第四章-數(shù)字頻帶調(diào)制

1、2021-7-251/133 通信原理 第第4 4章章 數(shù)字頻帶調(diào)制數(shù)字頻帶調(diào)制 2/133 2021-7-25 數(shù)字頻帶傳輸技術(shù)數(shù)字頻帶傳輸技術(shù)在帶通信道上傳輸數(shù)字信號的方法。在帶通信道上傳輸數(shù)字信號的方法。 圖圖5.0 二元二元ASK、FSK與與PSK的信號波形的信號波形 單極性單極性NRZ 雙極性雙極性NRZ ASK信號信號 PSK信號信號 FSK信號信號 3/133 2021-7-25 本章目錄：本章目錄： 4.1 ASK 4.2 FSK 4.3 PSK與與DPSK 4.4 QPSK與與DQPSK 4.5 多元數(shù)字頻帶調(diào)制多元數(shù)字頻帶調(diào)制 4.6 數(shù)字電視系統(tǒng)數(shù)字電視系統(tǒng) 本章學(xué)習(xí)要求

2、： n掌握：二進(jìn)制幅度鍵控2ASK、頻率鍵控2FSK和相位鍵控 2PSK三種基本調(diào)制方式的原理、調(diào)制和解調(diào)電路形式 n掌握：相干調(diào)制和鍵控調(diào)制兩種方法 n掌握：相干解調(diào)和非相干解調(diào)兩種方法 n掌握：相位連續(xù)的移頻鍵控CPFSK、最小移頻鍵控MSK、 高斯最小移頻鍵控GMSK等 n掌握：相位鍵控有絕對移相和相對移相兩種方案，其中 相對移相可以克服傳輸過程中可能出現(xiàn)的相位模糊現(xiàn)象 n了解：多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制 5/133 2021-7-25 信 道 噪聲 接收設(shè)備接收設(shè)備 信 源 信 宿 格 式 化 脈脈 沖沖 基基 帶帶 調(diào)調(diào) 制制 發(fā)送設(shè)備發(fā)送設(shè)備 信 源 編 碼 信 道 編 碼 加 密 頻 帶 調(diào)

3、 制 發(fā) 射 機(jī) 格 式 化 脈脈 沖沖 基基 帶帶 檢檢 測測 信 源 譯 碼 信 道 譯 碼 解 密 頻 帶 解 調(diào) 接 收 機(jī) 數(shù)字通信系統(tǒng)簡化模型數(shù)字通信系統(tǒng)簡化模型 m t m t s t n t r t 信號處理信號處理 信號處理信號處理 基帶信號基帶信號 基帶信號基帶信號 6/133 2021-7-25 m t m t s t r ts tn t 調(diào)制信號調(diào)制信號 已調(diào)帶通信號已調(diào)帶通信號數(shù)字基帶信號數(shù)字基帶信號 數(shù)字基帶信號數(shù)字基帶信號 帶通信號帶通信號 數(shù)字載波系統(tǒng)模型：數(shù)字載波系統(tǒng)模型： n t 頻帶調(diào)制頻帶調(diào)制 頻帶調(diào)制頻帶調(diào)制 傳輸媒介傳輸媒介 (信道信道) 7/133

4、 2021-7-25 4.1 2ASK 2ASK (2 Amplitude Shift Keying) 8/133 2021-7-25 4.1.1 基本原理基本原理 2ASK或或OOK (二進(jìn)制幅移鍵控二進(jìn)制幅移鍵控) 鍵控（改變）正弦鍵控（改變）正弦 載波的振幅來傳輸載波的振幅來傳輸0或或1符號。符號。 1. 2ASK信號及其調(diào)制方法信號及其調(diào)制方法 圖圖4.1.1 2ASK（或（或OOK）信號的波形）信號的波形 通斷鍵控通斷鍵控 或或啟閉鍵控啟閉鍵控 n a cos2 c Af t m t 2ASK st （OOK） ON-OFF Keying 9/133 2021-7-25 復(fù)包絡(luò)復(fù)包絡(luò)

5、:( )( )g tAm t nTb n m ta gtnT 2 cos2 ASKc stAm tf t 1 ,p , 0 ,q n a 依概率 依概率 2 cos2, 0, c ASK Af t st 傳號 空號 ,1 bb nTtnT 2ASK信號也可以表示為：信號也可以表示為： 2ASK信號時(shí)域表示：信號時(shí)域表示： T gt 基帶脈沖形狀 第第n個(gè)碼元個(gè)碼元 10/133 2021-7-25 （a）乘積法）乘積法 （b）開關(guān)法（鍵控法）開關(guān)法（鍵控法） tm 2 ASK st cos2 c Af t 乘法器乘法器 單極性不單極性不 歸零信號歸零信號 cos2 c Af t tm 2 AS

6、K st 圖圖4.1.2 2ASK調(diào)制框圖調(diào)制框圖 載波產(chǎn)生載波產(chǎn)生 2ASK信號的產(chǎn)生：信號的產(chǎn)生： 11/133 2021-7-25 2. 包絡(luò)檢波解調(diào)方法包絡(luò)檢波解調(diào)方法 2 ASK st n a na 發(fā)送端發(fā)送端信道信道BPF包絡(luò)檢波器包絡(luò)檢波器 抽樣判抽樣判 決器決器 ( )r t 定時(shí)信號定時(shí)信號 輸出輸出 圖圖 4.1.3 2ASK包絡(luò)檢波解調(diào)框圖包絡(luò)檢波解調(diào)框圖 2 ASKi r tstnt ( )m t 帶寬帶寬B 帶寬帶寬2B B=Rb 帶寬帶寬2B y tAm t ( )y t ( )n t 12/133 2021-7-25 1001 t ook st t y tAm

7、t t t 1001 tm cos2 c Af t t t t ook st 非相干解調(diào)非相干解調(diào) 1 A A A A 13/133 2021-7-25 4.1.2 功率譜與帶寬功率譜與帶寬 復(fù)包絡(luò)復(fù)包絡(luò): ( )( )g tAm t 2 cos2 ASKc stAm tf t 2 22 sin ( ) 44 bb g b A TfTA Pff fT 1 ( )()() 4 sgcgc P fPffPff 單極性單極性NRZ信號信號 14/133 2021-7-25 fP g f 02 b R b BR b R b R f c f cb fRcb fR fP s T 2 b BR 15/133

8、 2021-7-25 向上向上 頻移頻移 基帶接收基帶接收 濾波器濾波器 m t 抽樣與抽樣與 判決判決 BPFLPF cos2 c Af t na B2B n a 基帶發(fā)送基帶發(fā)送 濾波器濾波器 向下向下 頻移頻移 2cos2 c f t AWGN頻頻 帶信道帶信道 C Am tnt 符號定時(shí)符號定時(shí) 最后最后，了解相干解調(diào)的，了解相干解調(diào)的2ASK傳輸系統(tǒng)傳輸系統(tǒng): 0 /2N 16/133 2021-7-25 4.2 2FSK (2 Frequency-Shift Keying) 17/133 2021-7-25 4.2.1 基本原理基本原理 2FSK或或BFSK（二進(jìn)制頻移鍵控）（二進(jìn)

9、制頻移鍵控）鍵控正弦載波的頻鍵控正弦載波的頻 率來傳輸二元符號。率來傳輸二元符號。 1. 2FSK信號及其調(diào)制方法信號及其調(diào)制方法 1001 tmt ts FSK t 1 f 1 f 0 f 0 f 18/133 2021-7-25 1 2 0 cos2,1 1 cos2,0 n FSKbb n Af ta stnTtnT Af ta 2FSK信號時(shí)域表示：信號時(shí)域表示： 也可以表示為（也可以表示為（相當(dāng)于兩路相當(dāng)于兩路ASK相加相加）：）： 210 cos2cos2 FSK stAm tf tAm tf t 與與 “互補(bǔ)互補(bǔ)”： m t m t 1m tm t 19/133 2021-7-2

10、5 圖圖4.2.2 2FSK信號的時(shí)域波形及其互補(bǔ)信號的時(shí)域波形及其互補(bǔ)OOK特點(diǎn)特點(diǎn) n a 1 cos2Am tf t 2FSK st 1 cos2Af t 0 cos2Af t m t m t 0 cos2Am tf t 1 0 1 0 0 1 20/133 2021-7-25 單極性單極性 NRZNRZ 2FSK信號的產(chǎn)生：信號的產(chǎn)生： 圖圖4.2.1 4.2.1 2FSK信號的產(chǎn)生原理框圖信號的產(chǎn)生原理框圖 21/133 2021-7-25 相干解調(diào)相干解調(diào)頻差較大時(shí)適合頻差較大時(shí)適合 ”判發(fā)“，否則”判發(fā)“若判決：01 21 yy ( ) FSK st 1 cos2f t 0 co

11、s2f t 1 y 2 y code Am t Am t 抽樣判決抽樣判決 LPF LPF BPF BPF W=2Rb W=2Rb f1 f0 2FSK10 s(t)m(t)cos2m(t)cos2Af tAf t 22/133 2021-7-25 3. 包絡(luò)檢波解調(diào)方法包絡(luò)檢波解調(diào)方法 兩個(gè)互補(bǔ)兩個(gè)互補(bǔ)OOK接收系統(tǒng)的組合：接收系統(tǒng)的組合： (非相干解調(diào)非相干解調(diào)) 10 10yy判決：若判發(fā)“”，否則 判發(fā)“ ” Am t 包絡(luò)檢波器包絡(luò)檢波器 包絡(luò)檢波器包絡(luò)檢波器 2FSK st 輸出輸出 1 y t 0 yt 0 r t 1 r t 定時(shí)信號定時(shí)信號 na 圖圖5.2.4 FSK信號的

12、包絡(luò)檢波接收框圖信號的包絡(luò)檢波接收框圖 Am t W=2Rb W=2Rb 2FSK10 s(t)m(t)cos2m(t)cos2Af tAf t 整流整流 整流整流 LPF LPF 抽樣判決抽樣判決 BPF( f1 ) BPF( f0 ) 適合于頻差較大的場合適合于頻差較大的場合 23/133 2021-7-25 （2 2）判決準(zhǔn)則為：）判決準(zhǔn)則為： ， 或或 （1 1）上支路接收）上支路接收 部分，部分， 下支路接收下支路接收 部分；部分； 系統(tǒng)必須滿足：系統(tǒng)必須滿足： ； f 1 f 1b fR 0b fR 2FSK Pf 0 f 2FSK B 1 cos2Am tf t 0 cos2Am

13、 tf t 10b ffR 1 10 0 yy 1 10 0 ()0yy 適合于頻差較大的場合適合于頻差較大的場合 24/133 2021-7-25 na 2FSK st 1 r t 0 r t 1 y t 0 yt 1 0 1 0 0 1 圖圖5.2.5 包絡(luò)檢波器的輸出包絡(luò)檢波器的輸出 25/133 2021-7-25 4. *過零檢測解調(diào)方法過零檢測解調(diào)方法 其主要過程：其主要過程： (1) 檢測過零點(diǎn)；形成邊沿窄脈沖；檢測過零點(diǎn)；形成邊沿窄脈沖； (2) 將脈沖的疏密變換為電平高低；最后得到將脈沖的疏密變換為電平高低；最后得到0或或1 (非相干解調(diào)非相干解調(diào)) 26/133 2021-

14、7-25 圖圖5.2.6 過零檢測器中的主要信號波形過零檢測器中的主要信號波形 (1) 檢測過零點(diǎn)；形成邊沿檢測過零點(diǎn)；形成邊沿 窄脈沖；窄脈沖； (2) 將脈沖的疏密變換為電將脈沖的疏密變換為電 平高低；最后得到平高低；最后得到0或或1 LPF BPF 2FSK st a 位同步器位同步器 輸出輸出 bc d e f W=|f1-f0|+2Rb 限幅限幅微分微分整流整流單穩(wěn)單穩(wěn)抽樣判決抽樣判決 27/133 2021-7-25 4.2.2 功率譜與帶寬功率譜與帶寬 兩個(gè)互補(bǔ)的兩個(gè)互補(bǔ)的2ASK信號的功率譜的相加，信號的功率譜的相加， f 1 f 1b fR 0b fR 2FSK Pf 0 f

15、 2FSK B 傳輸帶寬傳輸帶寬： 210 2 FSKb BffR 2FSK10 s(t)m(t)cos2m(t)cos2Af tAf t 28/133 2021-7-25 如果如果 和和 過于接近時(shí)，功率譜中兩個(gè)過于接近時(shí)，功率譜中兩個(gè)2 2ASK頻譜將發(fā)頻譜將發(fā) 生重疊。生重疊。需要保持，需要保持， 圖圖5.2.8 FSK信號功率譜示意圖信號功率譜示意圖 一般：一般： 10 2 b ffR 10 2 b ffR 1 f 0 f 10b ffR 29/133 2021-7-25 2. *相位連續(xù)性相位連續(xù)性 (a) (b) 圖圖4.2.3 不連續(xù)與連續(xù)相位的不連續(xù)與連續(xù)相位的2FSK信號信號

16、 相位不連續(xù)的信號占據(jù)很多的頻帶，應(yīng)該盡量避免相位不連續(xù)的信號占據(jù)很多的頻帶，應(yīng)該盡量避免 相位不連續(xù)相位不連續(xù)相位連續(xù)相位連續(xù) 423 相位連續(xù)的頻移鍵控相位連續(xù)的頻移鍵控CPFSK 30 n相位不連續(xù)的2FSK信號 11 22 ( )cos2, 0 ( )cos2 FSKb s tAf t sttT s tAf t ， “傳號傳號” “空號空號” 12 , 2 c ff f 12 2 ff f 1 2 ( )cos2, 0 ( )cos2 c b c s tAff t tT s tAff t ， 定義定義 保持相位連續(xù)的方法：保持相位連續(xù)的方法： n相位連續(xù)的2FSK信號 31/133 2

17、021-7-25 保持相位連續(xù)的方法：保持相位連續(xù)的方法： 12 1 2 2 b fff T 保持相位連續(xù)的條件：保持相位連續(xù)的條件： 當(dāng)當(dāng)n=1時(shí)，最小頻差：時(shí)，最小頻差： 此時(shí)，此時(shí)，CPFSK成為最小頻移鍵控（成為最小頻移鍵控（MSK） 32 最小移頻鍵控(MSK) n附加相位函數(shù)： 1:2 1:2 k k at at 增增大大 減減小小 ( ) 2 k k s a tt T . 2 t 一一個(gè)個(gè)符符號號期期間間，的的變變化化量量總總是是 n分段線性函數(shù)，以分段線性函數(shù)，以 Ts 為段為段 33 最小移頻鍵控(MSK) nMSK信號的特點(diǎn) 1 ,0.5. 4 s h T 信信號號相相對對

18、于于載載波波的的頻頻率率偏偏移移等等于于相相應(yīng)應(yīng)的的調(diào)調(diào)制制指指數(shù)數(shù) 已調(diào)信號的振幅恒定；已調(diào)信號的振幅恒定； . 2 以以載載波波相相位位為為基基準(zhǔn)準(zhǔn)的的信信號號相相位位在在一一個(gè)個(gè)符符號號內(nèi)內(nèi)線線性性變變化化 符號交界處信號的相位是連續(xù)的。符號交界處信號的相位是連續(xù)的。 ( )cos 2 k MSKck s a stAtt T MSK信號信號 雙極性矩形不歸零脈沖雙極性矩形不歸零脈沖 h = 0.5 34 MSK的正交調(diào)制表示形式 ( )cos, 2 k MSKck s a stAtt T coscossinsin cc Atttt coscoscoscossinsin 22 kckkc

19、ss tt Atat TT 1 ss kTtkT coscossinsin 22 IcQc ss tt A btbt TT cos Ik b 2121 ss nTtnT內(nèi)內(nèi)保保持持不不變變 cos Qkk ba 222 ss nTtnT內(nèi)內(nèi)保保持持不不變變 21n b 2n b 其中，其中， 35 利用正交調(diào)制法產(chǎn)生MSK信號 36 MSK信號的功率譜密度 37 2高斯最小移頻鍵控(GMSK) n提出背景 MSK信號的相位路徑為折線，其功率譜旁瓣衰減不 夠快。 在諸如移動(dòng)通信等通信場合中，對信號帶外輻射功 率限制嚴(yán)格，而MSK無法滿足要求。 nGMSK信號的產(chǎn)生 在MSK調(diào)制器之前加入一高斯低

20、通濾波器，作為 MSK調(diào)制器的前置濾波器 高斯低通高斯低通 濾波器濾波器h(t) MSK調(diào)制器調(diào)制器 () nTs n a g tnT GMSK信號信號 雙極性不歸零雙極性不歸零 矩形脈沖序列矩形脈沖序列 () ns n a g tnT 3dB帶寬為帶寬為B ( )( )* ( ) T g tg th t 22 ( ) expH ff 38 高斯最小移頻鍵控(GMSK) s BTs BTs BTs 高斯濾波器的矩形脈沖響應(yīng)高斯濾波器的矩形脈沖響應(yīng)g(t) 39 GMSK信號的平均功率譜密度 GMSK信號功率譜特性信號功率譜特性 的改善是通過降低誤的改善是通過降低誤 比特率性能換來的比特率性能換

21、來的 前置濾波器的帶寬越窄，前置濾波器的帶寬越窄， 輸出功率越緊湊，誤輸出功率越緊湊，誤 比特率性能越差比特率性能越差 當(dāng)當(dāng)BTs=0.25時(shí)，誤比特時(shí)，誤比特 率性能下降并不嚴(yán)重。率性能下降并不嚴(yán)重。 40/133 2021-7-25 4.3 2PSK與2DPSK (2 Phase-Shift Keying) (2 Differential Phase-Shift Keying) 41/133 2021-7-25 1. 2PSK信號及其調(diào)制方法信號及其調(diào)制方法 1001 00 cos2 c Af t t m t t 2PSK st t 4.3.1 2PSK 2PSK或或BPSK（二進(jìn)制相移鍵

22、控）（二進(jìn)制相移鍵控）利用兩種相利用兩種相 位來傳輸二元符號。位來傳輸二元符號。 2PSK2PSK最常用的兩種相位：最常用的兩種相位： 0(同相同相) 或或（反相）（反相） 同一碼元已調(diào)載波初 相與未調(diào)載波初相之差 0,1 ,0 傳 傳 42/133 2021-7-25 2 cos21 1 cos20 cn PSKbb cn Af ta stnTtnT Af ta ， ， ， 2PSK信號時(shí)域表示：信號時(shí)域表示： 2 cos2 PSKc stAm tf t 或，令序列或，令序列 的雙極性二元的雙極性二元NRZ基帶信號為基帶信號為 ， n a( )m t 43/133 2021-7-25 cos

23、2 c Af t 雙極性雙極性NRZ m t m t 2 ( ) PSK st 2PSK信號的產(chǎn)生：信號的產(chǎn)生：乘積法與選擇法。乘積法與選擇法。 開關(guān)電路開關(guān)電路 2 cos2 PSKc stAm tf t 44/133 2021-7-25 復(fù)包絡(luò)復(fù)包絡(luò): ( )( )g tAm t 1 ( )()() 4 sgcgc P fPffPff 雙極性雙極性NRZ信號信號 2. 功率譜與帶寬功率譜與帶寬 2 2 sin ( ) b gb b f T PfA T f T 2 cos2 PSKc stAm tf t 45/133 2021-7-25 fP g f 02 b R 0b BR b R b R

24、 f c f cb fRcb fR 2PSK Pf 2 2 PSKb BR 形狀與形狀與2ASK的相同，但沒有離散的載波譜線。的相同，但沒有離散的載波譜線。 傳輸帶寬傳輸帶寬 2PSK又可以看作又可以看作 抑制載波后的抑制載波后的 2ASK信號，或，信號，或， 2ASK信號確實(shí)是信號確實(shí)是 2PSK信號與載波信號與載波 的疊加。的疊加。 cos2cos21cos2 ccc Am tf tAf tAm tf t 雙極性雙極性 單極性單極性 46/133 2021-7-25 3. 2PSK的相干解調(diào)的相干解調(diào) 來自來自 信道信道 向下頻移向下頻移 符號定時(shí)符號定時(shí) 基帶接收基帶接收 濾波器濾波器

25、r t m t R Gf 抽樣與抽樣與 判決判決 BPFLPF 2cos2 c f t na 圖圖5.3.3 2PSK相干解調(diào)框架相干解調(diào)框架 B 中心中心 fc B為基帶信號帶寬為基帶信號帶寬 2 cos2cos2sin2 PSK cccsc r tstn t Am tf tntf tntf t c m tAm tnt 2B 注意：注意：nc(t)的的 雙邊功率譜密度為雙邊功率譜密度為 N0 47/133 2021-7-25 1001 0 cos c At t m t t 2PSK st t na t t t t 1001 2PSK st 2cos ct 2PSK調(diào)制解調(diào)過程：調(diào)制解調(diào)過程：

26、 0 48/133 2021-7-25 4.3.2 2DPSK 2PSK無法直接應(yīng)用無法直接應(yīng)用：本地振蕩存在著：本地振蕩存在著“不確定性反相不確定性反相” 的問題：的問題：“0”與與“1”顛倒，而自身對此無法知道。顛倒，而自身對此無法知道。 2DPSK（二進(jìn)制差分相移鍵控）（二進(jìn)制差分相移鍵控）將差分編碼與將差分編碼與 2PSK相結(jié)合，解決了相結(jié)合，解決了“不確定性反相不確定性反相”的問題。的問題。 49/133 2021-7-25 例例: 設(shè)設(shè) 1 1 0 0 1 ,0 nn bd 本碼元初相與前 一碼元初相之差 ,1 0 ,0 發(fā) 發(fā) cos2 c f t t n b 1001 t m

27、t t 2 st DPSK t t n d 00 n a DPSK 實(shí)質(zhì)：用前后實(shí)質(zhì)：用前后 碼元載波相位的相對碼元載波相位的相對 變化傳數(shù)字信息變化傳數(shù)字信息 1nnn dbd 傳號差分編碼傳號差分編碼 50/133 2021-7-25 0 1 2 3 4 5 6 7 8 1 0 0 1 0 0 1 1 1 0 0 0 1 1 1 0 1 0 0 0 1 1 1 0 1 +1 -1 -1 -1 +1 +1 +1 -1 +1 0 0 0 0 0 0 0 - 0 0 - n b 1n d 相對碼相對碼 n d 絕對碼絕對碼 電平電平 n a 相位相位 n 1nn n 例例5.4 舉例說明舉例說明

28、2DPSK信號產(chǎn)生過程中各碼元的變換以信號產(chǎn)生過程中各碼元的變換以 及與載波相位變化的關(guān)系及與載波相位變化的關(guān)系 1nnn dbd ,1 0 ,0 傳 傳 絕對相位絕對相位 相對相位相對相位 通過相鄰時(shí)隙載波相位的變化與否來通過相鄰時(shí)隙載波相位的變化與否來“攜帶攜帶”信信 息：息： “1相位變化相位變化”，“0相位不變相位不變” 51/133 2021-7-25 取值取值0、1 2PSK相干相干 解調(diào)器解調(diào)器 Tb n b n d 1 n d na 模二加模二加 取值取值-1、1 取值取值0、1電平電平 轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換 圖圖5.3.5 2DPSK傳輸系統(tǒng)傳輸系統(tǒng) 取值取值0、1 取值取值-1、1 電

29、平電平 轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換 2PSK 調(diào)制器調(diào)制器 Tb n b n d 1n d n a 取值取值0 、1 模二加模二加 ( )m t ( )m t 52/133 2021-7-25 另一種重要的解調(diào)方法：另一種重要的解調(diào)方法：比較兩個(gè)相鄰時(shí)隙上信號的相位，比較兩個(gè)相鄰時(shí)隙上信號的相位， 還原出絕對碼（信息比特）還原出絕對碼（信息比特） ，而，而不需要本地振蕩不需要本地振蕩。 4. 差分相干接收差分相干接收 （非相干解調(diào)非相干解調(diào)） 圖圖5.3.6 2DPSK的差分相干解調(diào)的差分相干解調(diào) 11 cos2 nnc rtaAf t cos2 nnc r ta Af t 2 11 1 2 nnnn y tL

30、PF rtrta aA BPFLPF 延時(shí)延時(shí)Tb 抽樣抽樣 判決判決 符號定時(shí)符號定時(shí) n r t 1n rt y t n b 2 ( )st DPSK n b 0 1 0 n y 53/133 2021-7-25 1 1 +1 -1 -1 +1 1 1 0 0 -1 +1 -1 +1 0 0 與與 的關(guān)系的關(guān)系信息比特信息比特 n b y t n a 1n a n a 1n a n b 2 /2A 2 /2A 2 /2A 2 /2A 兩者相同兩者相同 兩者不同兩者不同 2 1 1 2 nn y ta aA 1nnn bdd n y 表表4.3.2 4.3.2 差分相干解調(diào)的判決準(zhǔn)則，差分相

31、干解調(diào)的判決準(zhǔn)則， 0 1 0 n y 取值取值0、1 取值取值-1、1 電平電平 轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換 2PSK 調(diào)制器調(diào)制器 Tb n b n d 1n d n a 取值取值0 、1 模二加模二加 ( )m t 54/133 2021-7-25 t c cos t n b 1 00 1 t m t t 2DPSK st t t n d 00 n a t t 相乘 t t 1001 t n r t 1n rt y t n b 0 1 0 n y 55/133 2021-7-25 習(xí)題習(xí)題 設(shè)載頻為設(shè)載頻為1800Hz，碼元速率為，碼元速率為1200波特，發(fā)送信息波特，發(fā)送信息 為為011010。試按下面

32、兩種方式畫出。試按下面兩種方式畫出2DPSK信號的波形。信號的波形。 （1）若相位偏移）若相位偏移 代表代表“0”， 代表代表“1”； （2）若相位偏移）若相位偏移 代表代表“0”， 代表代表“1”。 0 180 90 270 解：解： 18003 1200 bit/s2 bc cb TfHz TR （1） 0 1 1 0 1 0 n d 2DPSK st 00 1801 56/133 2021-7-25 （2） 0 1 1 0 1 0 2DPSK st 900 2701 n d 57/133 2021-7-25 4.4 QPSK與DQPSK 58/133 2021-7-25 cos 21 Q

33、PSKcnss stAf tnTtnT 42 ,2 k Mk 取值有四種可能，以傳送四元符號。取值有四種可能，以傳送四元符號。 n 0 2 n m t M :0,1,2 3wherem t ， 5.4.1 QPSK5.4.1 QPSK信號的基本原理信號的基本原理 1. QPSK信號信號 QPSK或或4PSK（四進(jìn)制相移鍵控）：（四進(jìn)制相移鍵控）： （1 1）采用了）采用了4 4種相位；種相位； （2 2）采用了正交的載波。）采用了正交的載波。 （00 ，01，11，10 ） 四元符號四元符號 59/133 2021-7-25 QPSK的兩種相位關(guān)系：的兩種相位關(guān)系： A方式：方式：B方式：方式

34、： 0 0 5 4 4 3 4 5 4 7 4 （QPSK的兩套相位值）的兩套相位值） 0 2 3 2 后面討論后面討論B方式。其實(shí)，兩種方式只相差方式。其實(shí)，兩種方式只相差 （即（即 ）454 格雷碼好處：格雷碼好處：相鄰相位對應(yīng)的符號中只有相鄰相位對應(yīng)的符號中只有1 1位不同，相位位不同，相位 錯(cuò)誤通常只導(dǎo)致有錯(cuò)誤通常只導(dǎo)致有1 1個(gè)比特的損失。個(gè)比特的損失。 60 四相移相鍵控 ( )cos() ici s tAt coscossinsin icic Att ( )cos( )sin 2 cc A I ttQ tt ( )2cos i I t ( )2sin i Q t ( )( ) 1

35、I tQ t 、 同相支路同相支路 正交支路正交支路 B方式下，方式下， QPSK：兩路正交：兩路正交2PSK合成合成 61 四相移相鍵控(QPSK) 62/133 2021-7-25 t c cos 1 0 0 1 357 44 6 02 4244 n a I mt Q mt t c cos t c sin cos Ic mtt sin Qc mtt tsQPSK 7 4 yxyx cos2 sin2 QPSKIc Qc stmtf t mtf t 3 4 B方式：方式： 恒包絡(luò)恒包絡(luò) 最大相位調(diào)變?yōu)樽畲笙辔徽{(diào)變?yōu)?63/133 2021-7-25 cos2 Ic mtf t sin2 Qc

36、 mtf t QPSK st n a 0n b 1n b I mt Q mt 3 4 5 4 4 7 4 5 4 3 4 3 4 357 44 6 02 4244 t c cos 64 四相移相鍵控(QPSK) nQPSK信號的功率譜密度：兩路2PSK信號功率譜密度 的線性疊加 2 2 () 4 PSKbcbc A PfPffPff 22. sb for QPSKAATT, ，, ， 2 2 QPSKbcbc A PfPffPff 2 22 sinc2sinc2 2 b cbcb A T ffTffT 2 where()sinc. bss PfTfT QPSK調(diào)制相位選擇法 相位選擇法產(chǎn)生QP

37、SK信號的組成方框圖如圖所示。圖中 ，四相載波發(fā)生器分別送出調(diào)相所需的四種不同相位 的載波。按串/并變換器輸出的雙比特碼元的不同，邏 輯選相電路輸出相應(yīng)相位的載波。 66 四相移相鍵控(QPSK) 2 22 PSKsb BRR 2 QPSKsb BRR 67/133 2021-7-25 /2 sb RR 2 Ts BR 1/ / b T R bits s Hz B f cs fR cs fR QPSK Pf c f 0 T B 0 fP g f s R s R QPSK每個(gè)時(shí)隙傳輸兩每個(gè)時(shí)隙傳輸兩 比特，頻帶利用率是比特，頻帶利用率是 2PSK的兩倍。的兩倍。 68/133 2021-7-25

38、 例例 假定假定QPSK系統(tǒng)的輸入二進(jìn)制序列為系統(tǒng)的輸入二進(jìn)制序列為011111011000, , 試說明試說明(1)(1)相應(yīng)的載波相位相應(yīng)的載波相位( (B方式方式) )序列序列;(2);(2)同相與同相與 正交支路的比特序列正交支路的比特序列;(3);(3)傳輸速率為傳輸速率為4800bps時(shí)需要時(shí)需要 的帶寬的帶寬. . 解解: 四元符號序列四元符號序列: 01 11 11 01 10 00 (1) 載波相位載波相位: (2) 同相支路同相支路: 1 1 1 1 0 0 正交支路正交支路: 0 1 1 0 1 0 (3)帶寬帶寬: 11 01 00 10 I m t Q mt 4 7

39、4 3 4 5 4 1 0 01 7735 , 444444 /22400 sb RRBaud 24800 QPSKs BRHz 69/133 2021-7-25 4.4.2 QPSK的調(diào)制解調(diào)方法的調(diào)制解調(diào)方法 1. 調(diào)制解調(diào)方法調(diào)制解調(diào)方法 基于基于“QPSK等效于兩路正交的等效于兩路正交的2PSK之和之和”的想法：的想法： 調(diào)制器：調(diào)制器： n a 0n b 1n b cos2 c f t cos2 2 Inc A af t sin2 2 Qnc A af t QPSK信號信號 基帶脈沖基帶脈沖 成型成型 基帶脈沖基帶脈沖 成型成型 串串/并并 轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換 cos2sin2 2 QPSKIncQnc A staf taf t 速率減半速率減半 速率減半速率減半 2 In A a 2 Qn A a 2 b R