抗噪聲性能；（2）四進(jìn)制絕對和相對相移鍵控（QPSK、DQPSK）的波形、表達(dá)式、功率譜、調(diào)制解調(diào)原理及其抗噪聲性能；（3）幾種改進(jìn)型調(diào)制技術(shù)（QAM、OQPSK、/4DQPSK、MSK等）改善數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)傳輸信息有效性的機(jī)理

256正弦載波數(shù)字調(diào)制：小結(jié)-2原始信號調(diào)制器調(diào)制：發(fā)送端把基帶信號頻譜搬移到給定信道通帶內(nèi)的過程原始信號解調(diào)器解調(diào)：在接收端把已搬到給定信道通帶內(nèi)的頻譜還原為基帶信號的過程266正弦載波數(shù)字調(diào)制：小結(jié)-3有效輻射，盡可能地減小天線的尺寸；系統(tǒng)在特定頻段進(jìn)行通信，滿足實(shí)際應(yīng)用的需要；通過頻率分配，滿足多用戶通信的需要；276正弦載波數(shù)字調(diào)制：小結(jié)-4調(diào)制器m(t)C(t)sm

(t)單音正弦波連續(xù)變化的模擬量：模擬調(diào)制離散的數(shù)字量：二進(jìn)制數(shù)字脈沖數(shù)字調(diào)制單頻正弦波連續(xù)波形連續(xù)載波調(diào)制脈沖波形脈沖載波調(diào)制矩形周期脈沖286正弦載波數(shù)字調(diào)制：小結(jié)-5調(diào)制器m(t)C(t)m(t)改變載波信號C(t)的不同參數(shù)幅度調(diào)制：ASK

sm

(t)相位調(diào)制：PSK頻率調(diào)制：FSK296正弦載波數(shù)字調(diào)制：小結(jié)-6可靠性：在AWGN（加性高斯白噪聲）信道條件下，2PSK的誤碼性能最優(yōu)，其次是2DPSK、2FSK和2ASK；有效性：從對頻譜的利用效率看，PSK、DPSK、ASK系統(tǒng)比FSK要高；實(shí)現(xiàn)調(diào)制系統(tǒng)的復(fù)雜性看：基于非相干解調(diào)的FSK和ASK系統(tǒng)的復(fù)雜性較低，PSK或DPSK系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)成本要高一些；306正弦載波數(shù)字調(diào)制：小結(jié)-7對于信道特性變化的敏感性，ASK性能最差，2FSK信號更適合應(yīng)對頻率選擇性衰落信道。隨著M增加，MASK和MPSK抗噪聲性能下降，但其頻帶利用率卻上升；APK可以改善隨M增加抗噪聲性能下降的缺點(diǎn)，而且M越大，改善越明顯；隨著M增加