無線通信工程姚彥教授清華大學微波與數字通信國家重點實驗室2001年11月24日第五講載波傳輸引言復包絡分析法多相移相鍵控正交移幅鍵控連續相位移頻鍵控載波同步時鐘同步引言引言（1）模擬調制和數字調制以正弦波為載波的調制（無論是模擬調制還是數字調制）總是可以分成：調幅、調相、調頻三大類數字信號的調幅、調相、調頻一般稱為：移幅鍵控、移相鍵控、移頻鍵控數字信號的解調可以分成：相干解調和非相干解調二大類引言（2）數字信號調制要關心的：頻譜性能包絡性能數字信號解調要關心的：誤碼性能復包絡分析法表示法載波鍵控信號可以表示為：其中：稱為載波鍵控信號的復包絡。多相移相鍵控正交移幅鍵控連續相位移頻鍵控調制與解調過程調制過程復數調制器解調過程復數解調器相乘相乘合路coswtsinwtx(t)y(t)s(t)分路相乘相乘s(t)coswt-sinwtx(t)y(t)求功率譜密度載波鍵控信號的功率譜密度載波鍵控信號的功率等于它的等效基帶信號功率的一半。

窄帶噪聲信號的功率譜密度若N0代表窄帶噪聲的單邊功率譜密度，則它也代表等效基帶噪聲中同相或者正交分量的雙邊功率譜密度。

通過帶通信道帶通信道H(f)的等效低通信道HB(f)：時域響應：載波鍵控信號通過一個帶通系統，等效為它的等效基帶信號通過等效基帶系統。

多相移移相鍵鍵控絕對移移相相對移移相相干解解調延時相相干解解調非相干干解調調正交展展開其中：：二相移移相鍵鍵控M＝2，0=/2,Ik＝0,1xk=(0,0)yk=(1,-1)四相移移相鍵鍵控M＝4，0=/4,Ik＝0,1,2,3xk=(0.7,-0.7,-0.7,0.7)yk=(0.7,0.7,-0.7,-0.7)八相移移相鍵鍵控M＝8，0=/8,Ik＝0,1,2,3,4,5,6,7xk=(0.9,0.4,-0.4,-0.9,-0.9,-0.4,0.4,0.9)yk=(0.4,0.9,0.9,0.4,-0.4,-0.9,-0.9,-0.4)多相鍵鍵控信信號的的矢量量表示示功率譜譜密度度相位邏邏輯：：自然然碼相位邏邏輯：：格雷雷碼相位邏邏輯的的矢量量表示示差分編編碼為什么么需要要差分分編碼碼？克克服在在接收收端進進行相相干解解調時時存在在的參參考載載波相相位含含糊度度。接收端端的參參考載載波：：發送碼碼為，，接收碼碼為讓發送送碼和和輸入入的信信息碼碼存在在關系系：接收端端恢復復信息息碼：：就有：：差分編編碼二進制制差分分編碼碼：相相對碼碼、絕絕對碼碼四進制制差分分編碼碼：自自然碼碼差分分編譯譯碼、、格雷雷碼差差分編編譯碼碼差分運運算會會引入入誤碼碼擴散散正交移移幅鍵鍵控矢量表表示常用的的正交交移幅幅鍵控控：QPSK、、16QAM、、64QAM，，………...復包絡絡表示示復包絡絡表示示法u(t)=x(t)+jy(t)其中x(t)和和y(t)是多多電平平的基基帶信信號QPSK：：116QAM：1,364QAM：1,3,5,7二進制制和多多進制制的轉轉換：：電平平邏輯輯自然碼碼電平平邏輯輯格雷碼碼電平平邏輯輯功率譜譜密度度QPSK：：16QAM:64QAM:頻譜利利用率率QPSK:1b/s/Hz，16QAM:2b/s/Hz64QAM:3b/s/Hz接收判判決過過程在解調調判決決過程程中，，分別別對I，Q二路進進行多多電平平判決決，得得到一一系列列判決決變量量，然然后對對判決決變量量進行行邏輯輯運算算，得得到原原始信信息。。比特差差錯率率計算算公式式QPSK16QAM64QAM連續相相位移移頻鍵鍵控說明明希望尋尋找一一類調調制方方法，，具有有較好好的頻頻譜利利用率率、功功率利利用率率，同同時又又具有有恒定定包絡絡。連續相相位移移頻鍵鍵控能能較好好地滿滿足這這些要要求。。前二種種調制制方法法存在在的問問題：：頻譜利利用率率和功功率利利用率率的矛矛盾頻譜利利用率率和恒恒定包包絡的的矛盾盾最小移移頻鍵鍵控（（MSK））滿足二二個條條件：：－調制制指數數h=0.5－在碼元元交替替點相相位連連續MSK的相位位變換換軌跡跡MSK的調制制MSK的解調調MSK的頻譜譜特性性MSK的誤碼碼特性性和差分分編碼碼的四四相移移相鍵鍵控（（DCQPSK）一一樣。。原理：：有人人證明明，連連續相相位調調制的的頻譜譜旁瓣瓣隨頻頻率的的變化化以的的規規律下下降，，其中中c為為相位位函數數的導導數保保持連連續的的階數數。對對于MSK，c＝0，所所以旁旁瓣隨隨頻率率按f-4的規律律下降降。相位函函數的的導數數是頻頻率函函數，，令頻頻率函函數為為高斯斯函數數，其其無窮窮多階階的導導數都都連續續，因因而具具有十十分良良好的的頻譜譜特性性。高斯斯預預濾濾波波最最小小移移頻頻鍵鍵控控（（GMSK））高斯斯預預濾濾波波最最小小移移頻頻鍵鍵控控（（GMSK））（（續續））頻譜譜特特性性如如左左圖圖誤碼碼特特性性比比QPSK約約惡惡化化1dB。。載波波同同步步載波波同同步步的的原原理理從插插入入載載波波的的信信號號中中實實現現載載波波同同步步從抑抑制制載載波波的的信信號號中中實實現現載載波波同同步步從抑抑制制載載波波的的信信號號中中實實現現載載波波同同步步非線線性性處處理理線性性過過濾濾鍵控控信信號號參考考載載波波QPSK信信號號的的載載波波同同步步：：四四次次方方環環QPSK信信號號的的載載波波同同步步：：逆逆調調制制環環QPSK信信號號的的載載波波同同步步：：判判決決反反饋饋環環QPSK信信號號的的載載波波同同步步：：通通用用環環時鐘鐘同同步步從數數字字信信號號中中提提取取時時鐘鐘信信息息的的原原理理從數數字字信信號號中中提提取取時時鐘鐘同同步步非線線性性處處理理線性性過過濾濾數字字信信號號時鐘鐘信信號號微分分－－全全波波整整流流法法