現(xiàn)代通信原理教程第6章

1、2成都信息工程學(xué)院通信系：王春圃成都信息工程學(xué)院通信系：王春圃數(shù)字調(diào)制的數(shù)字調(diào)制的 用數(shù)字基帶信號(hào)用數(shù)字基帶信號(hào)( (因幅度取值有限而可視作開關(guān)信號(hào)因幅度取值有限而可視作開關(guān)信號(hào)) )去去鍵控高頻正弦載波的振幅、頻率或相位達(dá)調(diào)制目鍵控高頻正弦載波的振幅、頻率或相位達(dá)調(diào)制目的的（頻譜搬移）（頻譜搬移）！ 振幅鍵控振幅鍵控(ASK)(ASK) 移頻鍵控移頻鍵控(FSK)(FSK) 移相鍵控移相鍵控絕對(duì)移相絕對(duì)移相（PSKPSK）相對(duì)移相相對(duì)移相（DPSKDPSK）3成都信息工程學(xué)院通信系：王春圃成都信息工程學(xué)院通信系：王春圃n解調(diào)方式解調(diào)方式 相干解調(diào)法相干解調(diào)法 非相干解調(diào)法非相干解調(diào)法n抗噪聲

2、性能抗噪聲性能加性噪聲加性噪聲 解調(diào)波形失真解調(diào)波形失真 數(shù)字識(shí)別器數(shù)字識(shí)別器（抽樣判決器）（抽樣判決器）再生數(shù)據(jù)再生數(shù)據(jù)“誤碼誤碼”要求要求Pe結(jié)果式結(jié)果式(注注: 接收已調(diào)波的形式及解調(diào)方案接收已調(diào)波的形式及解調(diào)方案不同不同, 則則Pe的結(jié)果也不一樣的結(jié)果也不一樣)4成都信息工程學(xué)院通信系：王春圃成都信息工程學(xué)院通信系：王春圃5成都信息工程學(xué)院通信系：王春圃成都信息工程學(xué)院通信系：王春圃(1) (1) 關(guān)于關(guān)于2ASK2ASK信號(hào)信號(hào)ncsntnTtgatecos)()(0已調(diào)信號(hào)v 信號(hào)表達(dá)式信號(hào)表達(dá)式v OOKOOK( (通斷鍵控通斷鍵控) ) 用的最多且最簡(jiǎn)用的最多且最簡(jiǎn)2ASK 用

3、用1 1或或0 0控制載波的有無(wú)控制載波的有無(wú)PPatAatsncnk101cos)(00tttscccoscos)(tttscccoscos)(0發(fā)發(fā)“1”1”時(shí)時(shí)發(fā)發(fā)“0”0”時(shí)時(shí)6成都信息工程學(xué)院通信系：王春圃成都信息工程學(xué)院通信系：王春圃 (2) 2ASK(2) 2ASKq 調(diào)制器調(diào)制器OOK調(diào)制器調(diào)制器 )cos(tc開關(guān)s(t)eo(t)s(t)eo(t)cos(tc線性調(diào)制器線性調(diào)制器SystemView00100.e-3100.e-3200.e-3200.e-3300.e-3300.e-3400.e-3400.e-3500.e-3500.e-3-1-500.e-30500.e-

4、31A m p l i tu d eTime in SecondsSink 300100110117成都信息工程學(xué)院通信系：王春圃成都信息工程學(xué)院通信系：王春圃q 解調(diào)器解調(diào)器 非相干接收機(jī)非相干接收機(jī)BPFBPF整流整流LPFLPF抽樣抽樣判決判決輸入輸入輸出輸出定時(shí)定時(shí) 相干接收機(jī)相干接收機(jī) BPFBPFLPFLPF抽樣抽樣判決判決輸入輸入輸出輸出定時(shí)定時(shí)cosct8成都信息工程學(xué)院通信系：王春圃成都信息工程學(xué)院通信系：王春圃O(shè)OKOOK信號(hào)功率譜圖形信號(hào)功率譜圖形 特點(diǎn)：理論上譜寬特點(diǎn)：理論上譜寬，但有效帶寬，但有效帶寬 B B2R2RB B 2f2fs sPs(f)fsf2fs-fs-

5、2fs0PE(f)ffCfC-fsfc+fs0-fC-fC+fs-fC-fs9成都信息工程學(xué)院通信系：王春圃成都信息工程學(xué)院通信系：王春圃10成都信息工程學(xué)院通信系：王春圃成都信息工程學(xué)院通信系：王春圃 (1) (1)2FSK2FSK信號(hào)表達(dá)式信號(hào)表達(dá)式tnTtgatnTtgatSnsnnsnFSK212cos )(cos )()(tnTtgatnTtgatSnsnnsnFSK212cos )(cos )()(cos)cos()()cos()(021ttAttsttsnn=cos)cos()()cos()(021ttAttsttsnncos)cos()()cos()(021ttAttsttsn

6、n=發(fā)發(fā)“1”時(shí)時(shí)發(fā)發(fā)“0”時(shí)時(shí)PPaPPaaaffnnnn，的反碼為110110,2,2221111成都信息工程學(xué)院通信系：王春圃成都信息工程學(xué)院通信系：王春圃 (2) 2FSK (2) 2FSK調(diào)制器調(diào)制器 S（t）f2f1門門1門門2倒相2FSKS（t）f1f22FSKS（t）SystemView0050.e-350.e-3100.e-3100.e-3150.e-3150.e-3200.e-3200.e-3250.e-3250.e-3-1-500.e-30500.e-31A m p litu d eT i me i n SecondsSi nk 20111112成都信息工程學(xué)院通信系：王

7、春圃成都信息工程學(xué)院通信系：王春圃 (3) (3)功率譜密度功率譜密度-8-6-4-20246800.20.40.60.81基帶譜基帶譜2FSK2FSK信號(hào)帶寬信號(hào)帶寬: :B=2Bb+|f2-f1| =2fs +|f2-f1|(Bb=fs 基帶帶寬基帶帶寬) ) 2FSK2FSK為為兩兩不同載頻的不同載頻的OOKOOK信號(hào)之和信號(hào)之和e e0 0（t t）=e=e0101（t t）+e+e0202（t t）功率譜功率譜（僅連續(xù)譜（僅連續(xù)譜）如右如右-8-6-4-20246800.20.40.60.811.21.4頻帶譜頻帶譜具體功率具體功率譜密度草譜密度草圖見教材圖見教材P137P13713

8、成都信息工程學(xué)院通信系：王春圃成都信息工程學(xué)院通信系：王春圃 (4) 2FSK (4) 2FSK解調(diào)器解調(diào)器 u分離濾波法分離濾波法u 原理原理 e0（t）= e01（t） + e02（t） 收端先分離兩收端先分離兩00K并分別解調(diào)、再比較并分別解調(diào)、再比較 判決得結(jié)果數(shù)據(jù)判決得結(jié)果數(shù)據(jù)u 分類：分類：非相干、相干非相干、相干( (方框原理圖見教材方框原理圖見教材 ) )u差分檢波法差分檢波法（不專介）（不專介）u過零檢測(cè)法過零檢測(cè)法 Ts內(nèi)載頻不同則過零次數(shù)也不同內(nèi)載頻不同則過零次數(shù)也不同 據(jù)此解調(diào)據(jù)此解調(diào)2FSK14成都信息工程學(xué)院通信系：王春圃成都信息工程學(xué)院通信系：王春圃15成都信息工

9、程學(xué)院通信系：王春圃成都信息工程學(xué)院通信系：王春圃 用用0 00 0和和1801800 0相位相位的載波表的載波表1 1和和0 0 時(shí)域表達(dá)式：時(shí)域表達(dá)式： (1) (1) 2PSK2PSK信號(hào)表達(dá)式信號(hào)表達(dá)式tnTtgatScnsnBPSKcos)()(e0（t）=、的矩形脈沖、寬度為一般為幅度是0),cos(cos)(1)(iiccBPSKstttSTtge0（t）=CosCosc ct t （0 0相）相） 發(fā)發(fā)“1”1”時(shí)時(shí)coscosc ct t（ 相）相） 發(fā)發(fā)“0”0”時(shí)時(shí)、的矩形脈沖、寬度為一般為幅度是0),cos(cos)(1)(iiccBPSKstttSTtg=PPaFSK

10、ASKann1 , 1, 1、不同于+1 P-1 1-P16成都信息工程學(xué)院通信系：王春圃成都信息工程學(xué)院通信系：王春圃 (2) 2PSK (2) 2PSK調(diào)制器調(diào)制器 電平轉(zhuǎn)換器載波發(fā)生器二進(jìn)制單極NRZ雙極NRZ已調(diào)信號(hào)Acos2fct 相乘法產(chǎn)生相乘法產(chǎn)生 數(shù)字選相器數(shù)字選相器K倒相器0 0相相 相相載波發(fā)載波發(fā)生器生器選相開關(guān)選相開關(guān)S S（t t）e e0 0（t t）17成都信息工程學(xué)院通信系：王春圃成都信息工程學(xué)院通信系：王春圃 (3) 2PSK (3) 2PSK解解調(diào)器調(diào)器 B.P.FL.P.F抽樣判決載波已調(diào)信號(hào)C（t）18成都信息工程學(xué)院通信系：王春圃成都信息工程學(xué)院通信系

11、：王春圃( (相位比較法相位比較法) )：B.P.F鑒相器抽樣判決載波已調(diào)信號(hào)C（t）19成都信息工程學(xué)院通信系：王春圃成都信息工程學(xué)院通信系：王春圃20成都信息工程學(xué)院通信系：王春圃成都信息工程學(xué)院通信系：王春圃nnnabb1差分差分編碼編碼載波載波發(fā)生器發(fā)生器二進(jìn)信息二進(jìn)信息（絕對(duì)碼）（絕對(duì)碼） 雙極性雙極性 相對(duì)碼相對(duì)碼2DPSK信號(hào)信號(hào)2DPSK2DPSK調(diào)制器調(diào)制器21成都信息工程學(xué)院通信系：王春圃成都信息工程學(xué)院通信系：王春圃帶通帶通低通低通抽樣抽樣判決器判決器碼（反）碼（反）變換器變換器DPSK信號(hào)信號(hào)abcdef二進(jìn)制二進(jìn)制信息碼信息碼位定時(shí)位定時(shí)本地載波本地載波2DPSK2D

12、PSK解調(diào)器解調(diào)器22成都信息工程學(xué)院通信系：王春圃成都信息工程學(xué)院通信系：王春圃DPSK信號(hào)信號(hào)abcde二進(jìn)制二進(jìn)制信息信息位定時(shí)位定時(shí)帶通帶通低通低通抽樣抽樣判決器判決器延遲延遲Ts23成都信息工程學(xué)院通信系：王春圃成都信息工程學(xué)院通信系：王春圃 (4) (4) 功譜密度功譜密度（類似（類似ASKASK的）的） )()(41)(cscsEffPffPfP基帶信號(hào)是雙極性不歸零波形，且基帶信號(hào)是雙極性不歸零波形，且P=1/2P=1/2)()(4| )(| )(|41)(2222scscsccsETffSaTffSaTffGffGffP則：)()(4| )(| )(|41)(2222scsc

13、sccsETffSaTffSaTffGffGffP則：24成都信息工程學(xué)院通信系：王春圃成都信息工程學(xué)院通信系：王春圃25成都信息工程學(xué)院通信系：王春圃成都信息工程學(xué)院通信系：王春圃設(shè)碼元寬度設(shè)碼元寬度T Ts s，則：，則：-2ASK-2ASK，2PSK2PSK的頻帶利用率一致的頻帶利用率一致-2-2FSKFSK頻帶利用率最低頻帶利用率最低 B2FSK=f2 f1 + 2/Ts 2BbB2ASK= B2PSK = 2/Ts =2Bb26成都信息工程學(xué)院通信系：王春圃成都信息工程學(xué)院通信系：王春圃名名 稱稱PePer r關(guān)系關(guān)系相干相干OOKOOK非相干非相干OOKOOK相干相干2FSK2FS

14、K非相干非相干2FSK2FSK相干相干2PSK2PSK差分相干差分相干2DPSK2DPSK同步檢測(cè)同步檢測(cè)2DPSK2DPSK27成都信息工程學(xué)院通信系：王春圃成都信息工程學(xué)院通信系：王春圃 相干解調(diào)性能優(yōu)于非相干相干解調(diào)性能優(yōu)于非相干 相同相同P Pe e下，下，2PSK2PSK對(duì)對(duì)r r的要求最小、的要求最小、 2FSK2FSK次之、次之、 2ASK2ASK要求最高要求最高（都相差（都相差3 3dBdB） 相同相同r r下，相干解調(diào)下，相干解調(diào)2 2PSKPSK的的P Pe e最低最低（抗噪聲性（抗噪聲性 能最好）能最好）結(jié)結(jié) 論論28成都信息工程學(xué)院通信系：王春圃成都信息工程學(xué)院通信系：

15、王春圃 2ASK2ASK優(yōu)于優(yōu)于2FSK2FSK優(yōu)于優(yōu)于2PSK2PSK優(yōu)于優(yōu)于2 2DPSKDPSK（由它（由它們的調(diào)制器及接收機(jī)方框圖可見）們的調(diào)制器及接收機(jī)方框圖可見） 相干接收機(jī)設(shè)備較復(fù)雜相干接收機(jī)設(shè)備較復(fù)雜（因（因C(t)C(t)的提取困難）的提取困難） 29成都信息工程學(xué)院通信系：王春圃成都信息工程學(xué)院通信系：王春圃30成都信息工程學(xué)院通信系：王春圃成都信息工程學(xué)院通信系：王春圃31成都信息工程學(xué)院通信系：王春圃成都信息工程學(xué)院通信系：王春圃 數(shù)學(xué)描述數(shù)學(xué)描述 特點(diǎn)特點(diǎn)（1 1）功率譜由來(lái)與）功率譜由來(lái)與2ASK2ASK的的相似相似（2 2）相同）相同R Rb b時(shí)，帶寬是時(shí)，帶寬

16、是2 2ASKASK的的N N倍倍MncnsnMASKPMPatCosnTtgatS10 )()(1其中：缺點(diǎn)缺點(diǎn): :抗干擾，抗衰落能力差！抗干擾，抗衰落能力差！少用！少用！MncnsnMASKPMPatCosnTtgatS10 )()(1其中：32成都信息工程學(xué)院通信系：王春圃成都信息工程學(xué)院通信系：王春圃33成都信息工程學(xué)院通信系：王春圃成都信息工程學(xué)院通信系：王春圃多頻制系統(tǒng)的組成方框圖多頻制系統(tǒng)的組成方框圖(P161)信道接收濾波器帶通f1檢波器帶通f2檢波器帶通fN檢波器抽樣判決器邏輯電路邏輯電路f1門電路1f2門電路2fN門電路N相加器串/并變換12M輸入輸入輸出輸出發(fā)端發(fā)端收端

17、收端34成都信息工程學(xué)院通信系：王春圃成都信息工程學(xué)院通信系：王春圃35成都信息工程學(xué)院通信系：王春圃成都信息工程學(xué)院通信系：王春圃 QPSKQPSK矢量圖及相位選擇矢量圖及相位選擇( (教材教材P164P164 165)165) 1 01 10 10 0參考相位參考相位 參考相位參考相位1 10 10 01 045450 0a a方式方式b b方式方式雙比特碼雙比特碼 n n雙比特碼雙比特碼 n n0 00 00 00 01 11 145450 00 10 190900 00 10 11351350 01 01 02702700 00 00 02252250 01 11 11801800 0

18、1 01 03153150 036成都信息工程學(xué)院通信系：王春圃成都信息工程學(xué)院通信系：王春圃q 調(diào)制器調(diào)制器q 數(shù)字選相法數(shù)字選相法 選相開關(guān)移相器載波發(fā)生器二元基帶信號(hào)0QPSK串/并變換/4/2 /23 /2 037成都信息工程學(xué)院通信系：王春圃成都信息工程學(xué)院通信系：王春圃q 正交調(diào)制法正交調(diào)制法 38成都信息工程學(xué)院通信系：王春圃成都信息工程學(xué)院通信系：王春圃 脈沖插入法脈沖插入法分頻主振22B.P.F串/并變換邏輯控制/2推動(dòng)推動(dòng)QPSK39成都信息工程學(xué)院通信系：王春圃成都信息工程學(xué)院通信系：王春圃q 解調(diào)器解調(diào)器正交正交相干相干解調(diào)解調(diào) 積分積分Q(t)I(t)QPSK載波恢復(fù)/2ASinctACosct位定時(shí)恢復(fù)判決判決并/串變換二進(jìn)制40成都信息工程學(xué)院通信系：王春圃成都信息工程學(xué)院通信系：王春圃41成都信息工程學(xué)院通信系：王春圃成都信息工程學(xué)院通信系：王春圃nn n與雙比特碼間關(guān)系：與雙比特碼間關(guān)系： 令：令： n n = = K K K-1K-1 - - K K與與 K-1K-1表相鄰雙比特碼對(duì)應(yīng)的載波表相鄰雙比特碼對(duì)應(yīng)的載波初相初相 則：則：4 4進(jìn)制狀態(tài)進(jìn)制狀態(tài)雙比特碼雙比特碼n n = = K K K-1K-1a a方式方式b b方式方式0 00 00 00 00 04545