移动通信第4章_移动通信中的数字调制与解调
移动通信原理 PPT课件
第1章 移动通信基本原理
MSC支持的呼叫业务是： （1） 本地呼叫、 长途呼叫和国际呼叫。 （2） 通过MSC进行移动用户与市话、 长话之间的 联系， 控制不同蜂窝小区的运营。 （3） 支持移动电话机的越区切换、 漫游、 入网登 录和计费。
息所用的信号不是靠频率不同或时隙不同来区分的， 而是用不同的编码序列来区分的， 或者说， 靠信号的 不同波形来区分。 如果从频率域或时间域来观察， 多 个CDMA信号是互相重叠的。
第1章 移动通信基本原理
在FDMA和TDMA系统中， 为了扩大通信用户容 量， 都尽力压缩信道带宽， 但这种压缩是有限度的， 因为信道带宽的变窄将导致通话质量的下降。 而 CDMA却相反， 可大幅度地增加信道宽度， 这是因为 它采用了扩频通信技术。
第1章 移动通信基本原理
2.2.2 CDMA数字移动通信系统的基本组成 各种CDMA系统的主要技术、 具体构成不完全相
同， 我国主要是联通的800 MHz CDMA数字系统。 一 种CDMA数字移动通信系统的基本组成如图1-2所示。
第1章 移动通信基本原理
图1-2 CDMA数字移动通信系统基本组成
第1章 移动通信基本原理
CDMA的基本组成与GSM的大同小异， 交换网络 子系统NSS、 基站子系统BSS、 操作维护子系统OMS 和手机MS是必不可少的组成部分。
图1-2中， PCF部分主要实现对分组数据业务的处 理功能。 它能够提供强大的分组数据处理能力， 满足 用户对高速分组数据的传输要求， 能适应目前和将来 不断增长的业务需要。
第1章 移动通信基本原理
通信原理第四章 (樊昌信第七版)PPT课件
则接收信号为
2 1
fo(t) = K f(t - 1 ) + K f(t - 2 ) 相对时延差
F o () = K F () e j 1 + K F () e j ( 1 )
信道传输函数
H()F F o(( ))K Keejj 11((1 1 eejj ))
常数衰减因子 确定的传输时延因子 与信号频率有关的复因子
课件
精选课件
1
第4章 信道
通信原理（第7版）
樊昌信 曹丽娜 编著
精选课件
2
本章内容:
第4章 信道
信道分类
信道模型
恒参/随参信道特性对信号传输的影响
信道噪声
信道容量
定义·分类
模型·特性
影响·措施
信道噪声 信道容量
精选课件
3
概述
信道的定义与分类
n 狭义信道：
—传输媒质 有线信道 ——明线、电缆、光纤 无线信道 ——自由空间或大气层
1. 传输特性
H ()H ()ej ()
H() ~ 幅频特性
()~ 相频特性
2. 无失真传输
H()Kejtd
H() K
()td
精选课件
27
n 无失真传输（理想恒参信道）特性曲线：
恒参信道
|H()|
K
() td
td
0
H() K
幅频特性
0
0
()td
()d() d
td
相频特性
群迟延特性
精选课件
28
n 理想恒参信道的冲激响应:
恒参信道
H()Kejtd
h(t)K(ttd)
若输入信号为s(t)，则理想恒参信道的输出:
通信原理第四章ppt课件
西安电子科技大学 通信工程学院
课件制作：曹丽娜
信道的定义
通信系统中的信道是指发送设备到接收设备之间信号传 输的通道，是通信系统的重要组成部分
本章内容:
第4章 信道
信道分类 信道模型 恒参/随参信道特性对信号传输的影响 信道噪声 信道容量
按照传输媒介的不同
概述
信道的定义与分类
无线信道 ——自由空间或大气层 有线信道 ——明线、电缆、光纤
有线信道
信道频带在几百MHz至1GHz左右 主要应用： 长途通信干线，有线电视等
基带同轴电缆：
50Ω，多用于数字基带传输 速率可达10Mb/s 传输距离<几千米
宽带（射频）同轴电缆：
75Ω，用于传输模拟信号 多用于有线电视（CATV）系统 传输距离可达几十千米
有线信道
光纤
有线信道
按照系统模型中研究对象的不同：
编
调制信道
码 器
——研究调制/解调问题
调 制 器
发 转 换 器
媒 质
收 转 换 器
解 调 器
译 码 器
编码信道
——研究编码/译码问题 恒参信道
按照信道中冲击响 应是否随时间变化
——特性参数变化缓慢，视为恒定值 随参信道
——特性参数随时间变化
§4.1
无线信道
光作为一种特殊的电磁波， 在人造介质（光纤）中传播， 实现大容量，高可靠性的通信 主要应用：
电信网和移动网的骨干网
单模阶跃折射率光纤
光纤结构示意图
优点
缺点 应用
有线信道
§4.3
信道数学模型
按照系统模型中研究对象的不同：
调制信道 ——研究调制/解调问题 编码信道 ——研究编码/译码问题
本科毕业设计GMSK调制与解调算法设计
GMSK调制与解调算法研究摘要：随着现代通信技术的发展，移动通信技术得到快速发展，许多优秀的调制技术应运而生，其中高斯最小频移键控（GMSK）技术是无线通信中比较突出的一种二进制调制方法，它具有良好的功率谱特性和较好的抗干扰性能，特别适用于无线通信和卫星通信，目前，很多通信标准都采用了GMSK技术，例如，GSM，DECT 等。
本文首先介绍了MSK的一般原理，接着对GMSK的调制原理和几种调制方法进行了阐述，然后，重点研究了GMSK的几种差分解调方法并进行了比较，最后用Matlab软件进行仿真及结果分析。
关键词：高斯最小频移键控；调制；差分解调；MatlabThe study of GMSK modulation and demodulation algorithmAbstract：Along with the development of the communication technology, the mobile communication technology has been developing rapidly. A lot of excellent modulation technology has emerged as the times require, Gaussian Minimum frequency shift keying（GMSK）is one of the most outstanding technology in radio communication. It is especially used in radio and satellite communication for its nice spectrum characteristic and anti-jamming capability. At present , many communication system has employed the GMSK, for instance, the GSM, DECT. In this paper , the MSK which is the base of GMSK was introduced firstly, and then the modulation principle and methods of GMSK was analyzed, and the several differentially demodulation methods of GMSK was studied and compared emphatically, Finally using Matlab software simulate and results analysis.KeyWords：Gaussian Minimum Shift Keying；Modulation；Differential Demodulation；Matlab目录第一章绪论 ....................................... 错误!未定义书签。
通信原理第4章(2014年北邮上课精简版)
η AM
边带功率 = AM总功率
调制指数a（调幅系数）
ＡＭ 信号表达式
S AM (t ) = [1 + m (t ) ] Ac cos ωc t
其中 1 + m(t ) 中的直流为 １，交流为 m(t ) 。为了包络解调 不失真恢复原始基带信号，要求 m ( t ) ≤ 1 。 ＡＭ 信号一般表示为 S AM (t ) = Ac 1+ amn (t ) cos ωc t ，
第4章 模拟调制系统
本章的主要内容
一、调制的目的、定义和分类 二、幅度调制（ＡＭ、ＤＳＢ、ＳＳＢ、ＶＳＢ）
n n n
时域和频域表示、带宽 调制与解调方法
抗噪声性能 三、角度调制（ＦＭ、ＰＭ）
n n n n
基本概念 单频调制时：调频和调相信号的时域表示 宽带调频信号的带宽
抗噪性能 四、频分复用
《通信原理》
解：
(2) 基带信号为随机信号时已调信号的频谱特性 在一般情况下，基带信号是随机信号，如语音信号。此时
，已调信号的频谱特性用功率谱密度来表示。 AM已调信号是一个循环平稳的随机过程，其功率谱密度为 其自相关函数时间平均值的傅里叶变换。 分析可知，在调制信号为确知信号和随机信号两种情况下， 分别求出的已调信号功率表达式是相似的。 参见教材７０页。
H(w)
-w c
形成单边带信号的滤波特性
H(w) 1 -w c 0 1 0 wc w wc w
H(w)
-w c
形成单边带信号的滤波特性
通过推导（参见教材 ７１－７２ 页），可得 ＳＳＢ 信号的时域表达式
S SSB (t) = Ac m(t ) cos ωct m Ac m (t )sin ωct
移动通信知识点回顾
小区制指将整个服务区划分为若干个无线小区，每个无线小区设一个基站 ，由它负责本区移动通信的联络与控制。
特点： 优点：同频复用距离距离减小，提高了频率利用率；MS台和基站的 发射功率减小，同时减小互相干扰；容量高；
缺点：系统结构和控制较为复杂，有同频干扰、越区切换等问题。
3．移动通信的基本技术有哪些
道编码。 2．语音编码可分为哪3类？各类语音编码具有哪些特点？ 语音编码通常可分为3类：波形编码、声源编码和混合编码。波形编码
是依据语音信号的时域波形来进行编码，PCM 合成特点。语音特征 参数，传输，恢复。声码器。 混合编码是将波形编码的高质量和声源编码的高压缩 3．采用交织技术的目的是什么？ 有突发性干扰和衰落，是长串连续的块状误码。交织技术正是为解决这 一问题而设计的。
二、简答题 1．移动通信的电波传播具有哪些特点? ① 自由空间传播损耗，② 阴影衰落（效应）。 ③ 多径效应。 ④ 多普勒效应。
立德 明志 精业 惟新
精于勤毁于随
66 // 5614217
第2章移动信道无线传输特性
移动通信中使用的地形分类 即“准平滑地形”和“不规则地形”。 ① 准平滑地形：也称“中等起伏地形”， ② 不规则地形：
2．产生邻频干扰的主要原因是什么？克服邻频干扰的 措施有哪些？
答：产生邻频干扰的主要原因是发射机的带外抑制度 和接收机的选择性不好。
克服邻频干扰的措施有（1）对发射机的带外抑制度和 接收机的选择性提出要求；（2）使相邻的频道不在同 一小区甚至相邻小区内使用。
3．产生同频干扰的主要原因是什么？克服同频干扰的 措施有哪些？
此需要相隔一定的距离。
7．GPRS：通用分组无线业务。
移动通信原理与系统.(优选)
移动通信原理与系统第1章概论1.（了解）4G网络应该是一个无缝连接的网络，也就是说各种无线和有线网络都能以IP协议为基础连接到IP核心网。
当然为了与传统的网络互连则需要用网关建立网络的互联，所以将来的4G网络将是一个复杂的多协议的网络。
2.所谓移动通信，是指通信双方或至少有一方处于运动中进行信息交换的通信方式。
移动通信系统包括无绳电话、无线寻呼、陆地蜂窝移动通信、卫星移动通信等。
无线通信是移动通信的基础。
3.移动通信主要的干扰有：互调干扰、邻道干扰、同频干扰。
（以下为了解）1）互调干扰。
指两个或多个信号作用在通信设备的非线性器件上，产生与有用信号频率相近的组合频率，从而对通信系统构成干扰。
2）邻道干扰。
指相邻或邻近的信道（或频道）之间的干扰，是由于一个强信号串扰弱信号而造成的干扰。
3）同频干扰。
指相同载频电台之间的干扰。
4.按照通话的状态和频率的使用方法，可以将移动通信的工作方式分成：单工通信、双工通信、半双工通信。
第2章移动通信电波传播与传播预测模型1.移动通信的信道是基站天线、移动用户天线和两副天线之间的传播路径。
对移动无线电波传播特性的研究就是对移动信道特性的研究。
移动信道的基本特性是衰落特性。
2.阴影衰落：由于传播环境中的地形起伏、建筑物及其他障碍物对电磁波的遮蔽所引起的衰落。
多径衰落：无线电波呢在传播路径上受到周围环境中地形地物的作用而产生的反射、绕射和散射，使其到达接收机时是从多条路径传来的多个信号的叠加，这种多径传播多引起的信号在接收端幅度、相位和到达时间的随机变化将导致严重的衰落。
无线信道分为大尺度传播模型和小尺度传播模型。
大尺度模型主要是用于描述发射机与接收机之间的长距离（几百或几千米）上信号强度的变化。
小尺度衰落模型用于描述短距离（几个波长）或短时间（秒级）内信号强度的快速变化。
3.在自由空间中，设发射点处地发射功率为P t，以球面波辐射；设接收的功率为P r，则P r=（A r/4πd2）P t G t式中，A r=λ2G r/4π，λ为工作波长，G t、G r分别表示发射天线和接收天线增益，d为发射天线和接收天线间的距离。
移动通信PPT课件
移动台所受到的噪声影响主要来自于城市噪声、各 种车辆发动机点火噪声、微波炉干扰噪声等；
(1) 互调干扰 (2) 邻道干扰 (3) 同频干扰
3. 通信系统复杂
移动台的移动需要频率、功率控制，地址登记，越区切换，漫游跟 踪等技术，入网、计费管理
4. 对移动台的要求高
移动通信中建立一个呼叫是由BSS和SS共同完成的； BSS提供并管理MS和SS之间的无线传输通道，SS负责呼 叫控制功能，所有的呼叫都是经由SS建立连接的；OMS 负责管理控制整个移动网。
MS也是一个子系统。它实际上是由移动终端设备和用户 数据两部分组成的，移动终端设备称为移动设备；用户数 据存放在一个与移动设备可分离的数据模块中，此数据模 块称为用户识别卡（SIM）。
多普勒频移产生调制噪声
由于移动台的不断运动，当达到一 定速度时，如超音速飞机，固定点 接收到的载波频率将随运动速度v 的不同，产生不同的频移，即产生 多普勒效应，使接收点的信号场强 振幅、相位随时间、地点而不断地 变化
fd
v
cos
2021/7/1
图1.3 多普勒效应
10
1.1.1 移动通信的特点
③ 微小区：小区半径r＝0.1～1km ④ 微微小区：小区半径r<0.1km，适于办公室、家庭等移动应用
环境。
2021/7/1
12
1.1.2 移动通信的组网理论
2. 频率覆盖
蜂窝系统的基站工作频率，由于传播损耗提供足够的隔离度， 在相隔一定距离的另一个基站可以重复使用同一组工作频率，称 为频率复用。.1.1 移动通信的特点
1.移动通信利用无线电波进行信息传输 传播环境复杂：直射波与随时间变化的绕 射波、反射波、散射波的叠加 多普勒效应：移动台的高速运动
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
重庆大学 Chongqing University 18
4.2 调制解调的基本功能及要求
综上所述，在移动通信中对调制方式的选 择主要有三条：首先是可靠性，即抗干扰性 能，选择具有低误比特率的调制方式，其功 率谱密度集中于主瓣内；其次是有效性，它 主要体现在选取频谱有效的调制方式上，特 别是多进制调制；第三是工程上易于实现， 它主要体现在恒包络与峰平比的性能上。
2021年3月16日星期二
重庆大学 Chongqing University 20
4.2 调制解调的基本功能及要求
若将上述由0与1组成的基带二进制调制进一步推广 至多进制信号，将产生相应的MASK、MFSK、 MPSK和MQAM调制。 在实际的移相键控方式中，为了克服在接收端产生 的相位模糊度，往往将绝对移相改为相对移相DPSK 以及DQPSK。另外在实际移相键控调制方式中，为 了降低已调信号的峰平比，又引入了偏移 QPSK(OQPSK)、π/4-DQPSK、正交复四相移键控 CQPSK，以及混合相移键控HPSK等等。
2021年3月16日星期二
重庆大学 Chongqing University 8
4.1 移动通信系统的物理模型
由于用户高速移动导致的频率扩散即多普勒频移 而引入的时间选择性衰落。它在高速移动通信尤为突 出。其最为有效的克服方法是采用信道交织编码技术， 即将由于时间选择性衰落带来的大突发性差错信道改 造成为近似性独立差错的AWGN信道。
移动通信系统
第四章 移动通信中的数字调制与解调
2021年3月16日星期二
重庆大学 Chongqing University 1
第四章 移动通信中的数字调制与解调
主要内容： 4.1 移动通信系统的物理模型 4.2 调制/解调的基本功能及要求 4.3 调制技术的基本概念 4.4 数字调制技术 4.5 扩频调制技术 4.6 MQAM调制技术
2021年3月16日星期二
重庆大学 Chongqing University 19
4.2 调制解调的基本功能及要求
4.2.2 数字式调制/解调的分类
数字式调制是将数字基带信号通过正弦型载 波相乘调制成为带通型信号。其基本原理是 用数字基带信号0与1去控制正弦载波中的一 个参量。若控制载波的幅度，称为振幅键控 ASK；若控制载波的频率，称为频率键控 FSK；若控制载波的相位，称为相位键控 PSK；若联合控制载波的幅度与相位两个参 量，称为幅度相位调制，又称为正交幅度调 制QAM。
重庆大学 Chongqing University 10
4.1 移动通信系统的物理模型
3. 平坦瑞利衰落信道：这类信道遵从瑞利或 者莱斯(RICE)分布，它是最典型的宽带无线 和慢速移动的信道模型。在快衰落中仅仅考 虑了空间选择性衰落。 4. 选择性衰落信道，它可分为两类： ➢ 频率选择性衰落信道，是典型的宽带无线 和慢速移动信道； ➢ 时间选择性衰落信道，是典型的宽带无线 和快速移动信道。
2021年3月16日星期二
重庆大学 Chongqing University 4
4.1 移动通信系统的物理模型
时变信道
C (t )
快衰落信道 （选择性衰落）
时间
频率
C5
C4
空间 阴影衰落信道 AWGN信道
C3 C2
C1
逆AWGN 信道
C1 - 1
逆阴影衰 落信道
C2 -1
输入
+
×
×
×
×
×
×
×
逆快衰落信道
2PSK
2ASK
平坦瑞利衰落 （空间选择性）
编码增益 调制
7
8dB
增益
6dB
平坦瑞利衰落增益
28.6dB
时、频选择性衰落
增益 30dB
2021年3月16日星期二
重庆大学 Chongqing University 15
4.1 移动通信系统的物理模型
从以上图形及分析，可以很清楚看出，移动信道是一 类极其恶劣的信道，必须采用多种抗衰落、抗干扰手 段才能保证可靠通信，从总体上来看： 1. 对付大尺度传播特性所引入的衰耗仅能靠增大设 备能力的方式。 2. 对付中尺度传播特性的慢衰落，一般可采用链路 自适应方式，对于电路型话音业务适宜于采用功控的 功率自适应；而对于分组型数据业务则适宜于链路的 速率自适应。其潜在抗慢衰落能力(增益)大约为20dB 左右。
2021年3月16日星期二
重庆大学 Chongqing University 17
4.2 调制解调的基本功能及要求
4.2.1 调制/解调的基本功能
目的：使传输的数字信号与信道特性相匹配，便 于有效的进行信息传输。
1. 载荷信息、频谱搬移 2. 抗干扰特性 3. 频谱有效性 4. 调制信号的峰平比
2021年3月16日星期二
2021年3月16日星期二
重庆大学 Chongqing University 3
4.1 移动通信系统的物理模型
在第二章中已较详细分析过移动信道，本 章将针对传输的可靠性问题将移动信道与移 动通信系统结合起来分析。在移动通信中， 若假设信道满足线性时变特性，则根据不同 环境条件，可以给出下列各种类型的移动信 道与相应的移动通信系统的物理模型，如下 图所示。
上述各类调制中仅有后一类，即CPM，MSK， GMSK和TFM属于有记忆的非线性调制，其余各类 调制均属于无记忆的线性调制。
上述调制中最基本的调制为2ASK、2FSK、BPSK， 后面将重点分析它们。
2021年3月16日星期二
重庆大学 Chongqing University 22
4.2 调制解调的基本功能及要求
上述移动信道物理模型在实际问题中往往可 以分为下列四个常用信道模型： 1. AWGN信道模型：这类信道服从正态(高斯) 分布，是恒参信道中最典型的一类信道，也 是无线移动信道等变参信道的努力方向和改 造目标。 2. 阴影衰落信道：这类信道服从对数正态分 布，它是研究无线移动信道的基础。
2021年3月16日星期二
2021年3月16日星期二
重庆大学 Chongqing University 2
本章概述
从本章开始讨论传输的可靠性问题，首先讨论 调制理论。无线通信系统中所采用的调制方式多种 多样，从信号空间观点来看，调制实质上是从信道 编码后的汉明空间到调制后的欧式空间的映射或变 换。这种映射可以是一维的，也可以是多维的，既 可以采用线性变换方式，也可以采用非线性变换方 式。本章我们首先引入移动通信系统的抽象物理模 型，然后从最基本的调制方式开始讨论，主要侧重 各种调制方式接收性能。同时结合各类无线通信系 统，介绍实际应用的调制方式的基本原理和结构。
2021年3月16日星期二
重庆大学 Chongqing University 16
4.1 移动通信系统的物理模型
对付小尺度的快衰落，对于克服平坦瑞利(空间 选择性)衰落，当误码率时，大约有28dB左右的潜 在增益；若再进一步考虑频率与时间选择性衰落， 当时，有大于30dB潜在增益。
对于加性白噪声(AWGN)信道，其调制潜在增益 大约为6dB；其编码潜在增益，对于时，大约为78dB左右。 上述分析对于慢时变信道，必需依据准确的信道估 计技术，否则将带来一定程度的性能恶化。
2021年3月16日星期二
重庆大学 Chongqing University 21
4.2 调制解调的基本功能及要求
在二进制基带调制之中，为了彻底消除由于相位 跃变带来的峰平比增加和频带扩展，又引入了有记 忆的非线性连续相位调制CPM，最小频移键控MSK， GMSK(高斯型MSK)以及平滑调频TFM等。
2021年3月16日星期二
重庆大学 Chongqing University 11
4.1 移动通信系统的物理模型
4.1.4 传输可靠性与抗衰落、抗干扰性能
无线传输主要取决于下列因素。 1. 传播损耗：它是从宏观角度考虑的损耗，又称为大
尺度特性。传播损耗是随着距离的2－5.5次方迅速 衰减，即正比于，克服它唯一的方法是增大设备能 力。比如增加发射功率，提高发送与接收天线增益 等。 2. 慢衰落：它是由阴影效应引起的，又称为中尺度特 性，慢衰落若按90％出现概率，考虑其深度大约在 10dB左右，对于IS-95其特性可参见下图。这20dB 就是抗慢衰落的潜在增益
实际的移动信道是具有时变特性的衰落信道， 提高这类信道的抗干扰性能主要有两类方法： 一类是适应信道，另一类是改造信道，即将信 道改造为AWGN信道，这时研究AWGN信道将 更具有实际的现实意义。
2021年3月16日星期二
重庆大学 Chongqing University 6
4.1 移动通信系统的物理模型
（逆选择性衰落信道）
C3 -1
C4 -1
C5 -1
逆时变 信道
C -1(t)
输出
×
×
×
×
t 时变因子
a1
频率扩 散因子
a2
时间扩 散因子
a3
角度扩 散因子
b
阴影衰 减因子
n
噪声
S1
去噪声 功率控制 等
AWGN信道及系统
空间分 集等
Rake接 收等
交织编 信道
码等
估计
S2
阴影衰落信道及系统
S3
平坦衰落信道及系统
2021年3月16日星期二
重庆大学 Chongqing University 7
4.1 移动通信系统的物理模型
4.1.3 快衰落信道C3、C4、C5与C6
在一些文献中称它们为小尺度传播特性，快 衰落是移动信道最主要的特色，它又可划分为 下列三类：
由于传播中天线的角度扩散引起的空间选择性衰 落，其最有效的克服手段是空间分集和其他空域处理 方法。 由于多径传播带来的时延功率谱的扩散而引起的 频率选择性衰落，它在宽带移动通信中尤为突出。其 最有效的克服方法有自适应均衡、正交频分复用 (OFDM)以及CDMA系统中的RAKE接收等。