調(diào)制技術(shù)發(fā)展

1、主要內(nèi)容主要內(nèi)容 調(diào)制就是對(duì)信號(hào)源的編碼信息進(jìn)行處理，把要傳輸?shù)哪M信號(hào)或數(shù)字信號(hào)變換成適合信道傳輸?shù)男盘?hào)的過程。 通常的調(diào)制過程是指把基帶信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)相對(duì)基帶頻率而言頻率較高的帶通信號(hào)。這個(gè)帶通信號(hào)叫做已調(diào)信號(hào)，而基帶信號(hào)則叫做被調(diào)信號(hào)或者調(diào)制信號(hào)。一、調(diào)制技術(shù)定義一、調(diào)制技術(shù)定義 基本調(diào)制方法基本調(diào)制方法: :調(diào)幅、調(diào)頻和調(diào)相。調(diào)幅、調(diào)頻和調(diào)相。 調(diào)制方案選用原則：調(diào)制方案選用原則：1、頻譜效率盡可能高2、相鄰信道的干擾盡可能小3、信號(hào)頻譜帶外滾降要快，便于濾波4、具有一定的抗噪聲性能5、波形易于硬件實(shí)現(xiàn) 調(diào)制系統(tǒng)性能指標(biāo)：調(diào)制系統(tǒng)性能指標(biāo)：功率有效性：低功率的電平下保證系統(tǒng)誤碼性能的能

2、力。寬帶效率：反映了對(duì)分配的帶寬如何有效利用的，可表述成給定帶寬下每赫茲的數(shù)據(jù)通過率。 二、移動(dòng)通信特點(diǎn)和移動(dòng)通信調(diào)制技術(shù)的要求二、移動(dòng)通信特點(diǎn)和移動(dòng)通信調(diào)制技術(shù)的要求 按照調(diào)制器輸入信號(hào)（即調(diào)制信號(hào)）的形式，調(diào)制可分為模擬調(diào)制和數(shù)字調(diào)制。 三、基本的調(diào)制方式三、基本的調(diào)制方式調(diào)幅方式(AM)表示的就是系統(tǒng)中高頻載波的幅度大小隨調(diào)制信號(hào)幅度的改變而改變。調(diào)幅信號(hào)可表示為：調(diào)幅信號(hào)的調(diào)制指數(shù)定義為信號(hào)峰值與載波峰值之比。調(diào)頻（FM）調(diào)制中，載波信號(hào)的瞬時(shí)頻率隨基帶信號(hào)呈線性變化，如下式所示調(diào)相（PM）調(diào)制中，載波信號(hào)的角度隨基帶信號(hào)變化而改變，如下式所示調(diào)相與調(diào)頻之間的主要區(qū)別是指被調(diào)制波形（相

3、對(duì)于載波）的相位在調(diào)相中與輸入信號(hào)成正比，而在調(diào)頻中與輸入的積分成正比。模擬調(diào)制模擬調(diào)制AMAMPMPMFMFM數(shù)字調(diào)制方式抗噪聲性能更好，抗信道能力損耗更強(qiáng)，復(fù)用各種不同形式的信息（如語音、數(shù)據(jù)和視頻圖像等）更容易，通信的安全性也更好。在二進(jìn)制幅度鍵控（2ASK）中，載波幅度隨二進(jìn)制調(diào)制信號(hào)序列m(t)變化，即幅度鍵控（ASK）信號(hào)可表示為：在二進(jìn)制頻率鍵控2FSK中，頻移鍵控是利用兩個(gè)不同頻率f1和f2的振蕩源來代表信號(hào)1和0在二進(jìn)制相移鍵控（BPSK）中，幅度恒定的載波信號(hào)根據(jù)信號(hào)兩種可能m1和m2（即二進(jìn)制數(shù)1和0）的改變而在兩個(gè)不同的相位間切換。通常這兩個(gè)相位相差180。數(shù)字調(diào)制數(shù)字

4、調(diào)制ASKASKPSKPSKFSKFSK四、調(diào)制技術(shù)在四、調(diào)制技術(shù)在1G1G到到4G4G中的演變中的演變1G 1G 時(shí)代時(shí)代：第一代移動(dòng)通信主要采用的是模擬技術(shù)和頻分多址第一代移動(dòng)通信主要采用的是模擬技術(shù)和頻分多址(FDMA)(FDMA)技術(shù)。由于受到傳輸技術(shù)。由于受到傳輸帶寬的限制，不能進(jìn)行移動(dòng)通信的長(zhǎng)途漫游，只能是一種區(qū)域性的移動(dòng)通信系帶寬的限制，不能進(jìn)行移動(dòng)通信的長(zhǎng)途漫游，只能是一種區(qū)域性的移動(dòng)通信系統(tǒng)。第一代移動(dòng)通信有多種制式，我國(guó)主要采用的是統(tǒng)。第一代移動(dòng)通信有多種制式，我國(guó)主要采用的是TACSTACS。第一代移動(dòng)通信有很多不足之處，如容量有限、制式太多、互不兼容、保密性第一代移動(dòng)通

5、信有很多不足之處，如容量有限、制式太多、互不兼容、保密性差、通話質(zhì)量不高、不能提供數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和不能提供自動(dòng)漫游等。差、通話質(zhì)量不高、不能提供數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和不能提供自動(dòng)漫游等。第一代移動(dòng)通信系統(tǒng)采用模擬調(diào)頻（第一代移動(dòng)通信系統(tǒng)采用模擬調(diào)頻（FMFM）傳輸模擬）傳輸模擬語言信號(hào)語言信號(hào), ,信令系統(tǒng)采用信令系統(tǒng)采用2FSK2FSK數(shù)字調(diào)制數(shù)字調(diào)制。移動(dòng)通信系統(tǒng)移動(dòng)通信系統(tǒng)(2G)(2G)起源于起源于9090年代初期。年代初期。第二代數(shù)字蜂窩技術(shù)所傳遞的第二代數(shù)字蜂窩技術(shù)所傳遞的語音都是經(jīng)過語音編碼和信道編碼后的數(shù)字信號(hào)。第二代手機(jī)通信技術(shù)規(guī)語音都是經(jīng)過語音編碼和信道編碼后的數(shù)字信號(hào)。第二代手機(jī)通信技術(shù)規(guī)

6、格，以數(shù)字語音傳輸技術(shù)為核心。一般定義為無法直接傳送如電子郵件、格，以數(shù)字語音傳輸技術(shù)為核心。一般定義為無法直接傳送如電子郵件、軟件等信息；只具有通話和一些如時(shí)間日期等傳送的手機(jī)通信技術(shù)規(guī)格。軟件等信息；只具有通話和一些如時(shí)間日期等傳送的手機(jī)通信技術(shù)規(guī)格。不過手機(jī)短信在它的某些規(guī)格中能夠被執(zhí)行。與第一代模擬蜂窩移動(dòng)通信不過手機(jī)短信在它的某些規(guī)格中能夠被執(zhí)行。與第一代模擬蜂窩移動(dòng)通信相比，第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)提供了更高的網(wǎng)絡(luò)容量，改善了話音質(zhì)量和保相比，第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)提供了更高的網(wǎng)絡(luò)容量，改善了話音質(zhì)量和保密性，并為用戶提供無縫的國(guó)際漫游。具有保密性強(qiáng)、頻譜利用率高、能密性，并為用戶提供無縫的

7、國(guó)際漫游。具有保密性強(qiáng)、頻譜利用率高、能提供豐富的業(yè)務(wù)、標(biāo)準(zhǔn)化程度高等特點(diǎn)提供豐富的業(yè)務(wù)、標(biāo)準(zhǔn)化程度高等特點(diǎn)。在第二代移動(dòng)通信技術(shù)中在第二代移動(dòng)通信技術(shù)中GSMGSM采用采用GMSKGMSK進(jìn)行調(diào)進(jìn)行調(diào)制。在制。在IS-95 CDMAIS-95 CDMA中在上下信道中分別采用中在上下信道中分別采用QSQSK K和和OQSKOQSK進(jìn)行調(diào)制進(jìn)行調(diào)制。 FSKFSK的不足：的不足：FSKFSK雖然抗干擾能力較強(qiáng)，不受信道參數(shù)變化的影響，因此雖然抗干擾能力較強(qiáng)，不受信道參數(shù)變化的影響，因此FSKFSK特別適合應(yīng)用于特別適合應(yīng)用于衰落信道；但是是占用頻帶較寬，尤其是衰落信道；但是是占用頻帶較寬，尤其是

8、MFSKMFSK，頻帶利用率較低。其次，若用開關(guān)法產(chǎn)生，頻帶利用率較低。其次，若用開關(guān)法產(chǎn)生FSFSK K信號(hào)相鄰碼元的相位可能不連續(xù)，通過帶通特性的電路后由于通頻帶限制使得信號(hào)的包絡(luò)信號(hào)相鄰碼元的相位可能不連續(xù)，通過帶通特性的電路后由于通頻帶限制使得信號(hào)的包絡(luò)產(chǎn)生較大起伏。因此我們應(yīng)當(dāng)采取相應(yīng)的改進(jìn)措施降低產(chǎn)生較大起伏。因此我們應(yīng)當(dāng)采取相應(yīng)的改進(jìn)措施降低FSKFSK對(duì)頻帶的占有，對(duì)頻帶的占有，MSKMSK就是其中的一就是其中的一種方式。種方式。 MSK MSK信號(hào)是一種包絡(luò)恒定，相位連續(xù)，帶寬較小并且嚴(yán)格正交的信號(hào)是一種包絡(luò)恒定，相位連續(xù)，帶寬較小并且嚴(yán)格正交的2FSK2FSK信號(hào)。信號(hào)。在

9、原理上，使兩個(gè)信號(hào)相互正交，就可以將它完全分開。在原理上，使兩個(gè)信號(hào)相互正交，就可以將它完全分開。MSKMSK特別適合在移動(dòng)無線特別適合在移動(dòng)無線通信系統(tǒng)中使用。它有很多好的特性，例如包絡(luò)恒定、誤比特率低和自同步性能通信系統(tǒng)中使用。它有很多好的特性，例如包絡(luò)恒定、誤比特率低和自同步性能。MSKMSK信號(hào)具有包絡(luò)恒定、帶寬較窄的特點(diǎn)，但是它的譜利用率較低，不能滿足信號(hào)具有包絡(luò)恒定、帶寬較窄的特點(diǎn)，但是它的譜利用率較低，不能滿足移動(dòng)通信中對(duì)帶外輻射的嚴(yán)格要求。為了改善譜利用率，在頻率調(diào)制之前用一個(gè)移動(dòng)通信中對(duì)帶外輻射的嚴(yán)格要求。為了改善譜利用率，在頻率調(diào)制之前用一個(gè)低通濾波器對(duì)基帶信號(hào)進(jìn)行預(yù)濾波。

10、低通濾波可以除去已調(diào)信號(hào)低通濾波器對(duì)基帶信號(hào)進(jìn)行預(yù)濾波。低通濾波可以除去已調(diào)信號(hào)s(t)s(t)中的高頻分中的高頻分量，有效地抑制量，有效地抑制MSKMSK的帶外輻射，從而提高譜利用率。的帶外輻射，從而提高譜利用率。GMSKGMSK低通濾波器的選擇原則是，它應(yīng)該具有窄的帶寬和尖銳的過渡帶；低峰突低通濾波器的選擇原則是，它應(yīng)該具有窄的帶寬和尖銳的過渡帶；低峰突的沖激響應(yīng)；保持輸出脈沖的面積不變，以保證的沖激響應(yīng)；保持輸出脈沖的面積不變，以保證 /2/2的相移。高斯濾波器的相移。高斯濾波器就是合適的選擇。就是合適的選擇。在在GMSKGMSK中，將調(diào)制的不歸零（中，將調(diào)制的不歸零（NRZNRZ）數(shù)據(jù)

11、通過預(yù)調(diào)制高斯脈沖成型濾波器，）數(shù)據(jù)通過預(yù)調(diào)制高斯脈沖成型濾波器，使其頻譜上的旁瓣水平進(jìn)一步降低。預(yù)調(diào)制高斯濾波器將全響應(yīng)信號(hào)（即使其頻譜上的旁瓣水平進(jìn)一步降低。預(yù)調(diào)制高斯濾波器將全響應(yīng)信號(hào)（即每一基帶碼元占據(jù)一個(gè)比特周期每一基帶碼元占據(jù)一個(gè)比特周期T T）轉(zhuǎn)換為部分響應(yīng)信號(hào)（每一發(fā)射碼元）轉(zhuǎn)換為部分響應(yīng)信號(hào)（每一發(fā)射碼元占據(jù)幾個(gè)比特周期）占據(jù)幾個(gè)比特周期）。GMSKGMSK由于具有極好的功率效率（因?yàn)楹愣òj(luò)）和極好的頻譜效率。由于具有極好的功率效率（因?yàn)楹愣òj(luò)）和極好的頻譜效率。GMSKGMSK犧牲誤碼性能，而得到了極好的頻譜效率和恒定的包絡(luò)特性。犧牲誤碼性能，而得到了極好的頻譜效率和恒

12、定的包絡(luò)特性。 第三代移第三代移動(dòng)動(dòng)通信系通信系統(tǒng)統(tǒng)（IMT-2000IMT-2000），在第二代移），在第二代移動(dòng)動(dòng)通信技通信技術(shù)術(shù)基基礎(chǔ)礎(chǔ)上上進(jìn)進(jìn)一一步演步演進(jìn)進(jìn)的以的以寬帶寬帶CDMACDMA技技術(shù)為術(shù)為主主, , 并并能同能同時(shí)時(shí)提供提供話話音和音和數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)業(yè)務(wù)業(yè)務(wù)的移的移動(dòng)動(dòng)通信系通信系統(tǒng)統(tǒng) 亦即未亦即未來來移移動(dòng)動(dòng)通信系通信系統(tǒng)統(tǒng)，是一代有能力，是一代有能力徹徹底解底解決決第一、二代移第一、二代移動(dòng)動(dòng)通信系通信系統(tǒng)統(tǒng)主要弊主要弊端的最端的最先先進(jìn)進(jìn)的移的移動(dòng)動(dòng)通信系通信系統(tǒng)統(tǒng)。3G3G移動(dòng)通信主要調(diào)制方式移動(dòng)通信主要調(diào)制方式 WCDMACDMA2000TD-SCDMA調(diào)制方式（前向

13、/反向）QPSK/BPSKQPSK/BPSKQPSK/8PSKQPSK QPSK 正交相移鍵控（Quadrature Phase Shift Keyin，QPSK）是一種數(shù)字調(diào)制方式。它分為絕對(duì)相移和相對(duì)相移兩種。由于絕對(duì)相移方式存在相位模糊問題，所以在實(shí)際中主要采用相對(duì)移相方式DQPSK。目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于無線通信中，成為現(xiàn)代通信中一種十分重要的調(diào)制解調(diào)方式。QPSK與二進(jìn)制PSK一樣，傳輸信號(hào)包含的信息都存在于相位中。調(diào)制后的載波相位取四個(gè)等間隔值之一，如/4, 3/4,5/4,和7/4。相應(yīng)的，可將發(fā)射信號(hào)定義為其中，i1，2，3，4每一個(gè)可能的相位值對(duì)應(yīng)于一個(gè)特定的二位組。例如，可用的

14、一組相位值來表示格雷碼的一組二位組：10，00，01，11。 4G 4G是第四代移是第四代移動(dòng)動(dòng)通信及其技通信及其技術(shù)術(shù)的的簡(jiǎn)稱簡(jiǎn)稱，是集，是集3G3G與與WLANWLAN于一于一體體并并能能夠傳輸夠傳輸高高質(zhì)質(zhì)量量視頻圖視頻圖像以及像以及圖圖像像傳輸質(zhì)傳輸質(zhì)量量與與高高清清晰度晰度電電視視不相上下的技不相上下的技術(shù)產(chǎn)術(shù)產(chǎn)品。品。 4G 4G系系統(tǒng)統(tǒng)能能夠夠以以100Mbps100Mbps的速度下的速度下載載，比，比撥號(hào)撥號(hào)上上網(wǎng)網(wǎng)快快20002000倍倍，上，上傳傳的速度也能的速度也能達(dá)達(dá)到到20Mbps20Mbps，并并能能夠滿夠滿足幾乎所有用足幾乎所有用戶對(duì)戶對(duì)于無于無線線服服務(wù)務(wù)的要求

15、。的要求。 TD-LTE TD-LTE 即即 Time Division Long Term Evolution Time Division Long Term Evolution，是由阿爾，是由阿爾卡特卡特- -朗朗訊訊、諾諾基基亞亞西西門門子通信、大唐子通信、大唐電電信、信、華為華為技技術(shù)術(shù)、中、中興興通通訊訊、中、中國(guó)國(guó)移移動(dòng)動(dòng)等等業(yè)業(yè)者，所共同者，所共同開發(fā)開發(fā)的第四代（的第四代（4G4G）移）移動(dòng)動(dòng)通信通信技技術(shù)與標(biāo)術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)。準(zhǔn)。多載波調(diào)制（Multi-Carrier Modulation，MCM）和并行傳輸?shù)慕嵌热シ治鲞@種調(diào)制的基本性能。其基本概念是將高速率的信息數(shù)據(jù)流經(jīng)串并變換，分割為若干路低速數(shù)據(jù)流，然后每路低速數(shù)據(jù)采用一個(gè)獨(dú)立的載波調(diào)制并迭加在一起構(gòu)成發(fā)送信號(hào)。由于速率降低，信息碼元周期增大。如果碼元速率大于多徑時(shí)延，那么多徑的影響將較少的帶到下一個(gè)碼元，這樣就減少了多徑時(shí)延擴(kuò)散在接收到的信息碼元中所占相對(duì)的百分比值，以削弱多徑干擾對(duì)傳輸系統(tǒng)性能的影響。正交頻分