《數(shù)字信號(hào)的調(diào)制傳輸》PPT課件

1、第七章 數(shù)字信號(hào)的調(diào)制傳輸 2022年3月20日2 前言前言數(shù)字信號(hào)在帶通信道中傳輸，必須用數(shù)字信號(hào)數(shù)字信號(hào)在帶通信道中傳輸，必須用數(shù)字信號(hào)對載波進(jìn)行調(diào)制，和模擬信號(hào)傳輸一樣，數(shù)字對載波進(jìn)行調(diào)制，和模擬信號(hào)傳輸一樣，數(shù)字信號(hào)傳輸也有三種方式，即信號(hào)傳輸也有三種方式，即 幅度鍵控（幅度鍵控（ASK）頻移鍵控（頻移鍵控（FSK）和相位鍵控（）和相位鍵控（PSK）2022年3月20日37.1二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制 調(diào)制信號(hào)為二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)時(shí)，這種調(diào)調(diào)制信號(hào)為二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)時(shí)，這種調(diào)制稱為二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制。在二進(jìn)制數(shù)字制稱為二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制。在二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制中，載波的幅度、頻率或相位只有調(diào)制中，載波

2、的幅度、頻率或相位只有兩種變化狀態(tài)。兩種變化狀態(tài)。2022年3月20日47.1.1二進(jìn)制幅度鍵控（二進(jìn)制幅度鍵控（2ASK）在幅度鍵控中載波幅度是隨著調(diào)制信號(hào)而變化。最簡在幅度鍵控中載波幅度是隨著調(diào)制信號(hào)而變化。最簡單的形式是載波在二進(jìn)制調(diào)制信號(hào)單的形式是載波在二進(jìn)制調(diào)制信號(hào)1或或0的控制下通或的控制下通或斷斷通通-斷鍵控（斷鍵控（OOK）。）。時(shí)域表達(dá)式時(shí)域表達(dá)式 載波幅度 載波頻率 二進(jìn)制數(shù)字信息 ( )cosOOKncsta AtAcna1,P0Pna出現(xiàn)概率為，出現(xiàn)概率為12022年3月20日52ASKnsnnTtgatB)()(典型波形如下典型波形如下調(diào)制信號(hào)可以是具有一定波形的二進(jìn)

3、制調(diào)制信號(hào)可以是具有一定波形的二進(jìn)制序列，即序列，即 2022年3月20日62ASK Ts 信號(hào)間隔 g(t)調(diào)制信號(hào)的時(shí)間波形二進(jìn)制幅度鍵控信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式二進(jìn)制幅度鍵控信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式功率譜密度功率譜密度 tnTtgaScnsnASKcos)(1( )()()4ASKBcBcPPPPP由圖可見由圖可見 它是基帶信號(hào)頻譜向fc和-fc兩邊平移。 頻譜寬度是基帶的二倍。2022年3月20日8調(diào)制器調(diào)制器可用一個(gè)相乘器來實(shí)現(xiàn)可用一個(gè)相乘器來實(shí)現(xiàn)2022年3月20日9解調(diào)器解調(diào)器解調(diào)器如同模擬信號(hào)雙邊帶時(shí)一樣，也可以有包絡(luò)解調(diào)器如同模擬信號(hào)雙邊帶時(shí)一樣，也可以有包絡(luò)檢波和相干解調(diào)。檢波和相干解調(diào)。

4、對于數(shù)字信號(hào)解調(diào)來說，必須采用抽樣判決，這一部分也稱對于數(shù)字信號(hào)解調(diào)來說，必須采用抽樣判決，這一部分也稱為再生，這是數(shù)字通信必不可少的。它能消除噪聲積累。為再生，這是數(shù)字通信必不可少的。它能消除噪聲積累。2022年3月20日107.1.2二進(jìn)制頻移鍵控（二進(jìn)制頻移鍵控（2FSK）利用載波的頻率變化來傳遞數(shù)字信息。二進(jìn)制情況利用載波的頻率變化來傳遞數(shù)字信息。二進(jìn)制情況下，下，1對應(yīng)于載波頻率對應(yīng)于載波頻率f1，0對應(yīng)于載波頻率對應(yīng)于載波頻率f2。時(shí)域表達(dá)式時(shí)域表達(dá)式如果如果g(t)為單個(gè)矩形脈沖，則為單個(gè)矩形脈沖，則2FSK波形如下：波形如下：212( )() cos() cosFSKnsnsn

5、nSta g tnTta g tnTt的反碼是nnaa0, 1,na概率為P概率為1-P1, 0,na概率為P概率為1-P二進(jìn)制頻移鍵控信號(hào)可看成是二進(jìn)制頻移鍵控信號(hào)可看成是兩個(gè)不同載頻的兩個(gè)不同載頻的ASKASK信號(hào)之和，信號(hào)之和，2FSK2FSK信號(hào)還可以表示為信號(hào)還可以表示為：11222( )cos2( )cos2FSKs tAfss tAf設(shè)兩個(gè)載頻的中心頻頻率為設(shè)兩個(gè)載頻的中心頻頻率為fc,頻差為頻差為f f，即：，即：12212cffffff定義調(diào)制指數(shù)：定義調(diào)制指數(shù)：21ssfffhRR頻帶寬度：頻帶寬度：2212FSKBBBffBB 為基帶信號(hào)的帶寬2022年3月20日122F

6、SK調(diào)制器調(diào)制器頻率選擇法產(chǎn)生頻率選擇法產(chǎn)生2FSK2FSK信號(hào)信號(hào)2022年3月20日132FSK解調(diào)解調(diào)2022年3月20日142FSK過零檢測法過零檢測法2022年3月20日157.1.3二進(jìn)制相移鍵控（二進(jìn)制相移鍵控（2PSK或或BPSK）載波的相位隨調(diào)制信號(hào)載波的相位隨調(diào)制信號(hào)1 1或或0 0而變而變 一般用 來表示1 或 0表達(dá)式表達(dá)式如果如果g(t)為矩形脈沖，則為矩形脈沖，則 0或tnTtgatScnsnPSKcos)()(2或0 ),cos(cos)(2iiccPSKtttS- -又稱二相相移鍵控（又稱二相相移鍵控（BPSKBPSK）1,P 1,1nnaaP為雙極性數(shù)字信號(hào)概

7、率為概率為當(dāng)數(shù)字信號(hào)的傳輸速率與載波頻率間是整數(shù)倍的關(guān)系時(shí)當(dāng)數(shù)字信號(hào)的傳輸速率與載波頻率間是整數(shù)倍的關(guān)系時(shí)2PSK信號(hào)的典型波形如下圖所示：信號(hào)的典型波形如下圖所示：從從2PSK信號(hào)的表達(dá)式可以看出，信號(hào)的表達(dá)式可以看出，2PSK信號(hào)實(shí)際上等同于一個(gè)信號(hào)實(shí)際上等同于一個(gè)抑制載波的雙邊帶調(diào)幅信號(hào)，因此不存在直流分量抑制載波的雙邊帶調(diào)幅信號(hào)，因此不存在直流分量2PSK信號(hào)的功率譜與信號(hào)的功率譜與2ASK信號(hào)的功率譜相同，只是少了一信號(hào)的功率譜相同，只是少了一個(gè)離散的載波分量。個(gè)離散的載波分量。2PSK信號(hào)只能采用相干解調(diào)方式信號(hào)只能采用相干解調(diào)方式 2022年3月20日172PSK調(diào)制調(diào)制2022

8、年3月20日182PSK解調(diào)解調(diào)2PSK信號(hào)必須采用相干解調(diào)信號(hào)必須采用相干解調(diào)相干解調(diào)需要考慮載波，要求同頻同相，載波必須從信號(hào)相干解調(diào)需要考慮載波，要求同頻同相，載波必須從信號(hào)中提取，需要采用非線性變換中提取，需要采用非線性變換。常用的載波恢復(fù)電路有兩種，分別為平方環(huán)電路和科斯塔常用的載波恢復(fù)電路有兩種，分別為平方環(huán)電路和科斯塔斯環(huán)電路。斯環(huán)電路。鎖相環(huán)輸出的載波與調(diào)制載波之間的相位差鎖相環(huán)輸出的載波與調(diào)制載波之間的相位差 n n為整數(shù)，也就是說恢復(fù)的載波和相干載波可能同相也可能為整數(shù)，也就是說恢復(fù)的載波和相干載波可能同相也可能反相。即存在反相。即存在 相位或相位或 相位的模糊度相位的模糊

9、度 n02022年3月20日19平方環(huán)電路平方環(huán)電路 核心：鎖相環(huán)核心：鎖相環(huán)由本地載波產(chǎn)生器（由本地載波產(chǎn)生器（VCO壓控震蕩器）、壓控震蕩器）、 鑒相器、低通濾波器組成。鑒相器、低通濾波器組成。原理：輸入基準(zhǔn)載波與本地產(chǎn)生的載波在鑒相器中進(jìn)行相位原理：輸入基準(zhǔn)載波與本地產(chǎn)生的載波在鑒相器中進(jìn)行相位 比較，若兩者相位不一致（超前或滯后），鑒相器就比較，若兩者相位不一致（超前或滯后），鑒相器就 輸出誤差信息，去控制調(diào)整壓控震蕩器輸出的本地載波輸出誤差信息，去控制調(diào)整壓控震蕩器輸出的本地載波 的相位，直到與輸入載波的頻率相位一致，才停止調(diào)整的相位，直到與輸入載波的頻率相位一致，才停止調(diào)整X(t)

10、 =ang(t - nTs)cos(2fct) = B(t)cos(2fct) U(t) = X2(t) = B2(t)cos2(2fct) = (1/2) B2(t)1 + cos(4fct) = /2 + Nm(t)/2 + (/2) cos(4fct) + (1/2)Nm(t)cos(4fct): B2(t)中的直流分量；中的直流分量； Nm(t)：B2(t)中的交流分量；中的交流分量； (/2) cos(4fct)是需要的是需要的2fc分量；分量；2分頻后得載波分量分頻后得載波分量fc；注意：鎖相環(huán)的注意：鎖相環(huán)的VCO的振蕩頻率為的振蕩頻率為2fc2022年3月20日20Costas

11、環(huán)電路環(huán)電路信號(hào)：信號(hào)：S(t) = B(t)cos(2fct)設(shè)本地振蕩器產(chǎn)生的載波：設(shè)本地振蕩器產(chǎn)生的載波：cos(2fct +)與發(fā)端載波有一相位差與發(fā)端載波有一相位差 上通道：上通道： S(t)cos(2fct +) = B(t)cos(2fct)cos(2fct +) = （1/2）B(t)cos+ cos(4fct +)經(jīng)低通后為：經(jīng)低通后為： (1/2)B(t)cos下通道：下通道：S(t)sin(2fct +) = B(t)cos(2fct)sin(2fct +) = (1/2)B(t)sin+ sin(4fct +)經(jīng)低通后為：經(jīng)低通后為： (1/2)B(t)sin當(dāng)當(dāng)0時(shí)（

12、但數(shù)值很小），時(shí)（但數(shù)值很?。琧os1，sin 上下通道極性相同，產(chǎn)生一上下通道極性相同，產(chǎn)生一 控制信號(hào)控制信號(hào)ud使使VCO的振蕩器輸出載波的相位朝著的振蕩器輸出載波的相位朝著減小的方向變化。減小的方向變化。當(dāng)當(dāng)0時(shí)，時(shí)，cos(-) = cos1，sin(-) = - sin-上下通道極性相反，上下通道極性相反，產(chǎn)生一相反控制信號(hào)產(chǎn)生一相反控制信號(hào)-ud使使VCO的振蕩器輸出載波的相位朝著的振蕩器輸出載波的相位朝著增大的方向增大的方向 變化。直到變化。直到VCO處于穩(wěn)態(tài)，才停止調(diào)整。處于穩(wěn)態(tài)，才停止調(diào)整。注意：上通道輸出注意：上通道輸出(1/2)B(t)cos(1/2)B(t)即為解調(diào)

13、信號(hào)；即為解調(diào)信號(hào)； VCO的振蕩頻率為的振蕩頻率為fc2022年3月20日212PSK解調(diào)解調(diào)2PSK相干解調(diào)器：相干解調(diào)器：2PSK調(diào)制和解調(diào)過程：調(diào)制和解調(diào)過程：2022年3月20日227.1.4二進(jìn)制差分相移鍵控（二進(jìn)制差分相移鍵控（2DPSK）2PSK2PSK信號(hào)中，相位變化是以未調(diào)載波的相位作為參考信號(hào)中，相位變化是以未調(diào)載波的相位作為參考基準(zhǔn)，也就是發(fā)基準(zhǔn)，也就是發(fā)“1 1”碼時(shí)，讓碼時(shí)，讓0 0相載波過去，發(fā)相載波過去，發(fā)“0 0”碼碼時(shí)，讓時(shí)，讓相載波過去，這是利用絕對數(shù)值來傳送的數(shù)相載波過去，這是利用絕對數(shù)值來傳送的數(shù)字信息，因而又稱絕對調(diào)相。字信息，因而又稱絕對調(diào)相。例例

14、: : 若用若用表示表示2PSK信號(hào)的初始相位信號(hào)的初始相位 則則2PSK信號(hào)的初始相位與數(shù)字信息之間滿足：信號(hào)的初始相位與數(shù)字信息之間滿足： : : 0 相相 數(shù)字信息數(shù)字信息“1” 相相 數(shù)字信息數(shù)字信息“0”2DPSK2DPSK利用前后碼字的相對相位變化傳送數(shù)字信息。這利用前后碼字的相對相位變化傳送數(shù)字信息。這種方法稱為相對調(diào)相。種方法稱為相對調(diào)相。例例: : 若用若用表示本碼元初始相位與前一碼元初始相位之差表示本碼元初始相位與前一碼元初始相位之差 則則2DPSK信號(hào)的相位差信號(hào)的相位差與數(shù)字信息之間滿足：與數(shù)字信息之間滿足： : : 0 相相 數(shù)字信息數(shù)字信息“0” 相相 數(shù)字信息數(shù)字

15、信息“1”2022年3月20日232DPSK調(diào)制調(diào)制2DPSK2DPSK調(diào)制器調(diào)制器也可以用空號(hào)差分碼也可以用空號(hào)差分碼1nnnbab傳號(hào)差分碼的編碼規(guī)則2022年3月20日242DPSK相干解調(diào)相干解調(diào)2022年3月20日252DPSK調(diào)制和解調(diào)過程調(diào)制和解調(diào)過程1nnnabb相應(yīng)的差分譯碼規(guī)則2022年3月20日262DPSK的差分相干解調(diào)的差分相干解調(diào)2022年3月20日272DPSK調(diào)制和延遲解調(diào)調(diào)制和延遲解調(diào)2022年3月20日28DPSK系統(tǒng)與系統(tǒng)與PSK系統(tǒng)的主要區(qū)別系統(tǒng)的主要區(qū)別 PSK方式中，是以未調(diào)的載波作為參考相位的方式中，是以未調(diào)的載波作為參考相位的接收端在解調(diào)時(shí)必須具

16、備這樣一個(gè)參考相位。接收端在解調(diào)時(shí)必須具備這樣一個(gè)參考相位。 DPSK方式采用差動(dòng)編碼沒有固定的參考相位方式采用差動(dòng)編碼沒有固定的參考相位就避免了接收機(jī)載波相位同步的麻煩。就避免了接收機(jī)載波相位同步的麻煩。 由于在接收端兩者的參考信號(hào)來源不同，提取由于在接收端兩者的參考信號(hào)來源不同，提取的方法也不同，因此，差錯(cuò)率也不同。的方法也不同，因此，差錯(cuò)率也不同。 在在DPSK接收機(jī)中參考信號(hào)就是信號(hào)波形本身，接收機(jī)中參考信號(hào)就是信號(hào)波形本身，受到加性噪聲的干擾，使檢測的性能差于受到加性噪聲的干擾，使檢測的性能差于PSK系統(tǒng)。系統(tǒng)。2022年3月20日297.2二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制的抗噪聲性能二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制的

17、抗噪聲性能通信系統(tǒng)的抗噪聲性能指的是系統(tǒng)克服加性噪通信系統(tǒng)的抗噪聲性能指的是系統(tǒng)克服加性噪聲影響的能力。聲影響的能力。衡量數(shù)字通信系統(tǒng)抗噪聲性能的重要指標(biāo)是誤衡量數(shù)字通信系統(tǒng)抗噪聲性能的重要指標(biāo)是誤碼率。碼率。分析二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能，得出分析二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能，得出誤碼率與信噪比之間的數(shù)學(xué)關(guān)系。誤碼率與信噪比之間的數(shù)學(xué)關(guān)系。2022年3月20日302ASK解調(diào)器解調(diào)器解調(diào)器如同模擬信號(hào)雙邊帶時(shí)一樣，也可以有包絡(luò)解調(diào)器如同模擬信號(hào)雙邊帶時(shí)一樣，也可以有包絡(luò)檢波和相干解調(diào)。檢波和相干解調(diào)。對于數(shù)字信號(hào)解調(diào)來說，必須采用抽樣判決，這一部分也稱對于數(shù)字信號(hào)解調(diào)來說，必須采用抽樣

18、判決，這一部分也稱為再生，這是數(shù)字通信必不可少的。它能消除噪聲積累。為再生，這是數(shù)字通信必不可少的。它能消除噪聲積累。2022年3月20日317.2.1 ASK系統(tǒng)的抗噪聲性能系統(tǒng)的抗噪聲性能1、相干接收時(shí)、相干接收時(shí)ASK系統(tǒng)的誤比特率系統(tǒng)的誤比特率2cos,10 ,0cnASKnAtasa為討論方便，將為討論方便，將2ASK信號(hào)表示為：信號(hào)表示為：信道的高斯白噪聲經(jīng)帶通濾波器后形成窄帶高斯噪聲，表達(dá)式為：信道的高斯白噪聲經(jīng)帶通濾波器后形成窄帶高斯噪聲，表達(dá)式為：( )( )cos( )siniIcQcn tn ttntt當(dāng)發(fā)送信號(hào)不為當(dāng)發(fā)送信號(hào)不為0時(shí)，帶通濾波器的輸出信號(hào)表達(dá)式為：時(shí)，帶

19、通濾波器的輸出信號(hào)表達(dá)式為：( )cos( )( ) cos( )sinciIcQcx tAtn tAn ttntt解調(diào)器輸出為：解調(diào)器輸出為：( )( )Iy tAn t是一個(gè)均值為是一個(gè)均值為A的高斯隨機(jī)過程的高斯隨機(jī)過程2022年3月20日321、相干接收時(shí)、相干接收時(shí)ASK系統(tǒng)的誤比特率系統(tǒng)的誤比特率22()211( )2y Ap yey(t)的一維概率密度函數(shù)為：的一維概率密度函數(shù)為：當(dāng)發(fā)送兩種信號(hào)等概時(shí)，平均誤比特率為：當(dāng)發(fā)送兩種信號(hào)等概時(shí)，平均誤比特率為：22201( )2ypye當(dāng)發(fā)送信號(hào)當(dāng)發(fā)送信號(hào)0時(shí)，時(shí)，y(t)的一維概率密度函數(shù)為：的一維概率密度函數(shù)為：111( )( )

20、22TTVboVPpy dyp y dy最佳判決門限應(yīng)選在兩條曲線的交點(diǎn)，即最佳判決門限應(yīng)選在兩條曲線的交點(diǎn)，即/ 2TVA此時(shí)此時(shí)Pb為：為：22/ 212TybVPed y 對上式進(jìn)行變量置換，令：對上式進(jìn)行變量置換，令：/,/zyd zd y將新變量帶入：將新變量帶入：2/ 2122zbAAPed zQ載波不為載波不為0時(shí)的信號(hào)定義為峰值信號(hào)，則解調(diào)器輸入的峰值信噪比為：時(shí)的信號(hào)定義為峰值信號(hào)，則解調(diào)器輸入的峰值信噪比為：22/ 2Ar相干相干ASK的誤比特率又可寫為：的誤比特率又可寫為：2brPQ簡稱為接收信噪比簡稱為接收信噪比2022年3月20日342、非相干、非相干ASK的誤比特率

21、的誤比特率( )cos( )cos( )sincos( )cIcQccx tAtn ttnttRtt接收端帶通濾波器的輸出和相干檢測法的相同，當(dāng)發(fā)送信號(hào)不為接收端帶通濾波器的輸出和相干檢測法的相同，當(dāng)發(fā)送信號(hào)不為0時(shí)：時(shí)：包絡(luò)包絡(luò)R的概率密度函數(shù)呈萊斯分布，有：的概率密度函數(shù)呈萊斯分布，有：210222()( )exp,02RRAARp RIRI0(.)為第一類零階修正貝塞爾函數(shù)為第一類零階修正貝塞爾函數(shù)當(dāng)發(fā)送信號(hào)為當(dāng)發(fā)送信號(hào)為0時(shí)，時(shí)，A=0,I0(0)=1,包絡(luò)包絡(luò)R的概率密度函數(shù)呈瑞利分布，有：的概率密度函數(shù)呈瑞利分布，有：2022( )exp,02RRp RRRR當(dāng)發(fā)送兩種信號(hào)等概時(shí)，

22、平均誤比特率為：當(dāng)發(fā)送兩種信號(hào)等概時(shí)，平均誤比特率為：01011()()22TTVbVPpRd RpRd R最佳判決電平應(yīng)在兩條概率密度函數(shù)曲線的交點(diǎn)：最佳判決電平應(yīng)在兩條概率密度函數(shù)曲線的交點(diǎn)：10()()TTpVpV求出近似解：求出近似解：1 / 222812TAVA當(dāng)信噪比很高時(shí)：當(dāng)信噪比很高時(shí)：/ 2TVA0(),12ReIRRR 代入誤比特率公式：代入誤比特率公式：2211e x p2822bAAPQ在信噪比很高的條件下，上式進(jìn)一步近似為：在信噪比很高的條件下，上式進(jìn)一步近似為：/ 412rbPe在大信噪比及最佳判決門限下，誤比特率隨信噪比在大信噪比及最佳判決門限下，誤比特率隨信噪比

23、的增大而近似地按指數(shù)規(guī)律下降的增大而近似地按指數(shù)規(guī)律下降2022年3月20日362FSK解調(diào)解調(diào)2022年3月20日377.2.2 FSK的抗噪聲性能的抗噪聲性能1、相干、相干FSK的誤比特率的誤比特率2FSK信號(hào)可表示為：信號(hào)可表示為：122cos,1( )cos,0nFSKnAtastAta當(dāng)發(fā)送信號(hào)為當(dāng)發(fā)送信號(hào)為1時(shí)，時(shí)，BPF1輸出為：輸出為：11111111( )cos( )cos( )cos( )siniIQx tAtntAtnttntt低通濾波器低通濾波器LPF1輸出為：輸出為：11( )( )Iy tAnty1(t)的概率密度函數(shù)為：的概率密度函數(shù)為：2112()1()exp2

24、2yAp y2022年3月20日381、相干、相干FSK的誤比特率的誤比特率下支路中帶通濾波器下支路中帶通濾波器BPF2的輸出為窄帶高斯噪聲：的輸出為窄帶高斯噪聲：222222( )( )( )cos( )siniIQx tntnttntt低通濾波器低通濾波器LPF2的輸出為：的輸出為：22( )( )Iy tnty2(t)的概率密度函數(shù)為：的概率密度函數(shù)為：22221()exp22yp y令：令：1212( )( )( )( )( )IIy ty ty tAntnt若這個(gè)電壓比零小，則判決器產(chǎn)生一個(gè)錯(cuò)誤。即產(chǎn)生一個(gè)錯(cuò)誤的概率就是若這個(gè)電壓比零小，則判決器產(chǎn)生一個(gè)錯(cuò)誤。即產(chǎn)生一個(gè)錯(cuò)誤的概率就是

25、y(t)RR2 2才會(huì)有正確的判決才會(huì)有正確的判決 令令載波為載波為1 1和和2 2兩種情況下，信號(hào)的錯(cuò)誤概率相同，非相干解調(diào)的兩種情況下，信號(hào)的錯(cuò)誤概率相同，非相干解調(diào)的FSKFSK的誤比特率為：的誤比特率為：2121112210()()()bRRPP RRp Rp R dR dR綜合以上，得誤比特率的表達(dá)式為：綜合以上，得誤比特率的表達(dá)式為：2211110122220ARRexpexp22bRARPIdR令：令：122xR則：則：222220222011expexp24222bAAAPxIxxdx引入以下結(jié)論：引入以下結(jié)論：2200()exp/21xIxxdx設(shè)：設(shè)：222A2/22111

26、expexp24222rbArPe2022年3月20日422PSK解調(diào)解調(diào)2PSK相干解調(diào)器：相干解調(diào)器：2022年3月20日437.2.3 2PSK和和2DPSK的抗噪聲性能的抗噪聲性能2PSK2PSK的抗噪聲性能的抗噪聲性能2PSK信號(hào)表示為：信號(hào)表示為：2cos,1( )cos,0cnPSKcnAtastAta當(dāng)收到傳號(hào)信號(hào)時(shí)，低通濾波器輸出為：當(dāng)收到傳號(hào)信號(hào)時(shí)，低通濾波器輸出為：( )( )Iy tAn t 概率密度函數(shù)為：概率密度函數(shù)為：2121( )exp22yAp y當(dāng)收到空號(hào)信號(hào)時(shí)，低通濾波器輸出為：當(dāng)收到空號(hào)信號(hào)時(shí)，低通濾波器輸出為：( )( )Iy tAn t概率密度函數(shù)為

27、：概率密度函數(shù)為：2021( )exp22yApy2022年3月20日442PSK的抗噪聲性能的抗噪聲性能仍假設(shè)發(fā)送兩種信號(hào)的概率相同，兩種信號(hào)的錯(cuò)誤概率相同，仍假設(shè)發(fā)送兩種信號(hào)的概率相同，兩種信號(hào)的錯(cuò)誤概率相同，PSK信號(hào)信號(hào)的誤比特率為：的誤比特率為：01000011( )( )( )22bPp y dypy dypy dy作變量替換，得：作變量替換，得：2202/11exp2222bAzAAPdzQQQr2022年3月20日45DPSK系統(tǒng)的抗噪聲性能系統(tǒng)的抗噪聲性能DPSKDPSK系統(tǒng)的誤比特率：系統(tǒng)的誤比特率：2212/2rbPeAr2022年3月20日467.2.4二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系

28、統(tǒng)的性能比較二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的性能比較方方 式式誤比特率誤比特率近似帶寬近似帶寬相干相干ASK非相干非相干ASK相干相干FSK非相干非相干FSK相干相干PSK延遲延遲DPSK/ 2Qr/ 412re2sfQr/ 212re212sfff2Qr12re2sf2022年3月20日477.3 數(shù)字信號(hào)的最佳接收數(shù)字信號(hào)的最佳接收最佳接收的概念最佳接收的概念 通信系統(tǒng)傳輸特性的不理想以及噪聲的存在都通信系統(tǒng)傳輸特性的不理想以及噪聲的存在都會(huì)對接收系統(tǒng)的性能產(chǎn)生影響，最佳接收理論會(huì)對接收系統(tǒng)的性能產(chǎn)生影響，最佳接收理論以接收問題作為研究對象，研究從噪聲中如何以接收問題作為研究對象，研究從噪聲中如何最好

29、地提取有用信號(hào)。最好地提取有用信號(hào)。條件條件高斯白噪聲線性信道上匹配濾波器 最大輸出信噪比 最小差錯(cuò)概率2022年3月20日487.3.1 使用匹配濾波器的最佳接收機(jī)使用匹配濾波器的最佳接收機(jī)濾波器輸入信號(hào)為：濾波器輸入信號(hào)為：( )( )( )x ts tn t濾波器的輸出為：濾波器的輸出為：( )( )( )( )y ts tn th t其中信號(hào)部分為：其中信號(hào)部分為：2( )( )( )( )( )jftsy ts th tS f H f edf濾波器輸出的噪聲功率為：濾波器輸出的噪聲功率為：22000( )( )22nnNH fdfH fdf利用利用Schwartz不等式不等式222(

30、 ) ( )( )( )A f B f dfA fdfB fdf且只有當(dāng)且只有當(dāng)( )( ),A fkBfk為 常數(shù)時(shí)，上式取等號(hào)時(shí)，上式取等號(hào)令令2( )( )( )( )mjftA fH fB fS f e則有：則有：22220( )( )2( )( )2oH fdfS fdfSNRS fdfnnH fdf若要取等號(hào)，必須滿足：若要取等號(hào)，必須滿足：2( )( )mjftH fKSf e2220( )( )( )2miftS f H f edfSNRnH fdf使使SNR取最大值的取最大值的H（f）即所求的濾波器傳遞函數(shù)即所求的濾波器傳遞函數(shù)設(shè)設(shè)t=tm時(shí)，輸出信號(hào)達(dá)最大值，則此時(shí)的輸出信

31、噪比為：時(shí)，輸出信號(hào)達(dá)最大值，則此時(shí)的輸出信噪比為：匹配濾波器的傳遞函數(shù)匹配濾波器的傳遞函數(shù)匹配濾波器的沖激響應(yīng)匹配濾波器的沖激響應(yīng)：22()2( )( )( )mmjftjf ttjfth tKSf eedfKSf edf若輸入信號(hào)若輸入信號(hào)s(t)為實(shí)信號(hào)，有為實(shí)信號(hào)，有：( )()SfSf2()( )()()mjf ttmh tKSf edfKs tt一般取一般取tm=T,則有則有：( )()h tKs Tt匹配濾波器輸出信號(hào)為匹配濾波器輸出信號(hào)為：( )( )( )() ( )() ()sy ts th ts thdKs ts Td令令u=t-,則有則有：( )( ) ()()sy t

32、Ks u s tTu duKR tT匹配濾波器輸出信號(hào)與輸入信號(hào)的自相關(guān)匹配濾波器輸出信號(hào)與輸入信號(hào)的自相關(guān)函數(shù)成正比函數(shù)成正比當(dāng)當(dāng)tT時(shí)時(shí),有有：( )(0)ssy TKRKE濾波器輸出信號(hào)的頻域求解濾波器輸出信號(hào)的頻域求解222( )( )( )( )jfTjfTssy TKSf eS f edfKS fdfKE由由Parseval定理，輸入信號(hào)定理，輸入信號(hào)s(t)的能量為：的能量為：22( )( )sEs t dtS fdf匹配濾波器的最大輸出信噪比為：匹配濾波器的最大輸出信噪比為：匹配濾波器在匹配濾波器在t = T t = T 瞬間的輸出信噪比與輸入信號(hào)瞬間的輸出信噪比與輸入信號(hào)S

33、S（t t）的能量成正比；與輸入噪聲的功率譜密度的能量成正比；與輸入噪聲的功率譜密度n n0 0成反比。成反比。20022( )sESNRS fdfnn2022年3月20日527.3.2 相關(guān)接收機(jī)相關(guān)接收機(jī)由由匹配濾波器導(dǎo)出的另一種形式的最佳接收機(jī)匹配濾波器導(dǎo)出的另一種形式的最佳接收機(jī)0( )( ) ()Ty txh td在在t=T時(shí)，接收機(jī)的輸出為：時(shí)，接收機(jī)的輸出為：設(shè)設(shè)h(t)的表達(dá)式為：的表達(dá)式為：21( )()()(0, )h ts Tts TttT則有：則有：2121000( )( )( )( )( )( )( ) ( )TTTy txssdxsdxsd 0Tdt 0Tdt判決再

34、生器( )( )s tn t1( )s t2( )s ttT2022年3月20日537.3.3 應(yīng)用匹配濾波器的最佳接收性能應(yīng)用匹配濾波器的最佳接收性能( )( )( )ix ts tn t濾波器的輸出為：濾波器的輸出為：000( )( )( )( ) ()( ) ()( ) ()TTTiy tx th thx tdhs tdhn td在在t=T時(shí)刻，對時(shí)刻，對y(t)的抽樣值為：的抽樣值為：00( )( ) ()( ) ()TTiy Ths Tdhn Td為為y(t)的均值的均值y(t)的方差的方差(即濾波器輸出的噪聲功率）為：即濾波器輸出的噪聲功率）為：220( )2ynH fdf在發(fā)送信

35、號(hào)為在發(fā)送信號(hào)為s1(t)和和s2(t)時(shí)，時(shí)，y(t)的概率密度函數(shù)分別為：的概率密度函數(shù)分別為：221122221( )exp( )/221( )exp( )/22syysyyfyy Tmfyy Tm最佳判決門限為：最佳判決門限為：122TmmV設(shè)發(fā)送設(shè)發(fā)送s1(t)和和s2(t)的概率相同，則總誤比特率為：的概率相同，則總誤比特率為：1, 12, 2121211( )( )22( )( )TTTTVbsb ssb sssVVssVPP PP Pfy dyfy dyfy dyfy dy作變量代換，將總誤比特率的表達(dá)式寫為作變量代換，將總誤比特率的表達(dá)式寫為Q函數(shù)的形式函數(shù)的形式 12121

36、2212212byyymmmmmmmmPQQQQ d d稱為歸一化距離稱為歸一化距離求解求解Pb的最小值，即求的最小值，即求d的最大值，為求的最大值，為求d的最大值，先求的最大值，先求d2的最大值的最大值噪聲平均功率：噪聲平均功率：22220000( )( )( )222ynnnH fdfh t dth t dt綜合以上解得綜合以上解得d2的值為的值為22102200( )()()2( )Ths Ts Tddnh t dt利用利用Schwartz不等式解得，當(dāng)不等式解得，當(dāng)d2取最大值時(shí)，取最大值時(shí)，h(t)的表達(dá)式為的表達(dá)式為21( )()(),0h ts Tts TttT 222102ma

37、x0()()2Ts Tts Ttdtdn將上式分子展開：將上式分子展開：222212121002112()()()2 () ()()2TTsssss Tts Ttdts Tts Tt s Tts Tt dtEEE E則二進(jìn)制調(diào)制的最小誤比特率公式（即則二進(jìn)制調(diào)制的最小誤比特率公式（即Pb的最小值）為：的最小值）為：122112022ssssbEEE EPQn如果兩種信號(hào)有相同的能量，即如果兩種信號(hào)有相同的能量，即Es1=Es2=Eb，上式簡化為：，上式簡化為：0(1)bbEPQn0bEn是輸入信號(hào)每比特的能量與輸入噪聲單邊功率譜密度之比是輸入信號(hào)每比特的能量與輸入噪聲單邊功率譜密度之比2022

38、年3月20日57結(jié)論結(jié)論：Eb：輸入信號(hào)（二種信號(hào)）在一個(gè)碼元時(shí)間：輸入信號(hào)（二種信號(hào)）在一個(gè)碼元時(shí)間T 內(nèi)的平均能量內(nèi)的平均能量ES：載波不為零的碼元時(shí)間：載波不為零的碼元時(shí)間T內(nèi)信號(hào)的能量內(nèi)信號(hào)的能量 峰值能量峰值能量Eb/n0：輸入信號(hào)每比特的平均能量與輸入噪：輸入信號(hào)每比特的平均能量與輸入噪 聲單邊功率譜密度之比聲單邊功率譜密度之比Eb/n0一定時(shí)，一定時(shí)，Pb由由決定：決定： 越大，越大，Pb越大，波形越相似；越不容易判別越大，波形越相似；越不容易判別 越小，越小，Pb越小，波形越不相似；越容易判別越小，波形越不相似；越容易判別2022年3月20日582ASK信號(hào)信號(hào)表示式：表示式：

39、 S1（t）= 0 ES1（t）=0 S2（t）= A cosct ES2（t）=A2T/2 Eb= ES1+ ES1/2=A2T/4 A=2（ Eb /T）1/2 Pb，2ASK= Q（ Eb/n0）1/2 Pb，2ASK= Q（ ES/2n0）1/22022年3月20日592PSK信號(hào)信號(hào)表示式：表示式： S1（t）= -（2Eb /T）1/2 cosct 0tT S2（t）=（2Eb /T）1/2 cosct 0tT Eb= ES1+ ES2/2=A2T/2 = -1 Pb，2PSK= Q（ 2Eb/n0）1/22022年3月20日602FSK信號(hào)信號(hào)表示式：表示式： S1（t）=（2E

40、b /T）1/2 cos1t 0tT S2（t）=（2Eb /T）1/2 cos2t 0tT Eb= ES1+ ES1/2=A2T/2 = 1/Eb T 2Eb /T cos2t cos1t dt 0 = 1/T T cos（2+1）t +cos （2-1）t dt 0（2+1）2/T sin（2-1）T/（2-1）T Pb，2FSK= Q（ Eb/n0）1/22022年3月20日617.3.4最佳非相干接收最佳非相干接收匹配濾波器對發(fā)送信號(hào)（接收機(jī)輸入信號(hào)）相匹配濾波器對發(fā)送信號(hào)（接收機(jī)輸入信號(hào)）相匹配，這時(shí)濾波器的相位與信號(hào)相位相匹配；匹配，這時(shí)濾波器的相位與信號(hào)相位相匹配；在在t = T

41、時(shí)刻（抽樣時(shí)刻時(shí)刻（抽樣時(shí)刻T），），y(T)最大（達(dá)到最大（達(dá)到載波正峰值），具有最大信噪比。如果由于發(fā)載波正峰值），具有最大信噪比。如果由于發(fā)射和接收設(shè)備不穩(wěn)定，傳輸路徑不確定，濾波射和接收設(shè)備不穩(wěn)定，傳輸路徑不確定，濾波器的相位與信號(hào)的相位不匹配，最大值輸出將器的相位與信號(hào)的相位不匹配，最大值輸出將不出現(xiàn)在在不出現(xiàn)在在t = T抽樣時(shí)刻，因此，在缺少相抽樣時(shí)刻，因此，在缺少相位先驗(yàn)知識(shí)的情況下，為了避免在在位先驗(yàn)知識(shí)的情況下，為了避免在在t = T時(shí)時(shí)刻得到偏離最大峰值的抽樣值，最好的辦法是刻得到偏離最大峰值的抽樣值，最好的辦法是提取輸出信號(hào)包絡(luò)，因?yàn)榘j(luò)與相位失配完全提取輸出信號(hào)包絡(luò)，

42、因?yàn)榘j(luò)與相位失配完全無關(guān)，在無關(guān)，在T時(shí)刻包絡(luò)值仍是最大的。時(shí)刻包絡(luò)值仍是最大的。2022年3月20日627.3.4最佳非相干接收最佳非相干接收2FSKA點(diǎn)為窄帶高斯，點(diǎn)為窄帶高斯，B點(diǎn)將出現(xiàn)兩種情況點(diǎn)將出現(xiàn)兩種情況有信號(hào)時(shí)，為萊斯分布有信號(hào)時(shí)，為萊斯分布無信號(hào)時(shí)，為瑞利分布無信號(hào)時(shí)，為瑞利分布0 2)(exp)()(202221xxAIAxxxprpnn，0 2exp)()(2222xxxxprpnn，2022年3月20日632FSK的最佳非相干接收的最佳非相干接收誤比特率誤比特率212,2111221201()( )( )exp24b NCFSKrrnAPP rrp rp r dr dr

43、理想情況下，帶通濾波器的帶寬為理想情況下，帶通濾波器的帶寬為1T因此，噪聲平均功率為因此，噪聲平均功率為20nnT采用匹配濾波器時(shí)，包絡(luò)檢波器輸出端在采用匹配濾波器時(shí)，包絡(luò)檢波器輸出端在tT時(shí)的信號(hào)幅度為時(shí)的信號(hào)幅度為2/bAET將信號(hào)的幅度值將信號(hào)的幅度值A(chǔ)和噪聲平均功率值分別帶入誤比特率算式，有：和噪聲平均功率值分別帶入誤比特率算式，有：,01exp22bb NCFSKEPn2022年3月20日642ASK的最佳非相干接收的最佳非相干接收有信號(hào)時(shí)為萊斯分布，無信號(hào)時(shí)為瑞利分布。因此只要分別有信號(hào)時(shí)為萊斯分布，無信號(hào)時(shí)為瑞利分布。因此只要分別求出這兩種情況下的誤比特率，再求統(tǒng)計(jì)平均。求出這兩

44、種情況下的誤比特率，再求統(tǒng)計(jì)平均。信噪比很高時(shí)信噪比很高時(shí)理想情況下，帶通濾波器的帶寬取理想情況下，帶通濾波器的帶寬取相應(yīng)的相應(yīng)的綜合以上，最佳非相干綜合以上，最佳非相干2ASK的誤比特率為的誤比特率為nnNCASKbAQAP2218exp2122, 22,8exp21nNCASKbAP1BT200nnn BT2/4/sbAETET,0011expexp2224bsb NCASKEEPnn2022年3月20日652DPSK延遲解調(diào)（延遲解調(diào)（1）對于這種信號(hào)的檢測，我們認(rèn)為是在兩個(gè)符號(hào)間隔內(nèi)觀察信號(hào)，對于這種信號(hào)的檢測，我們認(rèn)為是在兩個(gè)符號(hào)間隔內(nèi)觀察信號(hào)，發(fā)現(xiàn)它在發(fā)現(xiàn)它在0t2T時(shí)間內(nèi)，是正交

45、的。時(shí)間內(nèi)，是正交的。相鄰兩個(gè)碼元的相鄰兩個(gè)碼元的2DPSK信號(hào)有兩種可能的情況，一種是相位相同，信號(hào)有兩種可能的情況，一種是相位相同，一種是相位相差一種是相位相差，則可將兩個(gè)碼元一組的信號(hào)分別表示為：，則可將兩個(gè)碼元一組的信號(hào)分別表示為：12cos,0( )2cos,2bcbcEttTTs tEtTtTT 22cos ,0( )2cos(),2bcbcEttTTs tEtTtTT 2022年3月20日662DPSK的延遲解調(diào)（的延遲解調(diào)（2）顯然顯然s1(t)和和s2(t)這兩組信號(hào)在這兩組信號(hào)在0t2T時(shí)間內(nèi)是正交的，因此時(shí)間內(nèi)是正交的，因此2DPSK是非是非相干正交調(diào)制的一個(gè)特例，且有相

46、干正交調(diào)制的一個(gè)特例，且有22ssbTTEE只要用只要用Es代替式（代替式（7104）中的）中的Eb，即可得到，即可得到2DPSK的誤比特率的誤比特率,201exp2bbDPSKEPn2022年3月20日677.3.5最佳系統(tǒng)性能比較最佳系統(tǒng)性能比較方方 式式誤比特率誤比特率說明說明相干相干ASK非相干非相干ASK相干相干FSK非相干非相干FSK相干相干PSK延遲延遲DPSK0/bQEn01e x p/ 22bEn0/bQEn01e x p/ 22bEn02/bQEn01e x p/2bEn/ 2bsEE2/ 2bsEEAT2/ 2bsEEAT推導(dǎo)推導(dǎo)Eb/n0與信噪比與信噪比r之間的關(guān)系：之

47、間的關(guān)系：對于二進(jìn)制調(diào)制，信號(hào)的平均功率為對于二進(jìn)制調(diào)制，信號(hào)的平均功率為bbbESE RT若接收機(jī)帶寬為若接收機(jī)帶寬為B，則接收到的噪聲的平均功率為，則接收到的噪聲的平均功率為0Nn B因此，信噪比為因此，信噪比為S/NS/N一定，一定，E Eb b/n/n0 0隨隨R Rb b/B(/B(不同調(diào)制方案不同調(diào)制方案, ,頻帶利用率不同頻帶利用率不同) )而變化而變化E Eb b/n/n0 0一定，一定，S/NS/N隨隨R Rb b/B(/B(不同調(diào)制方案不同調(diào)制方案, ,頻帶頻帶利用率不同利用率不同)而變化而變化00bbbbE RERSNn BnB頻帶利用率頻帶利用率2022年3月20日70

48、7.4 多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制 概述概述多進(jìn)制多進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)控制數(shù)字基帶信號(hào)控制高頻高頻載波的振幅、頻率或載波的振幅、頻率或 相位的變化過程相位的變化過程 提高頻帶利用率的方法提高頻帶利用率的方法 Rb = Rs log2 M b= Rb/B = Rs log2M (1+)/2T = 2log2M/(1+) B一定，一定，Rb增大，增大，b提高提高多進(jìn)制調(diào)制的代價(jià)：多進(jìn)制調(diào)制的代價(jià)： 增加信號(hào)功率和實(shí)現(xiàn)上的復(fù)雜性增加信號(hào)功率和實(shí)現(xiàn)上的復(fù)雜性常用的常用的M進(jìn)制調(diào)制有，進(jìn)制調(diào)制有，MASK、MFSK、MPSK2022年3月20日717.4.1 多進(jìn)制幅度鍵控（多進(jìn)制幅度鍵控（MASK）在

49、在M進(jìn)制幅度鍵控中，載波幅度有進(jìn)制幅度鍵控中，載波幅度有M種取值種取值時(shí)域表達(dá)式時(shí)域表達(dá)式-可以有可以有M種取值種取值 ，它們出現(xiàn)的概率分別為它們出現(xiàn)的概率分別為 natnTtgatScnsnMASKcos)()( . 1, 1 , 0,MiAain1,10110MiiMPPPP； MASKMASK信號(hào)可以看成是由時(shí)間上互不相容的信號(hào)可以看成是由時(shí)間上互不相容的M-1M-1個(gè)不同振幅的個(gè)不同振幅的2ASK 2ASK 信號(hào)疊加信號(hào)疊加特點(diǎn)特點(diǎn)：功率譜的狀態(tài)和功率譜的狀態(tài)和2ASK相似，它相當(dāng)于相似，它相當(dāng)于M電平基帶信號(hào)對載波電平基帶信號(hào)對載波 進(jìn)行雙邊帶調(diào)幅，因此，帶寬是進(jìn)行雙邊帶調(diào)幅，因此，

50、帶寬是M電平基帶信號(hào)的兩倍。電平基帶信號(hào)的兩倍。調(diào)制方法與調(diào)制方法與2ASK相同相同 但需將二電平的基帶信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榈鑼⒍娖降幕鶐盘?hào)轉(zhuǎn)變?yōu)镸電平的基帶信號(hào)電平的基帶信號(hào)要求：要求： 已調(diào)信號(hào)的幅度與基帶信號(hào)的幅度成正比已調(diào)信號(hào)的幅度與基帶信號(hào)的幅度成正比調(diào)制器在調(diào)制范圍內(nèi)是線性的調(diào)制器在調(diào)制范圍內(nèi)是線性的 MASK MASK信號(hào)的解調(diào)與信號(hào)的解調(diào)與2ASK2ASK信號(hào)的解調(diào)相同信號(hào)的解調(diào)相同包絡(luò)檢波或相干檢波包絡(luò)檢波或相干檢波2022年3月20日737.4.2 多進(jìn)制相移鍵控（多進(jìn)制相移鍵控（MPSK）載波相位有載波相位有M種取值。當(dāng)基帶信號(hào)的碼元間隔為種取值。當(dāng)基帶信號(hào)的碼元間隔為Ts時(shí)

51、：時(shí)：2( )cos,0,1,1sMPSKcisESttiMTMPSK信號(hào)的表達(dá)信號(hào)的表達(dá)Es：信號(hào)在一個(gè)碼元間隔內(nèi)的能量：信號(hào)在一個(gè)碼元間隔內(nèi)的能量 將碼元持續(xù)時(shí)間為將碼元持續(xù)時(shí)間為Ts的基帶信號(hào)用矩形函數(shù)表示，有的基帶信號(hào)用矩形函數(shù)表示，有1,0( )0 ,stTrect t 其它MPSK信號(hào)的表達(dá)式又可為信號(hào)的表達(dá)式又可為2( )()cos( )sMPSKscnsEStrect tnTtnT2,0,1,1iiiMMstnT載波在時(shí)刻的相位為計(jì)算方便，令初始相位為計(jì)算方便，令初始相位0 0，將，將MPSKMPSK信號(hào)的表達(dá)式展開信號(hào)的表達(dá)式展開MPSKMPSK的表達(dá)式可簡寫成的表達(dá)式可簡寫

52、成2( )coscos ( )()2sinsin ( )()() cos() sinsMPSKcsnsscsnsnscnscnnESttnrect tnTTEtnrect tnTTa rect tnTtb rect tnTt其中其中22cos ( ), sin ( )ssnnssEEanbnTT( )( )cos( )sinMPSKccStI ttQ tt同相分量同相分量正交分量正交分量2022年3月20日75MPSK信號(hào)的分析信號(hào)的分析任何一個(gè)任何一個(gè)MPSKMPSK信號(hào)可以看作是對信號(hào)可以看作是對兩個(gè)正交載波兩個(gè)正交載波進(jìn)行多進(jìn)行多電平雙邊帶調(diào)幅的疊加，因此它的頻譜寬度和電平雙邊帶調(diào)幅的疊

53、加，因此它的頻譜寬度和MASKMASK相相同，是基帶信號(hào)的二倍。同，是基帶信號(hào)的二倍。當(dāng)信息速率相同時(shí)，當(dāng)信息速率相同時(shí)，MPSKMPSK信號(hào)的帶寬是信號(hào)的帶寬是2PSK2PSK信號(hào)帶寬信號(hào)帶寬的的1/log1/log2 2M,M,即頻帶利用率提高為即頻帶利用率提高為loglog2 2M M倍。倍。 R Rb b（m m）= R= Rb b = R= Rs s log log2 2 M M ；B B m m = B = Bb b/log/log2 2 M M當(dāng)兩者碼元速率相同時(shí)，兩者帶寬相同；當(dāng)兩者碼元速率相同時(shí)，兩者帶寬相同；MPSKMPSK信號(hào)的信號(hào)的信息速率是信息速率是2PSK2PSK信

54、號(hào)的信號(hào)的loglog2 2M M倍。倍。 B B m m = B = Bb b ； R Rb b = R = Rs s log log2 2 M M 2022年3月20日76MPSK信號(hào)的矢量圖信號(hào)的矢量圖2.MPSK 信信號(hào)號(hào)的的調(diào)調(diào)制制QPSK2022年3月20日78相位選擇法產(chǎn)生相位選擇法產(chǎn)生QPSK信號(hào)信號(hào)MPSK 信信號(hào)號(hào)的的調(diào)調(diào)制制8PSK2022年3月20日808PSK8PSK信號(hào)的產(chǎn)生方法信號(hào)的產(chǎn)生方法載波有載波有8種相位來傳送八進(jìn)制碼元，每個(gè)碼元包含種相位來傳送八進(jìn)制碼元，每個(gè)碼元包含3個(gè)二進(jìn)制碼，個(gè)二進(jìn)制碼， 串并變換：二進(jìn)制串并變換：二進(jìn)制3bit碼，由碼，由3bit

55、b1b2b3決定決定8種相位中的一種；種相位中的一種；電路仍是正交調(diào)制電路：電路仍是正交調(diào)制電路：b1決定同相路信號(hào)的極性決定同相路信號(hào)的極性 b1=1 正，正，b1=0 負(fù)負(fù) b2決定正交路信號(hào)的極性決定正交路信號(hào)的極性 b2=1 正，正，b2=0 負(fù)負(fù) b3決定同相路和正交信號(hào)的幅度決定同相路和正交信號(hào)的幅度 b3=1 同相路信號(hào)為同相路信號(hào)為0.924；正交路信號(hào)為；正交路信號(hào)為0.383 b3=0 同相路信號(hào)為同相路信號(hào)為0.383；正交路信號(hào)為；正交路信號(hào)為0.924電平產(chǎn)生電平產(chǎn)生雙極性四電平信號(hào)雙極性四電平信號(hào)0.924；0.383 同相路信號(hào)的極性和幅度由同相路信號(hào)的極性和幅度

56、由b1b3決定決定4ASK； 正交路信號(hào)的極性和幅度由正交路信號(hào)的極性和幅度由b2 b3 4ASK； 矢量相加矢量相加8PAKb1=1，b2=1，b3=1：同相路信號(hào)為：同相路信號(hào)為0.924，正交路信號(hào)為，正交路信號(hào)為0.383 =/8；22.5 b1=1，b2=1，b3=0：同相路信號(hào)為：同相路信號(hào)為0.383，正交路信號(hào)為，正交路信號(hào)為0.924 =3/8；67.5注意：同相路和正交路信號(hào)有關(guān)，不是相互獨(dú)立的注意：同相路和正交路信號(hào)有關(guān)，不是相互獨(dú)立的為保證合成矢量端點(diǎn)落在為保證合成矢量端點(diǎn)落在同一園上同一園上合成矢量幅度為合成矢量幅度為12022年3月20日813、MPSK信號(hào)的解調(diào)信號(hào)的解調(diào)都采用正交相干解調(diào)都采用正交相干解調(diào)QPSK2022年3月20日828PSK信號(hào)的解調(diào)信號(hào)的解調(diào)由由8PSK調(diào)制電路可知解調(diào)也可采用二路正交相調(diào)制電路可知解調(diào)也可采用二路正交相干解調(diào)，但電平判決為干解調(diào)，但電平