浅析调制解调技术在通信系统中的地位(2)

2020-02-21 17:38

与数据比特周期的乘积(BT)大于0.5,其BER性能的下降并不严重。因此,GMSK调制是以牺牲BER性能而得到良好的功率效率和频谱效率,倍受第2代移动通信系统GSM青睐,并为第3代移动通信系统TD-CDMA的标准化采用。

GMSK的预调制高斯滤波器可以由BT完全确定。因此,习惯上使用BT乘积来定义GMSK,BT越小,因符号间干扰造成的系统性能下降较多。GMSK的误码率是BT的函数,在BT=0.5887时,有滤波器引起的符号间干扰造成的系统BER性能下降值最小,所需要的信噪比仅增加0.14dB。 4.3 正交相移键控QPSK

采用QPSK调制技术,一次调制能传输2比特数据,效率更高。且信号的幅度非常恒定。CDMA系统中基站采用的就是QPSK调制方式,通过对载波的绝对相位的改变来传送信息。QPSK星座图中,有四个相位状态,每个状态代表两个信息比特,所以QPSK的频带利用率是2bit/s/Hz。从一个状态到另一个状态,就是信息的传递。QPSK的相位变化为±π/2,±π,“01”与“10”或“00”与“11”的转换过程中,经过了零点,幅度的变化很大。QPSK调制是采用绝对相位来表示不同的信息,这要求在接收系统中,本振源的初始相位为零,否则,就容易导致相位模糊,而不能够正确的解调。实际上,在许

多使用QPSK调制技术时,先经过差分编码即将当前码元与前一位码元相异后进行调制。 4.4 偏置正交相移监控OQPSK

OQPSK是QPSK的一种改进的调制方式,它应用在CDMA网络的移动站中。在QPSK中I与Q是同时变化的,这使得幅度变化大且信号轨迹经过零点。而OQPSK就是为了避免这一问题。它采取在调制端将1信号延迟了一个比特周期,而Q不变,这样在任何给定的时间,就只是两个比特流中的一个值发生变化。在CDMA网络中,延迟半个码片周期。由于码片速率为1.2288Mcps,半个码片周期即为406.9ns。 4.5 正交多载波调制OFDM

OFDM[3]是一种多载波数字通信调制方式,属于复用方式。它是由多载波调制(MCM)技术发展而来,OFDM解决了无线网络由于多径效应而导致的传输速率低的问题。传统频分多址(FDMA)是将频带分为若干不相交的频带来传输数据率,在接收端用一组滤波器来分离各信道。它采用多个相互正交载波,一个信号内包含有整数个载波周期,每个载波的频点都是和相邻载波零点重叠。这种载波间的部分重叠提高了频带利用率。OFDM中数据流被分解为若干个子数据流,再利用这些子数据流分别去调制若干个正交载波。由于多载

波调制信道中,每个载波的数据传输速率相对较低,码元周期加长,只要多径效应带来的时延扩展与码元周期之比小于一定门限,就不会造成码间干扰。而且正交多载波的利用,使信道衰落引起的突发误码分散到不相关的子信道上,变为随机性误码,有效地减少和克服了误码干扰带来的影响。OFDM技术采用了HOME PLUG技术,把所有并行子信号合并成一个独立信号传输,提高传输速度。

OFDM不足之处在于冯均功率比大,导致射频放大器的功率效率较低;对系统中的非线性、定时和频率偏移敏感,容易带来损耗,发射机和接收机的复杂度相对较高等。近年来,业内已对这些问题进行积极研究,取得了一定进展。 4.6 四进制差分相移监控QDPSK

为了解决QPSK信号的相位模糊问题对解调的影响,通常采用QDPSK信号调制方式,QDPSK调制方式因其具有频谱利用率高、频谱特性好、传输速度快等特点被广泛地应用在商业和军事通信系统中。

QDPSK是一种多进制调制,但是它前后码元之间的相位差来表示数字信息的。QDPSK没有固定的基准相位,如果把前一双比特码元φk-1相位当作基准,Δφk为当前双比特码元与前一双比特码元的初相差,则其编码规则如表2所示。

表2 QDPSK信号的编码 双比特码元 0 0 1 1 0 1 1 0 载波相位变化△φk A方式 90° 0° 270° 180° B方式 135° 45° 315° 225° 在信噪比相同的条件下,QPSK的性能要高于QDPSK,其原因是采用相干解调时,差分译码会引起误码扩散,但因QDPSK没有相位模糊问题,则更适合于实际应用。

QDPSK全数字调制器的基本工作原理为:速率为50Mbps的二进制基带数据串行进入调制器,调制器对数据进行数据加扰、卷积编码、差分编码,经过码元映射变成I、Q两路数据,I、Q信号的符号速率均为50MSPS;I路和Q路分别通过基带成型滤波、多级内插将采样频率从50MHz提升到300MHz,再经过正交调制将两路信号合成一路,最后将调制后的信号通过D/A带通,滤除带外的信号。 4 .7 自使用调制技术

由于采用多进制调制技术提高传输速率和频带利用率,需要增加星座图上信号点的数量。然而,增加信号点意味着

信号间的欧几里德距离减小,这会造成系统解调的BER性能下降。多进制自适应调制方法是在正常的信号调制星座图中,根据各种情况(信道特性、信息业务、QOS要求、实时性能等)改变星座图中信号点的数量,以达到改变数据速率和改善传输质量的目的。目前,第3代和第4代通信的发展,需要系统传送不同的多媒体业务,如果仅仅采用上述的单项调制技术,会造成系统BER性能的下降。最近,较多的研究考虑把多进制调制与其他信号处理方式结合起来,如功率控制、信道编码、接入监控等,获得稳定的通信质量和高的传输速率,特别是各种自适应信道编码调制技术。这些方法都是将信道编码技术和数字调制技术结合起来,以提高好的系统性能。

E.Okamoto[4]等人提出了采用20QAM-BCM(分组编码调制)的方法,编码增益由多电平的编码得到,每个电平的数据被编码,编码后的比特被映射成星座上的信号端点后传输。BCM用来增大星座图上信号端点之间最小的欧几里德距离。这种方法可以提供可变速率的数据传输和好的BER性能。

P.Moqvist[5]提出来将频率响应为2RC和3RC的低复杂度连续相位调制(CPM)与不同编码速率的卷积码结合,构


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