现代移动通信中的调制技术研究(3)

来源：网络收集时间：2026-10-01

导读：带信号的带宽也是FSK信号的最大频偏，由于数字信号的带宽即Fb值大，所以二进制频移键控的信号带宽B较大，频带利用率� � 2FSK功率谱密度的特点如下： (1) 2FSK信号的功率谱由连续谱和离散谱两部分构成,离散谱出现在

带信号的带宽也是FSK信号的最大频偏，由于数字信号的带宽即Fb值大，所以二进制频移键控的信号带宽B较大，频带利用率小。

2FSK功率谱密度的特点如下：

(1) 2FSK信号的功率谱由连续谱和离散谱两部分构成,离散谱出现在和位置； (2) 功率谱密度中的连续谱部分一般出现双峰。若两个载频之差|，则出现单峰。 2.1.3 二进制相移键控（2PSK）

在相移键控中，载波相位受数字基带信号的控制，如在二进制基带信号中为0时，载波相位为0或π，为1时载波相位为π或0，从而达到调制的目的。

2PSK信号的功率密度有如下特点： (1) 由连续谱与离散谱两部分组成； (2) 带宽是绝对脉冲序列的二倍；

(3) 与2ASK功率谱的区别是当P＝1/2时，2PSK无离散谱，而2ASK存在离散谱。 2.1.4 二进制差分相移键控（2DPSK）

前面讨论的2PSK信号中，相位是以未调载波的相位作为参考基准的。由于它利用载波相位的绝对数值表示数字信息，所以又称为绝对相移。2PSK在进行相干解调时，由于载波恢复中相位有0、模糊性，导致解调过程中出现“反向工作”现象，恢复出的数字信号“1”和“0”倒置，从而使2PSK难以实际应用。为了克服此缺点，提出了二进制差分数字相移键控（2DPSK）方式。

2.2 多进制数字调制

上面所讨论的都是在二进制数字基带信号的情况，在实际应用中，我们常常用一种称为多进制（如4进制，8进制，16进制等）的基带信号。多进制数字调制载波参数有M种不同的取值，多进制数字调制比二进制数字调制有两个突出的优点：一是由于多进制数字信号含有更多的信息使频带利用率更高；二是在相同的信息速率下持续时间长，可以提高码元的能量，从而减小由于信道特性引起的码间干扰。现实中用得最多的一种调制方式是多进制相移键控（MPSK）。

多进制相移键控又称为多相制，因为基带信号有M种不同的状态，所以它的载波相位有M种不同的取值，这些取值一般为等间隔。多进制相移键控有绝对移相和相对移相两种，实际中大多采用四相绝对移相键控（4PSK，也称QPSK），四相制的相位有0、π/2、π、3π/2四种，分别对应四种状态11、01、00、10。

2.3 二进制数字调制方式的性能比较

2ASK和2PAK所需要的带宽是码元速率的2倍；2FSK所需的带宽比2ASK和2PAK都要高。

各种二进制数字调制系统的误码率取决于解调器输入信噪比r。在抗加性高斯白噪声方面，相干2PSK性能最好，2FSK次之， 2ASK最差。

ASK是一种应用最早的基本调制方式。其优点是设备简单，频带利用率较高；缺点是抗噪声性能差，并且对信道特性变化敏感，不易是抽样判决器工作在最佳判决门限状态。

FSK是数字通信中不可或缺的一种调制方式。其优点是抗干扰能力较强，不受信道参数变化的影响，因此FSK特别适合应用于衰落信道；缺点是占用频带较宽，尤其是MFSK，频带利用率较低。目前，调频体制主要应用于中，低速数据传输中。

PSK和DPSK是一种高传输效率的调制方式，其抗噪声能力比ASK和FSK都强，且不易受信道特性变化的影响，因此在高、中速数据传输中得到了广泛的应用。绝对相移（PSK）在相干解调时存在载波相位模糊度的问题，在实际中很少采用于直接传输，MDPSK应用更为广泛。

和ASK、FSK、PSK、和DPSK对应，分别有MASK、MFSK、MPSK和MDPSK。这些多进制数字键控的一个码元中包括更多的信息量。但是，为了得到相同的误比特率，它们需要使用更大的功率或占用更宽的频带。

第三章新型调制系统的原理

3.1 最小频移键控（MSK）

3.1.1 MSK信号的基本原理

MSK波形有多种表示形式。下面是其中一种：

(3.1)

f为载波频率，A为振幅，信号的功率E与成正比，相位a(t)携带了所有的信息，其中

， (3.2)

为初始相位，我们认为它是已知的。0.5为调制指数，它决定了一个符号带来的相位变化,d???1? ,为相位平滑函数，它很大程度上决定了信号的形状继而影响到性能。给定输入序列，MSK的相位轨迹如图3-1所示。各种可能的输入序列所对应的所有可能路径如图3-2所示。

|è (t)3π 2 π π 2 0 ?π 2 ?π ?3π 2 ?2π ?5π 2 3π －1－1＋1－1＋1＋1＋1－1＋1akTb2Tb3Tb4Tb5Tb6Tb7Tb8Tb9Tbt0 ?2π π ?3π ?3π ?3π 4π ?4π xk图3-1 MSK的相位序列

|è (t)2π3π/22ππ/20-π/2-π-3π/2-2π3TbTb2Tb4Tb5Tb6Tb7Tb8Tb9Tbt图3-2 MSK可能的相位轨迹

为一个分段函数:当时，，当时，。其中L可以被看作调制方法的记忆长度，它决定了每一个符号究竟影响到该符号以后的多少个符号间隔。实际上MSK属于连续相位调制(CPM)的一种，在CPM中L=1时被称作全响应调制，当L?2时被称作部分响应调制。MSK属于全响应调，即L=1。

从MSK的表达式可以得知，MSK的相位是由两部分组成的，一部分是载波随时间连续增加的相位，另外一部分是携带信息的附加相位，它与原始数据息息相关，可以被称为基带相位.

一般移频键控(2FSK)两个信号波形具有以下的相关系数:

(3.3) 其中

(3.4)

因为MSK是一种正交调制，其信号波形的相关系数等于零，所以上式等号右侧的第一项和第二项均应为零。第一项等于零的条件是=,（K=1，2，3??）令k等于其最小值1，则得到

(3.5)

即传号频率和空号频率在一个符号周期内的相位累计严格的相差180。式(3-3)中等号右侧第二项等于零的条件是?。

综上所述得到的频率约束关系:

，；，；， (3.6)

在一个符号周期内必须包含四分之一载波周期的整数倍。载波频率和传号频率相差四分之一符号速率，与空号频率也相差四分之一的符号速率:

；； (3.7)

从(3.2 )式可以看出，在一个码元周期内，其基带相位总是线性累积，因此码元终止位与起始相位之差也是。如果一个码元是“1\那么在该码元周期内，基带相位均匀增加，在码元末尾处基带相位比码元开始处基带相位要大。相反如果一个码元是“0”，那么在该码元周期内，基带相位均匀减小，即在码元末尾处基带相位比码元开始处基带相位要小，这是MSK的一个重要特征，也是差分解调的依据。

所谓“连续”是指当前所要讨论的码元。范围内，其起始相位等于与相邻的前一个码元的终一止相位(对应于时的相位)。对于任何一个码元来说，它在一个码元间隔内，相对于载波相位差虽然只变化，但在这个码元内，相对于载波相位的实际数值却是千变万化的，这与它前面己经发送过的码流有关。

相对于载波相位来说，由式(3-2)可知基带相位值与时间t之间存在着一定的关系。又称为附加相位函数，它是MSK信号的总相位减去随时间线性增长的载波相位而得到的剩余相位。的尾的基带相位。此外，随着k值的不同，是取值为?1的随机数，所以也是分段线表达式(( 3-2 )

是一直线方程式，直线的斜率是，截距是上个码元末的相位函数以码元宽度为段)。在任一码元期间，此函数的变化量总是。当，增大；当时，减少。

3.1.2 MSK信号的产生

MSK是一种在无线移动通信中很有吸引力的数字调制方式，是由2FSK信号的改进而来，因为它有以下两种主要的特点:

（1）信号能量的9 …… 此处隐藏：2344字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……

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