《現(xiàn)代通信原理》恒包絡(luò)調(diào)制-課件

現(xiàn)代通信原理第5章恒包絡(luò)調(diào)制

1ppt課件正交振幅調(diào)制（QAM）最小移頻鍵控（MSK）高斯最小移頻鍵控（GMSK）正交頻分復(fù)用（OFDM）

本章內(nèi)容:

第7章數(shù)字調(diào)制

2ppt課件正交振幅調(diào)制（QAM）§5.1（QuadratureAmplitudeModulation，QAM）一種振幅和相位聯(lián)合鍵控的數(shù)字調(diào)制技術(shù)3ppt課件所有信號(hào)點(diǎn)（?）平均分布在同一個(gè)圓周上。圓周半徑等于信號(hào)幅度。

觀(guān)察MPSK的星座圖：

在信號(hào)幅度相同（即功率相等）條件下：——進(jìn)制數(shù)M增加，星座圖上相鄰信號(hào)點(diǎn)的距離越小——這意味著在相同噪聲條件下，系統(tǒng)的誤碼率增大需求背景問(wèn)題引出4ppt課件如何增大距離，以減小誤碼率呢？Q&A針對(duì)問(wèn)題解決途徑M增加，距離越來(lái)越小

增大相鄰信號(hào)點(diǎn)間的距離——增大圓周半徑（信號(hào)功率）來(lái)增大相鄰信號(hào)點(diǎn)的距離，

容易想到的一種辦法：-----往往會(huì)受發(fā)射功率的限制。解決途徑5ppt課件——在不增大圓半徑基礎(chǔ)上（即不增加信號(hào)功率），重新安排信號(hào)點(diǎn)的位置，以增大相鄰信號(hào)點(diǎn)的距離?！徽穹{(diào)制

QAM:一種把ASK和PSK結(jié)合起來(lái)的調(diào)制方式。

一種更好的設(shè)計(jì)思想：

這種思想的可行性方案：振幅

和相位

聯(lián)合鍵控的調(diào)制方式。(星座結(jié)構(gòu))設(shè)計(jì)思想6ppt課件QAM是一種振幅和相位聯(lián)合鍵控的調(diào)制方式，其頻譜利用率高，抗噪聲性能優(yōu)于MPSK，在中大容量數(shù)字微波通信系統(tǒng)、有線(xiàn)電視網(wǎng)絡(luò)高速數(shù)據(jù)傳輸、衛(wèi)星通信等領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。7ppt課件16QAM信號(hào)16PSK信號(hào)最大振幅同為AM最小距離——此最小距離代表噪聲容限的大小。舉例對(duì)比最小距離8ppt課件

噪聲容限越大，抗噪聲性能就越強(qiáng)。

d2超過(guò)d1約1.57dB（最大功率(振幅)相等條件下）

d2超過(guò)d1約4.12dB（平均功率相等條件下）16QAM是最具有代表性的MQAM信號(hào)，此外：

表明：16QAM

比16PSK的噪聲容限大，抗噪能力強(qiáng)。比較：9ppt課件M=4時(shí)，QPSK信號(hào)就是一種最簡(jiǎn)單的QAM信號(hào)

64QAM信號(hào)矢量圖256QAM信號(hào)矢量圖注：

QAM星座圖除方型結(jié)構(gòu)外，還有星型或其他結(jié)構(gòu)M=64、256時(shí)，QAM信號(hào)的星座圖：10ppt課件若信號(hào)功率相同，選擇信號(hào)點(diǎn)間距離最大的結(jié)構(gòu)，若最小距離相同，選擇平均功率最小的星座結(jié)構(gòu)。振幅環(huán)個(gè)數(shù)：應(yīng)少，有利于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)增益控制；相位的個(gè)數(shù)：應(yīng)少，有利于實(shí)現(xiàn)載波相位跟蹤。

星座結(jié)構(gòu)——不僅影響到已調(diào)信號(hào)的功率譜特性，——而且影響已調(diào)信號(hào)的解調(diào)及其性能。設(shè)計(jì)準(zhǔn)則星座結(jié)構(gòu)影響系統(tǒng)性能！11ppt課件2種振幅值8種相位值3種振幅值12種相位方型16QAM

星型16QAM在多徑衰落信道中，信號(hào)振幅和相位取值越多，受到的影響越大，因而星型比方型更具有吸引力。但方型星座的QAM信號(hào)的產(chǎn)生與接收更易實(shí)現(xiàn)。12ppt課件在QAM中，載波的振幅和相位同時(shí)受基帶信號(hào)控制，因此，

它的一個(gè)碼元可表示為：展開(kāi)為：MQAM信號(hào)可由兩路載波正交的

ASK信號(hào)疊加而成式中：

Xk=Akcosk，Yk=-Aksink

Ak、k、Xk和Yk分別可以取多個(gè)離散值

16QAM信號(hào)的產(chǎn)生表明：13ppt課件AM正交調(diào)幅法：

用兩路正交的4ASK信號(hào)疊加，即可形成16QAM信號(hào)。方形MQAM利用兩個(gè)同頻正交載波

在同一帶寬內(nèi)實(shí)現(xiàn)了

兩路并行的

L

ASK信號(hào)的傳輸。14ppt課件

X(t)

和Y(t)分別與相互正交的兩路載波相乘（調(diào)制），形成兩路互為正交的4ASK信號(hào)，最后將兩路信號(hào)相加即可得到16QAM信號(hào)。輸入的二進(jìn)制序列（每4個(gè)“abcd”比特為一組）經(jīng)過(guò)串/并變換器輸出速率減半的兩路并行序列（上支路ac和下支路bd）；然后分別經(jīng)過(guò)2-4電平變換，形成4電平基帶信號(hào)X(t)

和Y(t)。15ppt課件復(fù)合相移法：

用兩路獨(dú)立的QPSK信號(hào)疊加，即可形成16QAM信號(hào)。AMAM

大圓上的4個(gè)紅點(diǎn)表示第一個(gè)QPSK信號(hào)矢量的位置。在這4個(gè)位置上可以疊加上第二個(gè)QPSK矢量，后者的位置用虛線(xiàn)小圓上的4個(gè)小黑點(diǎn)表示。16ppt課件

由于16QAM信號(hào)的16個(gè)信號(hào)點(diǎn)在水平軸和垂直軸上投影的電平數(shù)均有4個(gè)（+3、+1、-1、-3），對(duì)應(yīng)低通濾波器輸出的4電平基帶信號(hào)，因而4電平判決器應(yīng)有3個(gè)判決電平：+2、0、-2。

16QAM信號(hào)的解調(diào)——正交相干解調(diào)4電平判決器對(duì)4電平基帶信號(hào)進(jìn)行判決和檢測(cè)，再經(jīng)4-2電平轉(zhuǎn)換和并/串變換器最終輸出二進(jìn)制數(shù)據(jù)。17ppt課件以上兩式適用于其他線(xiàn)性數(shù)字調(diào)制信號(hào)。

∵

MQAM利用兩個(gè)同頻正交載波在同一帶寬內(nèi)實(shí)現(xiàn)了兩路并行的LASK信號(hào)的傳輸，∴

MQAM的頻帶利用率:

MQAM信號(hào)的譜零點(diǎn)帶寬18ppt課件頻帶利用率：

（bps/Hz）

以上兩式也適用于其他線(xiàn)性數(shù)字調(diào)制信號(hào)。

在實(shí)際中，往往需要對(duì)2-L電平轉(zhuǎn)換后的L電平基帶信號(hào)

進(jìn)行脈沖成形濾波，以抑制已調(diào)信號(hào)的帶外輻射。脈沖成形濾波器通常是滾降系數(shù)為

的升余弦濾波器。這時(shí)，MQAM信號(hào)的帶寬:19ppt課件最小頻移鍵控（MSK）§5.2——2FSK的改進(jìn)型20ppt課件

問(wèn)題引出：鍵控2FSK缺點(diǎn)：相位不連續(xù)、占用頻帶寬和功率譜旁瓣衰減慢等。OQPSK和π/4-QPSK雖然不會(huì)像QPSK那樣發(fā)生180?相位突變，但未根本解決包絡(luò)起伏問(wèn)題?！辔徊贿B續(xù)引起

MPSK（如QPSK）缺點(diǎn)：載波相位突變（

180?）

→旁瓣大（頻譜擴(kuò)展）→干擾鄰道；包絡(luò)起伏大。

究其原因：需求背景21ppt課件

解決途徑：——改善已調(diào)波的相位路徑

已調(diào)波的頻譜特性與相位路徑密切相關(guān)！（恒包絡(luò)調(diào)制技術(shù)

的發(fā)展思路

）——采用相位連續(xù)變化的調(diào)制方式CPM——MSK就是一種包絡(luò)恒定、相位連續(xù)、頻差最小，并且嚴(yán)格正交的2FSK（CPFSK）信號(hào)。正交——兩個(gè)頻率的信號(hào)不相關(guān)，即的互相關(guān)系數(shù)ρ＝022ppt課件——因此，MSK稱(chēng)為最小頻移鍵控，

又稱(chēng)快速頻移鍵控（FFSK，F(xiàn)astFSK）。頻差最小——意味占用帶寬最小、

調(diào)制指數(shù)最?。篽=0.5——它相比OQPSK

和QPSK，功率譜更為集中，即

旁瓣衰減更快，對(duì)鄰道干擾小，適用于移動(dòng)通信。23ppt課件§5.2.1

正交2FSK信號(hào)的最小頻率間隔設(shè)2FSK信號(hào)碼元的表示式為欲滿(mǎn)足正交條件，則要求互相關(guān)系數(shù)即要求24ppt課件上式積分結(jié)果為若設(shè)

1+

0>>1，則上式左端第1和3項(xiàng)0，故有由于

1和

0是任意常數(shù)，故必須同時(shí)有上式才等于零25ppt課件應(yīng)當(dāng)令即要求∴當(dāng)取m=1時(shí)，滿(mǎn)足正交條件的最小頻率間隔：上面討論中，假設(shè)初始相位

1和

0是任意的，它在接收端無(wú)法預(yù)知，因此只能采用非相干接收方法。注意：26ppt課件對(duì)于相干接收，則要求初始相位是確定的，在接收端是預(yù)知的，這時(shí)可令

1-

0=0。于是，下式可化簡(jiǎn)為即僅要求∴相干接收時(shí)，保證正交的2FSK信號(hào)的最小頻率間隔：27ppt課件§5.2.2

MSK信號(hào)的基本原理1

MSK信號(hào)的頻率間隔MSK信號(hào)第k個(gè)碼元表示：

k-保證在t=kTB時(shí)刻信號(hào)相位連續(xù)而加入的相位常數(shù)。

這里TB=Tb

c

-載頻；TB

-碼元寬度；ak=1（對(duì)應(yīng)輸入碼元“1”和“0”）；28ppt課件當(dāng)輸入碼元“1”時(shí)(ak=+1)，碼元頻率f1=fc

+1/(4TB)當(dāng)輸入碼元“0”時(shí)(ak=-1)，碼元頻率f0=fc

-1/(4TB)最小頻差:調(diào)制指數(shù):29ppt課件2

MSK碼元中波形的周期數(shù)可改寫(xiě)為式中MSK信號(hào)應(yīng)滿(mǎn)足正交條件：30ppt課件N―正整數(shù)由此推出表明：MSK信號(hào)在每個(gè)碼元周期內(nèi)必須包含四分之一載波周期的整數(shù)倍。還可寫(xiě)成或31ppt課件并有T1=1/f1T0=1/f0含義：一個(gè)碼元時(shí)間TB內(nèi)包含的正弦波周期數(shù)。兩種碼元包含的正弦波數(shù)均相差1/2個(gè)周期。32ppt課件當(dāng)N=1，m=3時(shí)“1”的一個(gè)碼元內(nèi)有2個(gè)正弦波周期?！?”的一個(gè)碼元內(nèi)有1.5個(gè)正弦波周期。例如33ppt課件3

MSK信號(hào)的相位連續(xù)性前一碼元末尾的相位=

后一碼元起始的相位相位連續(xù)條件:即在碼元轉(zhuǎn)換時(shí)刻t=kTB，滿(mǎn)足：——相位約束條件。據(jù)此確定初相

k，使相位連續(xù)。若設(shè)

k-1的初始參考值等于0，則34ppt課件

MSK信號(hào)的相位路徑:第k個(gè)碼元的附加相位：斜率截距直線(xiàn)方程若ak=+1，則

k(t)線(xiàn)性增加∏

/2任一TB內(nèi)下圖若ak=-1，則

k(t)線(xiàn)性減小∏

/235ppt課件附加相位

k(t)的路徑示例：-1-1+1-1+1+1-1+100101101在碼元轉(zhuǎn)換時(shí)刻，MSK信號(hào)的附加相位是連續(xù)的！可見(jiàn)：36ppt課件37TB3TB5TB9TB7TB11TB0

k(t)附加相位

k(t)的全部可能路徑：上例0010110137ppt課件38TB3TB5TB9TB7TB11TB0

k(t)

模2

運(yùn)算后的附加相位路徑：38ppt課件

設(shè)發(fā)送數(shù)據(jù)序列為0010110101，采用MSK方式傳輸，碼元速率為1200Baud，載波頻率為2400Hz。

（1）試求“0”符號(hào)和“1”符號(hào)對(duì)應(yīng)的頻率；（2）畫(huà)出MSK信號(hào)時(shí)間波形；（3）畫(huà)出MSK信號(hào)附加相位路徑圖（初始相位為0）。（1）設(shè)“0”對(duì)應(yīng)f0，“1”

對(duì)應(yīng)f1，則有解例4TB4TB39ppt課件（2）MSK信號(hào)時(shí)間波形如圖所示：TBTB正弦波）正弦波）40ppt課件（3）MSK信號(hào)附加相位路徑圖：可見(jiàn)：在碼元轉(zhuǎn)換時(shí)刻，MSK信號(hào)的相位是連續(xù)的。41ppt課件4

MSK信號(hào)的正交表示法進(jìn)行展開(kāi)，表示成頻率為fc的兩個(gè)正交分量：將MSK信號(hào)42ppt課件以及∵∴正交分量(Q)同相分量(I)則43ppt課件由式可知僅當(dāng)ak≠ak-1，且k為奇數(shù)時(shí)，pk才改變：pk

=-pk-1僅當(dāng)ak≠ak-1，且k為偶數(shù)時(shí)，qk才改變：qk

=-qk-1

pk和qk不可能同時(shí)改變

pk和ak同時(shí)改變時(shí)，

qk

=ak

pk不改變44ppt課件同相支路(I)數(shù)據(jù)和正交支路（Q）數(shù)據(jù)每隔2TB秒才有可能改變符號(hào)，且I支路與Q支路的碼元在時(shí)間上錯(cuò)開(kāi)TB。

pk在cos(

t/2Ts)的過(guò)零點(diǎn)處才可能改變；

qk在sin(

t/2TB)的過(guò)零點(diǎn)處才可能改變；

因此，加權(quán)函數(shù)cos(

t/2TB)和sin(

t/2TB)都是正負(fù)符號(hào)不同的半個(gè)正弦波周期。這樣就保證了波形的連續(xù)性。45ppt課件設(shè)k=0時(shí)為初始狀態(tài)，輸入序列ak：+1，-1，+1，-1，-1，+1，+1，-1，+1

k0123456789t(0,TB)(TB,2TB)(2TB,3TB)(3TB,4TB)(4TB,5TB)(5TB,6TB)(6TB,7TB)(7TB,8TB)(8TB,9TB)(9TB,10TB)ak+1+1-1+1-1-1+1+1-1＋1bk+1+1-1-1+1-1-1-1+1+1

k000

0pk+1+1+1-1-1-1-1-1-1+1qk+1+1-1-1+1+1-1-1+1+1由此例可見(jiàn)，pk和qk不可能同時(shí)改變符號(hào)。MSK信號(hào)舉例取值表這里TB=Tb46ppt課件

可見(jiàn)：MSK信號(hào)波形相當(dāng)于一種特殊的OQPSK信號(hào)波形，其正交的兩路碼元也是偏置的，特殊之處主要在于其包絡(luò)是正弦形，而不是矩形。a0a1a2a3a4a5a6a7a8a9akTB0t+1-1

TB2TB3TB4TB5TB6TB7TB8TB

9TB

10TBt

(mod2

)0+1tqk-10+1-1pkt00MSK信號(hào)t0qksin(

t/2TB)sin

ctt0pkcos(

t/2TB)cos

ctt2TB0qksin(

t/2TB)t0pkcos(

t/2TB)波形圖47ppt課件§5.2.3

MSK信號(hào)的產(chǎn)生與解調(diào)1

MSK信號(hào)的產(chǎn)生方法差分編碼串/并變換振蕩f=1/4TB振蕩f=fc移相

/2移相

/2

cos(t/2TB)qkpkqksin(t/2TB)sin(t/2TB)cos

ctsin

ctakbk帶通濾波MSK信號(hào)-pkcos(t/2TB)cos

ctqksin(t/2TB)sin

ctpkcos(t/2TB)

48ppt課件2

MSK信號(hào)的解調(diào)方法多種。如同2FSK,可以采用相干或非相干解調(diào)；鑒頻器解調(diào)法，相關(guān)接收法等。延時(shí)判決相干解調(diào)法

考察k=1和k=2的兩個(gè)碼元。設(shè)

1(t)=0，則在t＝2TB時(shí)，

k(t)的相位可能為0或，見(jiàn)圖A。

將這部分放大為圖B：原理49ppt課件圖B

k(t)TB2TBTB3TB5TB9TB7TB11TB0

k(t)圖A50ppt課件在解調(diào)時(shí)，若用cos(

ct+

/2)作為相干載波與MSK信號(hào)相乘，則得到:低通濾波，并去掉常數(shù)(1/2)后，得到輸出電壓：按照輸入碼元ak的取值不同，v0的軌跡圖如下：51ppt課件v0(t)TB2TB若輸入的兩個(gè)碼元:則

k(t)在(0<t

2TB)的值：“+1,+1”或“+1,-1”“-1，+1”或“-1，-1”為正為負(fù)52ppt課件按照此法，在TB<t3TB期間積分，

就能判斷第2個(gè)接收碼元的值，依此類(lèi)推。若在(0<t

2TB)期間對(duì)積分，則積分結(jié)果為正值，說(shuō)明第1個(gè)接收碼元為“+1”積分結(jié)果為負(fù)值，說(shuō)明第1個(gè)接收碼元為“-1”53ppt課件54圖中兩個(gè)積分判決器的積分時(shí)間長(zhǎng)度均為2TB，但是錯(cuò)開(kāi)時(shí)間TB。上支路的積分判決器先給出第2i個(gè)碼元輸出，然后下支路給出第(2i+1)個(gè)碼元輸出。載波提取

積分判決解調(diào)輸出MSK信號(hào)[(2i-1)TB，(2i+1)TB]積分判決

[2iTB，2(i+1)TB]此法利用前后兩個(gè)碼元的信息對(duì)于前一個(gè)碼元作判決，故可以提高數(shù)據(jù)接收的可靠性。方框圖54ppt課件§5.2.4

MSK信號(hào)的功率譜注意:圖中橫坐標(biāo)是以載頻為中心畫(huà)的，即橫坐標(biāo)代表(f–fc)

可見(jiàn)：與QPSK和OQPSK相比，MSK的譜密度更為集中，即旁瓣下降得更快，故對(duì)相鄰頻道的干擾較小。歸一化單邊功率譜密度Ps(f)：（平均功率

＝1W時(shí)）55ppt課件

包含90％信號(hào)功率的帶寬近似值為： 對(duì)于QPSK、OQPSK、MSK：B1/TB

Hz 對(duì)于BPSK：

B2/TB

Hz包含99％信號(hào)功率的帶寬近似值為： 對(duì)于MSK： B1.2/TB

Hz

對(duì)于QPSK及OQPSK：

B6/TB

Hz

對(duì)于BPSK：

B9/TB

Hz由此可見(jiàn)，MSK信號(hào)的帶外功率下降非常快。計(jì)算表明56ppt課件§5.2.5

MSK信號(hào)的誤碼性能

MSK信號(hào)是用極性相反的半個(gè)正（余）弦波形去調(diào)制兩個(gè)正交的載波。因此，當(dāng)用匹配濾波器分別接收每個(gè)正交分量時(shí)，MSK信號(hào)的誤比特率性能和2PSK、QPSK及OQPSK等的性能一樣。但是，若把它當(dāng)作FSK信號(hào)用相干解調(diào)法在每個(gè)碼元持續(xù)時(shí)間TB內(nèi)解調(diào)，則其性能將比2PSK信號(hào)的性能差3dB。57ppt課件信號(hào)的包絡(luò)恒定；在碼元轉(zhuǎn)換時(shí)刻，信號(hào)的相位連續(xù)；信號(hào)的頻偏等于1/4TB，調(diào)制指數(shù)h=0.5；在一個(gè)碼元期間，附加相位線(xiàn)性變化±π/2；在每個(gè)碼元周期內(nèi)必須包含1/4載波周期的整數(shù)倍；兩種碼元包含的正弦波數(shù)均相差1/2個(gè)周期；功率譜密度的主瓣較QPSK寬，但滾降速率較快。

MSK信號(hào)的主要特點(diǎn)；歸納58ppt課件移動(dòng)通信系統(tǒng)要求：信號(hào)譜的旁瓣相對(duì)于主瓣峰值應(yīng)低于60~70dB。盡管MSK信號(hào)具有較好的頻譜特性和誤碼性能，但仍不能滿(mǎn)足此要求。因此，需要對(duì)MSK的帶外頻譜特性進(jìn)行改進(jìn)，使其衰減速度加快。進(jìn)一步改進(jìn)——GMSKGMSK的功率譜密度比MSK的更加集中，旁瓣進(jìn)一步降低，能滿(mǎn)足蜂窩移動(dòng)通信環(huán)境下對(duì)帶外輻射的嚴(yán)格要求。59ppt課件在MSK調(diào)制之前，用一個(gè)高斯型低通濾波器對(duì)矩形的輸入基帶信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，這種體制稱(chēng)為GMSK?！?.2.6高斯最小頻移鍵控(GMSK)（GaussianFilteredMinimumShiftKeying，GMSK）高斯型低通濾波器B—濾波器的3dB帶寬BTb—?dú)w一化3dB帶寬傳遞函數(shù)沖激響應(yīng)60ppt課件61BTb越小，輸出脈沖的寬度越大，ISI越嚴(yán)重。讓一個(gè)高為1，持續(xù)時(shí)間為(-Tb/2~+Tb/2)的矩形方波通過(guò)該濾波器，則其輸出脈沖g(t)在±Tb/2變得圓滑。高斯濾波器的矩形脈沖響應(yīng)61ppt課件

GMSK信號(hào)的相位路徑可見(jiàn)：消除了MSK相位路徑在碼元轉(zhuǎn)換時(shí)刻的相位轉(zhuǎn)折點(diǎn)∵沒(méi)有相位轉(zhuǎn)折點(diǎn)，∴該時(shí)刻的導(dǎo)數(shù)也是連續(xù)的，即信號(hào)的頻率不會(huì)突變，這將使信號(hào)譜的旁瓣衰減更快。62ppt課件

GMSK信號(hào)的的功率譜密度BTb越小，功率譜的衰降越快BTb越小，輸出脈沖寬度越大，ISI越嚴(yán)重。——GMSK的缺點(diǎn)——GMSK的優(yōu)點(diǎn)在第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)（GSM）中，采用BTb=0.3的GMSK調(diào)制。63ppt課件正交頻分復(fù)用（OFDM）§5.3——一種多載波調(diào)制技術(shù)（OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing）具有較強(qiáng)的抗多徑傳播和抗頻率選擇性衰落的能力以及較

高的頻譜利用率，在高速無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。64ppt課件

它是將需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流調(diào)制到單個(gè)載波上進(jìn)行傳送，前面介紹的各種數(shù)字調(diào)制方式都屬于單載波體制。

問(wèn)題引出單載波調(diào)制§5.3.1概述存在問(wèn)題65ppt課件

它是將需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流調(diào)制到單個(gè)載波上進(jìn)行傳送，前面介紹的各種數(shù)字調(diào)制方式都屬于單載波體制。

問(wèn)題引出單載波調(diào)制§5.3.1概述|C(f)|tffBTB

高速數(shù)據(jù)信號(hào)的碼元持續(xù)時(shí)間TB短，但占用帶寬B大——信道特性|C(f)|不理想，將產(chǎn)生碼間串?dāng)_ISI。

存在問(wèn)題|C(f)|信道最大多徑遲延差——TB

<

τmax

，產(chǎn)生頻率選擇性衰落。

需復(fù)雜的均衡66ppt課件NTBtfB/N

解決途徑

信道

N個(gè)子信道，高速

N路

低速子數(shù)據(jù)流，

分別調(diào)制到各子載波上并行傳輸。多載波調(diào)制串/并分成帶寬:Bi=B/N

碼元持續(xù)時(shí)間:Ti=NTB數(shù)據(jù)傳輸速率:Ri

=RB/N<信道的相關(guān)帶寬>信道最大多徑遲延τmax子信道|C(f)|tffBTBBTB67ppt課件

正交頻分復(fù)用（OFDM）——

一類(lèi)多載波并行調(diào)制體制將高速數(shù)據(jù)流分散調(diào)制到多個(gè)子載波上并行傳輸，從而使各子

載波的信號(hào)速率大為降低；

∵子信道上的信號(hào)帶寬<信道的相關(guān)帶寬，∴每個(gè)子信道上可看成是平坦性衰落，從而可消除ISI、提高抗多徑和抗衰落的能力。

各路子載波的已調(diào)信號(hào)頻譜有1/2重疊

——提高了頻率利用率和總傳輸速率；

特點(diǎn)設(shè)計(jì)思想子信道的均衡也相對(duì)容易68ppt課件

各路已調(diào)信號(hào)是嚴(yán)格正交的——便于接收端分離各路信號(hào)，減少子信道之間的相互干擾（ICI）；

每路子載波的調(diào)制制度可以不同——根據(jù)每個(gè)子載波處信道特性的優(yōu)劣不同采用不同的體制。

對(duì)信道產(chǎn)生的頻率偏移和相位噪聲很敏感；

信號(hào)峰值功率和平均功率的比值較大，這將會(huì)降低射頻功率放大器的效率；

對(duì)同步要求嚴(yán)格。

缺點(diǎn)：69ppt課件§5.3.2OFDM的基本原理表示式設(shè)OFDM系統(tǒng)中有N個(gè)子信道，每個(gè)子信道采用的子載波為：式中，Bk

、fk、

k

－分別為第k路子載波的振幅、頻率、初始相位；

Bk

受基帶碼元的調(diào)制。則此系統(tǒng)中的N路子信號(hào)之和為：可改寫(xiě)成：式中，Bk是一個(gè)復(fù)數(shù)，為第k路子信道中的復(fù)輸入數(shù)據(jù)。70ppt課件即正交條件為了使這N

路子信道信號(hào)在接收時(shí)能夠完全分離，要求它們滿(mǎn)足正交條件。在TB內(nèi)，任意兩個(gè)子載波都正交的條件是：積分結(jié)果為71ppt課件其中，m=整數(shù)和n=整數(shù)；并且

k和

i可以取任意值。上式等于0的條件：這就是子載頻正交的條件。即要求子載頻滿(mǎn)足fk=k/2TB，式中k=整數(shù)；且要求子載頻間隔

f=fk–fi=n/TB，故要求的最小子載頻間隔為：72ppt課件

OFDM的頻域特性TBtfk+1/TBfkf

OFDM信號(hào)（各子載波合成后）頻譜：

各相鄰子載波的頻率間隔等于最小容許間隔：fk＋2/TBfkfffk＋1/TB單個(gè)子載波頻譜：設(shè)一個(gè)子信道中，子載頻fk

、碼長(zhǎng)TB，

則此碼元的波形和頻譜密度：73ppt課件由圖可見(jiàn)：各路子載波的頻譜是相互