移动通信数字调制解调技术

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由于带宽资源受限，目前所有调制技术 的主要设计思路就是最小化传输带宽。相 反，扩频技术使用的传输带宽比要求的最 小信号带宽大几个数量级。在多用户系统 中，事实证明在多址干扰（MAI）环境，扩 频系统能获得很高的频谱利用率。
第6章 移动通信数字调制解调技术
6.1 数字调制技术概述 6.2 线性数字调制技术 6.3 恒包络调制 *6.4 “线性”和“恒包络”相结合的调制
其主要特点是这种已调信号具有包络幅度 不变的特性，其发射功率放大器可以在非 线性状态而不引起严重的频谱扩散。
6.1.5 调幅与调频
早期VHF频段的移动通信电台大都采用调 幅方式，调幅是使高频载波信号的振幅随 调制信号的瞬时变化而变化，其所占带宽 为BAM＝2fm，其中，fm为音频的上限频率。
由于信道快衰落会使模拟调幅产生附加调 幅而造成失真，目前已很少采用。
技术
6.1 数字调制技术概述
6.1.1 概述 6.1.2 数字调制的性能指标 6.1.3 蜂窝移动通信系统对数字调制技术的
要求 6.1.4 数字调制技术分类 6.1.5 调幅与调频
6.1.1 概述
第二代数字移动通信系统都使用数字调制 技术。
超大规模集成电路（VLSI）和数字信号处 理（DSP）技术的发展使数字调制比模拟 调制的传输系统更有效。
第6章 移动通信数字调制解调 技术
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调制在通信系统中占有十分重要的地位。 只有经过调制才能将基带信号转换成适合 于信道传输的已调信号，而且它对系统的 传输有效性和可靠性都有很大的影响。
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数字调制与模拟调制本质上并无什么不 同，它们同属正弦载波调制。但是数字调 制的调制信号为数字型正弦调制，模拟调 制的调制信号为连续性正弦调制。模拟信 号传输的质量标准是信噪比（S/N），数字 信号传输的质量标准是误码率（Pe）。
在线性数字调制技术中，传输信号的幅度 s(t)随调制数字信号m(t)的变化而呈线性变 化。
（Spectral Efficiency）来反映。
功率有效性p是反映调制技术在低功率电
平情况下保证系统误码性能的能力，可表
述成每比特的信号能量与噪声功率谱密度
之比：
P = Eb （6-1）
N0
6.1.2 数字调制的性能指标
带宽有效性B是反映调制技术在一定的频
带内数字有效性的能力，可表述成在给定
单边带调制技术对移动通信还是非常有用 的。
随着数字信号处理、大规模集成电路和新 的单边带调制解调技术的进步，单边带在 移动通信中的应用还是很有前途的。
6.2 线性数字调制技术
理想的调制方式能够使通信在低信噪比情 况下提供低的误码率，在多径和衰落条件 下很好地工作，并且容易实现。
一种数字调制技术的分类方法将它分为线 性和非线性两类。
6.1.5 调幅与调频
调频是使高频载波信号的瞬时频率随调制 信号的变化而变化，其所占带宽为B FM＝
2(FM＋1)fm，其中FM为调制指数。
调频制在抗干扰和抗衰落性能方面优于调 幅制，对非线性信道有较好的适应性，世 界上几乎所有的模拟蜂窝系统都使用频率 调制。
6.1.5 调幅与调频
单边带调幅系统只传送一个边带（上边带 或下边带），所以只占用普通调幅系统一 半的带宽。
6.1.1 概述
新的多用途可编程数字信号处理器使得数 字调制器和解调器完全用软件来实现成为 可能。
嵌入式软件实现方法可以在不重新设计和 替换调制解调器的情况下改变和提高性能。
6.1.2 数字调制的性能指标
数字调制的性能指标通常通过功率有效性
p（Power Efficiency）和带宽有效性B
④ 恒定包络。 ⑤ 低的载波与同道干扰（CCI）的功率比。 ⑥ 必须满足快速的比特再同步要求。 ⑦ 成本低，易于实现。
6.1.4 数字调制技术分类
1．线性调制方式 线性调制方式主要有各种进制的PSK和
QAM等。 线性调制方式又可分为频谱高效和功率高
效两种。
2．恒定包络调制方式
恒定包络调制方式主要有MSK、TFM（平 滑调频）、GMSK等。
6.1.3 蜂窝移动通信系统对数字调制技术 的要求
（1）数字调制的目的在于使传输的数字信 号与信道特性相匹配
（2）移动通信要求采用恒定包络数字调制 技术
（3）应尽量避免幅-相转换（AM/PM）效 应
（4）要求调制方式具有最小的功率谱占用 率
6.1.3 蜂窝移动通信系统对数字调制技术 的要求
6.1.2 数字调制的性能指标
因此，最大可能的BMAX为
BMAX
=
C B
lb(1
S ) （6-4） N
对于GSM，B = 200kHz，SNR = 10dB， 则有：
C B lb 1 S 200 lb(1 10) 691.886kbit/s N
BMAX
C B
lb(1 10) 3.46(kbit/s)/Hz
具体地讲，数字调制技术应满足如下特性 要求。
① 为了在衰落条件下获得所要求的误码率 （BER），需要好的载噪比（C/N）和载干 比 （C/I）性能。
② 所用的调制技术必须在规定频带约束内 提供高的传输速率，以（bit/s）/Hz为单位。
6.1.3 蜂窝移动通信系统对数字调制技术 的要求
③ 应使用高效率的功率放大器，而带外辐 射又必须降低到所需要求（−60dB～ −70dB）。
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第一代蜂窝移动通信系统采用模拟调频 （FM）传输模拟语音，其信令系统采用 2FSK数字调制。第二代数字蜂窝移动通信 系统传送的语音都是经过语音编码和信道 编码后的数字信号。GSM系统采用GMSK 调制；IS-54系统和PDC系统采用/4 DQPSK调制；IS-95 CDMA系统的下行信 道采用QPSK调制，其上行信道采用 OQPSK调制。第三代蜂窝移动通信系统将 采用MQAM、QPSK或8PSK调制。带宽条件下每赫兹的数 Nhomakorabea通过率：
B R ((bit/s) / Hz)
B
（6-2）
式中，R为数据速率（bit/s），B为调制射 频RF信号占用带宽。
6.1.2 数字调制的性能指标
由香农（Shannon）定理：
C=B lb 1 S N
（6-3）
式中，C为信道容量；B为RF带宽；S/N为 信噪比；lb = loga，a = 2。