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毕业设计阐明书(论文)
设计(论文)题目:当代移动通信中调制技术研究
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二〇一三年五月九日
gnhfhr职业技术学院毕业设计(论文)任务书
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当代移动通信中调制技术研究
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设计(论文)内容;
对当代移动通信中调制技术进行分析研究,规定如下:
1、简介几种基本数字调制系统原理;2、简介广泛应用在当代移动通信中新型数字调制系统原理;3、分析各种调制技术在当代移动通信中性能;4、撰写详细毕业论文,观点明确,论据充分,层次清晰,不少于五千字。
进度安排:
.2.1-.2.8, 接受任务、消化任务;
.2.9-.2.18, 查阅、手机资料,酝酿方案;
.2.19-.2.28,整顿资料;
.3.1-.3.8,中期检查;
.3.9-.4.19整顿思路,撰写论文;
.4.20-.4.30,检查修改完善论文;
.5.1-.5.9,准备答辩;
.5.9答辩
重要参照文献、资料(写清晰参照文献名称、作者、出版单位):
[1] 孙震强.电信与电信系统.人民邮电出版社,
[2] 林晓焕.当代通信技术.西安交通大学出版社,
[3] 易波.当代通信导论.北京国防科技大学出版社,1997
[4] 秦瑞新.当代通信概论.北京国防工业出版社,
[5] 张绍诚.计算机通信网络.北京理工大学出版社,
[6] 张文冬.通信基本知识.高等教诲出版社,
[7] 杨亚玲.移动通信技术.北京电子科技大学出版,
审
批
意
见
教研室负责人:
年 月 日
目 录
摘 要 1
第1章 绪 论 2
第2章 调制基本信息 3
2.1调制基本概念 3
2.2调制方式应当遵循原则 3
第3章 模仿调制技术 4
第4章 线性数字调制技术 5
4.1 几种基本数字调制系统 5
4.1.1 二进制幅度键控(2ASK) 5
4.1.2 二进制频移键控(2FSK) 6
4.1.3 二进制相移键控(2PSK) 6
4.1.4 二进制差分相移键控(2DPSK) 6
4.2 多进制数字调制 7
4.3 二进制数字调制方式性能比较 7
第5章 广泛应用在当代移动通信中新型数字调制系统原理 8
5.1 最小频移键控(MSK) 8
5.1.1 MSK信号产生 8
5.1.2 MSK信号解调 8
5.2 高斯滤波最小频移键控(GMSK) 9
5.2.1 GMSK信号产生 10
5.2.2 GMSK解调原理 10
5.3 四相相移键控(QPSK) 11
5.3.1 QPSK基本原理 11
5.3.2 QPSK调制原理 12
5.3.3 QPSK解调原理 12
5.4 交错正交相移键控(OQPSK) 13
5.4.1 OQPSK基本原理 13
5.4.2 OQPSK调制原理 14
5.4.3 OQPSK解调原理 14
5.5 正交频分复用(OFDM) 15
5.5.1 OFDM概述 15
5.5.2 OFDM基本原理 15
5.6 正交幅度调制(QAM) 16
5.7 数字调制技术应用 16
总 结 18
致 谢 19
参照文献 20
摘 要
调制技术是任何频带通信中最重要一项技术。当代移动通信系统都使用数字调制技术,数字调制技术改进也是通信系统性能提高重要途径。本文一方面研究了几种基本数字调制方式和广泛应用在当代移动通信中新型数字调制技术。把基带信号变换成传播信号技术。基带信号是原始电信号,普通是指基本信号波形,在数字通信中则指相应电脉冲。在无线遥测遥控系统和无线电技术中调制就是用基带信号控制高频载波参数(振幅、频率和相位),使这些参数随基带信号变化。用来控制高频载波参数基带信号称为调制信号。未调制高频电振荡称为载波(可以是正弦波,也可以是非正弦波,如方波、脉冲序列等)。
调制方式按照调制信号性质分为模仿调制和数字调制两类;按照载波形式分为持续波调制和脉冲调制两类。模仿调制有调幅(AM)、调频(FM)和调相(PM)。数字调制有振幅键控(ASK)、移频键控(FSK)、移相键控(PSK)和差分移相键控 (DPSK)等。
核心词 移动通信;数字调制;模仿调制
第1章 绪 论
移动通信是当今世界上技术进步最迅速,最活跃领域之一,移动网与通信系统发展日新月异。
人类社会生活离不开信息交流——通信。移动通信作为国民经济和社会发展基本设施,是国家神经系统,同衣食住行同样是当代人类生存必要条件,是国经济命脉,同步也是衡量一种家安全系数大小重要标志,当前其重要性已得到公认,美国作家奈斯比特在《大趋势》中指出,推动美国迈进两大创造是火车,电报电话。而当前地球变成地球村梦想正由交通和通信来实现。
克服距离,时间上障碍,有效而可靠地传递信息是通信基本任务。狭义通信普通指信息传送和互换。如谈话,书信等;而广义通信涉及交通运送等。通信,电信是运用有线电,无线电光学或其她电磁系统对于符号,信号文学,影像声音及任何性质信息传播,发射,接受。通信系统指完毕这一任务软硬件总称。
第2章 调制基本信息
2.1调制基本概念
调制就是对信号源编码信息进行解决,把要传播模仿信号或数字信号变换成适合信道传播信号过程。
普通调制过程是指把基带信号转变为一种相对基带频率而言频率较高带通信号。这个带通信号叫做已调信号,而基带信号则叫做被调信号或者调制信号。
调制可以通过使高频载波随信号变化而变化载波幅度、相位或者频率来实现。调制过程用于通信系统发送端,在接受端需要将已调信号还原成传播原始调制信号,该过程称为解调。解调是将基带信号从载波中提取出来以便预定接受者解决和理解过程。
二进制调制是最简朴调制方式,+1、-1分别用特定波形表达。
2.2调制方式应当遵循原则
(1)调制方案频谱效率尽量高。
(2)相邻信道干扰尽量小。
(3)规定信号频谱带外滚降要快,滤波。
(4)对噪声敏感度要低。
(5)对时延和多普勒扩展鲁棒性要尽量大。
(6)波形易于硬件实现。
第3章 模仿调制技术
按照调制器输入信号(即调制信号)形式,调制可分为模仿调制和数字调制。
模仿调制泛指用持续方式对信号进行调制,普通可以分为调幅(AM)、调频(FM)和调相(PM)三种方式。
调幅方式表达就是系统中高频载波幅度大小随调制信号幅度变化而变化。
调幅信号调制指数定义为信号峰值与载波峰值之比。
在模仿调制中,若幅值为常数,而相位与基带信号成比例,则得到所谓角度调制。
角度调制正弦载波信号角度随基带调制信号幅度变化而变化,而载波幅度保持恒定不变。
角度调制中最重要两类就是调频和调相。
调频(FM)调制中,载波信号瞬时频率随基带信号呈线性变化。
调频调制重要特点是具备恒包络特性。
调相(PM)调制中,载波信号角度随基带信号变化而变化,FM信号可以被看为调制信号在调制前先积分PM信号。调相与调频之间重要区别是指被调制波形(相对于载波)相位在调相中与输入信号成正比,而在调频中与输入积提成正比。
第4章 线性数字调制技术
与模仿调制相比,数字调制具备许多长处:
抗噪声性能更好,抗信道能力损耗更强,复用各种不同形式信息(如语音、数据和视频图像等)更容易,通信安全性也更好。
数字传播系统适应于检查或纠正传播差错数字差错控制编码,并且支持复杂信号条件和解决技术,例如,信源编码、加密技术,以及用来提高整个通信链路性能均衡技术。 在数字无线通信系统中,调制信号(如信息)可表达为码元或脉冲时间序列,其中每个码元可以有m种有限状态。每个码元代表n比特信息,n = log2m比特/码元。
抱负调制方式可以使通信在低信噪比状况下提供低误码率,在多径和衰落条件下能较好地工作,并且容易实现。
数字调制技术可以分为线性和非线性线性调制技术中,传播信号幅度s(t)随调制数字信号m(t)变化而呈线性变化。
载波幅度随调制信号呈线性变化。线性调制方案普通来说都不是恒包络。
有些非线性调制载波,既也许是线性包络也也许是恒包络,这取决于基带波形与否通过脉冲成型解决。
调制信号为二进制数字信号时调制方式统称二进制数字调制。
二进制数字调制中,载波某个参数(如幅度、频率或相位)只有两种变化状态。
由于两种状态切换与通断键控相称,因此二进制调制分为幅度键控、频移键控和相移键控三种。
4.1 几种基本数字调制系统
4.1.1 二进制幅度键控(2ASK)
振幅键控是运用载波幅度变化来传递数字信息,而其频率和初始相位保持不变。载波在数字信号1或0控制下通或断,在信号为1状态载波接通,此时传播信道上有载波浮现;在信号为0状态下,载波被关断,此时传播信道上无载波传送。那么在接受端咱们就可以依照载波有无还原出数字信号1和0。
2ASK信号功率谱密度特点如下:
由持续谱和离散谱两某些构成;持续谱由传号波形g(t)经线性调制后决定,离散谱由载波分量决定;
已调信号带宽是基带脉冲波形带宽二倍。
4.1.2 二进制频移键控(2FSK)
频移键控是运用两个不同频率f1和f2振荡源来代表信号1和0,用数字信号1和0去控制两个独立振荡源交替输出。在2FSK中,载波频率随二进制基带信号在f1和f2两个频率点间变化。对二进制频移键控调制方式,其有效带宽为B=2xF+2Fb,xF是二进制基带信号带宽也是FSK信号最大频偏,由于数字信号带宽即Fb值大,因此二进制频移键控信号带宽B较大,频带运用率小。2FSK功率谱密度特点如下:
2FSK信号功率谱由持续谱和离散谱两某些构成,离散谱出当前和位置;
功率谱密度中持续谱某些普通浮现双峰。若两个载频之差,则浮现单峰。
4.1.3 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,从而达到调制目。
2PSK信号功率密度有如下特点:
(1)由持续谱与离散谱两某些构成;
(2)带宽是绝对脉冲序列二倍;
(3)与2ASK功率谱区别是当P=1/2时,2PSK无离散谱,而2ASK存在离散谱。
4.1.4 二进制差分相移键控(2DPSK)
前面讨论2PSK信号中,相位是以未调载波相位作为参照基准。由于它运用载波相位绝对数值表达数字信息,因此又称为绝对相移。2PSK在进行相干解调时,由于载波恢复中相位有0、模糊性,导致解调过程中浮现“反向工作”现象,恢复出数字信号“1”和“0”倒置,从而使2PSK难以实际应用。为了克服此缺陷,提出了二进制差分数字相移键控(2DPSK)方式。
4.2 多进制数字调制
上面所讨论都是在二进制数字基带信号状况,在实际应用中,咱们常惯用一种称为多进制(如4进制,8进制,16进制等)基带信号。多进制数字调制载波参数有M种不同取值,多进制数字调制比二进制数字调制有两个突出长处:一是由于多进制数字信号具有更多信息使频带运用率更高;二是在相似信息速率下持续时间长,可以提高码元能量,从而减小由于信道特性引起码间干扰。现实中用得最多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,由于基带信号有M种不同状态,因此它载波相位有M种不同取值,这些取值普通为等间隔。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),四相制相位有0、π/2、π、3π/2四种,分别相应四种状态11、01、00、10。
4.3 二进制数字调制方式性能比较
2ASK和2PAK所需要带宽是码元速率2倍;2FSK所需带宽比2ASK和2PAK都要高。各种二进制数字调制系统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性能最佳,2FSK次之, 2ASK最差。
ASK是一种应用最早基本调制方式。其长处是设备简朴,频带运用率较高;缺陷是抗噪声性能差,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一种调制方式。其长处是抗干扰能力较强,不受信道参数变化影响,因而FSK特别适合应用于衰落信道;缺陷是占用频带较宽,特别是MFSK,频带运用率较低。当前,调频体制重要应用于中,低速数据传播中。
PSK和DPSK是一种高传播效率调制方式,其抗噪声能力比ASK和FSK都强,且不易受信道特性变化影响,因而在高、中速数据传播中得到了广泛应用。绝对相移(PSK)在相干解调时存在载波相位模糊度问题,在实际中很少采用于直接传播,MDPSK应用更为广泛。
和ASK、FSK、PSK、和DPSK相应,分别有MASK、MFSK、MPSK和MDPSK。这些多进制数字键控一种码元中涉及更多信息量。但是,为了得到相似误比特率,它们需要使用更大功率或占用更宽频带。
第5章 广泛应用在当代移动通信中新型数字调制系统原理
5.1 最小频移键控(MSK)
5.1.1 MSK信号产生
MSK是一种在无线移动通信中很有吸引力数字调制方式,是由2FSK信号改进而来,由于它有如下两种重要特点:
(1)信号能量99. 5%被限制在数据传播速率1.5倍带宽内。谱密度随频率(远离信号带宽中心)倒数四次幂而下降,而普通离散相位FSK信号谱密度却随频率倒数平方下降。因而,MSK信号在带外产生干扰非常小。这正是限带工作状况下所但愿有宝贵特点。
(2)信号包络是恒定,系统可以使用便宜高效非线性器件。
从相位途径角度来看,MSK属于线性持续相位途径数字调制,是持续相位频移键控(CPFSK)一种特殊状况,有时也叫做最小频移键控(MSK)。MSK“最小(Minimum )”二字指是这种调制方式能以最小调制指数(h=0.5)获得正交调制信号。
5.1.2 MSK信号解调
实际解调器往往需要解决载波恢复时相位模糊问题,因而在编码器中,采用差分编码预编码是必要,同步在接受端必要在正交相干解调器输出段也要附加一种差分译码器。需要一种专门同步电路来提取,如用平方环、判决反馈环、逆调制环等。
5.2 高斯滤波最小频移键控(GMSK)
GMSK作为一种高效调制技术,是从OQPSK,MSK调制基本上发展起来一种数字调制方式,GMSK诸多方面都优于OQPSK和MSK,例如频带更窄,实现起来更简朴,抗干扰能力更强。其特点是在数据流送交频率调制器前先通过一种Gauss滤波器(预调制滤波器)进行预调制滤波,以减小两个不同频率载波切换时跳变能量,使得在相似数据传播速率时频道间距可以变得更紧密,因而GMSK信号比MSK信号具备更窄带宽。由于数字信号在调制迈进行了Gauss预调制滤波,调制信号在交越零点不但相位持续,并且平滑过滤。GMSK调制信号频谱紧凑、误码特性好,在数字移动通信中得到了广泛使用。
GMSK信号是在MSK调制信号基本上发展起来,MSK信号可以当作是调制指数为0.5持续相位FSK信号。尽管MSK它具备包络恒定、相位持续、相对较窄带宽和能相干解调长处,但它不能满足某些通信系统对带外辐射严格规定。为了压缩MSK信号功率谱,在MSK调制前增长一级预调制滤波器,从而有效抑制了信号带外辐射。
预调制滤波器应具备特性:
(1)带宽窄而带外截止尖锐,以抑制不需要高频分量;
(2)脉冲响应过冲量较小,防止调制器产生不必要瞬时频偏;
(3)输出脉冲响应曲线面积应相应于1/2相移量,使调制指数为1/2。
因而,GMSK采用满足以上条件高斯滤波器作为脉冲形成滤波器。数据通过高斯滤波器,然后进行MSK调制,滤波器带宽由时间带宽常数BT决定。在没有载波漂移以及邻道带外辐射功率相对与总功率不大于-60dB状况下,选取BT=0.28比较适合于常规(IEEE定义频段为300~1000MHz)移动无线通信系统。预制滤波器引入使得信号频谱更为紧凑,但是它同步在时域上展宽了信号脉冲,引入了码间干扰(ISI),详细说,预调制滤波器使得脉冲展宽,使得波形在时域上不不大于码元时间T。因而,有时候将GMSK信号归入某些响应信号。
5.2.1 GMSK信号产生
图5-1 GMSK信号产生原理
高斯滤波器输出脉冲经MSK调制得到GMSK信号,其相位途径由脉冲形状决定。由于高斯滤波后脉冲无陡峭沿,也无拐点,因而,相位途径得到进一步平滑。
5.2.2 GMSK解调原理
GMSK信号解调可以分为两类,即相干解调与非相干解调。两者差别在于需不需要恢复载波相位,需要恢复载波相位办法属于相干解调,这是由于收发两端载波完全一致,有相干效果而得名。在移动或是室内无线应用中,由多径引起衰落会使相干解调性能严重下降,浮现较高误码门限。在这种条件下,非相干办法更为适合,一方面,非相干办法普通具备更简朴硬件构造,另一方面,非相干办法也具备更低误码门限。
使用相干解调技术,接受机需要懂得参照相位,或者进行精准载波恢复。这也规定接受机拥有本振、锁相环路、以及载波恢复电路等某些,这些都使得接受机复杂限度和成本增长。
GMSK信号可以类似采用MSK正交平衡调制方案,因而可以并行实现对它解调。通过度别对同相某些和正交某些进行相干解调来达到性能优化,由接受机前端来分别与相干载波相乘,经低通滤波后得到基带信号,然后作相位计算。调制器表达如图5-2所示。
逻辑电路
LPD
或
匹配
滤波器
LPD
或
匹配
滤波器
带通
滤波器
本振
图5-2 GMSK相干解调框图
5.3 四相相移键控(QPSK)
四相相移键控信号简称“QPSK”,意为正交相移键控,是一种数字调制方式。它分为绝对相移和相对相移两种。由于绝对相移方式存在相位模糊问题,因此在实际中重要采用相对移相方式QDPSK。它具备一系列独特长处,当前已经广泛应用于无线通信中,成为当代通信中一种十分重要调制解调方。
5.3.1 QPSK基本原理
QPSK信号可以当作是对两个正交载波进行多电平双边带调制后所得信号叠加,因而可以用正交调制办法得到QPSK信号。QPSK信号星座如图5-3所示:
图5-3 QPSK信号星座图
MPSK调制中最惯用是4PSK又称QPSK。数字相位调制(PSK)是角度调制、恒定幅度数字调制一种方式,通过变化发送波相位来实现,除了其输入信号以及输出相位受限制以外,PSK与老式相位调制相似。
5.3.2 QPSK调制原理
四相相位键控(QPSK)也称之为正交PSK,其调制及解调原理如图5-4所示。从图(5-4)中可以看出:如果输入二进制信息码流(假设+1V为逻辑1,-1V为逻辑0)串行进入比特分离器,产生2个码流以并行方式输出,分别被送入I(正交支路)通道及Q(同相支路)通道,又各自通过一种平衡调制器,与一种和参照振荡器同频正交载波调制形成了四相相移键控信号即得到平衡调制器输出信号后,通过一种带通滤波器,然后再进行信号叠加,可以得到已经调制QPSK信号。
电平产生
载波发生器
串—并变换
90度移相
电平
产生
二进信息
已调信号
Acosπfct
Asinπfct
I(t)
Q(t)
图5-4 QPSK调制原理
MPSK也可以采用其她办法实现调制。如QPSK相位选取法调制器。另一种调制办法是脉冲插入法。
5.3.3 QPSK解调原理
QPSK4种(I,Q组合为 [0 0],[0 1],[1 0]和[1 1])输出相位有相等幅度,并且2个相邻相位相差值为90度,信号相位移可以偏移45度和-45度,接受端仍可以得到对的解码。实际中数字输入电压必要比峰值载波电压高出诸多,以保证平衡调制器正常工作。通过调制信号通过信道传播到达顾客端,需要进行解调,这一过程是与调制相类似逆过程。一方面,QPSK信号通过功率分离器形成两路相似信号,进入乘积检波器,用两个正交载波信号实现相干解调,然后各自通过一种低通滤波器得到低频和直流成分,再通过一种并行-串行变换器,得到解调信号。
5.4 交错正交相移键控(OQPSK)
5.4.1 OQPSK基本原理
交错正交相移键控(OQPSK)是继QPSK之后发展起来一种恒包络数字调制技术,是OQPSK一种改进形式,也称为偏移四相相移键控(offset-QPSK)。它和QPSK有眷同样相位关系,也是把输入码流提成两路,然后进行正交调制。随着数字通信技术发展和广泛应用,人们对系统带宽、频谱运用率和抗干扰性能规定越来高。而与普通OQPSK比较,交错正交相移键控同相与正交两支路数据流在时问上互相错开了半个码元周期,而不像OQPSK那样I、Q两个数据流在时间上是一致(即码元沿是对齐)。由于OQPSK信号中I(同相)和Q(正交)两个数据流,每次只有其中一种也许发生极性转换,因此,每当一种新输入比特进入调制器I或Q信道时,其输出OQPSK信号中只有0°、±90°三个相位跳变值,而主线不也许浮现180°相位跳变。因此频带受限OQPSK信号包络起伏比频带受限QPSK信号要小,而经限幅放大后频带展宽也少,因而,OQPSK性能优于QPSK。事实上,OQPSK信号也叫做时延QPSK信号。普通状况下QPSK信号两路正交信号是码元同步,而OQPSK信号与QPSK信号区别在于其正交信号错开了半个码元。
对于恒包络调制技术,由于一种已调制信号频谱特性与其相位途径有着密切关系。因而,为了控制已调制信号频率特性,就必要控制它相位特性。恒包络调制技术发展正是环绕着进一步改进已调制相位途径这一中心进行。
5.4.2 OQPSK调制原理
串/并转换
LPF
LPF
延迟
BPF
输入
I
Q
图5-5 OQPSK信号产生原理图
OQPSK信号产生原理可用图5-5来阐明。在图5-5中,Tb/2延迟电路用于保证I、Q两路码元能偏移半个码元周期。BPF作用则是形成QPSK信号频谱形状,并保持包络恒定。
5.4.3 OQPSK解调原理
OQPSK信号可采用正交相干解调方式解调,其解调原理如图5-6所示。由图5-6可以看出,OQPSK与QPSK信号解调原理基本相似,其差别仅在于对Q支路信号抽样判决时间比I支路延迟了Tb/2,这是由于在调制时,Q支路信号在时间上偏移了Tb/2,因此抽样判决时刻也相应偏移Tb/2,以保证对两支路交错抽样。
LPF
LPF
抽样判决
抽样判决
串并
互换
延迟
输出
定期脉冲
图5-6 OQPSK解调原理图
5.5 正交频分复用(OFDM)
5.5.1 OFDM概述
正交频分复用,多载波调制一种。将信道提成若干正交子信道,将高速数据信号转换成并行低速子数据流,调制到在每个子信道上进行传播。正交信号可以通过在接受端采用有关技术来分开,这样可以减少子信道之间互相干扰。每个子信道上信号带宽不大于信道有关带宽,因而每个子信道上可以当作平坦性衰落,从而可以消除符号间干扰。并且由于每个子信道带宽仅仅是原信道带宽一小某些,信道均衡变得相对容易。在向3G/4G演进过程中,OFDM是核心技术之一,可以结合分集,时空编码,干扰和信道间干扰抑制以及智能天线技术,最大限度提高了系统性能。
随着规定传播码元速率不断提高,传播带宽也越来越宽。今日多媒体通信信息传播速率规定已经达到若干Mb/s,并且移动通信传播信道也许是在大都市中多径衰落严重无线信道。为理解决这个问题,并行调制体制 再次受到注重。 正交频分复用(OFDM)就是在这种形势下得到发展。OFDM也是一类多载波并行调制体制。它和20世纪50年代类似系统区别重要有:
(1)为了提高频率运用率和增大传播速率,各路子载波已调信号频谱有某些重叠;
(2)各路已调信号是严格正交,以便接受端能完全地分离各路信号;
(3)每路子载波调制是多进制调制;
(4)每路子载波调制制度可以不同,依照各个子载波处信道特性优劣不同采用不同体制。
OFDM缺陷重要有两个:
对信道产生频率偏移和相位噪声很敏感;
信号峰值功率和平均功率比值较大,这将会减少射频功率放大器效率。
5.5.2 OFDM基本原理
OFDM信号采用多进制、多载频、并行传播重要长处是使传播码元持续时间大为增长,从而提高了信号抗多径传播能力。为了进一步克服码间串扰影响,普通运用计算IDFT时添加一种循环前缀办法,在OFDM相邻码元之间增长一种保护间隔,使相邻码元分离。
5.6 正交幅度调制(QAM)
咱们在单独使用振幅或相位携带信息时,不能充分地运用信号平面。采用多进制振幅调制时,矢量端点在一条轴上分布,采用多进制相位调制时,矢量端点在一种圆上分布。随着进制数M增大,这些矢量断点之间最小距离也随之减小。
为了充分地运用整个平面。将矢量端点重新合理地分布,在不减小最小距离状况下,增长信号矢量端点数目。咱们可以采用振幅与相位相结合调制方式,这种方式常称为数字复合调制方式。普通复合调制称为幅相键控(APK)。两个正交载波幅相键控称为正交幅度调治(MQAM)。
MQAM有4QAM,8QAM,16QAM,64QAM等各种。
5.7 数字调制技术应用
MSK和GMSK都属于改进FSK体制,它们可以消除FSK体制信号相位不持续性,并且信号是严格正交。此外,GMSK信号功率谱密度比MSK信号更为集中。GMSK调制方式是由日本国际电报电话公司提出。有较好功率频谱特性,较忧误码性能,特别是带外辐射小,很合用于工作在VHF和UHF频段移动通信系统。由于数字信号在调制迈进行了Gauss预调制滤波,调制信号在交越零点不但相位持续,并且平滑过滤,因而GSMK调制信号频谱紧凑、误码特性好,在数字移动通信中得到了广泛使用,如当前广泛使用GSM移动通信体制就是使用GMSK调制方式。
QPSK是一种频谱运用率高、抗干扰性强数调制方式,它被广泛应用于各种通信系统中. 适合卫星广播。例如,数字卫星电视DVB2S 原则中,信道噪声门限低至4.5 dB,传播码率达到45M b/s,采用QPSK 调制方式,同步保证了信号传播效率和误码性能。QPSK数字电视调制器采用了先进数字信号解决技术,接受端可直接用数字卫星接受机进行接受。它不但能获得较高频谱运用率,具备很强抗干扰性和较高性能价格比,并且和模仿FM微波设备也能较好兼容。
OQPSK是QPSK改进型。它与QPSK有同样相位关系,也是把输入码流提成两路,然后进行正交调制。不同点在于它将同相和正交两支路码流在时间上错开了半个码元周期。由于两支路码元半周期偏移,每次只有一路也许发生极性翻转,不会发生两支路码元极性同步翻转现象。因而,OQPSK信号相位只能跳变0°,±90°,不会浮现180°相位跳变。
OFDM信号是一种多频率频分调制体制。它具备优良抗多径衰落能力,和对信道变化自适应能力。合用于衰落严重无线信道中。在美国IEEE802.11a/g和欧洲ETSIHiperLAN/2中,均采用OFDM技术。IEEE802.11a工作在5GHz频带,IEEE802.11g工作在2.4GHz频带,它们采用OFDM调制技术,速率可达54Mb/s。 HiperLAN/2物理层应用了OFDM和链路自适应技术,媒体接入控制(MAC)层采用面向连接、集中资源控制TDMA/TDD方式和无线ATM技术,最高速率可达54Mb/s,实际应用最低也能保持在20Mb/s左右。
总 结
数字调制解调技术在移动通信中占有非常重要地位,随着更多调制方式使用,调制解调技术也在不断向前发展,并应用与各个领域。本文一方面简介了四种基本二进制调制技术,即2ASK、2FSK、2PSK和2DPSK。当代移动通信中已经不在应用这写基本数字调制技术,但是性能良好,发展迅速,应用广泛新型调制技术都是由基本数字调制技术发展和演进而来,因而掌握基本数字调制技术对于咱们研究新型调制技术尤为重要。
本文重点研究了运用在当代移动通信中新型调制技术,即MSK、GMSK、QPSK、OQPSK和OFDM,研究了其基本原理、调制解调原理、功率谱密度和误码率。对MSK信号和QPSK信号进行了分析,通过理论分析可得出如下结论:
(1)MSK信号波形振幅非常稳定,相移较小,这与MSK定义是相符。此外,解调后时域波形和源信号相比,除了有几种码元延迟外,其信号波形与源信号波形是一致,这阐明MSK调制性能较好。抗干扰能力强,误码率较小。在MSK信号迈进行预调制滤波(Gauss)从而得到GMSK信号,GMSK调制信号在交越零点不但相位持续,并且平滑过滤,因而GSMK调制信号频谱紧凑、误码特性好,在数字移动通信中得到了广泛使用。
(2)QPSK信号频谱运用率高、抗干扰性较强,误码率也较小,但还是不能满足当代移动通信迅速发展规定,当代移动通信中普通使用正交差分移相键控调制,它对最大相位跳变值介于OQPSK和QPSK之间。一方面它保持了信号包络基本不变特性,减少了对于射频器件工艺规定;另一方面,它可以采用非相干检测,从而大大简化了接受机构造。因而在移动通信中得到了广泛应用。
致 谢
这次论文是在我导师教师亲切关怀和悉心指引下完毕。她严肃科学态度,严谨治学精神,精益求精工作作风,深深地感染和勉励着我。从课题选取到项目最后完毕,都始终予以我细心指引和不懈支持。几种月来不但在学习上给我以精心指引,同步还在思想、生活上给我以无微不至关怀,在此谨向致以诚挚谢意和崇高敬意。 在此,我还要感谢亲爱同窗们,正是由于你们协助和支持,我才干克服一种一种困难和疑惑,直至本文顺利完毕。
在论文即将完毕之际,我心情无法安静,从开始进入课题到论文顺利完毕,有多少可敬师长、同窗、朋友给了我无言协助,在这里请接受我诚挚谢意!
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hbvjkgyj职业技术学院毕业设计(论文)评语
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当代移动通信中调制技术研究
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备注
以上两项成绩综合后,指引教师考核成绩占总分60%,答辩成绩占总分40%,按五级记分(优、良、中、及格、不及格)。
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