電子科大通信原理第5章 基本的數(shù)字頻帶傳輸復(fù)習(xí)

1、1/652021-12-21本章要求：本章要求：1. 掌握掌握 2ASK、 2FSK 、2PSK、2DPSK的調(diào)制原理和解調(diào)的調(diào)制原理和解調(diào)方法，會(huì)畫各種已調(diào)信號(hào)的功率譜、會(huì)計(jì)算各種已調(diào)信號(hào)方法，會(huì)畫各種已調(diào)信號(hào)的功率譜、會(huì)計(jì)算各種已調(diào)信號(hào)的帶寬（包括無(wú)的帶寬（包括無(wú)ISI系統(tǒng)）。會(huì)畫系統(tǒng)）。會(huì)畫2ASK、 2FSK 、 2PSK、2DPSK、QPSK信號(hào)波形；信號(hào)波形； 2. 了解了解 QPSK的調(diào)制原理和解調(diào)方法，會(huì)畫的調(diào)制原理和解調(diào)方法，會(huì)畫 QPSK 的功率的功率譜、會(huì)計(jì)算譜、會(huì)計(jì)算QPSK的帶寬（包括無(wú)的帶寬（包括無(wú)ISI系統(tǒng)）。掌握系統(tǒng)）。掌握QPSK的的星座圖。星座圖。3. 掌握

2、數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的差錯(cuò)率的計(jì)算方法掌握數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的差錯(cuò)率的計(jì)算方法 (OOK, BPSK, BFSK ， 2DPSK，QPSK, OQPSK)；會(huì)比較各系統(tǒng)的性能；會(huì)比較各系統(tǒng)的性能優(yōu)劣（可靠性和有效性）。優(yōu)劣（可靠性和有效性）。第第5 5章章 基本的數(shù)字頻帶傳輸基本的數(shù)字頻帶傳輸2/652021-12-21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(hào)的方法。在帶通信道上傳輸數(shù)字信號(hào)的方法。圖圖5.0 二元二元ASK、FSK與與PSK的信號(hào)波形的信號(hào)波形 3/652021-12-21數(shù)字頻帶調(diào)制數(shù)字頻帶調(diào)制傳輸媒介傳輸媒介(信道信道)數(shù)字頻帶解調(diào)數(shù)字頻帶解調(diào) m t m t s t

3、r ts tn t調(diào)制信號(hào)調(diào)制信號(hào)已調(diào)帶通信號(hào)已調(diào)帶通信號(hào)數(shù)字基帶信號(hào)數(shù)字基帶信號(hào)數(shù)字基帶信號(hào)數(shù)字基帶信號(hào)帶通信號(hào)帶通信號(hào)數(shù)字載波系統(tǒng)模型：數(shù)字載波系統(tǒng)模型： n t4/652021-12-21已調(diào)帶通信號(hào)已調(diào)帶通信號(hào): 的譜的譜:( ) s t 1/2ccS fG ffGff或功率譜或功率譜: 1/4 sgcgcPfPffPff : G fF g t其中 PSDgPfg t是的2( )( )cos2( )( )cos2( )sin2Re ( )ccccscjf ts ta tf ttx tf tx tf tg t e( )( )( )( )( )jtcsg ta t ex tjx t5/65

4、2021-12-215.1.1 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(lái)傳輸載波的振幅來(lái)傳輸0或或1符號(hào)。符號(hào)。 1. 2ASK信號(hào)及其調(diào)制方法信號(hào)及其調(diào)制方法 圖圖5.1.1 2ASK（或（或OOK）信號(hào)的波形）信號(hào)的波形 通斷鍵控通斷鍵控或或啟閉鍵控啟閉鍵控5.1 2ASK 2ASK6/652021-12-21復(fù)包絡(luò)復(fù)包絡(luò):( )( )g tAm t 2cos2ASKcstAm tf t 2cos2,0,cASKAf tst傳號(hào)空號(hào)信號(hào)在信號(hào)在第第n個(gè)碼元個(gè)碼元可以表示為：可以表示為： 2ASK信號(hào)時(shí)域表示：信號(hào)時(shí)

5、域表示：（a）乘積法）乘積法 （b）開關(guān)法（鍵控法）開關(guān)法（鍵控法） tm 2 ASKstcos2cAf t乘法器乘法器單極性不單極性不歸零信號(hào)歸零信號(hào)cos2cAf t tm 2 ASKst載波產(chǎn)生載波產(chǎn)生圖圖5.1.2 2ASK調(diào)制框圖調(diào)制框圖 7/652021-12-212. 包絡(luò)檢波解調(diào)方法包絡(luò)檢波解調(diào)方法 2 ASKst na 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 n t r t y t定時(shí)信號(hào)定時(shí)信號(hào)輸出輸出圖圖 5.1.3 2ASK包絡(luò)檢波解調(diào)框圖包絡(luò)檢波解調(diào)框圖 2 ASKir tstnt( )m t帶寬帶寬B帶寬帶寬2BB=Rb帶寬帶寬2B8

6、/652021-12-21系統(tǒng)的誤碼率：系統(tǒng)的誤碼率： /412ePe定義信噪比：定義信噪比： 2202(2)2BPFnAAN B大信噪比時(shí)，大信噪比時(shí)，小信噪比時(shí)，小信噪比時(shí)，包絡(luò)檢波器抗噪性能急劇下降，系統(tǒng)無(wú)包絡(luò)檢波器抗噪性能急劇下降，系統(tǒng)無(wú)法正常工作。此稱為法正常工作。此稱為門限效應(yīng)。門限效應(yīng)。，得最佳誤碼率，得最佳誤碼率PeBPFbBR0)/24(/1212bNeEPee最佳性能指標(biāo)，用最佳性能指標(biāo)，用于提供宏觀指導(dǎo)于提供宏觀指導(dǎo)9/652021-12-215.1.2 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 2cos2ASKcstAm tf t 222sin

7、( )44bbgbA TfTAPfffT1( )()()4sgcgcP fPffPff單極性單極性NRZ信號(hào)信號(hào)10/652021-12-21 fPgf02bRbBRbRbRfcfcbfRcbfR fPsT2bBR11/652021-12-21當(dāng)作無(wú)當(dāng)作無(wú) ISI 濾波時(shí)濾波時(shí) (如如 作升余弦譜濾波）作升余弦譜濾波）02211TbBBfR接收機(jī)須是相干解調(diào)接收機(jī)須是相干解調(diào) gPff00f01BffcfcfBcfB sPf012/652021-12-215.2.1 基本原理基本原理 2FSK或或BFSK（二進(jìn)制頻移鍵控）（二進(jìn)制頻移鍵控）鍵控正弦載波的鍵控正弦載波的頻率來(lái)傳輸二元符號(hào)。頻率來(lái)

8、傳輸二元符號(hào)。 1. 2FSK信號(hào)及其調(diào)制方法信號(hào)及其調(diào)制方法 1001 tmt tsFSKt5.2 2FSK2FSK 13/652021-12-21 120cos2,11cos2,0nFSKbbnAf tastnTtnTAf ta 2FSK信號(hào)時(shí)域表示：信號(hào)時(shí)域表示：也可以表示為（相當(dāng)于兩路也可以表示為（相當(dāng)于兩路OOK）：）： 210cos2cos2FSKstAm tf tAm tf t14/652021-12-21圖圖5.2.2 2FSK信號(hào)的時(shí)域波形及其互補(bǔ)信號(hào)的時(shí)域波形及其互補(bǔ)OOK特點(diǎn)特點(diǎn) 15/652021-12-21 2FSK信號(hào)的產(chǎn)生：信號(hào)的產(chǎn)生：2. *相位連續(xù)性相位連續(xù)性

9、 相位不連續(xù)相位不連續(xù)相位連續(xù)相位連續(xù)相位不連續(xù)的信號(hào)占據(jù)很多的頻帶，應(yīng)該盡量避免相位不連續(xù)的信號(hào)占據(jù)很多的頻帶，應(yīng)該盡量避免 16/652021-12-213. 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))適合于頻差較大的場(chǎng)合1010yy判決：若判發(fā)“”，否則 判發(fā)“ ” km tBPF(f1)BPF(f0)整流整流整流整流LPFLPF抽樣判決抽樣判決包絡(luò)檢波器包絡(luò)檢波器包絡(luò)檢波器包絡(luò)檢波器 2FSKst輸出輸出 1y t 0yt 0r t 1r t定時(shí)信號(hào)定時(shí)信號(hào) na圖圖5.2.4 FSK信號(hào)的包絡(luò)檢波接收框圖信號(hào)的包

10、絡(luò)檢波接收框圖 km tW=2RbW=2Rb17/652021-12-21/212ePe其中，其中，BPF的輸出信噪比的輸出信噪比 2220(2)(2)nBPFAAN B系統(tǒng)的誤碼率：系統(tǒng)的誤碼率： 大信噪比時(shí)，大信噪比時(shí)，小信噪比時(shí)，小信噪比時(shí)，包絡(luò)檢波器抗噪性能急劇下降，系統(tǒng)無(wú)包絡(luò)檢波器抗噪性能急劇下降，系統(tǒng)無(wú)法正常工作。此稱為法正常工作。此稱為門限效應(yīng)。門限效應(yīng)。時(shí)，得最佳誤碼率時(shí)，得最佳誤碼率BPFbBR0(/)/212bENePe18/652021-12-215.2.2 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(hào)的功率譜的相加，信號(hào)的功率譜的相加， f1f1bfR0b

11、fR 2FSKPf0f2FSKB傳輸帶寬傳輸帶寬：2102FSKbBffR19/652021-12-21圖圖5.2.8 FSK信號(hào)功率譜示意圖信號(hào)功率譜示意圖 一般：一般：102bffR20/652021-12-21當(dāng)作無(wú)當(dāng)作無(wú) ISI 濾波時(shí)濾波時(shí) (如如 作升余弦譜濾波）作升余弦譜濾波）f2fBf 2Bf 11f gPff00f01Bf21210212211TbBffBfffffR sPf發(fā)發(fā)1發(fā)發(fā)021/652021-12-211. 2PSK信號(hào)及其調(diào)制方法信號(hào)及其調(diào)制方法 100100coscAtt m tt 2 PSKstt5.3.1 2PSK 2PSK或或BPSK（二進(jìn)制相移鍵控）

12、（二進(jìn)制相移鍵控）利用兩種相利用兩種相位來(lái)傳輸二元符號(hào)。位來(lái)傳輸二元符號(hào)。 2PSK2PSK最常用的兩種最常用的兩種相位：相位：0 0 或或 5.3 2PSK2PSK與與2DPSK2DPSK22/652021-12-21 2cos211cos20cnPSKbbcnAf t astnTtnTAf t a ， 2PSK信號(hào)時(shí)域表示：信號(hào)時(shí)域表示： 2cos2PSKcstAm 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(hào)為基帶信號(hào)為 ， na( )m tcos2cf t01相0相0（未調(diào)載波初相）（未調(diào)載波初相）信號(hào)矢量圖：信號(hào)矢量圖：12相“”02相“”cos2cf t23

13、/652021-12-21注意：注意：“同相同相”與與“反相反相”是相對(duì)于當(dāng)前時(shí)隙的未是相對(duì)于當(dāng)前時(shí)隙的未調(diào)載波相位而言的：調(diào)載波相位而言的： 24/652021-12-212( )( )cosPSKcstAm ttcosccAt雙極性雙極性 m t m t2( )PSKst 2PSK信號(hào)的產(chǎn)生：信號(hào)的產(chǎn)生：乘積法與選擇法。乘積法與選擇法。 25/652021-12-21復(fù)包絡(luò)復(fù)包絡(luò):( )( )g tAm t1( )()()4sgcgcP fPffPff雙極性雙極性NRZ信號(hào)信號(hào)2. 功率譜與帶寬功率譜與帶寬 2( )( )cosPSKcstAm tt22sin( )bgbbf TPfA T

14、f T26/652021-12-21 fPgf02bR0bBRbRbRfcfcbfRcbfR 2PSKPf22PSKbBR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 2PSK2PSK又可以看作抑制載波后的又可以看作抑制載波后的2ASK2ASK信號(hào)，或，信號(hào)，或，2ASK2ASK信號(hào)確實(shí)是信號(hào)確實(shí)是2PSK2PSK信號(hào)與載波的疊加。信號(hào)與載波的疊加。 27/652021-12-21當(dāng)作無(wú)當(dāng)作無(wú) ISI濾波時(shí)濾波時(shí) (如如 作升余弦譜濾波）作升余弦譜濾波）02211TbBBfRfcfcfBcfB sPff00f01Bf gPf28/65202

15、1-12-213. 2PSK的相干解調(diào)的相干解調(diào) 來(lái)自來(lái)自信道信道向下頻移向下頻移符號(hào)定時(shí)符號(hào)定時(shí)基帶接收基帶接收濾波器濾波器 r t m t RGf抽樣與抽樣與判決判決BPFLPF2cos2cf 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fcB為基帶信號(hào)帶寬為基帶信號(hào)帶寬 2cos2cos2sin2PSKcccscr tstn tAm tf tntf tntf t cm tAm tnt2B注意：注意：n nc c(t)(t)的雙邊功率譜密度為的雙邊功率譜密度為 N029/652021-12-21 雙極性雙極性NRZ向上向上頻移頻移基帶接收基帶接收濾波器濾波器 m t

16、 0nt抽樣與抽樣與判決判決BPFLPFcos2cAf t naB2B na基帶發(fā)送基帶發(fā)送濾波器濾波器向下向下頻移頻移2cos2cf tAWGN頻頻帶信道帶信道 CAm tnt4. 誤碼性能誤碼性能 2PSK的等效基帶傳輸系統(tǒng)的等效基帶傳輸系統(tǒng)： Cm tAm tnt符號(hào)定時(shí)符號(hào)定時(shí)圖圖5.3.4 2PSK傳輸系統(tǒng)與傳輸系統(tǒng)與等效等效AWGN基帶信道基帶信道 AWGN基基帶信道帶信道 Am t Cnt CAm tnt0/2N0N（n nc c(t)(t)的雙邊功率譜密度）的雙邊功率譜密度）30/652021-12-21LPF接收系統(tǒng)接收系統(tǒng)（帶寬（帶寬 ）： 匹配濾波器接收系統(tǒng)：匹配濾波器接

17、收系統(tǒng)： 2PSK信號(hào)的平均碼元能量：信號(hào)的平均碼元能量：220cos22bTbbCA TEAf tdt0bbEPQN1/LPFbbBRT02bbEPQN 評(píng)述：評(píng)述：(1) 2PSK系統(tǒng)與雙極性系統(tǒng)與雙極性NRZ基帶傳輸系統(tǒng)的抗噪性能相同；基帶傳輸系統(tǒng)的抗噪性能相同；(2) 2PSK的抗噪性能比的抗噪性能比2ASK、2FSK好，好，(3) 但這種系統(tǒng)需要進(jìn)行載波同步，其復(fù)雜度要高出許多。但這種系統(tǒng)需要進(jìn)行載波同步，其復(fù)雜度要高出許多。 31/652021-12-215.3.2 2DPSK 2PSK無(wú)法直接應(yīng)用無(wú)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

18、題：“0”與與“1”顛倒，而自身對(duì)此無(wú)法知道。顛倒，而自身對(duì)此無(wú)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相相結(jié)合，解決了結(jié)合，解決了“不確定性反相不確定性反相”的問題。的問題。 32/652021-12-212DPSK2DPSK信號(hào)其實(shí)是傳輸信號(hào)其實(shí)是傳輸 的的2PSK2PSK調(diào)制信號(hào)調(diào)制信號(hào) nd 與與 絕對(duì)碼絕對(duì)碼 nbnb 與與 相對(duì)碼相對(duì)碼 ndnd圖圖5.3.5 2DPSK傳輸系統(tǒng)傳輸系統(tǒng) 1. 基本原理基本原理1nnndbdnb1ndnd取值取值0、1取值取值-1、1取值取值-1、1取值取值0、1取值取值0、133/65202

19、1-12-21例例: 設(shè)設(shè)11 0 0 1 ,0nnbd本碼元初相與前 一碼元初相之差,10 ,0發(fā)發(fā)tccostnb1001t m tt 2DPSKstttnd00naDPSK DPSK 實(shí)質(zhì)：用前后實(shí)質(zhì)：用前后碼元載波相位的相碼元載波相位的相對(duì)變化傳數(shù)字信息對(duì)變化傳數(shù)字信息34/652021-12-212DPSK星座圖：星座圖：1 0前一碼元初相前一碼元初相00 （參考相位）（參考相位）01相0相0（未調(diào)載波初相）（未調(diào)載波初相）2PSK星座圖：星座圖：（參考相位）（參考相位）DPSK DPSK 實(shí)質(zhì)：用前后實(shí)質(zhì)：用前后碼元載波相位的相碼元載波相位的相對(duì)變化傳數(shù)字信息對(duì)變化傳數(shù)字信息相對(duì)調(diào)

20、相相對(duì)調(diào)相絕對(duì)調(diào)相絕對(duì)調(diào)相35/652021-12-212. 功率譜與帶寬功率譜與帶寬 3. 相干解調(diào)及其誤碼性能相干解調(diào)及其誤碼性能 2DPSK的誤碼率：的誤碼率： ，LPF接收法接收法，匹配濾波器接收法，匹配濾波器接收法 002222bedebEQNPPEQN eP為為2PSK傳輸誤碼率傳輸誤碼率36/652021-12-214. 差分相干接收差分相干接收 圖圖5.3.6 2DPSK的差分相干解調(diào)的差分相干解調(diào) BPFLPF延時(shí)延時(shí)Tb抽樣抽樣判決判決符號(hào)定時(shí)符號(hào)定時(shí) nr t 1nrt y tnb2( )DPSKst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(hào)的相位

21、，比較兩個(gè)相鄰時(shí)隙上信號(hào)的相位，還原出絕對(duì)碼（信息比特）還原出絕對(duì)碼（信息比特） ，而，而不需要本地振蕩不需要本地振蕩。nb37/652021-12-21tccostnb1001t m tt 2 DPSKstttnd00natt相乘tt1001t nr t 1nrt y tnb010ny38/652021-12-2122bbA TE 實(shí)際過(guò)程中，噪聲總是存在的，這種實(shí)際過(guò)程中，噪聲總是存在的，這種接收系統(tǒng)的誤碼性能：接收系統(tǒng)的誤碼性能： 022/11exp21222bnENeAPee其中，其中， 2220(2)(2)nBPFAAN B折算為折算為 時(shí)時(shí) ，0/bEN2200022bBPFbEA

22、AN BRNN差分相干解調(diào)的性能不如相干解調(diào)的差分相干解調(diào)的性能不如相干解調(diào)的 帶通濾波器的帶通濾波器的帶寬取為最小帶寬取為最小理論值理論值39/652021-12-21 cos 21QPSKcnssstAf tnTtnT 42 ,2kMk取值有四種可能，以傳送四元符號(hào)。取值有四種可能，以傳送四元符號(hào)。 02nm tM :0,1,2 3wherem t ，5.4.1 QPSK5.4.1 QPSK（4PSK）信號(hào)的基本原理）信號(hào)的基本原理 1. QPSK信號(hào)信號(hào)（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(hào)

23、四元符號(hào)5.4 QPSK QPSK與與DQPSKDQPSK40/652021-12-21QPSK的兩種星座圖：的兩種星座圖： A方式：方式：B方式：方式：005443454740232格雷碼好處：格雷碼好處：相鄰相位對(duì)應(yīng)的符號(hào)中只有相鄰相位對(duì)應(yīng)的符號(hào)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。 41/652021-12-2101011,11,1,1,01,0nnInQnnnbbaabb記：串并變換：串并變換：四元信息序列拆分為兩個(gè)二元序列四元信息序列拆分為兩個(gè)二元序列 na0nb1nb四元符號(hào)序列四元符號(hào)序列2. QPSK與兩路正交與兩

24、路正交2PSK 四元序列四元序列 的高位比特與低位比特排成：的高位比特與低位比特排成： 與與 序列，那么，序列，那么， na1nb0nb則，則，QPSK是這兩個(gè)序列生成的兩個(gè)彼此正交是這兩個(gè)序列生成的兩個(gè)彼此正交(載波相差載波相差 )的的2PSK信號(hào)之和。信號(hào)之和。 /242/652021-12-21 _cos2sin2cos2sin22cos 22QPSKIncQncIIPSKQPSKcQcncAstaf taf tAstsmtAtf tmttf tf其中：其中： _cos2sin2IPSKIncQPSKQncstaf tstaf tyx011010010 _IPSKst4743454101

25、 _QPSKstnB方式：方式：05443/652021-12-21tccos1 0 0 1357446024244na Imt Qmttccostcsin cosIcmtt sinQcmtt tsQPSK74yxyx cos2sin2QPSKIcQcstmtf tmtf t34B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)?4/652021-12-21 若正交路、同相路基帶信號(hào)用矩形波（若正交路、同相路基帶信號(hào)用矩形波（polar NRZ)fcsfRcsfR QPSKPfcf0TB1/ /bTRbits s HzBQPSK每個(gè)時(shí)隙傳輸兩比特，頻帶利用率是每個(gè)時(shí)隙傳輸兩比特，頻帶利用率

26、是2PSK的兩倍。的兩倍。 cos2sin2QPSKIcQcstmtf tmtf t22TsbBBRR45/652021-12-21 若正交路、同相路基帶信號(hào)用升余弦譜波若正交路、同相路基帶信號(hào)用升余弦譜波0211TsBfRf01cff QPSKPfcf01cff022/11bsTsRRbits s HzBRTB46/652021-12-215.4.2 QPSK的調(diào)制解調(diào)方法及誤比特性能的調(diào)制解調(diào)方法及誤比特性能 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： na0nb1nbcos2cf tcos22Inc

27、Aaf tsin22QncAaf tQPSK信號(hào)信號(hào)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 cos2sin22QPSKIncQncAstaf taf t速率減半速率減半速率減半速率減半2InAa2QnAa2bR2bRbR47/652021-12-21解調(diào)器：解調(diào)器： na0nb1nbccos2f tQPSK信號(hào)信號(hào)載波同步載波同步并并/串串轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換BPFLPF或或MFLPF或或MF/2csin2f t符號(hào)符號(hào)定時(shí)定時(shí)抽樣判決抽樣判決抽樣判決抽樣判決 cos2sin22QPSKIncQncAstaf taf t圖圖5.4.4 QPSK調(diào)制解調(diào)框圖調(diào)制解調(diào)框圖 22In

28、aA22QnaA同相與正交解調(diào)器彼此獨(dú)立工作同相與正交解調(diào)器彼此獨(dú)立工作 48/652021-12-212. 誤比特性能誤比特性能 QPSK的誤比特率為的誤比特率為： _2bbPSKPP49/652021-12-21矩形矩形NRZ的的QPSK在時(shí)隙邊界處經(jīng)常間斷，使信號(hào)功在時(shí)隙邊界處經(jīng)常間斷，使信號(hào)功率譜有很高的旁瓣。率譜有很高的旁瓣。 45.4.4 *OQPSK與與 DQPSK 1 0 0 1na tsQPSK74yxyx34恒包絡(luò)恒包絡(luò)11010010 Im t Qmt47434541001QPSK星座星座,最大相位跳變?yōu)樽畲笙辔惶優(yōu)闉榱讼拗茙?，?shí)際調(diào)制器中改用為了限制帶寬，實(shí)際調(diào)制器

29、中改用符合帶限信道的無(wú)符合帶限信道的無(wú)ISI基基帶成形脈沖帶成形脈沖。由此產(chǎn)生的。由此產(chǎn)生的QPSK信號(hào)不再保持恒定的包絡(luò)。信號(hào)不再保持恒定的包絡(luò)。 50/652021-12-21恒包絡(luò)信號(hào)的優(yōu)點(diǎn)：允許非線性放大，效率高、易實(shí)現(xiàn)。恒包絡(luò)信號(hào)的優(yōu)點(diǎn)：允許非線性放大，效率高、易實(shí)現(xiàn)。人們希望改進(jìn)人們希望改進(jìn)QPSK的包絡(luò)。的包絡(luò)。 有了有了AM分量分量恒包絡(luò)恒包絡(luò)經(jīng)分析：相位跳變?cè)酱?，限帶后則經(jīng)分析：相位跳變?cè)酱?，限帶后則AM分量越大。分量越大。0nb1nb s t s tA方式：方式：023251/652021-12-211.OQPSK 偏移正交相移鍵控（偏移正交相移鍵控（Offset QPSK

30、）兩個(gè)正交支路兩個(gè)正交支路的的2PSK信號(hào)相互錯(cuò)開的時(shí)間，使相位改變不同時(shí)發(fā)生。信號(hào)相互錯(cuò)開的時(shí)間，使相位改變不同時(shí)發(fā)生?？梢詼p小相位變化，進(jìn)而減少包絡(luò)起伏?？梢詼p小相位變化，進(jìn)而減少包絡(luò)起伏。 計(jì)算機(jī)仿真結(jié)論：包絡(luò)起伏由計(jì)算機(jī)仿真結(jié)論：包絡(luò)起伏由01.25改善為改善為0.71.15。 bibary1100001001最大相位調(diào)變?yōu)樽畲笙辔徽{(diào)變?yōu)?/11010010 Imt qmt4743454 Qmt ImtmI(t) 和和 mQ(t) 分量在時(shí)間上相互偏移分量在時(shí)間上相互偏移Ts/252/652021-12-212. DQPSK /4（ 差分正交相移鍵控）差分正交相移鍵控）/4它是由相互旋

31、轉(zhuǎn)它是由相互旋轉(zhuǎn)/4 的兩個(gè)的兩個(gè)QPSK星座圖交替出現(xiàn)而產(chǎn)生星座圖交替出現(xiàn)而產(chǎn)生波形的。波形的。00/4013 /4113 /410/4 01110010符號(hào)映射規(guī)則：符號(hào)映射規(guī)則： （1）信號(hào)的最大相位變化為）信號(hào)的最大相位變化為 ，包絡(luò)的起伏減小。，包絡(luò)的起伏減小。（2） DQPSK是差分調(diào)制，便于接收機(jī)簡(jiǎn)化。是差分調(diào)制，便于接收機(jī)簡(jiǎn)化。 /43 /453/652021-12-21p QPSK ,/4DQPSK與與 OQPSK的關(guān)系的關(guān)系4QAMQPSKDQPSK4OQPSK延遲延遲交替交替注：若基帶用矩形波傳時(shí)，它們是注：若基帶用矩形波傳時(shí)，它們是恒包絡(luò)調(diào)制，但已調(diào)信號(hào)譜太寬；恒包絡(luò)調(diào)

32、制，但已調(diào)信號(hào)譜太寬；若基帶用升余弦譜波限帶時(shí)，已調(diào)信號(hào)會(huì)有若基帶用升余弦譜波限帶時(shí)，已調(diào)信號(hào)會(huì)有AM分量。相位跳變?cè)酱?，分量。相位跳變?cè)酱?，則則AM分量越大。這使得限帶后的信號(hào)不能用效率高的非線性分量越大。這使得限帶后的信號(hào)不能用效率高的非線性C類放大器類放大器放大，只能用放大，只能用A、B類線性放大器。類線性放大器。QPSK(/4)DQPSKOQPSK3 421調(diào)制類型調(diào)制類型最大相移最大相移AM分量分量bigsmallsmallest54/652021-12-215.5 基本頻帶調(diào)制的討論55/652021-12-21解調(diào)解調(diào)方式方式頻帶調(diào)制制式頻帶調(diào)制制式誤比特率誤比特率Pb備注備注非

33、非相相干干解解調(diào)調(diào)2ASK2FSK2DPSK/1122eeb0EN2 4/1122eeb0EN2 2/1122eeb0EN一般結(jié)論一般結(jié)論最優(yōu)結(jié)果最優(yōu)結(jié)果兩兩者者相相同同好好3dB5.5.3 系統(tǒng)差錯(cuò)概率的比較系統(tǒng)差錯(cuò)概率的比較表表5.5.1 幾種基本的頻帶調(diào)制信號(hào)的誤比特率公式幾種基本的頻帶調(diào)制信號(hào)的誤比特率公式 222200222BPFnbAAARN BN表中所有的表中所有的帶通濾波器帶寬帶通濾波器帶寬取理論最小值取理論最小值A(chǔ) 、Eb 接收信號(hào)幅度、能量接收信號(hào)幅度、能量 差分檢測(cè)差分檢測(cè)56/652021-12-21 2FSK QPSK 2ASK 2DPSK 2PSK 解調(diào)方式解調(diào)方式

34、頻帶調(diào)制制式頻帶調(diào)制制式誤比特率誤比特率Pb備注備注02bQEN022bQEN0bQEN兩者相同兩者相同_22bPSKP比比2PSK2PSK差差 3dB3dB表表5.5.1 幾種基本的頻帶調(diào)制信號(hào)的誤比特率公式（續(xù)）幾種基本的頻帶調(diào)制信號(hào)的誤比特率公式（續(xù)） MF相相干干解解調(diào)調(diào)22/ 2,222SQPSKbQPSKsbEA TA TE224bb ASKA TE22222bb FSKb PSKb DPSKA TEEE57/652021-12-21 解調(diào)解調(diào) 方式方式相相干干解解調(diào)調(diào) 2FSK QPSK 2ASK 2DPSK 2PSK調(diào)制制式調(diào)制制式誤比特率誤比特率Pb20BPFAQN B202

35、BPFAQN B202BPFAQN B204BPFAQN B帶通濾波器帶寬取已調(diào)信號(hào)譜零點(diǎn)帶寬帶通濾波器帶寬取已調(diào)信號(hào)譜零點(diǎn)帶寬當(dāng)當(dāng)2BPFbBRLPF58/652021-12-21單極性基帶單極性基帶NRZ相干相干ASK、FSK0bQEN非相干非相干ASK、FSK0/22bENe雙極性基帶雙極性基帶NRZ 相干相干PSK、QPSK02bQEN差分相干差分相干DPSK0/2bENe圖圖 5.5.3 主要的誤比特率曲線主要的誤比特率曲線 xQ xe59/652021-12-21（1 1）誤比特性能排序：）誤比特性能排序：（2 2）2PSK2PSK與與QPSKQPSK性能優(yōu)秀、復(fù)雜度最高的；性能優(yōu)

36、秀、復(fù)雜度最高的；QPSKQPSK頻帶最少。頻帶最少。（3 3）2DPSK2DPSK接近接近2PSK2PSK（僅（僅 ），但沒有），但沒有“不確定性反不確定性反相相”問題。問題。（4 4）2FSK2FSK性能一般，非相干接收實(shí)用；它占用頻帶多，但性能一般，非相干接收實(shí)用；它占用頻帶多，但比其他傳輸方式更比其他傳輸方式更“頑強(qiáng)頑強(qiáng)”。（5 5）非相干）非相干ASKASK（OOKOOK）適用于質(zhì)量好的信道，設(shè)備很簡(jiǎn)單。）適用于質(zhì)量好的信道，設(shè)備很簡(jiǎn)單。 31/ 2()()dBdBQPSKPSKFSKASKFSKASK好好相干2或2非相干2或21dB從圖中可以看到：從圖中可以看到： 成本低成本低60/65202