第6章數(shù)字載波調(diào)制

1、第第6 6章章 正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)第6章 數(shù)字載波調(diào)制26.1 6.1 引言引言 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng), 是將信源發(fā)出的信息碼是將信源發(fā)出的信息碼經(jīng)碼型變換及波形形成后直接傳送至接收端。經(jīng)碼型變換及波形形成后直接傳送至接收端。雖然碼型變換及波形形成可使其頻譜結(jié)構(gòu)發(fā)生雖然碼型變換及波形形成可使其頻譜結(jié)構(gòu)發(fā)生某些變化，但分布的范圍仍然在基帶范圍內(nèi)。某些變化，但分布的范圍仍然在基帶范圍內(nèi)。第6章 數(shù)字載波調(diào)制3 在實(shí)際信道中，大多數(shù)信道具有在實(shí)際信道中，大多數(shù)信道具有帶通傳輸特性帶通傳輸特性，數(shù)字基帶信號(hào)不能直接在這種信道中傳輸，因此，數(shù)字基帶信號(hào)不能直接在這種信道

2、中傳輸，因此，必須用數(shù)字基帶信號(hào)對(duì)載波進(jìn)行調(diào)制，產(chǎn)生已調(diào)數(shù)必須用數(shù)字基帶信號(hào)對(duì)載波進(jìn)行調(diào)制，產(chǎn)生已調(diào)數(shù)字信號(hào)，才能在無(wú)線信道、光纖信道等媒質(zhì)中傳輸。字信號(hào)，才能在無(wú)線信道、光纖信道等媒質(zhì)中傳輸。類似與模擬調(diào)制，有數(shù)字振幅調(diào)制、數(shù)字頻率調(diào)制類似與模擬調(diào)制，有數(shù)字振幅調(diào)制、數(shù)字頻率調(diào)制和數(shù)字相位調(diào)制。和數(shù)字相位調(diào)制。6.1 6.1 引言引言第6章 數(shù)字載波調(diào)制4調(diào)制器調(diào)制器信信 道道解調(diào)器解調(diào)器噪聲源噪聲源基帶信號(hào)輸入基帶信號(hào)輸入基帶信號(hào)輸出基帶信號(hào)輸出圖圖 6.1 1 數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)6.1 6.1 引言引言第6章 數(shù)字載波調(diào)制5 用數(shù)字基帶信號(hào)去控制載波波形的某個(gè)參

3、量，用數(shù)字基帶信號(hào)去控制載波波形的某個(gè)參量，使這個(gè)參量隨基帶信號(hào)的變化而變化。使這個(gè)參量隨基帶信號(hào)的變化而變化。 數(shù)字調(diào)制數(shù)字調(diào)制利用數(shù)字脈沖信號(hào)對(duì)載波進(jìn)行開關(guān)形利用數(shù)字脈沖信號(hào)對(duì)載波進(jìn)行開關(guān)形式的控制而實(shí)現(xiàn)，故稱式的控制而實(shí)現(xiàn)，故稱數(shù)字鍵控?cái)?shù)字鍵控。1、概念、概念6.1 6.1 引言引言第6章 數(shù)字載波調(diào)制6 載波的波形載波的波形是任意的，但大多數(shù)的數(shù)字調(diào)制系是任意的，但大多數(shù)的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)都選擇單頻信號(hào)（正弦波或余弦波）作為載波，統(tǒng)都選擇單頻信號(hào)（正弦波或余弦波）作為載波，因?yàn)楸阌诋a(chǎn)生與接收。因?yàn)楸阌诋a(chǎn)生與接收。常用的載波信號(hào)為常用的載波信號(hào)為 ，其中為，其中為A A為載波為載波的振幅的振

4、幅,c c為載波的角頻率為載波的角頻率, , 為載波的初始相為載波的初始相位。位。cnAcos(t)n 6.1 6.1 引言引言第6章 數(shù)字載波調(diào)制72、數(shù)字調(diào)制分類、數(shù)字調(diào)制分類(1) 根據(jù)控制載波波形參量不同，分為：根據(jù)控制載波波形參量不同，分為：v 振幅鍵控（振幅鍵控（ASK） 用數(shù)字消息控制載波的振幅。用數(shù)字消息控制載波的振幅。v 移頻鍵控（移頻鍵控（FSK） 用數(shù)字消息控制載波的頻率。用數(shù)字消息控制載波的頻率。v 移相鍵控（移相鍵控（PSK） 用數(shù)字消息控制載波的相位。用數(shù)字消息控制載波的相位。6.1 6.1 引言引言第6章 數(shù)字載波調(diào)制8(2) 根據(jù)已調(diào)信號(hào)頻譜結(jié)構(gòu)特點(diǎn)不同，分為：

5、根據(jù)已調(diào)信號(hào)頻譜結(jié)構(gòu)特點(diǎn)不同，分為：v線性調(diào)制線性調(diào)制(如如ASK) v非線性調(diào)制（如非線性調(diào)制（如FSK，PSK） 6.1 6.1 引言引言線性調(diào)制中已調(diào)信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)與基帶信線性調(diào)制中已調(diào)信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)與基帶信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)相同，只不過(guò)搬移了一個(gè)頻號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)相同，只不過(guò)搬移了一個(gè)頻率位置，無(wú)新的頻率成分出現(xiàn)。率位置，無(wú)新的頻率成分出現(xiàn)。非線性調(diào)制已調(diào)信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)與基帶信號(hào)非線性調(diào)制已調(diào)信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)與基帶信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)不同，有新的頻率成分出現(xiàn)。的頻譜結(jié)構(gòu)不同，有新的頻率成分出現(xiàn)。第6章 數(shù)字載波調(diào)制9 振幅鍵控是正弦載波的幅度隨數(shù)字基帶信號(hào)而變化的數(shù)字調(diào)制。當(dāng)數(shù)字基帶信號(hào)為二進(jìn)制時(shí)，則為

6、二進(jìn)制振幅鍵控2ASK。 6.2 6.2 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制與解調(diào)原理二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制與解調(diào)原理6.2.1 二進(jìn)制振幅鍵控（二進(jìn)制振幅鍵控（2ASK, OOK）ASK:Amplitude Shift Keying第6章 數(shù)字載波調(diào)制10二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)的表示、時(shí)間波形二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)的表示、時(shí)間波形二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)的調(diào)制原理二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)的調(diào)制原理二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)的解調(diào)二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)的解調(diào)2ASK2ASK信號(hào)的功率譜密度信號(hào)的功率譜密度本節(jié)內(nèi)容本節(jié)內(nèi)容6.2.1 二進(jìn)制振幅鍵控（二進(jìn)制振幅鍵控（2ASK, OOK）第6章 數(shù)字載波調(diào)制112ASK是利用代表數(shù)字信息是利用代表數(shù)字信息“

7、0”或或“1”的基帶矩形的基帶矩形脈沖去鍵控一個(gè)連續(xù)的載波，使載波時(shí)斷時(shí)續(xù)地脈沖去鍵控一個(gè)連續(xù)的載波，使載波時(shí)斷時(shí)續(xù)地輸出。有載波輸出時(shí)表示發(fā)送輸出。有載波輸出時(shí)表示發(fā)送“1”，無(wú)載波輸出，無(wú)載波輸出時(shí)表示發(fā)送時(shí)表示發(fā)送“0”。2ASK信號(hào)的時(shí)間波形隨二進(jìn)制基帶信號(hào)信號(hào)的時(shí)間波形隨二進(jìn)制基帶信號(hào)s(t)通斷變通斷變化，所以又稱為化，所以又稱為通（通（on）、斷）、斷(off)鍵控鍵控OOK。6.2.1 二進(jìn)制振幅鍵控（二進(jìn)制振幅鍵控（2ASK, OOK）第6章 數(shù)字載波調(diào)制12設(shè)發(fā)送的二進(jìn)制符號(hào)序列由設(shè)發(fā)送的二進(jìn)制符號(hào)序列由0、1序列組成，發(fā)送序列組成，發(fā)送0符號(hào)的概率為符號(hào)的概率為P，發(fā)送，

8、發(fā)送1符號(hào)的概率為符號(hào)的概率為1-P，且相互，且相互獨(dú)立。該二進(jìn)制符號(hào)序列可表示為：獨(dú)立。該二進(jìn)制符號(hào)序列可表示為：( )()nBns ta g tnT(6.2 - 1)一、二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)的表示一、二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)的表示單極性NRZ矩形脈沖，周期Ts6.2.1 二進(jìn)制振幅鍵控（二進(jìn)制振幅鍵控（2ASK, OOK）第6章 數(shù)字載波調(diào)制13( )()nBns ta g tnT其中(6.2 - 2)PPan1, 1, 0發(fā)送概率為發(fā)送概率為(6.2 - 3)1,0( )0,BtTg t 其它6.2.1 二進(jìn)制振幅鍵控（二進(jìn)制振幅鍵控（2ASK, OOK）第6章 數(shù)字載波調(diào)制14則二進(jìn)制振幅鍵控

9、信號(hào)可表示為：則二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)可表示為：2ASKnBcnce(t)a g(t nT )costs(t)cost ccost100 傳傳信信號(hào)號(hào)“”傳傳信信號(hào)號(hào)“ ”(6.2 - 4)6.2.1 二進(jìn)制振幅鍵控（二進(jìn)制振幅鍵控（2ASK, OOK）第6章 數(shù)字載波調(diào)制15圖圖 6 .21 二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)時(shí)間波型二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)時(shí)間波型二、二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)的時(shí)間波形二、二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)的時(shí)間波形6.2.1 二進(jìn)制振幅鍵控（二進(jìn)制振幅鍵控（2ASK, OOK）載 波 信 號(hào)2ASK信 號(hào)s(t)1011Tb001tttTB第6章 數(shù)字載波調(diào)制16習(xí)題習(xí)題6-2 已知某已知某OOK系統(tǒng)的

10、傳碼率為系統(tǒng)的傳碼率為103B,所所用的載波信號(hào)為用的載波信號(hào)為Acos(4103t)。（1）設(shè)傳送數(shù)字信息為）設(shè)傳送數(shù)字信息為011001，畫出相應(yīng)的，畫出相應(yīng)的2ASK信號(hào)波形。信號(hào)波形。（2）求）求2ASK信號(hào)的帶寬。信號(hào)的帶寬。6.2.1 二進(jìn)制振幅鍵控（二進(jìn)制振幅鍵控（2ASK, OOK）第6章 數(shù)字載波調(diào)制17(2)二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)的帶寬二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)的帶寬B2ASK是基帶信是基帶信號(hào)波形帶寬的兩倍號(hào)波形帶寬的兩倍3BB2R2 102000Hz 3 33 32 102 10每每個(gè)個(gè)碼碼元元內(nèi)內(nèi)有有=2=2個(gè)個(gè)載載波波波波形形1010解：解：(1)3BR10 B 3c3c3c4

11、102 f410f2 10 Hz 6.2.1 二進(jìn)制振幅鍵控（二進(jìn)制振幅鍵控（2ASK, OOK）第6章 數(shù)字載波調(diào)制18圖圖 6.2-2 二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)調(diào)制器原理框圖二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)調(diào)制器原理框圖乘法器coscte2ASK(t)(a)cosct開關(guān)電路s(t)e2ASK(t)(b)s(t)模擬相乘模擬相乘數(shù)字鍵控?cái)?shù)字鍵控三、二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)的調(diào)制原理三、二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)的調(diào)制原理6.2.1 二進(jìn)制振幅鍵控（二進(jìn)制振幅鍵控（2ASK, OOK）第6章 數(shù)字載波調(diào)制19v 非相干解調(diào)(包絡(luò)檢波法)v 相干解調(diào)(同步檢測(cè)法)。四、二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)的解調(diào)四、二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)的解調(diào)6.2

12、.1 二進(jìn)制振幅鍵控（二進(jìn)制振幅鍵控（2ASK, OOK）第6章 數(shù)字載波調(diào)制20圖圖 6 .23 ASK非相干解調(diào)非相干解調(diào)(包絡(luò)檢波法包絡(luò)檢波法)原理框圖原理框圖 包絡(luò)檢波器包絡(luò)檢波器e2ASK(t)帶通濾波器全波整流器低通濾波器抽樣判決器輸出abcd定時(shí)脈沖6.2.1 二進(jìn)制振幅鍵控（二進(jìn)制振幅鍵控（2ASK, OOK）第6章 數(shù)字載波調(diào)制21 帶通濾波器帶通濾波器（BPF）恰好使）恰好使2ASK信號(hào)完整地通過(guò)，信號(hào)完整地通過(guò)，經(jīng)包絡(luò)檢測(cè)后，輸出其包絡(luò)。經(jīng)包絡(luò)檢測(cè)后，輸出其包絡(luò)。 低通濾波器低通濾波器（LPF）的作用是濾除高頻雜波，使）的作用是濾除高頻雜波，使基帶信號(hào)（包絡(luò)）通過(guò)?；鶐?/p>

13、號(hào)（包絡(luò)）通過(guò)。 抽樣判決器抽樣判決器包括抽樣、判決及碼元形成器。定時(shí)包括抽樣、判決及碼元形成器。定時(shí)抽樣脈沖（位同步信號(hào)）是很窄的脈沖，通常位于抽樣脈沖（位同步信號(hào)）是很窄的脈沖，通常位于每個(gè)碼元的中央位置，其重復(fù)周期等于碼元的寬度。每個(gè)碼元的中央位置，其重復(fù)周期等于碼元的寬度。6.2.1 二進(jìn)制振幅鍵控（二進(jìn)制振幅鍵控（2ASK, OOK）圖圖 6.2 -42ASK信號(hào)非相干解調(diào)過(guò)程的時(shí)間波形信號(hào)非相干解調(diào)過(guò)程的時(shí)間波形11100000101abcd第6章 數(shù)字載波調(diào)制23圖圖 6.2 5 2ASK相干解調(diào)器原理框圖相干解調(diào)器原理框圖 相干檢測(cè)就是同步解調(diào)，要求接收機(jī)產(chǎn)生一個(gè)與發(fā)送相干檢測(cè)

14、就是同步解調(diào)，要求接收機(jī)產(chǎn)生一個(gè)與發(fā)送載波載波同頻同相同頻同相的本地載波信號(hào)，稱其為同步載波或相的本地載波信號(hào)，稱其為同步載波或相干載波。干載波。e2ASK(t)帶通濾波器相乘器低通濾波器抽樣判決器定時(shí)脈沖輸出coscty(t)6.2.1 二進(jìn)制振幅鍵控（二進(jìn)制振幅鍵控（2ASK, OOK）第6章 數(shù)字載波調(diào)制24ASKce(t)s(t)cost 相干解調(diào)相干解調(diào)2ASKcccccccy(t)e(t) costs(t)cost1s(t)cos(tt)cos(tt)211s(t)s(t)cos2t221s(t)2 低低通通低通濾波器的截低通濾波器的截止頻率與基帶數(shù)止頻率與基帶數(shù)字信號(hào)的最高頻字信

15、號(hào)的最高頻率相等。率相等。6.2.1 二進(jìn)制振幅鍵控（二進(jìn)制振幅鍵控（2ASK, OOK）第6章 數(shù)字載波調(diào)制25ASKe(t)y(t)ccost 相干解調(diào)過(guò)程相干解調(diào)過(guò)程6.2.1 二進(jìn)制振幅鍵控（二進(jìn)制振幅鍵控（2ASK, OOK）第6章 數(shù)字載波調(diào)制26五、五、2ASK信號(hào)的功率譜密度信號(hào)的功率譜密度 22sBBBBmP (f)f P(1 P) G(f)f (1 P)G(mf )(fmf ) 0ce (t)s(t)cost 若二進(jìn)制基帶信號(hào)若二進(jìn)制基帶信號(hào)s(t)的功率譜密度為（的功率譜密度為（5.2-26)OOK信號(hào)s(t)代表信息的隨機(jī)代表信息的隨機(jī)單極性矩形脈沖序列單極性矩形脈沖序

16、列BaBG(f )T S ( fT ) 6.2.1 二進(jìn)制振幅鍵控（二進(jìn)制振幅鍵控（2ASK, OOK）第6章 數(shù)字載波調(diào)制27顯然顯然Ps( f )只在只在G（0）處有離散譜，且）處有離散譜，且G（0）=TB，所以有：所以有： 2222sBB22BP (f)f P(1 P) G(f)f (1 P) G(0)(f)f P(1 P) G(f)(1 P)(f) (6.2 - 5)2bbT11Sa ( fT )(f)P442 設(shè)設(shè)6.2.1 二進(jìn)制振幅鍵控（二進(jìn)制振幅鍵控（2ASK, OOK）第6章 數(shù)字載波調(diào)制28ss(t)P(f) 離散分量告訴我們信號(hào)中離散分量告訴我們信號(hào)中有無(wú)特殊頻率成份；有

17、無(wú)特殊頻率成份；連續(xù)分量可以看出信號(hào)帶連續(xù)分量可以看出信號(hào)帶寬，第一零點(diǎn)寬，第一零點(diǎn)f fb b。6.2.1 二進(jìn)制振幅鍵控（二進(jìn)制振幅鍵控（2ASK, OOK）圖圖 6.2-62ASK信號(hào)的功率譜密度示意圖信號(hào)的功率譜密度示意圖 -2 fb fc fb fc fc fb fc+2fbOfc-2 fbfc fbfc+2fbfc fbfcf0 dBP2ASK( f )連續(xù)譜經(jīng)傳號(hào)波形連續(xù)譜經(jīng)傳號(hào)波形線性調(diào)制后決定線性調(diào)制后決定離散譜由載波分量決定離散譜由載波分量決定OOkOOk信號(hào)信號(hào)e e0 0(t)(t)的功率譜密度為：的功率譜密度為：G(f)G(f)后后-左移右移左移右移 22bcBcBc

18、BcBccTsin(ff )Tsin(ff )T16(ff )T(ff )T1(ff )(ff )16 Escsc2222sccscc1P (f)P(ff ) P(ff )411fG(ff )G(ff )f G(0)(ff )(ff )1616 OOk信號(hào)e0(t)的功率譜密度為：(6.2 - 6)22bacBacBccTS(ff )TS(ff )T161(ff )(ff )16 第6章 數(shù)字載波調(diào)制31v 二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)的二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)的功率譜密度由離散譜和連功率譜密度由離散譜和連續(xù)譜兩部分組成續(xù)譜兩部分組成。v 離散譜由載波分量確定，連續(xù)譜由基帶信號(hào)波形離散譜由載波分量確定，連續(xù)譜

19、由基帶信號(hào)波形g(t)確定。確定。v 二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)的帶寬二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)的帶寬B2ASK是基帶信號(hào)波形是基帶信號(hào)波形帶寬的兩倍帶寬的兩倍, 即即B2ASK=2B=2fB。v 因?yàn)橄到y(tǒng)的傳碼率因?yàn)橄到y(tǒng)的傳碼率RB=fB(Baud)，故，故2ASK系統(tǒng)的系統(tǒng)的頻帶利用率為頻帶利用率為BB2ASKBRf1Baud/Hz)B2f2 （6.2.1 二進(jìn)制振幅鍵控（二進(jìn)制振幅鍵控（2ASK, OOK）第6章 數(shù)字載波調(diào)制32在二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制中，若正弦載波的頻率隨二進(jìn)制在二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制中，若正弦載波的頻率隨二進(jìn)制基帶信號(hào)在基帶信號(hào)在f f1 1和和f f2 2兩個(gè)頻率點(diǎn)間變化，則產(chǎn)生二進(jìn)制兩個(gè)頻率點(diǎn)

20、間變化，則產(chǎn)生二進(jìn)制頻移鍵控信號(hào)頻移鍵控信號(hào)(2FSK(2FSK信號(hào)信號(hào)) )。 “1” f1 “0” f2 可見(jiàn)，可見(jiàn)，F(xiàn)SK是用不同頻率的載波來(lái)傳遞數(shù)字消息的。是用不同頻率的載波來(lái)傳遞數(shù)字消息的。6.2.2 二進(jìn)制頻移鍵控（二進(jìn)制頻移鍵控（2FSK） 第6章 數(shù)字載波調(diào)制33二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)的表示、時(shí)間波形二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)的表示、時(shí)間波形二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)的調(diào)制原理與實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)的調(diào)制原理與實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)的解調(diào)二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)的解調(diào)2FSK2FSK信號(hào)的功率譜密度信號(hào)的功率譜密度本節(jié)內(nèi)容本節(jié)內(nèi)容6.2.2 二進(jìn)制頻移鍵控（二進(jìn)制頻移鍵控（2FSK） 第6章 數(shù)字載波

21、調(diào)制34圖圖6-76-7中波形中波形g g可分解為波形可分解為波形e e和波形和波形f f，即二，即二進(jìn)制頻移鍵控信號(hào)可以看成是進(jìn)制頻移鍵控信號(hào)可以看成是兩個(gè)不同載波兩個(gè)不同載波的二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)的疊加的二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)的疊加。一、一、2FSK信號(hào)的表示信號(hào)的表示6.2.2 二進(jìn)制頻移鍵控（二進(jìn)制頻移鍵控（2FSK） 圖圖 6.2-7 二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)的時(shí)間波形二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)的時(shí)間波形aak1011001ts(t)ts(t)bcdtefgt2FSK信號(hào)ttt1cost 2cost 1s(t)cost 2s(t)cost 第6章 數(shù)字載波調(diào)制36nBnnBnBnns(t)a g(t n

22、T )s(t)b g(t nT )a g(t nT ) (6.2 - 7)則二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式為：2FSK121n2ne(t)y (t)y (t)s(t)cost)s(t)cos(t) （假設(shè)二進(jìn)制基帶信號(hào) “1” f1 “0” f2 PPan1, 1, 0發(fā)送概率為發(fā)送概率為n1,Pb0,1P 發(fā)發(fā)送送概概率率為為發(fā)發(fā)送送概概率率為為其中基帶信號(hào)（其中基帶信號(hào)（NRZ）6.2.2 二進(jìn)制頻移鍵控（二進(jìn)制頻移鍵控（2FSK） 第6章 數(shù)字載波調(diào)制37分別代表第n個(gè)信號(hào)碼元的初始相位。在2ASK信號(hào)中，它們不攜帶信息，通?？稍O(shè)為零。nn,因此，二進(jìn)制頻移鍵控信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式可簡(jiǎn)化為：

23、 2FSKnB1nB2nn12e(t)a g(tnT ) costa g(tnT ) costs(t)costs(t)cost(6.2 -8)6.2.2 二進(jìn)制頻移鍵控（二進(jìn)制頻移鍵控（2FSK） 第6章 數(shù)字載波調(diào)制38 二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)的產(chǎn)生，可以采用二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)的產(chǎn)生，可以采用模擬調(diào)頻電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，也可以采用模擬調(diào)頻電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，也可以采用數(shù)字鍵控?cái)?shù)字鍵控的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。二、二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)的產(chǎn)生二、二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)的產(chǎn)生6.2.2 二進(jìn)制頻移鍵控（二進(jìn)制頻移鍵控（2FSK） 圖圖 6.28 二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)的原理圖二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)的原理圖(b)數(shù)字鍵控法數(shù)字鍵控

24、法(b)模擬調(diào)頻法模擬調(diào)頻法壓控振蕩器載波載波f1f2sFSK(t)s(t)=0s(t)=1載波載波f1f2sFSK(t)第6章 數(shù)字載波調(diào)制40)cos()()cos()()(210nnttsttste核心思想：核心思想：一路一路2FSK視為視為2路路2ASK信號(hào)的合成。信號(hào)的合成。1y (t)2y (t)6.2.2 二進(jìn)制頻移鍵控（二進(jìn)制頻移鍵控（2FSK） 第6章 數(shù)字載波調(diào)制416.2.2 二進(jìn)制頻移鍵控（二進(jìn)制頻移鍵控（2FSK） v 非相干解調(diào)法（包絡(luò)檢波法）v 相干解調(diào)法v 鑒頻法v 過(guò)零檢測(cè)法：v 差分檢測(cè)法三、三、2FSK信號(hào)的解調(diào)方法信號(hào)的解調(diào)方法2FSK特有特有一路一路2

25、FSK視為視為2路路2ASK信號(hào)的合成。信號(hào)的合成。逆逆過(guò)過(guò)程程2FSKy1(t)y2(t)分路2ASK信號(hào)解調(diào)s1(t)s2(t)基帶信號(hào)圖圖 6.2 9 2FSK非相干解調(diào)器非相干解調(diào)器(包絡(luò)檢波法包絡(luò)檢波法)原理圖原理圖e2FSK(t)帶通濾波器 1包絡(luò)檢波器抽樣判決器輸出定時(shí)脈沖帶通濾波器 2包絡(luò)檢波器v1v2s(t)1、2FSK信號(hào)的包絡(luò)檢波法信號(hào)的包絡(luò)檢波法6.2.2 二進(jìn)制頻移鍵控（二進(jìn)制頻移鍵控（2FSK） 第6章 數(shù)字載波調(diào)制43 兩個(gè)兩個(gè)帶通濾波器帶寬帶通濾波器帶寬皆為相應(yīng)的皆為相應(yīng)的2ASK信號(hào)帶寬信號(hào)帶寬（中心頻率不同，分別為（中心頻率不同，分別為 f1、f2 ），起分

26、路作用，），起分路作用，用以分開兩路用以分開兩路2ASK信號(hào)；信號(hào)； 包絡(luò)檢測(cè)包絡(luò)檢測(cè)后分別取出它們的包絡(luò)后分別取出它們的包絡(luò)s(t) 及及 ； 抽樣判決器抽樣判決器起比較器作用，把兩路包絡(luò)信號(hào)同時(shí)起比較器作用，把兩路包絡(luò)信號(hào)同時(shí)送到抽樣判決器進(jìn)行比較，從而判決輸出基帶數(shù)字送到抽樣判決器進(jìn)行比較，從而判決輸出基帶數(shù)字信號(hào)。信號(hào)。s(t)6.2.2 二進(jìn)制頻移鍵控（二進(jìn)制頻移鍵控（2FSK） 第6章 數(shù)字載波調(diào)制44若上、下支路若上、下支路 及及 的抽樣值分別用的抽樣值分別用v1、v2 表示，表示，則抽樣判決器的判決準(zhǔn)則為：則抽樣判決器的判決準(zhǔn)則為：6.2.2 二進(jìn)制頻移鍵控（二進(jìn)制頻移鍵控（2

27、FSK） 圖圖 6.2-102FSK非相干解調(diào)過(guò)程的時(shí)間波形非相干解調(diào)過(guò)程的時(shí)間波形 111000001012FSK信號(hào)信號(hào)v1下支路全波下支路全波整流整流輸出輸出v2上支路全波上支路全波整流整流圖圖 6.2 11 2FSK相干解調(diào)器原理圖相干解調(diào)器原理圖2、2FSK信號(hào)的相干解調(diào)法信號(hào)的相干解調(diào)法e2FSK(t)帶通濾波器 1低 通濾波器抽樣判決器輸出定時(shí)脈沖帶通濾波器 2低通濾波器相乘器相乘器cos 1tcos 2tv1v2012e (t)s(t)costs(t)cost核心思想：核心思想：一路一路2FSK視為視為2路路2ASK信號(hào)的合成。信號(hào)的合成。6.2.2 二進(jìn)制頻移鍵控（二進(jìn)制頻移

28、鍵控（2FSK） 第6章 數(shù)字載波調(diào)制47 圖中兩個(gè)帶通濾波器的作用同于包絡(luò)檢波法，起圖中兩個(gè)帶通濾波器的作用同于包絡(luò)檢波法，起分路作用分路作用； 它們的輸出分別與相應(yīng)的同步相干載波相乘，再它們的輸出分別與相應(yīng)的同步相干載波相乘，再分別經(jīng)低通濾波器濾掉二倍頻信號(hào)，取出含基帶數(shù)分別經(jīng)低通濾波器濾掉二倍頻信號(hào)，取出含基帶數(shù)字信息的低頻信號(hào)；字信息的低頻信號(hào)； 抽樣判決器抽樣判決器在抽樣脈沖到來(lái)時(shí)對(duì)兩個(gè)低頻信號(hào)的在抽樣脈沖到來(lái)時(shí)對(duì)兩個(gè)低頻信號(hào)的抽樣值抽樣值 進(jìn)行比較判決（判決規(guī)則同于包絡(luò)檢波法），進(jìn)行比較判決（判決規(guī)則同于包絡(luò)檢波法），即可還原出基帶數(shù)字信號(hào)。即可還原出基帶數(shù)字信號(hào)。6.2.2 二進(jìn)

29、制頻移鍵控（二進(jìn)制頻移鍵控（2FSK） 第6章 數(shù)字載波調(diào)制48圖圖 6.2 12 鑒頻法解調(diào)原理圖鑒頻法解調(diào)原理圖3、2FSK信號(hào)的鑒頻法信號(hào)的鑒頻法原理原理：鑒頻器：鑒頻器輸出電壓與輸入信號(hào)頻率偏移成正比輸出電壓與輸入信號(hào)頻率偏移成正比。帶通濾波器帶通濾波器鑒頻器鑒頻器 低通濾波器低通濾波器抽樣判決抽樣判決6.2.2 二進(jìn)制頻移鍵控（二進(jìn)制頻移鍵控（2FSK） 第6章 數(shù)字載波調(diào)制4912fv11ffv20 數(shù)數(shù)字字系系統(tǒng)統(tǒng)發(fā)發(fā)“”發(fā)發(fā)“”判決門限判決門限dddv1v 2v2vv1vv0 判判 為為 “ ”判判 為為 “”6.2.2 二進(jìn)制頻移鍵控（二進(jìn)制頻移鍵控（2FSK） 第6章 數(shù)字

30、載波調(diào)制504、2FSK信號(hào)的過(guò)零檢測(cè)法信號(hào)的過(guò)零檢測(cè)法（1）原理）原理 單位時(shí)間內(nèi)信號(hào)經(jīng)過(guò)零點(diǎn)的次數(shù)多少，可以用單位時(shí)間內(nèi)信號(hào)經(jīng)過(guò)零點(diǎn)的次數(shù)多少，可以用來(lái)衡量頻率的高低。來(lái)衡量頻率的高低。1B21fT0f “ ” 在在持持續(xù)續(xù)時(shí)時(shí)間間內(nèi)內(nèi)，過(guò)過(guò)零零數(shù)數(shù)目目不不同同“ ” 想法：想法：把過(guò)零數(shù)目不同轉(zhuǎn)換為電壓不同。把過(guò)零數(shù)目不同轉(zhuǎn)換為電壓不同。6.2.2 二進(jìn)制頻移鍵控（二進(jìn)制頻移鍵控（2FSK） 圖圖 6.2 13 過(guò)零檢測(cè)法原理圖和各點(diǎn)時(shí)間波形過(guò)零檢測(cè)法原理圖和各點(diǎn)時(shí)間波形（2）時(shí)間波形限 幅e2FSK(t)ab微 分c整 流d脈 沖 形成低 通ef輸 出(a)abcdef0 0 1 1

31、0 0第6章 數(shù)字載波調(diào)制52 2FSK輸入信號(hào)經(jīng)放大限幅后產(chǎn)生矩形脈沖序列；輸入信號(hào)經(jīng)放大限幅后產(chǎn)生矩形脈沖序列； 微分及全波整流微分及全波整流形成與頻率變化相應(yīng)的尖脈沖序列，形成與頻率變化相應(yīng)的尖脈沖序列，這個(gè)序列就代表著調(diào)頻波的過(guò)零點(diǎn)；這個(gè)序列就代表著調(diào)頻波的過(guò)零點(diǎn)； 尖脈沖尖脈沖觸發(fā)一寬脈沖發(fā)生器，變換成具有一定寬度觸發(fā)一寬脈沖發(fā)生器，變換成具有一定寬度的矩形波，該矩形波的直流分量便代表著信號(hào)的頻率，的矩形波，該矩形波的直流分量便代表著信號(hào)的頻率，脈沖越密，直流分量越大，反映著輸入信號(hào)的頻率越脈沖越密，直流分量越大，反映著輸入信號(hào)的頻率越高高； 低通濾波器低通濾波器就可得到脈沖波的直流

32、分量。這樣就完就可得到脈沖波的直流分量。這樣就完成了成了頻率幅度頻率幅度變換，從而再根據(jù)直流分量幅度上的變換，從而再根據(jù)直流分量幅度上的區(qū)別還原出數(shù)字信號(hào)區(qū)別還原出數(shù)字信號(hào)“1”和和“0”。6.2.2 二進(jìn)制頻移鍵控（二進(jìn)制頻移鍵控（2FSK） 圖圖 6.2 14 差分檢波法原理圖差分檢波法原理圖帶通濾波器帶通濾波器輸入輸入 低通濾波器低通濾波器輸出輸出 時(shí)延時(shí)延抽樣抽樣判決判決器器0Acos()t 5、2FSK信號(hào)的差分檢波法信號(hào)的差分檢波法（1）模型）模型輸入信號(hào)經(jīng)輸入信號(hào)經(jīng)帶通濾波器濾除帶外無(wú)用信號(hào)帶通濾波器濾除帶外無(wú)用信號(hào)后被分成后被分成兩路，一路直接送乘法器，另一路經(jīng)時(shí)延兩路，一路直

33、接送乘法器，另一路經(jīng)時(shí)延后送乘后送乘法器，相乘后再經(jīng)法器，相乘后再經(jīng)低通濾波器去除高頻成分低通濾波器去除高頻成分即可提即可提取基帶信號(hào)。取基帶信號(hào)。第6章 數(shù)字載波調(diào)制54差分檢波法基于輸入信號(hào)與其延遲差分檢波法基于輸入信號(hào)與其延遲 的信號(hào)相比的信號(hào)相比較，信道上的失真將同時(shí)影響相鄰信號(hào)，故不影較，信道上的失真將同時(shí)影響相鄰信號(hào)，故不影響最終鑒頻結(jié)果。響最終鑒頻結(jié)果。實(shí)踐表明，當(dāng)延遲失真為實(shí)踐表明，當(dāng)延遲失真為0時(shí)，這種方法的檢測(cè)時(shí)，這種方法的檢測(cè)性能不如普通鑒頻法，但當(dāng)信道有較嚴(yán)重延遲失性能不如普通鑒頻法，但當(dāng)信道有較嚴(yán)重延遲失真時(shí)，其檢測(cè)性能優(yōu)于鑒頻法。真時(shí)，其檢測(cè)性能優(yōu)于鑒頻法。（2）核

34、心）核心 只需證明只需證明v 6.2.2 二進(jìn)制頻移鍵控（二進(jìn)制頻移鍵控（2FSK） 0Acos()t 將將2FSK信號(hào)表示為：信號(hào)表示為：則角頻率則角頻率偏移可能有兩種取值偏移可能有兩種取值:010210 發(fā)發(fā)送送“ ”發(fā)發(fā)送送“ ”0022000Acos()t Acos()(t)AAcos()cos2()t() 22 乘法器輸出乘法器輸出 ：1cos x cos ycos(xy)cos(xy)2cos(xy)cos x cos ysin x sin y 附附 公公 式式 ：濾去倍頻分量，輸出：濾去倍頻分量，輸出：20200AVcos()2A(coscossinsin)2 v與與t無(wú)關(guān)，是角

35、頻偏的無(wú)關(guān)，是角頻偏的函數(shù)，但不是一個(gè)簡(jiǎn)單函數(shù)，但不是一個(gè)簡(jiǎn)單的函數(shù)。的函數(shù)。選擇適當(dāng)?shù)?，使?cos0 0sin1 則則故有：20022002022AV(coscossinsin)2Asinsin1A2sinsin2Asinsin12A21A2 當(dāng)當(dāng)當(dāng)當(dāng)當(dāng)當(dāng)v 得得證證第6章 數(shù)字載波調(diào)制57輸出電壓輸出電壓v與角頻偏與角頻偏呈線性關(guān)系，實(shí)現(xiàn)近似線性的呈線性關(guān)系，實(shí)現(xiàn)近似線性的頻幅轉(zhuǎn)換特性，這正是鑒頻特性所要求的。頻幅轉(zhuǎn)換特性，這正是鑒頻特性所要求的。針對(duì)針對(duì)的兩種取值，經(jīng)抽樣判決器可檢測(cè)出的兩種取值，經(jīng)抽樣判決器可檢測(cè)出“1”和和“0”。當(dāng)角頻偏較小時(shí)，當(dāng)角頻偏較小時(shí)， 即即1 6.2.2

36、 二進(jìn)制頻移鍵控（二進(jìn)制頻移鍵控（2FSK） 第6章 數(shù)字載波調(diào)制58 對(duì)對(duì)相位不連續(xù)的二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)，可以看相位不連續(xù)的二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)，可以看成由兩個(gè)不同載波的二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)的疊加成由兩個(gè)不同載波的二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)的疊加，其中一個(gè)頻率為其中一個(gè)頻率為f1，另一個(gè)頻率為，另一個(gè)頻率為f2。因此，相位不。因此，相位不連續(xù)的二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)的功率譜密度可以近似連續(xù)的二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)的功率譜密度可以近似表示成兩個(gè)不同載波的二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)功率譜表示成兩個(gè)不同載波的二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)功率譜密度的疊加。密度的疊加。 四、四、 2FSK信號(hào)的功率譜密度（略）信號(hào)的功率譜密度（略）6.2

37、.2 二進(jìn)制頻移鍵控（二進(jìn)制頻移鍵控（2FSK） 第6章 數(shù)字載波調(diào)制59 相位不連續(xù)的二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式為：相位不連續(xù)的二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式為：ttsttsteASK22112cos)(cos)()(根據(jù)二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)的功率譜密度（根據(jù)二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)的功率譜密度（4.2-6），），可以得到如下所示公式：可以得到如下所示公式：6.2.2 二進(jìn)制頻移鍵控（二進(jìn)制頻移鍵控（2FSK） 11222FSKscscscsc11P(f)P (ff ) P (ff )P (ff ) P (ff )44 11222FSKscscscsc11P(f)P (ff ) P (ff )P

38、 (ff ) P (ff )44 2222s1BB22BP (f)f P(1 P) G(f)f (1 P) G(0)(f)f P(1 P) G(f)(1 P)(f) 1nBns (t)a g(tnT ) nn22s2B1Pba01PP (f)f P(1P) G(f)P(f) 概概率率為為為為空空號(hào)號(hào)概概率率為為為為傳傳號(hào)號(hào)第6章 數(shù)字載波調(diào)制61令概率令概率P=1/2，則有，則有22S2FSKa1Ba1B22Sa2Ba2B1122TP(f)S(ff )TS(ff )T16TS(ff )TS(ff )T161(ff )(ff )(ff )(ff )16 6.2.2 二進(jìn)制頻移鍵控（二進(jìn)制頻移鍵控

39、（2FSK） 第6章 數(shù)字載波調(diào)制62v 相位不連續(xù)的相位不連續(xù)的2FSK信號(hào)的功率譜由離散譜和連信號(hào)的功率譜由離散譜和連續(xù)譜所組成；續(xù)譜所組成；v 離散譜位于兩個(gè)離散譜位于兩個(gè)載頻載頻f1和和f2處；連續(xù)譜由兩個(gè)中處；連續(xù)譜由兩個(gè)中心位于心位于f1和和f2處的雙邊譜疊加形成；處的雙邊譜疊加形成；v 若若|f1-f2|fB，則連續(xù)譜在，則連續(xù)譜在fc處出現(xiàn)單峰；若處出現(xiàn)單峰；若|f1-f2|fB，則連續(xù)譜出現(xiàn)雙峰。，則連續(xù)譜出現(xiàn)雙峰。v 所需傳輸帶寬所需傳輸帶寬BFSK=|f1 -f2|+2 fB 6.2.2 二進(jìn)制頻移鍵控（二進(jìn)制頻移鍵控（2FSK） 第6章 數(shù)字載波調(diào)制63圖圖6.2-15

40、 相位不連續(xù)相位不連續(xù)2FSK信號(hào)的功率譜示意圖信號(hào)的功率譜示意圖fc = ( f1 f2 ) /2h = ( f2 f1 ) /RBh = 0.5h = 0.7h = 1.5fc1.5 RBfc RBfc0.5 RBfcfc0.5 RBfc RBfc1.5 RBf6.2.2 二進(jìn)制頻移鍵控（二進(jìn)制頻移鍵控（2FSK） 第6章 數(shù)字載波調(diào)制64例例6-3 設(shè)某設(shè)某2FSK調(diào)制系統(tǒng)的碼元傳輸速率為調(diào)制系統(tǒng)的碼元傳輸速率為1000B，已調(diào)信號(hào)的載頻為已調(diào)信號(hào)的載頻為1000Hz或或2000Hz：（1）發(fā)送數(shù)字信息為）發(fā)送數(shù)字信息為011010，畫出相應(yīng)的，畫出相應(yīng)的2FSK信號(hào)信號(hào)波形；波形；（2

41、）這時(shí)的）這時(shí)的2FSK信號(hào)應(yīng)選擇怎樣的解調(diào)方法。信號(hào)應(yīng)選擇怎樣的解調(diào)方法。6.2.2 二進(jìn)制頻移鍵控（二進(jìn)制頻移鍵控（2FSK） 第6章 數(shù)字載波調(diào)制65（1）設(shè)載頻）設(shè)載頻1000Hz對(duì)應(yīng)對(duì)應(yīng)“1”,2000Hz對(duì)應(yīng)對(duì)應(yīng)“0”。（2）由于）由于2FSK載波頻差載波頻差|f2-f1|=1000=fB, 功率譜功率譜密度會(huì)出現(xiàn)單峰，頻譜有較大重疊，用包絡(luò)檢密度會(huì)出現(xiàn)單峰，頻譜有較大重疊，用包絡(luò)檢測(cè)法和相干解調(diào)法不合適，上下兩支路有較大測(cè)法和相干解調(diào)法不合適，上下兩支路有較大串?dāng)_，調(diào)制性能降低，所以可以用鑒頻法、過(guò)串?dāng)_，調(diào)制性能降低，所以可以用鑒頻法、過(guò)零檢測(cè)法、差分檢測(cè)法。零檢測(cè)法、差分檢測(cè)法

42、。第6章 數(shù)字載波調(diào)制666.2.3 二進(jìn)制移相鍵控二進(jìn)制移相鍵控相移鍵控在數(shù)據(jù)傳輸中相移鍵控在數(shù)據(jù)傳輸中, 尤其是在中速和中高速的尤其是在中速和中高速的數(shù)傳機(jī)（數(shù)傳機(jī)（2400-4800bit/s）中得到了廣泛的應(yīng)用。）中得到了廣泛的應(yīng)用。相移鍵控有很好的抗干擾性相移鍵控有很好的抗干擾性, 在有衰落的信道中也在有衰落的信道中也能獲得很好的效果。能獲得很好的效果。我們主要討論二相、四相調(diào)相我們主要討論二相、四相調(diào)相 ，在實(shí)際應(yīng)用中還有，在實(shí)際應(yīng)用中還有八相及十六相調(diào)相。八相及十六相調(diào)相。相移信號(hào)可分為兩種：相移信號(hào)可分為兩種：v 絕對(duì)相移絕對(duì)相移 v 相對(duì)相移相對(duì)相移(差分相移差分相移)第6章

43、 數(shù)字載波調(diào)制67在二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制中，當(dāng)正弦載波的在二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制中，當(dāng)正弦載波的相位相位（指（指初相）初相）隨二進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)離散變化時(shí)，則隨二進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)離散變化時(shí)，則產(chǎn)生二進(jìn)制移相鍵控產(chǎn)生二進(jìn)制移相鍵控(2PSK)信號(hào)。通常用已調(diào)信號(hào)。通常用已調(diào)信號(hào)載波的信號(hào)載波的0和和 180分別表示二進(jìn)制數(shù)字分別表示二進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)的基帶信號(hào)的 0 和和1。一、絕對(duì)相位鍵控（一、絕對(duì)相位鍵控（2PSK） 6.2.3 二進(jìn)制移相鍵控二進(jìn)制移相鍵控第6章 數(shù)字載波調(diào)制68其中其中, an與與2ASK和和2FSK時(shí)的不同，在時(shí)的不同，在2PSK調(diào)制中，調(diào)制中，an應(yīng)選擇應(yīng)選擇雙極性雙極性，即，即(

44、6.2 - 10)PPan1, 1, 1發(fā)送概率為發(fā)送概率為二進(jìn)制移相鍵控信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式為二進(jìn)制移相鍵控信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式為2PSKcnBcne(t)s(t)costa g(tnT ) cost (6.2 - 9)6.2.3 二進(jìn)制移相鍵控二進(jìn)制移相鍵控若用若用n表示第表示第n個(gè)符號(hào)的絕對(duì)相位，則有個(gè)符號(hào)的絕對(duì)相位，則有若若g(t)是脈寬為是脈寬為TB, 高度為高度為1的矩形脈沖時(shí)，則有的矩形脈沖時(shí)，則有(6.2 - 11)c2PSKcnccoste(t)cos(t)cost (6.2 - 12)0n00 ,0180 ,1 發(fā)發(fā)送送符符號(hào)號(hào)“ ”發(fā)發(fā)送送符符號(hào)號(hào)“ ”這種以載波的不同相位直接表

45、示相應(yīng)二進(jìn)制數(shù)字這種以載波的不同相位直接表示相應(yīng)二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)的調(diào)制方式，稱為信號(hào)的調(diào)制方式，稱為二進(jìn)制絕對(duì)移相方二進(jìn)制絕對(duì)移相方式式圖圖 6.2 16 二進(jìn)制絕對(duì)移相鍵控信號(hào)的時(shí)間波形二進(jìn)制絕對(duì)移相鍵控信號(hào)的時(shí)間波形當(dāng)碼元寬度當(dāng)碼元寬度TB 為載波周期為載波周期Tc 的整數(shù)倍時(shí)，的整數(shù)倍時(shí)，2PSK信號(hào)的典型波形如圖信號(hào)的典型波形如圖4.2-16所示。所示。10110 01)(ts)(2tsPSK請(qǐng)注意：由于習(xí)慣上畫波形時(shí)以正弦形式畫圖較方便，這與請(qǐng)注意：由于習(xí)慣上畫波形時(shí)以正弦形式畫圖較方便，這與數(shù)學(xué)式常用余弦形式表示載波有些不一致。數(shù)學(xué)式常用余弦形式表示載波有些不一致。第6章 數(shù)字載波調(diào)

46、制71圖圖 6.2- 172PSK信號(hào)的調(diào)制原理圖信號(hào)的調(diào)制原理圖 s(t)碼型變換雙極性不歸零乘法器e2PSK(t)cos ct(a)cos ct0開關(guān)電路e2PSK(t)180 移相s(t)(b)圖圖(a)是采用是采用模擬調(diào)制模擬調(diào)制的方法產(chǎn)生的方法產(chǎn)生2PSK信號(hào)，圖信號(hào)，圖(b)是是采用采用數(shù)字鍵控?cái)?shù)字鍵控的方法產(chǎn)生的方法產(chǎn)生2PSK信號(hào)。信號(hào)。二、二、2PSK的調(diào)制與解調(diào)的調(diào)制與解調(diào)1、調(diào)制、調(diào)制6.2.3 二進(jìn)制移相鍵控二進(jìn)制移相鍵控第6章 數(shù)字載波調(diào)制72v 就模擬調(diào)制法而言，就模擬調(diào)制法而言， 2PSK與產(chǎn)生與產(chǎn)生2ASK信號(hào)信號(hào)的方法比較，只是對(duì)的方法比較，只是對(duì)s(t) 要

47、求不同。要求不同。v 就鍵控法來(lái)說(shuō)，用數(shù)字基帶信號(hào)就鍵控法來(lái)說(shuō)，用數(shù)字基帶信號(hào) s(t)控制開關(guān)控制開關(guān)電路，選擇不同相位的載波輸出，這時(shí)電路，選擇不同相位的載波輸出，這時(shí)s(t)為單為單極性極性NRZ或雙極性或雙極性NRZ脈沖序列信號(hào)均可。脈沖序列信號(hào)均可。 6.2.3 二進(jìn)制移相鍵控二進(jìn)制移相鍵控第6章 數(shù)字載波調(diào)制73（1）相干解調(diào)，相干解調(diào)，也稱為也稱為極性比較法解調(diào)極性比較法解調(diào)2PSK信號(hào)的解調(diào)通常都是采用信號(hào)的解調(diào)通常都是采用相干解調(diào)相干解調(diào)。在相干解調(diào)過(guò)程中需要用到與接收的在相干解調(diào)過(guò)程中需要用到與接收的2PSK信號(hào)同頻信號(hào)同頻同相的同相的相干載波相干載波。2、解調(diào)、解調(diào)6.2

48、.3 二進(jìn)制移相鍵控二進(jìn)制移相鍵控不考慮噪聲時(shí)，帶通濾波器輸出可表示為：不考慮噪聲時(shí)，帶通濾波器輸出可表示為：)cos()(nctty)2cos(21cos21cos)cos()(ncncncttttz時(shí)，時(shí)，nnntx2/102/1cos21)(圖圖 6.2 182PSK信號(hào)的解調(diào)原理圖信號(hào)的解調(diào)原理圖教學(xué)動(dòng)畫教學(xué)動(dòng)畫圖圖 6.2 -192PSK信號(hào)相干解調(diào)各點(diǎn)時(shí)間波形信號(hào)相干解調(diào)各點(diǎn)時(shí)間波形 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 12PSK2PSK本地載波本地載波( (虛虛 線線) )定時(shí)脈沖定時(shí)脈沖判別規(guī)則：正判別規(guī)則：正-“0”-“0”；負(fù)；負(fù)-“1”-“1”)(ty)(

49、tz)(txs(t)na第6章 數(shù)字載波調(diào)制762PSK信號(hào)相干解調(diào)的過(guò)程實(shí)際上是輸入已調(diào)信信號(hào)相干解調(diào)的過(guò)程實(shí)際上是輸入已調(diào)信號(hào)與本地載波信號(hào)進(jìn)行極性比較的過(guò)程，故常稱號(hào)與本地載波信號(hào)進(jìn)行極性比較的過(guò)程，故常稱為為極性比較法解調(diào)極性比較法解調(diào)。極性相同極性相同 -0極性不同極性不同 -16.2.3 二進(jìn)制移相鍵控二進(jìn)制移相鍵控第6章 數(shù)字載波調(diào)制77圖圖 6.2 202PSK信號(hào)的解調(diào)原理圖信號(hào)的解調(diào)原理圖帶通濾波器e2PSK(t)鑒相器抽樣判決器輸出cos ct定時(shí)脈沖（2）非相干解調(diào)）非相干解調(diào)可以將相乘器和低通濾波器用可以將相乘器和低通濾波器用鑒相器鑒相器代替。代替。6.2.3 二進(jìn)制

50、移相鍵控二進(jìn)制移相鍵控第6章 數(shù)字載波調(diào)制78 由于發(fā)送端是以某個(gè)相位為基準(zhǔn)的，在接收端由于發(fā)送端是以某個(gè)相位為基準(zhǔn)的，在接收端移必須有這樣一個(gè)固定基準(zhǔn)的相位作參考。如果參移必須有這樣一個(gè)固定基準(zhǔn)的相位作參考。如果參考的同步載波相位發(fā)生考的同步載波相位發(fā)生180倒相時(shí)，解調(diào)出的數(shù)倒相時(shí)，解調(diào)出的數(shù)字基帶信號(hào)將與發(fā)送的數(shù)字基帶信號(hào)正好是相反，字基帶信號(hào)將與發(fā)送的數(shù)字基帶信號(hào)正好是相反，解調(diào)器輸出數(shù)字基帶信號(hào)全部出錯(cuò)。這種現(xiàn)象通常解調(diào)器輸出數(shù)字基帶信號(hào)全部出錯(cuò)。這種現(xiàn)象通常稱為稱為“倒倒”現(xiàn)象現(xiàn)象。 由于在由于在2PSK信號(hào)的載波恢復(fù)過(guò)程中存在著信號(hào)的載波恢復(fù)過(guò)程中存在著180的相位模糊，從而使得

51、的相位模糊，從而使得2PSK方式在實(shí)際中很方式在實(shí)際中很少采用少采用。一次課6.2.3 二進(jìn)制移相鍵控二進(jìn)制移相鍵控第6章 數(shù)字載波調(diào)制79三、二進(jìn)制相對(duì)三、二進(jìn)制相對(duì)(差分差分)相位鍵控（相位鍵控（2DPSK） 在在2PSK信號(hào)中，信號(hào)相位的變化是以未調(diào)正弦載波信號(hào)中，信號(hào)相位的變化是以未調(diào)正弦載波的相位作為參考，用載波相位的絕對(duì)數(shù)值表示數(shù)字的相位作為參考，用載波相位的絕對(duì)數(shù)值表示數(shù)字信息的，所以稱為絕對(duì)移相。但相干載波恢復(fù)中載信息的，所以稱為絕對(duì)移相。但相干載波恢復(fù)中載波相位的波相位的180相位模糊，導(dǎo)致相位模糊，導(dǎo)致解調(diào)出的二進(jìn)制基帶解調(diào)出的二進(jìn)制基帶信號(hào)出現(xiàn)反向現(xiàn)象信號(hào)出現(xiàn)反向現(xiàn)象，從

52、而難以實(shí)際應(yīng)用。，從而難以實(shí)際應(yīng)用。為了解決為了解決2PSK信號(hào)解調(diào)過(guò)程的反向工作問(wèn)題，提出信號(hào)解調(diào)過(guò)程的反向工作問(wèn)題，提出了了二進(jìn)制差分相位鍵控二進(jìn)制差分相位鍵控(2DPSK)。6.2.3 二進(jìn)制移相鍵控二進(jìn)制移相鍵控第6章 數(shù)字載波調(diào)制802DPSK方式是用方式是用前后相鄰碼元前后相鄰碼元的載波相對(duì)相位變的載波相對(duì)相位變化來(lái)表示數(shù)字信息。即化來(lái)表示數(shù)字信息。即本碼元初相與前一碼元初本碼元初相與前一碼元初相之差。相之差。 假設(shè)假設(shè)前后相鄰碼元的載波相位差前后相鄰碼元的載波相位差為為，可定義一，可定義一種數(shù)字信息與種數(shù)字信息與之間的關(guān)系為：之間的關(guān)系為：”表示數(shù)字信息“”表示數(shù)字信息“1,0,

53、 01nn6.2.3 二進(jìn)制移相鍵控二進(jìn)制移相鍵控第6章 數(shù)字載波調(diào)制81則一組二進(jìn)制數(shù)字信息與其對(duì)應(yīng)的則一組二進(jìn)制數(shù)字信息與其對(duì)應(yīng)的2DPSK信號(hào)的信號(hào)的載波相位關(guān)系如下所示載波相位關(guān)系如下所示:二進(jìn)制數(shù)字信息：二進(jìn)制數(shù)字信息： 1 0 0 1 0 1 1 0 絕對(duì)碼絕對(duì)碼an2DPSK信號(hào)相位：信號(hào)相位： 0 0 0 0 0 或或 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 1 0 0 相對(duì)碼相對(duì)碼bn由于由于初始參考相位初始參考相位有兩種可能，因此有兩種可能，因此2DPSK信號(hào)的波形可信號(hào)的波形可以有兩種。以有兩種。6.2.3 二進(jìn)制移相鍵控二進(jìn)制移相鍵控”“”“1,0, 01nn圖圖 6.

54、2 21 2DPSK信號(hào)調(diào)制過(guò)程波形圖信號(hào)調(diào)制過(guò)程波形圖絕對(duì)碼絕對(duì)碼an相對(duì)碼相對(duì)碼載波DPSK信號(hào)101100101 0 0 1 0 1 1 0n1nnabb (0)第6章 數(shù)字載波調(diào)制83v 與與2PSK的波形不同，的波形不同，2DPSK波形的同一相位波形的同一相位并不對(duì)應(yīng)相同的數(shù)字信息符號(hào)并不對(duì)應(yīng)相同的數(shù)字信息符號(hào)，而，而前后碼元的相前后碼元的相對(duì)相位才唯一確定信息符號(hào)對(duì)相位才唯一確定信息符號(hào)。v 解調(diào)解調(diào)2DPSK信號(hào)時(shí)，并不依賴于某一固定的信號(hào)時(shí)，并不依賴于某一固定的載波相位參考值，只要前后碼元的相對(duì)相位關(guān)系載波相位參考值，只要前后碼元的相對(duì)相位關(guān)系不破壞，則鑒別這個(gè)相位關(guān)系就可正確

55、恢復(fù)數(shù)字不破壞，則鑒別這個(gè)相位關(guān)系就可正確恢復(fù)數(shù)字信息。這就信息。這就避免了避免了2PSK方式中的方式中的“倒倒 ”現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)象發(fā)生生。說(shuō)明說(shuō)明6.2.3 二進(jìn)制移相鍵控二進(jìn)制移相鍵控第6章 數(shù)字載波調(diào)制84v 單從波形上看，單從波形上看，2DPSK與與2PSK是無(wú)法分辯的，比是無(wú)法分辯的，比如圖如圖6-20中中2DPSK也可以是另一符號(hào)序列（見(jiàn)圖中的也可以是另一符號(hào)序列（見(jiàn)圖中的序列序列bn，稱為相對(duì)碼，而將原符號(hào)序列，稱為相對(duì)碼，而將原符號(hào)序列an 稱為絕對(duì)碼）稱為絕對(duì)碼）經(jīng)絕對(duì)移相而形成的。經(jīng)絕對(duì)移相而形成的。只有已知移相鍵控方式是絕對(duì)的還是相對(duì)的，只有已知移相鍵控方式是絕對(duì)的還是相對(duì)的，

56、才能正確判定原信息；才能正確判定原信息；相對(duì)移相信號(hào)可以看作是把數(shù)字信息序列（絕相對(duì)移相信號(hào)可以看作是把數(shù)字信息序列（絕對(duì)碼）變換成相對(duì)碼，然后再根據(jù)相對(duì)碼進(jìn)行絕對(duì)碼）變換成相對(duì)碼，然后再根據(jù)相對(duì)碼進(jìn)行絕對(duì)移相而形成。這就為對(duì)移相而形成。這就為2DPSK信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)指出了一種借助絕對(duì)移相途徑實(shí)現(xiàn)的方法。指出了一種借助絕對(duì)移相途徑實(shí)現(xiàn)的方法。6.2.3 二進(jìn)制移相鍵控二進(jìn)制移相鍵控第6章 數(shù)字載波調(diào)制85 相對(duì)相移本質(zhì)上就是對(duì)差分碼信號(hào)的絕對(duì)相移。相對(duì)相移本質(zhì)上就是對(duì)差分碼信號(hào)的絕對(duì)相移。那么，那么，2DPSK信號(hào)的表達(dá)式與信號(hào)的表達(dá)式與2PSK的形式應(yīng)完全的形式應(yīng)完全相同，

57、所不同的只是此時(shí)式中的相同，所不同的只是此時(shí)式中的s(t) 信號(hào)表示的是信號(hào)表示的是差分碼數(shù)字序列。即差分碼數(shù)字序列。即: 2( )( )cosDPSKcsts tt( )()nBns tb g tnT6.2.3 二進(jìn)制移相鍵控二進(jìn)制移相鍵控圖圖6.2-22 二相調(diào)制移相信號(hào)矢量圖二相調(diào)制移相信號(hào)矢量圖A方式方式參考相位參考相位0B方式方式參考相位參考相位/2-/2在在2PSK中，參考相位是未調(diào)載波的相位；中，參考相位是未調(diào)載波的相位； 在在2DPSK中，參考相位是前一碼元載波的相位。中，參考相位是前一碼元載波的相位。 第6章 數(shù)字載波調(diào)制87四、四、2DPSK的調(diào)制與解調(diào)的調(diào)制與解調(diào)s(t)

58、碼型變換差分碼乘法器e2DPSK(t)cos ct(a)圖圖 6.2 23(a)2DPSK信號(hào)模擬調(diào)制原理圖信號(hào)模擬調(diào)制原理圖1、調(diào)制方法、調(diào)制方法 模擬調(diào)制法、鍵控調(diào)制法模擬調(diào)制法、鍵控調(diào)制法雙極性NRZ6.2.3 二進(jìn)制移相鍵控二進(jìn)制移相鍵控第6章 數(shù)字載波調(diào)制88 an:輸入碼輸入碼差分碼差分碼nnn 1bab anT延遲延遲bnb1n編碼編碼abbn1nnbnT延遲延遲cnb1n解碼解碼abbcn1nnn6.2.3 二進(jìn)制移相鍵控二進(jìn)制移相鍵控第6章 數(shù)字載波調(diào)制89圖圖 6.2 23(b)2DPSK信號(hào)鍵控法調(diào)制器原理圖信號(hào)鍵控法調(diào)制器原理圖cos ct0開關(guān)電路e2DPSK(t)1

59、80 移相s(t)碼變換bn6.2.3 二進(jìn)制移相鍵控二進(jìn)制移相鍵控第6章 數(shù)字載波調(diào)制902、解調(diào)方法解調(diào)方法v 相干解調(diào)法相干解調(diào)法（同步檢測(cè)法）（同步檢測(cè)法）v 非相干解調(diào)法非相干解調(diào)法（差分相干解調(diào)法）（差分相干解調(diào)法）6.2.3 二進(jìn)制移相鍵控二進(jìn)制移相鍵控(a)abcdef(b)帶通濾波器e2DPSK(t)a相乘器c低通濾波器dbe抽樣判決器輸出cos ct定時(shí)脈沖碼反變換器f1011000圖圖6.224 2DPSK信號(hào)相干解調(diào)器原理、解調(diào)各點(diǎn)時(shí)間波形信號(hào)相干解調(diào)器原理、解調(diào)各點(diǎn)時(shí)間波形 nnn 1abb nb絕對(duì)碼：絕對(duì)碼： 0 0 1 0 1 1 02DPSK判別規(guī)則：判別規(guī)則

60、：正正0負(fù)負(fù)-1相對(duì)碼：相對(duì)碼： 0 0 1 1 0 1 1圖圖 6.2 25 2DPSK信號(hào)差分相干解調(diào)器原理圖和各點(diǎn)時(shí)間波形信號(hào)差分相干解調(diào)器原理圖和各點(diǎn)時(shí)間波形帶通濾波器a相乘器c低通濾波器dbe抽樣判決器定時(shí)脈沖延遲TBDPSK信號(hào)1 0 1 1 0 0 1樣值判別規(guī)則：正-“0”；負(fù)-“1”s2DPSK(t)y1(t)y2(t)z(t)x(t)定時(shí)脈沖(虛線)xna第6章 數(shù)字載波調(diào)制93差分相干接收的工作原理差分相干接收的工作原理: : 6.2.3 二進(jìn)制移相鍵控二進(jìn)制移相鍵控第6章 數(shù)字載波調(diào)制94判判 決決 規(guī)規(guī) 則則k k 1 cos(k -k -1)判決后的數(shù)字信號(hào)判決后的