通信原理-CH10-數(shù)字信號(hào)的載波傳輸

1、第十章第十章 數(shù)字信號(hào)的載波傳輸數(shù)字信號(hào)的載波傳輸?shù)谑碌谑?數(shù)字信號(hào)的載波傳輸數(shù)字信號(hào)的載波傳輸n10.1 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制n10.2 數(shù)字信號(hào)的最佳接收數(shù)字信號(hào)的最佳接收n10.3 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制的誤比特率二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制的誤比特率n10.4 多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制n10.5 恒包絡(luò)調(diào)制恒包絡(luò)調(diào)制n10.6 各種數(shù)字調(diào)制的比較各種數(shù)字調(diào)制的比較第十章第十章 數(shù)字信號(hào)的載波傳輸數(shù)字信號(hào)的載波傳輸10.1.1 二進(jìn)制幅度鍵控二進(jìn)制幅度鍵控(2ASK)n通通斷鍵控（斷鍵控（OOK） 時(shí)域表達(dá)式（第n個(gè)碼元信號(hào)）： （10-1） 這里，A載波幅度； 載波頻率； 二進(jìn)制數(shù)字 （10

2、-2） 典型波形圖c cosO O KncStaAt 1,0,1nPaP出 現(xiàn) 概 率 為出 現(xiàn) 概 率 為 nan一般情況下，調(diào)制信號(hào)時(shí)域表達(dá)式： （10-3）n二進(jìn)制幅度鍵控信號(hào)的一般時(shí)域表達(dá)式： （10-4）n二進(jìn)制幅度鍵控信號(hào)功率譜密度： (10-5) snnnTtgatB tnTtgatScsnnASKcos10.1.1 二進(jìn)制幅度鍵控二進(jìn)制幅度鍵控(2ASK)OOK信號(hào)的功率譜示意圖10.1.1 二進(jìn)制幅度鍵控二進(jìn)制幅度鍵控(2ASK)10.1.1 二進(jìn)制幅度鍵控二進(jìn)制幅度鍵控(2ASK)n二進(jìn)制幅度鍵控的調(diào)制器原理圖 基帶信號(hào) 已調(diào)信號(hào) 載波 n另：乘法器開關(guān)電路 解調(diào)器包括：包

3、絡(luò)檢波；相干解調(diào)。后者在2ASK中很少使用。 原理圖如下所示：coscAtn在二進(jìn)制頻移鍵控中載波頻率隨著調(diào)制信號(hào)1或0而變，1對(duì)應(yīng)于載波頻率f1，0對(duì)應(yīng)于載頻f2n2FSK時(shí)域表達(dá)式： （10-6） 這里， 是 的反碼，有 （10-7） 2FSK信號(hào)可以看成是兩個(gè)不同載頻的2ASK信號(hào)之和 2FSK典型波形如下圖所示: tnTtgatnTtgatSnsnnsnFSK212coscosnaff,2,22211naPPan1, 1, 0概率為概率為PPan1, 0, 1概率為概率為10.1.2 二進(jìn)制頻移鍵控（二進(jìn)制頻移鍵控（2FSK）n頻帶寬度： （10-8） 下圖中給出了其功率譜示意圖：12

4、2ffBf10.1.2 二進(jìn)制頻移鍵控（二進(jìn)制頻移鍵控（2FSK）10.1.2 二進(jìn)制頻移鍵控（二進(jìn)制頻移鍵控（2FSK）n2FSK調(diào)制器： （1）模擬信號(hào)調(diào)頻電路 （2）鍵控法（切換速度快，波形好，頻率穩(wěn)定度高，但相位不連續(xù)）10.1.2 二進(jìn)制頻移鍵控（二進(jìn)制頻移鍵控（2FSK）n解調(diào)方法 分別如下圖中（a）、（b）和（c）所示 （另：差分檢測(cè)法）過(guò)零檢測(cè)法非相干相干10.1.2 二進(jìn)制頻移鍵控（二進(jìn)制頻移鍵控（2FSK）n二進(jìn)制相移鍵控中，載波的相位隨調(diào)制信號(hào)1或0而改變，通常用相位來(lái)分別表示1或0n時(shí)域表達(dá)式： （10-9） （10-10） 若是幅度為1，寬度為 的矩形脈沖，則在第i個(gè)

5、碼元間隔內(nèi)，有： （10-11） 當(dāng)數(shù)字信號(hào)傳輸速率與載波頻率間有確定的倍數(shù)關(guān)系時(shí)，典型的波形如下圖所示 tnTtgatScnSnBPSKcosPPan1, 1, 1概率為概率為ST 或0),cos(cosiiccBPSKtttS10.1.3 二進(jìn)制相移鍵控（二進(jìn)制相移鍵控（2PSK或或BPSK）nBPSK信號(hào)與OOK（2ASK）信號(hào)的比較： 1、OOK信號(hào)是單極性非歸零碼的雙邊帶調(diào)制 2、BPSK信號(hào)是雙極性非歸零的雙邊帶調(diào)制，它沒(méi)有直流分量，是抑制載波的雙邊帶調(diào)制；功率譜中較OOK信號(hào)少了一個(gè)離散的載波分量nBPSK調(diào)制器可以采用相乘器，也可以用相位選擇器來(lái)實(shí)現(xiàn)。 如下圖所示電平轉(zhuǎn)換二進(jìn)信

6、息（單極NRZ）雙極NRZ載 波發(fā)生器tfAc2cos已調(diào)信號(hào)選相開關(guān)載 波發(fā)生器二元基帶信號(hào)（雙極NRZ）0已調(diào)信號(hào)（a）相乘法（b）相位選擇法10.1.3 二進(jìn)制相移鍵控（二進(jìn)制相移鍵控（2PSK或或BPSK）nBPSK解調(diào)必須要采用相干解調(diào)，如何得到同頻同相的載波是一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。常見(jiàn)的載波恢復(fù)電路有兩種：帶 通濾波器平方環(huán) 路濾波器VCO2x(t)載波鎖相環(huán)（a）平方環(huán)低 通濾波器低 通濾波器90度VCO環(huán) 路濾波器cos(Ct+)sin(Ct+)udup相位誤差（b）科斯塔斯環(huán)圖10-13 載波恢復(fù)電路10.1.3 二進(jìn)制相移鍵控（二進(jìn)制相移鍵控（2PSK或或BPSK）nBPSK相干解

7、調(diào)器如圖所示：帶通相乘器低通抽 樣判決器位定時(shí)恢 復(fù)本地載波恢 復(fù)輸入BPSK信號(hào)二進(jìn)信息圖10-15 BPSK相干解調(diào)器克服相位模糊度對(duì)相干解調(diào)影響的方法是在調(diào)制器輸入的數(shù)字基帶信號(hào)中采用差分編碼 10.1.3 二進(jìn)制相移鍵控（二進(jìn)制相移鍵控（2PSK或或BPSK）10.1.4 二進(jìn)制差分相移鍵控（二進(jìn)制差分相移鍵控（2DPSK）n絕對(duì)調(diào)相：相位變化是以未調(diào)載波的相位作為參考基準(zhǔn)，利用載波相位的絕對(duì)數(shù)值傳送數(shù)字信息 相對(duì)調(diào)相：用前后碼元的相對(duì)相位變化傳送數(shù)字信息n二進(jìn)制差分相移鍵控（2DPSK或DPSK）：首先對(duì)數(shù)字基帶信號(hào)進(jìn)行差分編碼，然后再進(jìn)行絕對(duì)調(diào)相DPSK調(diào)制器方框圖及各點(diǎn)波形如下：

8、10.1.4 二進(jìn)制差分相移鍵控（二進(jìn)制差分相移鍵控（2DPSK）nDPSK相干解調(diào)器及各點(diǎn)波形：10.1.4 二進(jìn)制差分相移鍵控（二進(jìn)制差分相移鍵控（2DPSK）nDPSK差分相干解調(diào)器及各點(diǎn)波形：n10.1 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制n10.2 數(shù)字信號(hào)的最佳接收數(shù)字信號(hào)的最佳接收n10.3 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制的誤比特率二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制的誤比特率n10.4 多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制n10.5 恒包絡(luò)調(diào)制恒包絡(luò)調(diào)制n10.6 各種數(shù)字調(diào)制的比較各種數(shù)字調(diào)制的比較10.2 數(shù)字信號(hào)的最佳接收數(shù)字信號(hào)的最佳接收n在噪聲背景下最佳地完成信號(hào)的接收和判決n最佳接收機(jī)的數(shù)學(xué)模型和理論上的最佳性能n在數(shù)

9、字通信中最常用的最佳準(zhǔn)則：最大輸出信噪比和最小差錯(cuò)概率（在AWGN信道中兩準(zhǔn)則等價(jià)） 最大似然準(zhǔn)則10.2.1 匹配濾波器匹配濾波器n濾波器的作用：使基帶信號(hào)頻譜成形；在接收端限制白噪聲，將信號(hào)頻帶外的噪聲濾掉，減小它對(duì)信號(hào)正確判決的影響n設(shè)計(jì)最佳線性濾波器的兩大準(zhǔn)則： 使濾波后的信號(hào)波形于發(fā)送信號(hào)之間的均方誤差最小 -維納濾波器 使濾波器輸出信噪比在某一特定時(shí)刻上（瞬時(shí)信噪比）達(dá)到最大n在這里，討論第二種濾波器n 假設(shè)輸出信噪比最大的最佳濾波器的頻域傳遞函數(shù)為 ，時(shí)域沖激響應(yīng)為 n 為信號(hào)，其頻譜函數(shù)為 ； 為白高斯噪聲，其雙邊功率譜密度為 n其中信號(hào)部分為：n t=T時(shí)抽樣值為 n 輸出噪

10、聲的功率譜密度為： n 平均功率為： fH th tntStx tS fS tn20n )(thtntStydfefHfSthtStyftjS2)()()(*)()(dfefHfSTyfTjS2)()()(20)(2fHndffHnN200)(210.2.1 匹配濾波器匹配濾波器n因此，t=T時(shí)刻的輸出信噪比為 利用許瓦茲不等式求解，得： 當(dāng) （這里， 。） 時(shí)SNR達(dá)到最大。此時(shí)，其傳遞函數(shù)與信號(hào)頻譜的復(fù)共軛成正比，故該濾波器稱為匹配濾波器 對(duì)于實(shí)信號(hào)S（t）,有 最大信噪比為：n二進(jìn)制信號(hào)的匹配濾波接收機(jī)： 02NTySNRSfTjefKSfH2)()(常數(shù)0/2nkK)()(fSfS00

11、222/)(nEdfnfSSNRS選擇和判決MFS1(t)匹配濾波抽樣t=Ty1MFS2(t)匹配濾波抽樣t=Ty1圖10-20 二進(jìn)制信號(hào)的匹配濾波接收機(jī))()(tTKSth10.2.1 匹配濾波器匹配濾波器n數(shù)字通信系統(tǒng)可以用下面的一個(gè)統(tǒng)計(jì)模型來(lái)描述： 在觀察空間，接收信號(hào)為： ，i=1，2，m n(t)為高斯噪聲。當(dāng)發(fā)送信號(hào)為 時(shí)，x(t)的條件概率密度函數(shù)（又稱為似然函數(shù)）為：)()()(tStntxi)(tSiSiTiknSdttStxnxf020)()(1exp)2(1)(10.2.2 數(shù)字信號(hào)接收的統(tǒng)計(jì)模型數(shù)字信號(hào)接收的統(tǒng)計(jì)模型n在二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制中，所對(duì)應(yīng)的發(fā)送信號(hào)只有兩個(gè)： 和

12、 ，假設(shè)它們?cè)谟^察時(shí)刻的取值分別為 、 ，則接收信號(hào)x(t)的條件概率密度函數(shù)分別為： 曲線圖如下所示：)(1tS)(2tS1a2aSTknSdtatxnxf02101)(1exp)2(1)(STknSdtatxnxf02202)(1exp)2(1)(10.2.3 最小錯(cuò)誤概率最佳接收機(jī)最小錯(cuò)誤概率最佳接收機(jī)n選定門限 在 ， 之間。則錯(cuò)誤判決的概率為： 每次判決的平均錯(cuò)誤概率為： 求解最佳判決門限： 令 得 判決規(guī)則： ，判為S1 ，否則判為S2 TV1a2aTVSSdxxfSP)(121 dxxfSPTVSS212 212121SPSPSPSPPSSe dxxfSPdxxfSPTTVSVS

13、22110TeVP)()()()(1221SPSPVfVfTSTS1221( )()( )()SSfxP SfxP S10.2.3 最小錯(cuò)誤概率最佳接收機(jī)最小錯(cuò)誤概率最佳接收機(jī) -似然函數(shù)， -似然比若 則上式可變?yōu)椋?-這一判決規(guī)則被稱為最大似然法則多進(jìn)制情況 xfxfSS21, xfxfSS21 21SPSP 121S,判為xfxfSS 221S,判為xfxfSS10.2.3 最小錯(cuò)誤概率最佳接收機(jī)最小錯(cuò)誤概率最佳接收機(jī)n據(jù)此可得最佳接收機(jī)的結(jié)構(gòu)如下圖所示： 本地載波(a) 一般形式比較器t=TS相乘器積分器相加器S1(t)U1相乘器積分器相加器S2(t)U2t=TS輸出x(t)相乘器積分

14、器S1(t)相乘器積分器S2(t)比較器t=TSt=TS輸出x(t)（b） P(S1)=P(S2)10.2.3 最小錯(cuò)誤概率最佳接收機(jī)最小錯(cuò)誤概率最佳接收機(jī)n其關(guān)鍵部件仍是相關(guān)器，故最小差錯(cuò)概率準(zhǔn)則同最大信噪比準(zhǔn)則下的最佳接收機(jī)是等效的。與上圖相對(duì)應(yīng)的匹配濾波器形式最佳接收機(jī)如下圖所示：匹 配濾波器匹 配濾波器比較器t=TS二進(jìn)信息輸出t=TSx(t)S1(t)S2(t)10.2.3 最小錯(cuò)誤概率最佳接收機(jī)最小錯(cuò)誤概率最佳接收機(jī)n10.1 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制n10.2 數(shù)字信號(hào)的最佳接收數(shù)字信號(hào)的最佳接收n10.3 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制的誤比特率二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制的誤比特率n10.4 多進(jìn)制數(shù)

15、字調(diào)制多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制n10.5 恒包絡(luò)調(diào)制恒包絡(luò)調(diào)制n10.6 各種數(shù)字調(diào)制的比較各種數(shù)字調(diào)制的比較第十章第十章 數(shù)字信號(hào)的載波傳輸數(shù)字信號(hào)的載波傳輸10.3.1 二進(jìn)制最佳接收機(jī)的誤比特率二進(jìn)制最佳接收機(jī)的誤比特率n假設(shè)匹配濾波器輸入為： 為發(fā)送信號(hào)， 。濾波后輸出為： 時(shí)刻的抽樣值為： - - 常數(shù) 高斯隨機(jī)信號(hào) tntStxi tSi2 , 1i dtxhthtxty0 00dtnhdtShiSTt 00SiSSy ThS Tdhn Tdn有： 接收機(jī)根據(jù)最大似然準(zhǔn)則判決： 若 ，有： 這里： 011dTShmS 022dTShmS 21SPSP 121S,判為yfyfSS 221S,判

16、為yfyfSS 22112/exp21ySySmTyyf 22222/exp21ySySmTyyf10.3.1 二進(jìn)制最佳接收機(jī)的誤比特率二進(jìn)制最佳接收機(jī)的誤比特率 代入上式，兩邊取對(duì)數(shù)可得： ， 判為 ， 判為 設(shè) ，上式化簡(jiǎn)為： ， 判為 ， 判為 總錯(cuò)誤概率為： 將 代入上式，并利用 得02221mTymTySS1S02221mTymTySS2S12mm 221mmTyS1S221mmTyS2S 2222112121mmSmmSbdyyfSPdyyfSPP 2121SPSP 02221dyeaQyyyybmmmQmmmQP2211212121221 dQmmQy22110.3.1 二進(jìn)制

17、最佳接收機(jī)的誤比特率二進(jìn)制最佳接收機(jī)的誤比特率n歸一化距離： 錯(cuò)誤概率決定于d, d越大，錯(cuò)誤率越低。n二進(jìn)制調(diào)制的誤比特率曲線： 212ymmd10.3.1 二進(jìn)制最佳接收機(jī)的誤比特率二進(jìn)制最佳接收機(jī)的誤比特率n討論： PSK相干解調(diào)的抗白噪聲能力優(yōu)于2ASK,2FSK相干解調(diào) 在相同誤比特率下，2PSK相干解調(diào)所要求的2ASK、2FSK要低3dB，這意味著發(fā)送信號(hào)能量可以減半10.3.1 二進(jìn)制最佳接收機(jī)的誤比特率二進(jìn)制最佳接收機(jī)的誤比特率n12FSK非相干解調(diào)的誤比特率 正交2FSK信號(hào)在最佳非相干解調(diào)時(shí)的錯(cuò)誤概率，也是任何二進(jìn)制正交信號(hào)最佳非相干檢測(cè)的錯(cuò)誤概率n22ASK非相干解調(diào)誤比

18、特率n3. 2DPSK差分相干解調(diào)誤比特率 0,2exp21nEPbNCFSKb0,2exp21nEPbNCASKb02,exp21nEPbDPSKb10.3.2 二進(jìn)制調(diào)制非相干解調(diào)的誤比特率二進(jìn)制調(diào)制非相干解調(diào)的誤比特率nEb為單位比特的平均信號(hào)能量，為單位比特的平均信號(hào)能量，n0為噪聲的單邊功率譜密度為噪聲的單邊功率譜密度n在實(shí)際系統(tǒng)中能直接測(cè)量到的是平均信號(hào)功率在實(shí)際系統(tǒng)中能直接測(cè)量到的是平均信號(hào)功率S和噪聲功率和噪聲功率N，并可，并可得信噪比得信噪比S/N 對(duì)于對(duì)于M進(jìn)制調(diào)制，則有進(jìn)制調(diào)制，則有 因此平均信號(hào)功率：因此平均信號(hào)功率： 其中，其中，Es為平均信號(hào)能量為平均信號(hào)能量 S=

19、EbRb N=n0B Rb/B為單位頻帶的比特率，它表示特定調(diào)制方案下的頻帶利用率，為單位頻帶的比特率，它表示特定調(diào)制方案下的頻帶利用率，又稱頻帶效率又稱頻帶效率 說(shuō)明當(dāng)信噪比一定時(shí)，說(shuō)明當(dāng)信噪比一定時(shí)，Eb/n0隨不同調(diào)制方案的頻帶效率而變。反隨不同調(diào)制方案的頻帶效率而變。反之，當(dāng)之，當(dāng)Eb/n0一定時(shí)，信噪比也隨頻帶效率不同而不同一定時(shí)，信噪比也隨頻帶效率不同而不同MRMTsRSb22loglog1MRERERETESbSbSSSSS2log/BRnENSbb010.3.3 信噪比，信噪比，Eb/n0和帶寬和帶寬n帶寬帶寬B通常有下列幾種定義：通常有下列幾種定義： 半功率帶寬半功率帶寬B1

20、 等效噪聲帶寬等效噪聲帶寬B2 譜零點(diǎn)帶寬譜零點(diǎn)帶寬B3 功率比例帶寬功率比例帶寬B4 最低功率譜密度帶寬最低功率譜密度帶寬B510.3.3 信噪比，信噪比，Eb/n0和帶寬和帶寬n10.1 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制n10.2 數(shù)字信號(hào)的最佳接收數(shù)字信號(hào)的最佳接收n10.3 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制的誤比特率二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制的誤比特率n10.4 多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制n10.5 恒包絡(luò)調(diào)制恒包絡(luò)調(diào)制n10.6 各種數(shù)字調(diào)制的比較各種數(shù)字調(diào)制的比較第十章第十章 數(shù)字信號(hào)的載波傳輸數(shù)字信號(hào)的載波傳輸10.4.1多進(jìn)制幅度鍵控（多進(jìn)制幅度鍵控（MASK） M進(jìn)制幅度鍵控信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式為 anAi,I

21、=0,1,M-1，這M種取值的出現(xiàn)概率分別為P0, P1, PM-1nMASK信號(hào)的功率譜與2ASK時(shí)的完全相同 nMASK信號(hào)的帶寬在相同信息速率時(shí)是2ASK的1/log2M倍 n可以采用包絡(luò)檢波或者相干解調(diào)的方法恢復(fù)基帶信號(hào) n采用相干解調(diào)時(shí)，MASK信號(hào)的誤符號(hào)率與M電平基帶信號(hào)的誤符號(hào)率相同tnTtgatScnsnMASKcos)()(12101210,MMPPPPAAAA110MiiPn1MPSK信號(hào)的表述： 對(duì)于矩形包絡(luò)的MPSK，其已調(diào)信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式為 M種取值通常為等間隔 MPSK信號(hào)可以看成是對(duì)兩個(gè)正交載波進(jìn)行多電平雙邊帶調(diào)制后所得兩路MASK信號(hào)的疊加 1, 1 , 0,

22、0),cos(2MiTttTEtSsicssitnTtrectbtnTtrectatScnsncnsnMPSKsin)(cos)()()(cos)(2)(ntnTtrectTEtScsnssMPSK 1, 1 , 0,MinnTtniS時(shí)刻的相位，為載波在1, 1 , 0,2MiMii)(2)(sinsin)(2)(coscos)(sssncsnsscMPSKnTtrectTEntnTtrectTEnttSMMPPPP,32132111MiiP10.4.2 多進(jìn)制相移鍵控（多進(jìn)制相移鍵控（MPSK）n可簡(jiǎn)寫成nMPSK信號(hào)功率譜n信息速率相同ttQttItSccMPSKsin)(cos)()(

23、)()(snnTtrectatI)()(snnTtrectbtQ10.4.2 多進(jìn)制相移鍵控（多進(jìn)制相移鍵控（MPSK）nMPSK信號(hào)的矢量圖表示：10.4.2 多進(jìn)制相移鍵控（多進(jìn)制相移鍵控（MPSK）n2MPSK信號(hào)的調(diào)制 QPSK正交調(diào)制器方框圖 電平產(chǎn)生電平產(chǎn)生串并變 換 載 波 發(fā)生器 90 移相二進(jìn)信息已調(diào)信號(hào)I(t)Q(t)tfAC2sintfAC2cos10.4.2 多進(jìn)制相移鍵控（多進(jìn)制相移鍵控（MPSK）n3MPSK信號(hào)的解調(diào) QPSK相干解調(diào)器在MPSK相干解調(diào)中，恢復(fù)載波時(shí)存在相位模糊問(wèn)題 I(t)Q(t) 90移相串-并變 換QPSK信號(hào)二進(jìn)信息載波恢復(fù)位定時(shí)恢 復(fù)積

24、分判決積分判決10.4.2 多進(jìn)制相移鍵控（多進(jìn)制相移鍵控（MPSK）n在MFSK中，M種發(fā)送信號(hào)可表達(dá)為： 令載波頻率 為正整數(shù)。M種發(fā)送信號(hào)互相正交： MFSK調(diào)制器和非相干調(diào)制器 STjijidttStS0, 0M21MFSK信號(hào)串-并變 換邏輯電路12f1門電路f2門電路fM門電路相加器M 1, 1 , 0,0 ,cos2MiTttTEtSSiSSinTnfSii,2210.4.3 多進(jìn)制頻移鍵控（多進(jìn)制頻移鍵控（MFSK）f1MFSK信號(hào)接 收濾波器 BPF1包絡(luò)檢波BPFf22包絡(luò)檢波BPFfMM包絡(luò)檢波抽樣和判決邏輯電路10.4.3 多進(jìn)制頻移鍵控（多進(jìn)制頻移鍵控（MFSK）n正

25、交幅度調(diào)制 信號(hào)矢量端點(diǎn)的分布圖稱為星座圖 16PSK,16QAM,16APK星座圖 假設(shè)已調(diào)信號(hào)的最大幅度為1，則MdMPSKsin21212MLdMQAM10.4.4 幅度與相位相結(jié)合的多進(jìn)制調(diào)制（幅度與相位相結(jié)合的多進(jìn)制調(diào)制（MQAM,MQPR）nMQAM星座圖n1M=4、16、64、256時(shí)星座圖為矩形， M=32、128時(shí)則為十字形 2M為2的偶次方，即每個(gè)符號(hào)攜帶偶數(shù)個(gè)比特信息； M為2的奇次方，即每個(gè)符號(hào)攜帶奇數(shù)個(gè)比特信息10.4.4 幅度與相位相結(jié)合的多進(jìn)制調(diào)制（幅度與相位相結(jié)合的多進(jìn)制調(diào)制（MQAM,MQPR）n10.1 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制n10.2 數(shù)字信號(hào)的最佳

26、接收數(shù)字信號(hào)的最佳接收n10.3 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制的誤比特率二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制的誤比特率n10.4 多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制n10.5 恒包絡(luò)調(diào)制恒包絡(luò)調(diào)制n10.6 各種數(shù)字調(diào)制的比較各種數(shù)字調(diào)制的比較第十章第十章 數(shù)字信號(hào)的載波傳輸數(shù)字信號(hào)的載波傳輸10.5.1 偏移四相相移鍵控（偏移四相相移鍵控（OQPSK）n如果在正交調(diào)制時(shí)，將正交路基帶信號(hào)相對(duì)于同相路基帶信號(hào)延時(shí)一個(gè)信息間隔，即符號(hào)間隔的一半，則有可能減小包絡(luò)起伏。這種將正交路延時(shí)一段時(shí)間的調(diào)制方法稱為偏移四相相移鍵控（OQPSK）n將正交路信號(hào)偏移 的結(jié)果是消除了已調(diào)信號(hào)中突然相移180 現(xiàn)象，每隔 信號(hào)相位只可能發(fā)生 的變化nQP

27、SK信號(hào)限帶前后的波形 2ST2ST90n相位轉(zhuǎn)移圖 可見(jiàn)，濾波后的OQPSK信號(hào)中包絡(luò)的最大值與最小值之比約為 。 OQPSK信號(hào)表達(dá)式： 這里， 2 ttQttIAtSccOQPSKsincos nbnTntrectatI12 nbnnTtrectbtQ210.5.1 偏移四相相移鍵控（偏移四相相移鍵控（OQPSK）nOQPSK信號(hào)的功率譜表達(dá)式：nOQPSK調(diào)制器和解調(diào)器方框圖 ：2222sin2bCbCbTffTffTA10.5.1 偏移四相相移鍵控（偏移四相相移鍵控（OQPSK） 一種能夠產(chǎn)生恒包絡(luò)，連續(xù)相位信號(hào)的調(diào)制稱為最小頻移鍵控（MSK）。MSK是2FSK的一種特殊情況，它具有

28、正交信號(hào)的最小頻差，在相鄰符號(hào)交界處相位保持連續(xù)。 表達(dá)式為： 為隨時(shí)間連續(xù)變化的相位， 為未調(diào)載波頻率，A為已調(diào)信號(hào)幅度。 最小頻差為： 信號(hào)碼元間隔，為二進(jìn)制信息的間隔。 有： ttfAtSCMSK2cos tCfbSTTfff212112STFSKff信號(hào)的兩個(gè)頻率，分別為2,212121fffC 022ftt10.5.2 最小頻移鍵控（最小頻移鍵控（MSK） ，分別表示二進(jìn)制信息1和0。 QPSK、OQPSK、MSK信號(hào)中的同相和正交基帶信號(hào)如圖所示： 022cosbnCMSKTtptfAtSnp110.5.2 最小頻移鍵控（最小頻移鍵控（MSK）nMSK相位網(wǎng)絡(luò)圖：n最小移頻鍵控也可

29、以看成式一類特殊的OQPSK。采用 QPSK信號(hào)的正交表示，MSK信號(hào)為： 這里， tftQtftIAtSccMSK2sin2cos bnbnTtTntrectatI2cos12 bnbnTtnTtrectbtQ2sin210.5.2 最小頻移鍵控（最小頻移鍵控（MSK）nMSK信號(hào)的功率譜為：n討論： 1.MSK信號(hào)的功率譜近似與成 反比，而OQPSK信號(hào)則近似與 成反比；MSK信號(hào)的能量集中在頻率較低處 2.若以99能量集中程度為標(biāo)準(zhǔn)，MSK信號(hào)的頻帶寬度約為 ，而QPSK,OQPSK的頻帶寬度約為 nMSK信號(hào)的譜零點(diǎn)寬度（主瓣寬度）為 ，而QPSK,OQPSK的寬度約為 2222216

30、12cos16bCbCbTffTffTA4f2fbT2 . 1bT3 .10bT2110.5.2 最小頻移鍵控（最小頻移鍵控（MSK）bT43n兩種MSK調(diào)制器如圖所示： MSK波形如圖所示：10.5.2 最小頻移鍵控（最小頻移鍵控（MSK）nQPSK,OQPSK,MSK的功率譜所示：nMSK最佳接收機(jī)：10.5.2 最小頻移鍵控（最小頻移鍵控（MSK）n討論： 1如果把MSK看成正交2PSK，用2PSK方法進(jìn)行相干解調(diào)，并每隔時(shí)刻做出判決，則與最佳接收時(shí)相比性能要下降3 dB 2 把MSK看成正交2FSK時(shí)，可以采用鑒頻器的方法進(jìn)行非相干解調(diào)，但其誤碼性能與正交2FSK相干解調(diào)時(shí)相比還要下降約3.6 dB 3 也可采用差分解調(diào)的方法，其誤碼性能介于差分相干解調(diào)PSK和差分編碼相干解調(diào)PSK之間10.5.2 最小頻移鍵控（最小頻移鍵控（MSK）n1SFSK的相位路徑是在MSK線性變化規(guī)律上，再疊加一個(gè)正弦變化，稱為升余弦型n2TFM是利用相關(guān)編碼技術(shù)的連續(xù)相位調(diào)制，被稱為平滑調(diào)頻n3無(wú)符號(hào)間干擾和無(wú)抖動(dòng)的偏移正交相移鍵控，記做IJF-OQPSKn4G