新型数字通带调制技术

正交振幅调制QAM

QAM是一种多进制振幅和相位联合键控体制。

\begin{equation} \begin{split} e_k\left( t \right) &=A_k \cos \left( w_ct+\theta _k \right) , \\ &=X_k\cos w_ct+Y_k\sin w_ct \end{split} \nonumber \end{equation}

其中$kT_B<t\le \left( k+1 \right) T_B $ ，
常见的16QAM有两种：

调制

解调

最小频移键控MSK

MSK是对FSK的改进，它是一种包络恒定相位稳定，调制指数$h$最小(0.5)的正交FSK。

\begin{equation} \begin{split} e_{\mathrm{MSK}}\left( t \right) &=\cos \left[ w_ct+\theta _k\left( t \right) \right] \\ &=\cos \left[ w_ct+\frac{a_k\pi}{2T_B}t+\varphi _k \right] \end{split} \nonumber \end{equation}

其中$ kT_B\le t\le \left( k+1 \right) T_B$, $w_c$为中心角频率，$\frac{a_k\pi}{2T_B}$为相对$w_c$的频偏，$a_k$取值-1和+1，
因此频率间隔为：

$\Delta f=\frac{1}{2T_B}=\frac{R_B}{2}$

调制：正交调制法：

高斯最小频移键控

GMSK方法是在MSK调制器之前用一个高斯型低通滤波器对输入基带矩形信号脉冲进行处理，目的是为了获得比MSK更好的频谱特性：功率谱密度更加集中，旁瓣进一步降低。

OFDM正交频分复用

• 单载波调制:是将需要传输的数据流调制到单个载波上进行传送，前面介绍的各种数字调制方式都属于单载波体制。这种体制在高速数据传输的宽带业务中，易因信道特性的不理想而造成信号失真和码间串扰(ISD)。为了解决这些问题，除了采用均衡器外，途径之一就是 采用多载波传输技术。
• 多载波调制:将信道分成许多(N个)子信道,把高速数据信号串/并变换为N路速率较低的子数据流，分别调制到各子载波上进行并行传输。由于每个子信道的码元速率将降低为原来的1/N,使每路数据信号的码元持续时间增长为原来的N倍,大于信道的最大多径时延(或者说，使每个子信道上的信号带宽减小为原来的1/N,远小于信道的相关带宽) ,所以各个子信道特性接近理想信道特性，从而可以有效地克服码间干扰和多径效应的影响。

原理

OFDM的基本原理是将发送的数据流分散到多个子载波上，使各子载波的信号速率大为降低，从而提高抗多径和抗衰落的能力。为了提高频谱利用率,OFDM方式中各路子载波的已调信号频谱有1/2重叠，但保持相互正交。

$e\left( t \right) =\sum_{k=0}^{N-1}{x_k\left( t \right)}=\sum_{k=0}^{N-1}{B_k\cos \left( 2\pi f_kt+\varphi _k \right)}=\sum_{k=0}^{N-1}{\boldsymbol{B}_ke^{j\left( 2\pi f_kt+\varphi _k \right)}}$

为了使$N$路子信道信号在接收时能够完全分离，要求它们满足正交条件：

$\int_0^{T_{\mathrm{B}}}{\cos}\left( 2\pi f_kt+\varphi _k \right) \cos \left( 2\pi f_it+\varphi _i \right) \mathrm{d}t=0$

等价满足：

$\begin{cases} \left( f_k+f_i \right) T_B=m\in \mathbb{Z} ^+\\ \left( f_k-f_i \right) T_B=n\in \mathbb{Z}\\ \end{cases}$

也就是：

$\begin{cases} f_k=\frac{m}{2T_B}\left( m\in \mathbb{Z} ^+ \right)\\ \Delta f=f_k-f_i=\frac{n}{T_B}\left( n\in \mathbb{Z} \right)\\ \end{cases}$

可以得出：

$\Delta f_{\min}=\frac{1}{T_B}$