高斯滤波最小移频键控调制方式

高斯滤波最小移频键控调制方式 方依兰( )南京邮电学院电子工程系 摘要 2过渡到是二进制数字调制变化为四进制数字调制; 同时, 从、 F SK M SK Q P SKO 2 、到 的演变, 分析数字已调信号频谱滚降低特性的变化.Q P SKM SK GM SK 关键词 高斯滤波, 移频, 移相, 同相, 正交, 数字调制 中图法分类号 911TN 当前数字蜂窝陆地移动通信系统的四种主要制式及其相应的数字调制方式如 D CLM T S 下: () () 1全球移动 通信系统 、 GSM GM SK α() 2数字先进移动电话业务2、4 ƒD AM P SΠDQ P SK () () 3个人数字蜂窝通信系统、ƒ4 PD CΠOQ P SK () () 4码分多址 蜂窝移动通信系统、CDM A OQ P SK 除个别省份外, 我国均采用 数字移动通信系统, 使用的数字调制方式为高斯滤波最 GSM ()小移频键控 、、.GM SK Gau ssian F ilte redM in im um Sh if t K ey in g ( ) 数字调制是将数字基带 信号 调制信号变换为中频 或 BB IF ( ) 射频 信号 数字已调信号的过程. 它是通过一个乘法器来实现 R F ( ) ( ) d tS t ?? ?BB IF 或 R F( ) 的, 调制器的数学模型如图 1 所示. 图中 为调制信号, 即数字基d t ( )?C t( ) ( ) 带 信号; 为载波信号; 为数字已调信号, 即中频 或射B B c ts tIF 图 1 数字调制的数学模型 频 信号. 最基本的数字调制分为三类: 移幅键控 2、移频键R F A SK ( ) 控 2和移相键控 2. 移频键控 2调制的波形如图 2 所示. 当调制信号 为 0 时, F SK P SKF SK d t ( ) ( ) ( ) 已调信号 ; 当调制信号 . 值得一提的是,s t的频率为 f 1d t为 1 时, 已调信号 s t的频率为 f 2 一般情况下 、频率交接处, 两个信号的相位是不连续的. 移相键控 2调制的波形如图 f 1f 2 P S K ( ) ( ) ( ) 3 所示. 当调制信号 为 0 时, 相位为 , 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 示已调信号 与载波信号 相位相差为 ; 当d tΠs tc tΠ ( ) ( ) ( ) 调制信号 d t为 1 时, 相位为 0, 表示已调信号 s t与载波信号 c t相位相差为 0.最小移频键控是在移频键控 2基础上, 满足下列两个条件而得到的: M SK F SK () 1频率 、交接处, 两个信号的相位是连续的;f 1f 2 () 2调制指数为 0. 5.m () 调制指数表示频率偏移- 与 m f 2 f 1 比特传输速率 之比:f b f - f 2 1m = f b 收稿日期: 1998204229 ( ) 方依兰, 南京邮电学院电子工程系南京 210003, 工程师, 女, 51 岁 386 西南民族学院学报?自然科学版第 24 卷 图 2 2调制波形 F SK 270. 在 数字移动通信系统中, = GSM f b 833ƒ同相、正交通道 、中码元周期 = . k b sIQ T b 1 . 由2f b f - f 2 1 () m = 2 - 1 b = 0. 5 =fT f f b 图 32调制波形 P SK f + f 2 1= f c2 可得 1 f = f - 1 c 4T b 1 f = f + 2 c 4T b 调制器原理图 图 5 调制星座图 图 4Q P SK Q P SK 最小移频键控调制器是由、调制器演变而成的, 取决于必须满足频 M SK Q P SKOQ P SK 率 、交接处相位连续. 调制器的原理图如图 4 所示. 从图 4 上得知, 信号是 f 1f 2 Q P SK Q P SK 由两个同一频率、相互正交的 2信号合成的. 调制是一种典型的四进制数字调制.P SK Q P SK 第 4 期方依兰: 高斯滤波最小移频键控调制方式387 ) (由图 5 调制的星座图可以清楚地看出, 调制器输出的四个代码及其对应的信 Q P SK Q P SK 号分别为: 5Π ())(0 0, 0 co s 2Πf t +c 4 3Π )()1 0, 1 (co s 2Πf t +c 4 7Π ())(2 1, 0 co s 2Πf t +c 4 Π ())(3 1, 1 co s 2Πf t +c 4 同时, 从图 5 还可以看出, 四个代码互相转换时, 其载波信号的相位分别为 0、?2 和 . 由于ƒΠΠ 代码转换时, 代码对应信号在转换处的相位变化最大可以为 , 则信号频谱, 特别是旁ΠQ P SK 瓣滚降缓慢, 信号带外辐射厉害. 为了改进这一致命弱点, 就产生了 调制, 如图 6 所 OQ P SK 示. 调制器与调制器唯一的区别就是调制器在正交通道上加了一OQ P SK Q P SK OQ P SK Q 个 延迟器. 调制器输出的四个代码及其对应的信号与调制器完全相同. 由T b OQ P SK Q P SK 于调制器增加了一个延迟器, 所以代码转换时, 代码对应信号在转换处的相位变化只有 OQ P SK 0、?ƒ2. 这样一来, 信号频谱特性的滚降情况有所改善. 即使如此, 调制仍不能 ΠOQ P SK OQ P SK 满足要求, 调制要求代码对应信号在转换处的相位是连续的, 也就是相位的变化为 0. 在M SK O 2 Π Π 22 ( )( ) 调制器的基础上, 对 、分别进行正交函数 、加权, 就能达到这一Q P SK d I td Q tco s tsin t 4T 4T bb 目的, 如图 7 所示. 从图 7 上可以清楚地看出, 在调制器的基础上, 增加了一个正弦波 OQ P SK Π Π 22 振荡器和9 0 ?移相器, 形成两个相互正交的载波信号: 和.co s t sin t通过两个正弦脉冲成4T 4T bb 图 6调制器原理图 OQ P SK ( )( ) 形器, 分别对同相、正交通道 、的调制信号 、进行函数加权, 这样就构成了 IQ d I td Q tM SK 调制器. 调制器的输出为:M SK 388 西南民族学院学报?自然科学版第 24 卷 Π Π 22( ) ( ) ( ) ( ) ( ) t= s d tco s tco s2Πf t +d tsin t sin 2Πf tsI t+sQ t=I c Q c 4T 4T bb 调制器的原理图 图 7M SK 它的四个代码及其对应信号如表 1 所 示. 四个代码对应信号相互转换时, 在转换 处对应信号的相位的变化为 0, 即相位是 连续的. 鉴于此况, 调制信号的频谱 M SK 特性, 特别是旁瓣的滚降情况有所改善, 如 图 8 所示. 尽管如此, 旁瓣的情况离 GSM 数字移动通信系统的要求相差甚远. 在 GSM 数字移动通信系统中, 要求带外辐射 功率比总功率小-60dB. 从图 8 可以看 出, 的带外辐射功率, 包括旁瓣辐射 M SK 功率, 是满足不了要求的. 为了解决这一问 ( ) 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 , 先将数字基带 信号 经过一个BB d t 高斯滤波器进行整形, 然后再进行M SK 调制. 高斯滤波最小移频键控 调制 GM SK ( 器是由高斯滤波器 对数字基带信号进行 图 8 、的功率谱密度 M SKGM SK ) 限带处理和最小移频键控调制器M SK 组成的, 如图 9 所示. 高斯滤波器 3带宽为 . 高斯滤波器 3归一化带宽为 , 其中, dB B bdB B bT b 1 1 () == 3. 69Λs. 归一化频率为 f - f c T b. 在 GSM 数字移动通信系统的 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 T b = f 270. 833kH z b () 中, 高斯滤波器 3归一化带宽= 0. 3. 从图 8 上可以得知, 当归一化频率 - ?1. dB B bT b f f c T b 25 时, 带外辐射功率与总功率之比小于-60dB. 移频键控 2是最基本的二进制数字调制方式之一, 2调制器输出的代码及其对 F SK F SK 第 4 期方依兰: 高斯滤波最小移频键控调制方式389 应的信号为: 0 co s2Πf 1 t 1 co s2Πf 2 t 而在 2的基础上, 规定两个条件: 在 、频率交接处, 两个信号的相位是连续的; 调制指 F SK f 1f 2 数为 0. 5, 这样移频键控 2就演变为最小移频键控是四进制数字调制. 高 . m M SK M SKM SK 斯滤波最小移频键控 只是在的基础上加上高斯滤波, 所以 仍是四进制GM SK M SK GM SK 数字调制: () 数字移动通信系统中, 频谱利用率为:1在 GSM f b 270. 833kb s ƒ Γ = ==1. 354165b sH z ƒƒ 200kH z ?f ( ) 二进制数字调制在理想的情况下 信道的传输特性为理想矩形, 无滚降存在, 频谱利用率为1; 只有四进制数字调制时, 其实际频谱利用率才能达到 1. 354165所以 是四进 , ƒƒb sH zGM SK 制数字调制. 表 1 调制方式代码与对应信号的关系 M SK ( )( ) 四进制代码对应的二进制代码对应信号d I t dQ t 0 00 + 1 + 1 2co sΠf 1 t 1 01 + 1 - 1 co s2Πf t2 2 10 - 1 - - 1 co s2Πf t1 3 11 - 1 + 1 - co s2Πf t2 图 9调制器原理图 GM SK ( ) 2从 ??的演变, 是将已调信号的频谱特性进行整形, 而? Q P SK OQ P SK M SK M SK 的变化, 是对数字基带信号的频谱特性进行修整. 是最典型的四进制数字调制,GM SK Q P SK () 它是由两个同一频率 、相互正交的 2合成而得到的, 输出的四个代码对应的信号在交f c P SK 390 西南民族学院学报?自然科学版第 24 卷接处的相位变化可能为 0、?2 或 . 与的唯一区别就是输出的四个ƒΠΠOQ P SK Q P SK OQ P SK (代码对应的信号在交接处的相位变化可能为 0、?ƒ2. 、是由两个不同频率 、ΠM SKGM SK f 1 )、相互平行的 2合成而得到的, 输出的四个代码对应的信号在交接处的相位变化为 0, f 2 P SK 调制器输出的四个代码对应的 号分别为: 2、、-2即相位是连续的.GM SK co sΠf 1 tco sΠf 2 t 2和- 2, 所以 、是四进制数字调制.co sΠf 1 t co sΠf 2 tGM SKM SK 1993 年 1 月国际无线电咨询委员会 和 1993 年 10 月国际电信联盟 正式命名CC IR ITU“数字蜂窝陆地移动通信系统”它包含四种形式: 、、和 , - . D CLM T SGSM D AM P SPD C CDM A到目前为止, 世界上应用最为广泛的 制式, 它采用的数字调制方式就是 高斯滤 , GSM GM SK 波最小移频键控调制方式具有信号的功率谱在主瓣以外衰减较快; 主瓣宽度较窄; 邻道干扰较 小等优点, 完全满足 数字移动通信系统技术规范的要求.GSM 参 考 文 献 29 1 K M u ro ta, K K ino sh ita. GM SK M o du la t io n fo r D ig ita l M o b ile R ad io T e lep ho ny. IE E E T ran s Comm un , 1981, COM - ( )7 2 郭梯云, 杨家玮, 李建东编著. 数字移动通信. 人民邮电出版社, 1995, 128, 169 3 孙蠕石, 丁怀元, 穆万里等编著. 数字移动通信工程. 人民邮电出版社, 1996 GSM 4 杨留清, 张闽申, 徐菊英编著. 数字称动通信系统. 人民邮电出版社, 1995, 28, 100 Ga uss ian F iltered M in im um Sh if t Key in g M odula t ion Fan g Y ilan ()N an jin g In st itu te o f Po st s an d T e lecomm u n ica t io n s In th is a r t ic le it is exp lic it ly po in ted o u t th a t th e t ran sit io n f rom 2F SK A bstra c t to M SK is a ch an ge f rom a b in a ry d ig ita l m o du la t io n to a qu a te rn a ry d ig ita l m o du la t io n an d th e 、、deve lopm en t f rom Q P SKOQ P SKM SK to GM SK is to an a ly se th e ch an ge o f th e f requ en cy .sp ec t rum ro llin g dow n o f th e d ig ita l m o du la t io n sign a ls , , , Keyword s Gau ssian f ilte rsh if ted f requ en cysh if ted p h a sem a th em a t ic m o du la t io n