物联网无线通信技术第3章

ຫໍສະໝຸດ





MQAM信号的矩形星座图
3.2.5 正交频分复用（OFDM）
1.概述
多径传播环境下，当信号的带宽大于信道的相关带宽， 就会使所传输的信号产生频率选择性衰落，在时域上表现为 脉冲波形的重叠即产生码间干扰。面对恶劣的移动环境和频 道的短缺，需要设计抗衰落性能良好和频带利用率高的信道。 在一般的串行数据系统，每个数据符号都完全占用信道的可 用带宽。由于瑞利衰落的突发性，一连几个比特往往在信号 衰落期间被完全破坏而丢失，这是十分严重的问题。
(t )

/2
0 1 2 5 6 7
MSK GMSK t
/2
3.2.3 正交相移键控（QPSK）
在 QPSK中，一个调制符号传输两比特信息，故其带宽效率 是BPSK的两倍，又因为QPSK中每个调制支路实际就是 BPSK调制， 从而它有具有与BPSK相同的抗噪声性能。
调制原理图 Rb/2 Rb LPF I 本振 + 90o LPF BPF BPF 90o LPF 判决电路 载波恢复 相干解调原理图 LPF 判决电路
下一代无线通信技术主要考虑的因素： （1）无缝融合 （2）高性能的物理层 （3）灵活和自适应的接入
（4）业务和应用适配
3.2 调制解调技术
3.2.1 调制解调的概念 调制：将各种数字基带信号转换成适于信道传输的数 字调制信号（已调信号或频带信号）。根据调制信号是模 拟信号还是数字信号，载波是连续波还是脉冲序列，相应 的调制方式有模拟连续波调制、数字连续波。 解调：调制的逆过程。调制方式不同，解调方法也不 一样。
GSM系统中使用的GMSK是由MSK演变而来的一种二进制调 制方式，因其极好的功率效率和频谱效率而备受青睐。 GMSK虽然在发射符号中引入码间干扰，但进一步平滑了 MSK信号相位曲线，使其射频频谱上的旁瓣水平大大降低。
GMSK的FM调制实现
输入数据 预调制滤波器 不归零(NRZ) FM调制器 调制指数为0.5
3.2.2 高斯最小频移键控（MSK） 最小频移键控（MSK）就是一种恒包络调制，MSK是二进 制连续相位频移键控（2CPFSK）中调频指数h=0.5时的特例， 当h=0.5时，满足在码元交替点相位连续的条件，是频移键 控为保证良好的误码率性能所允许的最小调制指数，且此时 波形的相关系数为0，待传送的两个信号是正交的。
串并 变化 Q Rb/2
位同步 复用
在无线传输过程中QPSK会失去恒包络的性质，为防止 旁瓣再生和频谱扩展，须使用效率较低的线性放大器。
3.2.4 高阶调制
在频谱资源显得日渐紧缺的条件下，使用高阶调制的 优势就很明显了，它能够在有限带宽下很好地实现高速数 据传输，并且可以在很大程度上提高频谱利用率。
第3章 无线通信关键技术
• 3.1 概述 • 3.2 调制解调技术
– 3.2.1 – 3.2.2 – 3.2.3 – 3.2.4 – 3.2.5 – 3.3.1 – 3.3.2 调制解调的概念 高斯最小频移键控 正交相移键控 高阶调制 正交频分复用（OFDM） 信源编码 信道编码
• 3.3 信源编码与信道编码技术
f1 (t )
（a）8PSK信号空间图
（b）16PSK信号空间图
f 2 (t )
















0
M 64 M 32 M 16 M 8






M 4

f1 (t )



在M>8时，MQAM的抗噪声性能优于MPSK，所以阶数更 高的调制一般采用的是 QAM的形式。在传输高速数据时一 般使用的是8PSK、16QAM、32QAM、64QAM等形式。而MFSK 采用的是用带宽的增加来换取误码性能的提升，这种方式 牺牲了很大的带宽因而不适于无线通信。常用的 M进制数 字调制技术：
• 3.4 多址接入技术
– 3.4.1 – 3.4.2 – 3.4.3 – 3.4.4 – 3.4.5 – 3.4.6
– 3.5.1 – 3.5.2
频分多址FDMA 时分多址TDMA 扩频多址SSMA 空分多址SDMA 基于竞争的多址接入 基于预约的多址接入
衰落 Rake分集技术
• 3.5 分集技术
第3章 无线通信关键技术
3.1 概述
无线通信技术是当前最热门的技术之一。无线通信技术
出现在几乎所有电子设计的每个领域。近年来全球通信技术 的发展日新月异，无线通信技术的发展速度与应用领域已经 超过了固定通信技术，呈现出如火如荼的发展态势。其中最 具代表性的有蜂窝移动通信、宽带无线接入，也包括集群通 信、卫星通信，以及手机视频业务与技术。
1）M进制振幅键控（MASK） 2）M进制相移键控（MPSK） 3）正交幅度调制（QAM） 4）M进制频率键控（MFSK）
s3 s4
f 2 (t )
s2
s7 s8
s6
s5
f 2 (t )
s4 s3 s2 s1
s16
s5
/4
s1 s6 s7 s8
f1 (t )
/8
s9 s10 s11 s12 s13 s14 s15
1.数字调制的信号空间原理 误码性能的好坏是通过欧氏距离来衡量的。研究表明 信号波形的表示式和多维矢量空间的表示式存在一定程度 的相似性，把信号的波形映射到矢量空间就可以很直观地 表示欧式距离，并且把信号的矢量分析和统计判决理论相 结合就可以很好地分析误码性能。
2. M进制数字调制以及高阶调制 调制一般是对载波的幅度、相位或者频率进行的， 由此来与信道特性相匹配，更有效地利用信道。M进制的 数字调制，一般可以分为MASK、MPSK、MQAM和MFSK，它们 属于无记忆的线性调制。如果结合到信号的矢量空间表示， 可以理解为这些不同的调制方式是因为采用了不同的正交 函数集。 一般认为在阶数M≥8时为高阶调制。MASK、MQAM、 MPSK这3种调制方式在信息速率和M值相同的情况下，频谱 利用率是相同的。由于MPSK的抗噪声性能优于MASK，所以 2PSK、QPSK获得了广泛的应用。并且ASK信号是对载波的 幅度进行调制，所以不适合衰落信道。