第2章 数字移动通信系统(2G)解析

清华大学出版社
第2章 数字移动通信系统（2G）
3、数字频率调制
⑴、二进制频移键控（2FSK）
由于2FSK的基带信号只有两种电平状态，所以调频时载 波频率只能被置于两种频率状态。2FSK的数学表达式为：
A cos(1t 0 ) S FSK (t ) A cos(2t 0 ) 当ak 1 当ak 0
清华大学出版社
第2章 数字移动通信系统（2G）
移动数字调制的要求
①、调制频谱的旁瓣应该尽量小，避免对邻近信 道的干扰。 ②、调制频谱效率高，即要求单位带宽传送的比 特速率高。 ③、能适应瑞利衰落信道，抗衰落性能好。即在 瑞利衰落环境中，达到规定的误码率要求，解调 时所需的信噪比低。 ④、调制和解调的电路容易实现。
第2章 数字移动通信系统 （2G）
清华大学出版社
第2章 数字移动通信系统（2G）
2.1 数字移动通信基本技术
2..1.1 数字调制技术
1、概述
数字调制是指把数字基带信号变换成适合信道传输 的高频信号，也就是用基带信号控制高频振荡的参数 （振幅、频率和相位），使这些参数随基带信号变化。 用来控制高频振荡参数的基带信号称为调制信号，未调 制的高频振荡称为载波，被调制信号调制过的高频振荡 称为已调波或已调信号。已调信号通过信道传送到接收 端，在接收端经解调后恢复成原始基带信号。解调是调 制的逆变换，是从已调波中提取调制信号的过程。
清华大学出版社
第2章 字移动通信系统（2G）
Q
Q
I
I
图2-8 π/4QPSK的星座图和相位转移图
清华大学出版社
第2章 数字移动通信系统（2G）
D/A变换
平方余弦 低通滤波 器
串/并变换
差分编码
变换电路
D/A变换
平方余弦 低通滤波 器
正 交 调 制
π /4QPSK 调制信号输出
本振
图2-9 π/4QPSK调制器原理框图
⑵、QPSK信号的产生与解调
①、QPSK信号的产生
图2-6 直接调相法产生QPSK（4PSK）信号原理框图
清华大学出版社
第2章 数字移动通信系统（2G）
②、QPSK的解调方法
图2-7 QPSK的相干解调原理框图
清华大学出版社
第2章 数字移动通信系统（2G）
⑶、QPSK的改进型调制方式
在2PSK信号相干解调过程中会产生“倒π”即 “180°相位模糊”现象。同样，对于QPSK信号 相干解调也会产生相位模糊问题，并且是0°、90°、 180°和270°共4个相位模糊。因此，在实际中更 常用的是4相相对移相调制，即DQPSK，在直接 调相的基础上加码变换器，在直接解调时加码反 变换器。
（2-8）
清华大学出版社
第2章 数字移动通信系统（2G）
2FSK调制有相位连续和相位不连续两种方式。键 控切换时，只要码元间隔时刻Tb一到，载波立即 发生切换，造成波形SFSK(t)不连续，称之为相位 不连续的FSK调制。相位不连续会引起带宽增大。 为了波形连续，又起用了相位连续的FSK调制， 要做到这一点，首先，两个不同的载波应来自同 一振荡源（晶振），由不同的分频倍程所得；其 次，还要恰当选择ω1和ω2，使一个码元时段产 生的相移之差为2π的整数倍：(ω1－ω2 ) Tb = 2 n π。
图2-3 2DPSK调制器框图
清华大学出版社
第2章 数字移动通信系统（2G）
2DPSK的解调方式
2DPSK信号的解调有两种解调方式，一种是差分 相干解调，另一种是相干解调－码变换法。后者 又称为极性比较－码变换法。
清华大学出版社
第2章 数字移动通信系统（2G）
相干解调－码变换法
S2DPSK(t) {bn} BPF LPF 抽样 码反 变换 {an}
清华大学出版社
第2章 数字移动通信系统（2G）
2、数字相位调制
⑴、绝对移相键控（2PSK）和相对移相键 控（2DPSK）调制
二进制差分相移键控简称为二相相对调相， 记作2DPSK。它不是利用载波相位的绝对数值传 送数字信息，而是用前后码元的相对载波相位值 传送数字信息，其中，相对载波相位是指本码元 初相与前一码元初相之差。
清华大学出版社
第2章 数字移动通信系统（2G）
绝对码a(n)
1
0
1
1
0
0
1
2PSK
2DPSK
相位
π
π 1
0 1
π 0
π 1
π 1
0 1 0
相对码b(n) 0
图2-1 DPSK信号波形图
清华大学出版社
第2章 数字移动通信系统（2G）
绝对码和相对码是可以互相转换的，其转换关系 为： （2-2）
（2-3）
（2-6）
清华大学出版社
第2章 数字移动通信系统（2G）
另一方面，2FSK也可以看作两个ASK调制的合成，即一个 对0码调幅，一个对1码调幅：
A cos1t 1码：S1 (t ) ； 0 0 0码： S 0 (t ) A cos 2t
（2-7）
合成起来，得到：
A cos(1t ) S FSK (t ) S1 (t ) S 0 (t ) A cos( 2t ) 当ak 1 当ak 0
相干载波
图2-4 2DPSK的相干解调－码变换法原理框图
清华大学出版社
第2章 数字移动通信系统（2G）
差分相干解调法
S2DPSK(t) BPF y2(t) 定时脉冲 y1(t) z(t) LPF 抽样判决 {an}
Tb
图2-5 2DPSK的差分相干解调法
清华大学出版社
第2章 数字移动通信系统（2G）
清华大学出版社
第2章 数字移动通信系统（2G）
π/4QPSK也是QPSK的改进型，改进之一是将 QPSK的最大相位跳变由±π降为±3/4π，从而减 小了信号的包络起伏，改善了频谱特性。具体来 看，π/4QPSK可以看成是在QPSK的基础上，每 个码元周期内其相位旋转π/4而形成的。 π/4QPSK已调信号的包络起伏比原型QPSK要小， 经非线性放大后的频谱特性也优于原型QPSK。
清华大学出版社
第2章 数字移动通信系统（2G）
an
bn
bn
an
bn-1 Tb （a） Tb （b）
bn-1
图2-2 差分编译码器示意图
清华大学出版社
第2章 数字移动通信系统（2G）
{an}
码变换
{bn}
S2DPSK(t) 载波
0
S2DPSK(t)
π 载波 移相
{bn} 码变换 {an} （b）
（a ）