第二章數(shù)字信號的調(diào)制與解調(diào)

1、 主要講述的內(nèi)容：主要講述的內(nèi)容： 信息傳遞方式一般分為基帶傳輸和頻信息傳遞方式一般分為基帶傳輸和頻帶傳輸兩種。帶傳輸兩種。 基帶傳輸是指無需進行基帶頻譜搬移基帶傳輸是指無需進行基帶頻譜搬移就能以基帶信號形式傳輸?shù)姆绞健＞湍芤曰鶐盘栃问絺鬏數(shù)姆绞健?頻帶傳輸若將基帶信號的頻譜搬移到頻帶傳輸若將基帶信號的頻譜搬移到某個載波頻帶內(nèi)進行傳輸?shù)姆绞健Ｄ硞€載波頻帶內(nèi)進行傳輸?shù)姆绞健?預備知識預備知識2.0微波與衛(wèi)星通信中的調(diào)制、微波與衛(wèi)星通信中的調(diào)制、 解調(diào)技術(shù)的特點和種類解調(diào)技術(shù)的特點和種類2.1時分復用與數(shù)字信號的調(diào)制與解調(diào)時分復用與數(shù)字信號的調(diào)制與解調(diào)2.3相干解調(diào)的載波跟蹤技術(shù)相干解調(diào)的載波跟

2、蹤技術(shù)2.4頻分復用與模擬信號的調(diào)制頻分復用與模擬信號的調(diào)制2.2 2.0.1為什么要調(diào)制？為什么要調(diào)制？ 1無線電通信使用空間輻射方式，無線電通信使用空間輻射方式，把信號從發(fā)射端傳送到接收端。根把信號從發(fā)射端傳送到接收端。根據(jù)電磁波理論，發(fā)射天線尺寸為被據(jù)電磁波理論，發(fā)射天線尺寸為被發(fā)射信號波長的十分之一或更大些，發(fā)射信號波長的十分之一或更大些，信號才能有效地被發(fā)射出去信號才能有效地被發(fā)射出去（=c/f）。）。 假如要發(fā)射一個假如要發(fā)射一個300Hz的音頻信號的音頻信號（其波長為（其波長為106m），則就必須要用），則就必須要用100km長的天線，這是無法實現(xiàn)的。長的天線，這是無法實現(xiàn)的。

3、2另外，大氣層對基帶信號迅另外，大氣層對基帶信號迅速衰減，對較高頻率范圍的信號則速衰減，對較高頻率范圍的信號則能傳播很遠的距離，因此，要通過能傳播很遠的距離，因此，要通過大氣層遠距離傳送基帶信號，就需大氣層遠距離傳送基帶信號，就需要極高頻率的載波信號來攜帶被傳要極高頻率的載波信號來攜帶被傳送的基帶信號，這就是調(diào)制。送的基帶信號，這就是調(diào)制。 2.0.2調(diào)制定理調(diào)制定理 1調(diào)制的概念調(diào)制的概念 所謂調(diào)制是指用基帶信號對載波（通所謂調(diào)制是指用基帶信號對載波（通常為余弦或正弦）波形的某些參數(shù)（如幅常為余弦或正弦）波形的某些參數(shù)（如幅度、相位和頻率）進行控制，使這些參數(shù)度、相位和頻率）進行控制，使這些

4、參數(shù)隨基帶信號的變化而變化。通常是將調(diào)制隨基帶信號的變化而變化。通常是將調(diào)制信號調(diào)制到中頻（信號調(diào)制到中頻（70MHz或或140MHz），），然后在頻譜搬移到射頻（此時不調(diào)制）。然后在頻譜搬移到射頻（此時不調(diào)制）。 2調(diào)制的分類調(diào)制的分類 根據(jù)調(diào)制信號的性質(zhì)，調(diào)制又可分為根據(jù)調(diào)制信號的性質(zhì)，調(diào)制又可分為模擬信號調(diào)制和數(shù)字信號調(diào)制。模擬信號調(diào)制和數(shù)字信號調(diào)制。 模擬信號調(diào)制：所調(diào)制的基帶信號為模擬信號調(diào)制：所調(diào)制的基帶信號為模擬信號時的調(diào)制就是模擬信號調(diào)制。模擬信號時的調(diào)制就是模擬信號調(diào)制。 數(shù)字信號調(diào)制：所調(diào)制的基帶信號為數(shù)字信號調(diào)制：所調(diào)制的基帶信號為數(shù)字信號時的調(diào)制就是數(shù)字信號調(diào)制。數(shù)字信

5、號時的調(diào)制就是數(shù)字信號調(diào)制。 模擬調(diào)制與數(shù)字調(diào)制的基本區(qū)別就在模擬調(diào)制與數(shù)字調(diào)制的基本區(qū)別就在于其基帶信號的形式不同。于其基帶信號的形式不同。 但是都采用余弦波作為載波信號，由但是都采用余弦波作為載波信號，由于余弦信號有幅度、相位和頻率三種基本于余弦信號有幅度、相位和頻率三種基本參量，因此可以構(gòu)成調(diào)幅、調(diào)相和調(diào)頻三參量，因此可以構(gòu)成調(diào)幅、調(diào)相和調(diào)頻三種基本調(diào)制方式種基本調(diào)制方式 3調(diào)制定理調(diào)制定理 在通信系統(tǒng)中，常常會遇到基帶信號在通信系統(tǒng)中，常常會遇到基帶信號f(t)和余弦信號相乘的情況。和余弦信號相乘的情況。 信號的頻譜由一個頻率位置搬移到另信號的頻譜由一個頻率位置搬移到另一個頻率位置上。

6、一個頻率位置上。 概念：概念： 上邊帶：位于上邊帶：位于c之上的部分之上的部分 下邊帶：位于下邊帶：位于c之下的部分之下的部分 4解調(diào)原理解調(diào)原理 解調(diào)也叫檢波，其作用就是從接收到解調(diào)也叫檢波，其作用就是從接收到的已調(diào)波中無失真地恢復出調(diào)制信號。調(diào)的已調(diào)波中無失真地恢復出調(diào)制信號。調(diào)幅信號的解調(diào)技術(shù)可大致分為兩類：相關(guān)幅信號的解調(diào)技術(shù)可大致分為兩類：相關(guān)解調(diào)和非相關(guān)解調(diào)。解調(diào)和非相關(guān)解調(diào)。 相關(guān)解調(diào)（又稱同步檢波）：需要在相關(guān)解調(diào)（又稱同步檢波）：需要在接收端知道發(fā)射載波的頻率和相位（恢復接收端知道發(fā)射載波的頻率和相位（恢復相干載波以用于與接收的已調(diào)信號相乘）。相干載波以用于與接收的已調(diào)信號相

7、乘）。其中乘機檢波器也叫鑒相器，是將輸入的其中乘機檢波器也叫鑒相器，是將輸入的帶通信號變?yōu)榛鶐盘柕南伦冾l電路。帶通信號變?yōu)榛鶐盘柕南伦冾l電路。 非相關(guān)解調(diào)（又稱包絡(luò)檢波）：即不非相關(guān)解調(diào)（又稱包絡(luò)檢波）：即不需要知道有關(guān)的信息，它的輸出信號與輸需要知道有關(guān)的信息，它的輸出信號與輸入信號實際包絡(luò)成正比。入信號實際包絡(luò)成正比。 2.0.3復用復用 1復用的概念復用的概念 通常我們把在同一信道中能夠同時傳通常我們把在同一信道中能夠同時傳輸多路信息的方式稱為多路復用。輸多路信息的方式稱為多路復用。 2兩種復用方式兩種復用方式 頻分復用和時分復用。頻分復用和時分復用。 所謂頻分復用（所謂頻分復用（F

8、DM）是指按頻率分）是指按頻率分割信號的方法，時分復用（割信號的方法，時分復用（TDM）則是指）則是指按時間分割的方法。按時間分割的方法。 TDM與與FDM的差別在于：的差別在于： TDM是從時域的角度進行分析，使各是從時域的角度進行分析，使各路信號在時間上彼此分開；而在頻域上彼路信號在時間上彼此分開；而在頻域上彼此混疊在一起。此混疊在一起。FDM是從頻域的角度進行是從頻域的角度進行分析，使各路信號在頻率上彼此分開；而分析，使各路信號在頻率上彼此分開；而在時域上彼此混疊在一起。在時域上彼此混疊在一起。 2.1.1 微波通信中的調(diào)制、解調(diào)微波通信中的調(diào)制、解調(diào)技術(shù)的特點和種類技術(shù)的特點和種類 數(shù)

9、字微波通信系統(tǒng)：用脈沖形式的基數(shù)字微波通信系統(tǒng)：用脈沖形式的基帶序列對中頻頻率帶序列對中頻頻率70MHz或或140MHz進行進行調(diào)制后，再變換（只是進行頻譜的直接搬調(diào)制后，再變換（只是進行頻譜的直接搬移，不再進行調(diào)制處理）到微波頻率。移，不再進行調(diào)制處理）到微波頻率。 具有以下特點：具有以下特點： 調(diào)制信號的功率譜較窄調(diào)制信號的功率譜較窄 具有較高頻譜效率具有較高頻譜效率 相對短波而言，具有較好的傳輸特相對短波而言，具有較好的傳輸特性性 數(shù)字微波的發(fā)展方向：既擴大容量，數(shù)字微波的發(fā)展方向：既擴大容量，又不占用較大的信道帶寬又不占用較大的信道帶寬 采用多進制編碼的調(diào)制方式采用多進制編碼的調(diào)制方式

10、 采用多載頻的傳輸方式采用多載頻的傳輸方式 從前在低速數(shù)字微波通信系統(tǒng)設(shè)備中，從前在低速數(shù)字微波通信系統(tǒng)設(shè)備中，一個波道的發(fā)信機（或收信機）只使用一一個波道的發(fā)信機（或收信機）只使用一個載頻（即射頻）。由于在數(shù)字微波通信個載頻（即射頻）。由于在數(shù)字微波通信中存在多徑衰落，而且所采用的數(shù)字信號中存在多徑衰落，而且所采用的數(shù)字信號頻譜又寬，因而如何將傳輸頻譜變窄是惟頻譜又寬，因而如何將傳輸頻譜變窄是惟一一種有效的方法。一一種有效的方法。 在在SDH數(shù)字微波通信系統(tǒng)中，采用多數(shù)字微波通信系統(tǒng)中，采用多進制編碼的進制編碼的64QAM（正交幅度調(diào)制正交幅度調(diào)制）、）、128QAM、256QAM和和512

11、QAM調(diào)制方式，調(diào)制方式，同時還采用多載頻的傳輸方式。同時還采用多載頻的傳輸方式。 例如采用例如采用4個載頻，使每個載頻都用個載頻，使每個載頻都用256 QAM調(diào)制方式去傳輸調(diào)制方式去傳輸100Mbit/s信息，信息，這樣一個波道的這樣一個波道的4個載頻同時傳送，就可以個載頻同時傳送，就可以傳輸傳輸4倍這樣的信息。倍這樣的信息。 而其占用的頻譜卻與只用一個載頻傳而其占用的頻譜卻與只用一個載頻傳輸時所占用的頻譜相當。同樣對于輸時所占用的頻譜相當。同樣對于1024QAM系統(tǒng)，一個波道可以使用更多載系統(tǒng)，一個波道可以使用更多載頻，使數(shù)字微波朝著既擴大容量，又不占頻，使數(shù)字微波朝著既擴大容量，又不占用

12、較大的信道帶寬方向發(fā)展。用較大的信道帶寬方向發(fā)展。 2.1.2衛(wèi)星通信中的調(diào)制、解調(diào)衛(wèi)星通信中的調(diào)制、解調(diào)技術(shù)的特點和運用種類技術(shù)的特點和運用種類 在衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，既采用了模擬調(diào)在衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，既采用了模擬調(diào)制，也采用了數(shù)字調(diào)制。制，也采用了數(shù)字調(diào)制。 模擬調(diào)制：采用頻率調(diào)制的目的是為模擬調(diào)制：采用頻率調(diào)制的目的是為了增加傳輸帶寬，得到大的調(diào)制制度增益，了增加傳輸帶寬，得到大的調(diào)制制度增益，有利于地球站接收機獲得較高的載躁比有利于地球站接收機獲得較高的載躁比（CNR），或給定），或給定CNR可以減少衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)可以減少衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的功率。器的功率。 數(shù)字調(diào)制：數(shù)字調(diào)制： 綜上所述，在衛(wèi)星系統(tǒng)中，

13、要求數(shù)字綜上所述，在衛(wèi)星系統(tǒng)中，要求數(shù)字調(diào)制具有以下特點。調(diào)制具有以下特點。 不主張采用不主張采用ASK技術(shù)（抗干擾性差，技術(shù)（抗干擾性差，誤碼率高）誤碼率高） 選擇盡可能少地占用射頻頻帶，而選擇盡可能少地占用射頻頻帶，而又能高效利用有限頻帶資源，抗衰落和干又能高效利用有限頻帶資源，抗衰落和干擾性能強的調(diào)制技術(shù)擾性能強的調(diào)制技術(shù) 采用的調(diào)制信號的旁瓣應(yīng)較小以減采用的調(diào)制信號的旁瓣應(yīng)較小以減少相鄰通道之間干擾少相鄰通道之間干擾 本章將針對上述敘述，首先討論模擬本章將針對上述敘述，首先討論模擬調(diào)制（調(diào)制（FM），然后討論現(xiàn)代數(shù)字衛(wèi)星通信），然后討論現(xiàn)代數(shù)字衛(wèi)星通信所使用的各種調(diào)制方式：一部分為功率

14、有所使用的各種調(diào)制方式：一部分為功率有效的調(diào)制技術(shù)，如四相相移鍵控效的調(diào)制技術(shù)，如四相相移鍵控（QPSK）、偏置四相相移鍵控（）、偏置四相相移鍵控（OQPSK）和最小移頻鍵控（和最小移頻鍵控（MSK）；另一部分為頻）；另一部分為頻譜有效的調(diào)制技術(shù)，如多電平幅度調(diào)制譜有效的調(diào)制技術(shù)，如多電平幅度調(diào)制（MQAM）。）。 2.2.1 頻分復用原理頻分復用原理 我們需要傳送我們需要傳送n個信號，每個信號的頻個信號，每個信號的頻譜限制在（譜限制在（-m，m）以內(nèi)。）以內(nèi)。 我們將這幾個信號分別調(diào)制在載波我們將這幾個信號分別調(diào)制在載波c1、c2、c n上。為了不使各個頻上。為了不使各個頻譜重疊，故每個載波

15、與相鄰載波之間至少譜重疊，故每個載波與相鄰載波之間至少要求相隔要求相隔2m。 在接收端進行信息接收時各路信號應(yīng)在接收端進行信息接收時各路信號應(yīng)嚴格地限制在本信道通帶之內(nèi)。這樣當信嚴格地限制在本信道通帶之內(nèi)。這樣當信號經(jīng)過帶通濾波器之后就可提取出各自信號經(jīng)過帶通濾波器之后就可提取出各自信道的已調(diào)波，然后通過解調(diào)器、低通濾波道的已調(diào)波，然后通過解調(diào)器、低通濾波器之后，可獲得原信號。器之后，可獲得原信號。 頻分復用系統(tǒng)中的主要問題在于各路頻分復用系統(tǒng)中的主要問題在于各路信號之間存在相互干擾。這是由于系統(tǒng)非信號之間存在相互干擾。這是由于系統(tǒng)非線性器件的影響使各路信號之間產(chǎn)生組合線性器件的影響使各路信號

16、之間產(chǎn)生組合波，當其落入本波道通帶之內(nèi)時，就構(gòu)成波，當其落入本波道通帶之內(nèi)時，就構(gòu)成干擾。干擾。 特別值得注意的是在信道傳輸中的非特別值得注意的是在信道傳輸中的非線性所造成的干擾是無法消除的，因而頻線性所造成的干擾是無法消除的，因而頻分復用系統(tǒng)中對系統(tǒng)線性的要求很高，同分復用系統(tǒng)中對系統(tǒng)線性的要求很高，同時還必須合理地選擇各路載波頻率，并在時還必須合理地選擇各路載波頻率，并在各路載波頻帶之間增加保護帶來減小干擾。各路載波頻帶之間增加保護帶來減小干擾。 2.2.2 模擬信號的調(diào)制模擬信號的調(diào)制 我們這里僅介紹常用的我們這里僅介紹常用的FDM/FM（頻（頻分多路復用分多路復用/調(diào)頻）系統(tǒng)中的調(diào)頻信

17、號的產(chǎn)調(diào)頻）系統(tǒng)中的調(diào)頻信號的產(chǎn)生與解調(diào)原理。生與解調(diào)原理。 1調(diào)頻信號的產(chǎn)生調(diào)頻信號的產(chǎn)生 產(chǎn)生調(diào)頻信號的方法有兩種。一種是產(chǎn)生調(diào)頻信號的方法有兩種。一種是直接法，另一種是倍頻法。直接法，另一種是倍頻法。 直接法：用基帶信號直接改變載波的直接法：用基帶信號直接改變載波的頻率。頻率。 倍頻法：是一種間接方法。先將基帶倍頻法：是一種間接方法。先將基帶信號積分，然后去實施窄帶調(diào)頻（因為窄信號積分，然后去實施窄帶調(diào)頻（因為窄帶調(diào)相時，振蕩器可以采用高穩(wěn)定度的石帶調(diào)相時，振蕩器可以采用高穩(wěn)定度的石英振蕩器，從而提高了載頻穩(wěn)定度。它的英振蕩器，從而提高了載頻穩(wěn)定度。它的定義是），然后再用倍頻的方法將其變

18、換定義是），然后再用倍頻的方法將其變換成寬帶信號。成寬帶信號。 (1) 窄帶調(diào)頻窄帶調(diào)頻 調(diào)頻的概念調(diào)頻的概念 頻率或相位的變化都可以看成是載波頻率或相位的變化都可以看成是載波角度的變化。角度的變化。 任何一個余弦型的時間函數(shù)，如果它任何一個余弦型的時間函數(shù)，如果它的振幅是不變的，則可用下式表示：的振幅是不變的，則可用下式表示： tAtfcos 由調(diào)頻的概念可以得出已調(diào)頻信號由調(diào)頻的概念可以得出已調(diào)頻信號f(t) 與調(diào)制信號與調(diào)制信號s（t）之間的關(guān)系，即）之間的關(guān)系，即 通常將由調(diào)頻引起的最大瞬時相位偏通常將由調(diào)頻引起的最大瞬時相位偏移遠小于移遠小于30的情況稱為窄帶調(diào)頻，此時的情況稱為窄帶

19、調(diào)頻，此時近似有下列關(guān)系成立：近似有下列關(guān)系成立： 并可采用圖并可采用圖2-1中虛線部分所示的結(jié)構(gòu)中虛線部分所示的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)窄帶調(diào)頻。來實現(xiàn)窄帶調(diào)頻。 如果設(shè)調(diào)制信號如果設(shè)調(diào)制信號s（t）的最高頻率為）的最高頻率為Fm（相當于前面的（相當于前面的m）；）； 載波對頻率為載波對頻率為c的載波進行調(diào)制以后，的載波進行調(diào)制以后，載波的頻率會隨著信號載波的頻率會隨著信號s（t）的變化而變）的變化而變化，則變化的載波頻率與標稱頻率化，則變化的載波頻率與標稱頻率c的差的差值，稱為頻偏，用值，稱為頻偏，用 表示，表示，f (2) 倍頻法實現(xiàn)寬帶調(diào)頻倍頻法實現(xiàn)寬帶調(diào)頻 倍頻器是一個非線性器件。其輸入、倍頻器是

20、一個非線性器件。其輸入、輸出端之間的關(guān)系為：輸出端之間的關(guān)系為： （2-3） 2調(diào)頻信號的解調(diào)調(diào)頻信號的解調(diào) 在圖在圖2-2中給出了調(diào)頻信號的解調(diào)過程中給出了調(diào)頻信號的解調(diào)過程（只看虛線框及以后的部分）。（只看虛線框及以后的部分）。 用于解調(diào)用于解調(diào)FM信號的電路成為鑒頻器，信號的電路成為鑒頻器，它的輸出電壓與輸入頻偏成它的輸出電壓與輸入頻偏成 正比。正比。f 鑒頻器實質(zhì)由一個起微分作用的微分鑒頻器實質(zhì)由一個起微分作用的微分器和一個包絡(luò)檢波器組成。限幅器起到保器和一個包絡(luò)檢波器組成。限幅器起到保持中頻載波包絡(luò)恒定的作用。持中頻載波包絡(luò)恒定的作用。 由式（由式（2-3）可知微分器的輸出為：）可知

21、微分器的輸出為：tfcfcddsKttsKAts0)(2sin()(2)( 可見這是一個調(diào)幅調(diào)頻信號。當該信可見這是一個調(diào)幅調(diào)頻信號。當該信號經(jīng)過包絡(luò)檢測器時，直流分量將被濾除，號經(jīng)過包絡(luò)檢測器時，直流分量將被濾除，從而獲得與從而獲得與s（t）成正比的包絡(luò)信息，然）成正比的包絡(luò)信息，然后再經(jīng)過低通濾波器，將基帶之外的高頻后再經(jīng)過低通濾波器，將基帶之外的高頻分量濾除。分量濾除。 在虛框之前的部分是進行從射頻到中在虛框之前的部分是進行從射頻到中頻的下變頻變換，對應(yīng)于發(fā)送端調(diào)制到中頻的下變頻變換，對應(yīng)于發(fā)送端調(diào)制到中頻后進行的從中頻到射頻的變換，與調(diào)頻頻后進行的從中頻到射頻的變換，與調(diào)頻信號的解調(diào)無

22、關(guān)。信號的解調(diào)無關(guān)。 3衛(wèi)星通信中調(diào)頻信號的調(diào)制與衛(wèi)星通信中調(diào)頻信號的調(diào)制與解調(diào)解調(diào) 解調(diào)圖：解調(diào)圖： 圖圖2-2 LNA：低噪聲放大器：低噪聲放大器 當信號在大氣中傳輸時，由于某種因當信號在大氣中傳輸時，由于某種因素的影響，會在有用信號中夾雜著噪聲，素的影響，會在有用信號中夾雜著噪聲，這樣當接收天線收到這樣當接收天線收到FM信號時，也接收到信號時，也接收到噪聲信號，這些噪聲信號同樣經(jīng)過低噪聲噪聲信號，這些噪聲信號同樣經(jīng)過低噪聲放大器和下變頻器變成中頻頻率，并同有放大器和下變頻器變成中頻頻率，并同有用信號一起進入中頻帶通濾波器。用信號一起進入中頻帶通濾波器。 如果該濾波器帶寬選擇合適就能夠濾如

23、果該濾波器帶寬選擇合適就能夠濾出帶外噪聲。出帶外噪聲。 低通濾波器，將基帶之外的高頻分量低通濾波器，將基帶之外的高頻分量濾除，最后得到的是頻分多路復用信號。濾除，最后得到的是頻分多路復用信號。 4頻率調(diào)制信號系統(tǒng)的傳輸特性頻率調(diào)制信號系統(tǒng)的傳輸特性 在衛(wèi)星通信中信號首先被調(diào)制到中頻在衛(wèi)星通信中信號首先被調(diào)制到中頻（一般（一般70MHz），然后利用上變頻器將其），然后利用上變頻器將其變換到射頻（只是頻譜的簡單搬移）。變換到射頻（只是頻譜的簡單搬移）。 最后由發(fā)射天線進行發(fā)射，當衛(wèi)星轉(zhuǎn)最后由發(fā)射天線進行發(fā)射，當衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器接收到此信號之后，將其轉(zhuǎn)發(fā)到相應(yīng)發(fā)器接收到此信號之后，將其轉(zhuǎn)發(fā)到相應(yīng)的地球站所

24、對應(yīng)的下行鏈路之中，并由接的地球站所對應(yīng)的下行鏈路之中，并由接收地球站進行接收。下面就對此過程中的收地球站進行接收。下面就對此過程中的幾個問題進行討論。幾個問題進行討論。(1) 調(diào)頻信號（頻分多路復用信號）調(diào)頻信號（頻分多路復用信號）的帶寬的帶寬只要系統(tǒng)所提供的傳輸帶寬（只要系統(tǒng)所提供的傳輸帶寬（B ）足）足以容納調(diào)頻波頻譜能量的以容納調(diào)頻波頻譜能量的98%以上時，以上時，就可忽略信號失真的影響，我們把此就可忽略信號失真的影響，我們把此時的帶寬稱為射頻傳輸帶寬。時的帶寬稱為射頻傳輸帶寬。 據(jù)分析資料顯示，當調(diào)頻指數(shù)據(jù)分析資料顯示，當調(diào)頻指數(shù)mf 1 時，載波和（時，載波和（mf +1）個邊帶所

25、攜帶的能量）個邊帶所攜帶的能量占調(diào)頻波總能量的占調(diào)頻波總能量的98%以上，因此此時可以上，因此此時可認為傳輸帶寬為認為傳輸帶寬為 （2-4）mfFmB) 1(2 由于由于FDM信號的波形與熱噪聲的波形信號的波形與熱噪聲的波形很相似，其峰值頻偏對應(yīng)于信號的峰值電很相似，其峰值頻偏對應(yīng)于信號的峰值電壓，而信號的峰值電壓與峰值因數(shù)壓，而信號的峰值電壓與峰值因數(shù) 有有關(guān)，所謂峰值因數(shù)關(guān)，所謂峰值因數(shù) ，它是峰值電壓與，它是峰值電壓與有效電壓的比值。有效電壓的比值。 pFpF 所以峰值頻偏可表示為：所以峰值頻偏可表示為： （2-6） rppflFf 式中，式中， 為測試音的有效頻偏，它是為測試音的有效頻

26、偏，它是指在多路電話信號的相對電平為指在多路電話信號的相對電平為0 dB點傳點傳送送1mW測試音信號時，頻率調(diào)制器輸出端測試音信號時，頻率調(diào)制器輸出端所產(chǎn)生的有效值頻偏。所產(chǎn)生的有效值頻偏。 rf 為負載因數(shù)，實際上是反映多路電為負載因數(shù)，實際上是反映多路電話信號有效電壓的參數(shù)，所以話信號有效電壓的參數(shù)，所以 就就表示了多路電話信號的有效值頻偏。表示了多路電話信號的有效值頻偏。 lrfl 為多路信號的峰值因數(shù)。在衛(wèi)星通為多路信號的峰值因數(shù)。在衛(wèi)星通信中其取值范圍為信中其取值范圍為 =3.164.45 (相當于相當于1013dB)。pFpF (2) 調(diào)頻解調(diào)器輸出信噪比調(diào)頻解調(diào)器輸出信噪比 信噪

27、比是衡量系統(tǒng)傳輸質(zhì)量的一種重信噪比是衡量系統(tǒng)傳輸質(zhì)量的一種重要參數(shù)，其數(shù)值上等于信號功率與噪聲功要參數(shù)，其數(shù)值上等于信號功率與噪聲功率之比。率之比。 進入接收端的接收功率用進入接收端的接收功率用Si表示和噪表示和噪聲功率用聲功率用Ni表示表示 解調(diào)信噪比增益（解調(diào)器輸出與輸入解調(diào)信噪比增益（解調(diào)器輸出與輸入信噪比之比）信噪比之比） （2-8） 由上式可知，當輸入端的信噪比一定由上式可知，當輸入端的信噪比一定時，所獲得的輸出端的信噪比越大，系統(tǒng)時，所獲得的輸出端的信噪比越大，系統(tǒng)的解調(diào)信噪比增益越大。例如衛(wèi)星系統(tǒng)中的解調(diào)信噪比增益越大。例如衛(wèi)星系統(tǒng)中常取常取mf=5，那么此時解調(diào)信噪比增益達到，

28、那么此時解調(diào)信噪比增益達到450。 【例【例2-1】在采用】在采用FDM/FM方式工作的方式工作的衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，已知工作頻率為衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，已知工作頻率為6GHz，試計算一個載波傳輸試計算一個載波傳輸252路電話信號時所需路電話信號時所需的傳輸帶寬和信噪比增益。的傳輸帶寬和信噪比增益。 調(diào)頻信號的傳輸帶寬調(diào)頻信號的傳輸帶寬B 設(shè)每一話路占設(shè)每一話路占4KHz的帶寬，考慮到相的帶寬，考慮到相鄰話路之間留出鄰話路之間留出5%的間隔，的間隔， 基帶信號最高頻率基帶信號最高頻率 Fm4（1+5%）n =4.2252 =1058kHz 調(diào)頻信號的傳輸帶寬調(diào)頻信號的傳輸帶寬 =2（3.162.8257

29、7+1058）kHz =12.4MHz)(2mrpFflFB 式中取多路電話信號的峰值因數(shù)式中取多路電話信號的峰值因數(shù)Fp=3.16，負載因數(shù)，負載因數(shù) =2.82，測試音有效，測試音有效頻偏頻偏 =577kHz。lrf 通常考慮到衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器設(shè)計時，給各通常考慮到衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器設(shè)計時，給各載波都留有載波都留有1025%的保護帶寬（的保護帶寬（衛(wèi)星通信衛(wèi)星通信中的頻分多址中的頻分多址），故?。嗜=15MHz。 2.3.1 時分復用與數(shù)字調(diào)制時分復用與數(shù)字調(diào)制 1TDM方式：時分復用方式：時分復用 在數(shù)字通信中，信道中所傳輸?shù)氖菙?shù)在數(shù)字通信中，信道中所傳輸?shù)氖菙?shù)字信號，因而首先應(yīng)按字信號，因而首

30、先應(yīng)按PCM或其他模擬信或其他模擬信號數(shù)字化處理技術(shù)，將模擬的話音信號變號數(shù)字化處理技術(shù)，將模擬的話音信號變換成數(shù)字信號，然后以時間分割信號的方換成數(shù)字信號，然后以時間分割信號的方法，使多路信號能夠利用同一條信道進行法，使多路信號能夠利用同一條信道進行獨立的傳輸，這種方法就是時分復用。獨立的傳輸，這種方法就是時分復用。 可見時分復用是利用不同的時隙來傳可見時分復用是利用不同的時隙來傳送各路不同信號的。送各路不同信號的。 由于采用了由于采用了TDM方式，因而也給系統(tǒng)方式，因而也給系統(tǒng)提出了新的課題，這就是時鐘同步問題。提出了新的課題，這就是時鐘同步問題。 所謂同步是指接收端能夠從所接收的所謂同步

31、是指接收端能夠從所接收的數(shù)據(jù)中正確識別出各路信號，因此要求接數(shù)據(jù)中正確識別出各路信號，因此要求接收端有定時提取電路。收端有定時提取電路。 2數(shù)字調(diào)制數(shù)字調(diào)制 (1) 數(shù)字調(diào)制的概念及分類數(shù)字調(diào)制的概念及分類 數(shù)字調(diào)制：當用以調(diào)制的信號是數(shù)字數(shù)字調(diào)制：當用以調(diào)制的信號是數(shù)字信號時信號時,我們稱這種調(diào)制為數(shù)字調(diào)制。我們稱這種調(diào)制為數(shù)字調(diào)制。 在數(shù)字調(diào)制中仍然采用余弦波作為載在數(shù)字調(diào)制中仍然采用余弦波作為載波信號，由于余弦信號有幅度、相位和頻波信號，由于余弦信號有幅度、相位和頻率三種基本參量，因此可以構(gòu)成數(shù)字調(diào)幅、率三種基本參量，因此可以構(gòu)成數(shù)字調(diào)幅、數(shù)字調(diào)相和數(shù)字調(diào)頻三種基本調(diào)制方式，數(shù)字調(diào)相和數(shù)

32、字調(diào)頻三種基本調(diào)制方式，如圖如圖2-3 所示。所示。 數(shù)字調(diào)幅：以基帶數(shù)字信號控制一個數(shù)字調(diào)幅：以基帶數(shù)字信號控制一個載波的幅度，稱為數(shù)字調(diào)幅，又稱幅移鍵載波的幅度，稱為數(shù)字調(diào)幅，又稱幅移鍵控，簡寫為控，簡寫為ASK。二進制幅移鍵控（基帶。二進制幅移鍵控（基帶信號是二進制信號）用信號是二進制信號）用2ASK表示。表示。 數(shù)字調(diào)相：以基帶數(shù)字信號控制一個數(shù)字調(diào)相：以基帶數(shù)字信號控制一個載波的相位，稱為數(shù)字調(diào)相，又稱相移鍵載波的相位，稱為數(shù)字調(diào)相，又稱相移鍵控，簡寫為控，簡寫為PSK（DPSK：相對調(diào)相）。：相對調(diào)相）。二進制相移鍵控用二進制相移鍵控用2PSK表示。表示。 數(shù)字調(diào)頻：以基帶數(shù)字信號

33、控制一個數(shù)字調(diào)頻：以基帶數(shù)字信號控制一個載波的頻率，稱為數(shù)字調(diào)頻，又稱頻移鍵載波的頻率，稱為數(shù)字調(diào)頻，又稱頻移鍵控，簡寫為控，簡寫為FSK。二進制頻移鍵控用。二進制頻移鍵控用2FSK表示。表示。 (2) 功率譜特性功率譜特性 研究數(shù)據(jù)序列頻譜特性的目的是找出研究數(shù)據(jù)序列頻譜特性的目的是找出數(shù)據(jù)序列的能量分布特性，以便決定信道數(shù)據(jù)序列的能量分布特性，以便決定信道的頻帶特性。的頻帶特性。 由于數(shù)據(jù)序列是隨機的，即為隨機信由于數(shù)據(jù)序列是隨機的，即為隨機信號序列，研究隨機信號不能用傅立葉變換號序列，研究隨機信號不能用傅立葉變換方法來確定其頻譜，只能用隨機信號的分方法來確定其頻譜，只能用隨機信號的分析方

34、法研究它的功率譜，從而揭示了信號析方法研究它的功率譜，從而揭示了信號的時域和頻域的關(guān)系。的時域和頻域的關(guān)系。 2.3.2 PSK 我們將介紹我們將介紹2PSK（二進制移相鍵控）、（二進制移相鍵控）、QPSK（四相移相鍵控）的調(diào)制原理及它（四相移相鍵控）的調(diào)制原理及它們的幾種改進形式。們的幾種改進形式。 1絕對調(diào)相和相對調(diào)相絕對調(diào)相和相對調(diào)相 絕對調(diào)相是利用載波信號的不同相位絕對調(diào)相是利用載波信號的不同相位去傳輸數(shù)字信號的去傳輸數(shù)字信號的“1”和和“0”碼，其變換碼，其變換規(guī)則是：數(shù)據(jù)信號的規(guī)則是：數(shù)據(jù)信號的“1”對應(yīng)于已調(diào)信號對應(yīng)于已調(diào)信號的的0相位；數(shù)據(jù)信號的相位；數(shù)據(jù)信號的“0”對應(yīng)于已調(diào)

35、信對應(yīng)于已調(diào)信號的號的180相位，如圖相位，如圖2-5(b)所示，或反之。所示，或反之。 圖中的圖中的0和和180是以未調(diào)載波是以未調(diào)載波0作參考相位的。作參考相位的。 相對調(diào)相是利用載波信號相位的相對相對調(diào)相是利用載波信號相位的相對關(guān)系表示數(shù)字信號的關(guān)系表示數(shù)字信號的“1”和和“0”碼，其變碼，其變換規(guī)則是：數(shù)據(jù)信號的換規(guī)則是：數(shù)據(jù)信號的“1”使已調(diào)信號的使已調(diào)信號的相位變化相位變化180相位；數(shù)據(jù)信號的相位；數(shù)據(jù)信號的“0”使已使已調(diào)信號的相位變化調(diào)信號的相位變化0相位，如圖相位，如圖2-5(c）所示，或反之。所示，或反之。 圖中的圖中的0和和180的變化是相對于已的變化是相對于已調(diào)信號的

36、前一碼元的相位，或者說，這里調(diào)信號的前一碼元的相位，或者說，這里的變化是以已調(diào)信號的前一碼元相位作參的變化是以已調(diào)信號的前一碼元相位作參考相位的?？枷辔坏?。 2調(diào)相信號的產(chǎn)生與解調(diào)調(diào)相信號的產(chǎn)生與解調(diào) (1) 絕對調(diào)相（絕對調(diào)相（2PSK）信號的產(chǎn)生）信號的產(chǎn)生與解調(diào)與解調(diào) 調(diào)制：調(diào)制： 其產(chǎn)生方法有直接調(diào)相法和相位選擇其產(chǎn)生方法有直接調(diào)相法和相位選擇法兩種，如圖法兩種，如圖2-6 所示。所示。 直接調(diào)相法（圖直接調(diào)相法（圖a）就是采用大家所熟）就是采用大家所熟悉的環(huán)行調(diào)制器（平衡調(diào)制器）產(chǎn)生調(diào)制悉的環(huán)行調(diào)制器（平衡調(diào)制器）產(chǎn)生調(diào)制信號的方法。信號的方法。 這時，注意作為控制開關(guān)用的基帶信這時

37、，注意作為控制開關(guān)用的基帶信號應(yīng)是雙極性脈沖，即把原號應(yīng)是雙極性脈沖，即把原“1”碼變?yōu)榇a變?yōu)?1電位；把電位；把“0”碼變?yōu)榇a變?yōu)?1電位，這只要加上電位，這只要加上直流移位電壓即可做到。直流移位電壓即可做到。 圖圖2-6（a）移相的原理是：當基帶信）移相的原理是：當基帶信號為號為“+1”時，上、下兩個二極管導通。時，上、下兩個二極管導通。 根據(jù)變壓器同名端（圖中根據(jù)變壓器同名端（圖中者為同名端）者為同名端）的原理，此時輸出端載波的初始相位與輸?shù)脑?，此時輸出端載波的初始相位與輸入端相同；當基帶信號為入端相同；當基帶信號為“-1”時，中間兩時，中間兩個二極管導通（上、下兩個二極管截止），個二

38、極管導通（上、下兩個二極管截止），此時輸出端載波的初始相位與輸入端反相，此時輸出端載波的初始相位與輸入端反相，從而達到了移位的目的。從而達到了移位的目的。 圖圖2-6（b）是相位選擇法的方案圖，）是相位選擇法的方案圖，首先發(fā)出載波，其相位為首先發(fā)出載波，其相位為0，再經(jīng)倒相器將，再經(jīng)倒相器將載波移相載波移相，從而準備了具有，從而準備了具有0相位和相位和相相位的兩種載波信號。位的兩種載波信號。 基帶信號中的基帶信號中的“1”碼控制（相乘）碼控制（相乘）0相相位載波信號再輸出；位載波信號再輸出；“0”碼（通過基帶碼碼（通過基帶碼倒相器變?yōu)榈瓜嗥髯優(yōu)椤?”碼）控制（相乘）碼）控制（相乘）相位載相位載

39、波信號再輸出。從而獲得了絕對移相的已波信號再輸出。從而獲得了絕對移相的已調(diào)信號。調(diào)信號。 解調(diào)：解調(diào)： 相干解調(diào)方式：需要在接收端知道發(fā)相干解調(diào)方式：需要在接收端知道發(fā)射載波的頻率和相位（恢復相干載波以用射載波的頻率和相位（恢復相干載波以用于與接收的已調(diào)信號相乘）。由于于與接收的已調(diào)信號相乘）。由于2PSK信信號中無載波頻率分量，所以無法從接收的號中無載波頻率分量，所以無法從接收的已調(diào)信號中直接提取相干載波。一般采用已調(diào)信號中直接提取相干載波。一般采用倍頻倍頻/分頻法。分頻法。 下面介紹一種可解調(diào)下面介紹一種可解調(diào)2PSK信號的相干信號的相干檢測法，又稱為極性比較法，電路原理方檢測法，又稱為極

40、性比較法，電路原理方框圖見圖框圖見圖2-7（a）。）。 將輸入將輸入2PSK信號信號s(t)作全波整流，使整作全波整流，使整流后的信號中含有流后的信號中含有2fc頻率的周期波，再利頻率的周期波，再利用窄帶濾波器取出用窄帶濾波器取出2fc頻率的周期信號，再頻率的周期信號，再經(jīng)限幅、二分頻電路得到載波經(jīng)限幅、二分頻電路得到載波fc，最后經(jīng)，最后經(jīng)過相乘器再經(jīng)低通濾波進行相干解調(diào)即可過相乘器再經(jīng)低通濾波進行相干解調(diào)即可得輸出基帶信號。圖中的低通濾波器常指得輸出基帶信號。圖中的低通濾波器常指積分器。積分器。 這種這種2PSK信號的解調(diào)存在一個問題，信號的解調(diào)存在一個問題，即即2分頻器電路輸出存在相位不

41、定性或稱相分頻器電路輸出存在相位不定性或稱相位模糊問題。位模糊問題。 當二分頻器電路輸出的相位不定時，當二分頻器電路輸出的相位不定時，相干解調(diào)的輸出基帶信號就會存在相干解調(diào)的輸出基帶信號就會存在0或或1倒倒相現(xiàn)象，這就是相現(xiàn)象，這就是2PSK方式不能直接應(yīng)用的方式不能直接應(yīng)用的原因所在。解決這一問題的方法就是采用原因所在。解決這一問題的方法就是采用相對調(diào)相，即相對調(diào)相，即2DPSK方式。方式。 (2) 相對調(diào)相信號的產(chǎn)生與解調(diào)相對調(diào)相信號的產(chǎn)生與解調(diào) 調(diào)制：調(diào)制： 根據(jù)前面的知識點可知，根據(jù)前面的知識點可知，2DPSK信號信號與與2PSK信號之間存在著內(nèi)在的聯(lián)系。信號之間存在著內(nèi)在的聯(lián)系。 只

42、要將輸入的基帶數(shù)據(jù)序列變換成相只要將輸入的基帶數(shù)據(jù)序列變換成相對序列，即差分碼序列，然后用相對序列對序列，即差分碼序列，然后用相對序列去進行絕對調(diào)相，便可得到去進行絕對調(diào)相，便可得到2DPSK信號，信號，如圖如圖2-8（a）所示。）所示。 設(shè)設(shè)an，Dn，分別表示絕對碼序列和差，分別表示絕對碼序列和差分碼序列，其相應(yīng)關(guān)系為分碼序列，其相應(yīng)關(guān)系為 (2-9)1nnnDaD 式中，式中， 為模為模2加。按上式計算時，初加。按上式計算時，初始值始值Dn-1可以任意假定。按式可以任意假定。按式(2-9)應(yīng)有：應(yīng)有：當當an =1時，時，DnDn-1；當；當an =0時，時，Dn = Dn-1。例如：。

43、例如： 上例中的兩個上例中的兩個Dn 序列都可以作為差分序列都可以作為差分碼序列，不管用哪一個序列，最后的結(jié)果碼序列，不管用哪一個序列，最后的結(jié)果都是一樣的。都是一樣的。 解調(diào)：解調(diào)： 2DPSK的解調(diào)有兩種方法：極性比較的解調(diào)有兩種方法：極性比較法和相位比較法。圖法和相位比較法。圖2-8（b）所示是極性）所示是極性比較法的實現(xiàn)原理框圖。比較法的實現(xiàn)原理框圖。 極性比較法是對極性比較法是對2DPSK信號先進行信號先進行2PSK解調(diào)，然后用碼變換器將差分碼變?yōu)榻庹{(diào)，然后用碼變換器將差分碼變?yōu)榻^對碼。在進行絕對碼。在進行2PSK解調(diào)時，可能會出現(xiàn)解調(diào)時，可能會出現(xiàn)“1”，“0”倒相現(xiàn)象，但由差分碼

44、變換為倒相現(xiàn)象，但由差分碼變換為絕對碼后的碼序列是唯一的，即與倒相無絕對碼后的碼序列是唯一的，即與倒相無關(guān)。關(guān)。 接收端碼變換器的功能是完成接收端碼變換器的功能是完成Dn an。由式由式(2-9)運算，應(yīng)有運算，應(yīng)有 （2-10）1nnnDDa 可見不論倒相與否，可見不論倒相與否，Dn與與Dn-1總是相總是相與的關(guān)系。與的關(guān)系。 2DPSK信號的另一種解調(diào)方法是相位信號的另一種解調(diào)方法是相位比較，又稱差分相干解調(diào)法。比較，又稱差分相干解調(diào)法。 3PSK (1) 多相調(diào)相的概念多相調(diào)相的概念 即用多種相位或相位差來表示數(shù)字數(shù)即用多種相位或相位差來表示數(shù)字數(shù)據(jù)信息。據(jù)信息。 如果把輸入二進制數(shù)據(jù)的

45、每如果把輸入二進制數(shù)據(jù)的每k比特變成比特變成一組，則構(gòu)成所謂的一組，則構(gòu)成所謂的k比特碼元，每一個比特碼元，每一個k比特碼元都有比特碼元都有2k種不同狀態(tài)，因而必須用種不同狀態(tài)，因而必須用M=2k種不同相位或相位差來表示，稱為種不同相位或相位差來表示，稱為M相調(diào)相。即用一種相位去攜帶一組二進制相調(diào)相。即用一種相位去攜帶一組二進制信息碼，如圖信息碼，如圖2-9（b）、（）、（c）所示。）所示。 四相調(diào)相，既可以表示為四相調(diào)相，既可以表示為QPSK，也，也可以表示為可以表示為4PSK，它是用載波的四種不同，它是用載波的四種不同相位來表征傳送的數(shù)據(jù)信息，如圖相位來表征傳送的數(shù)據(jù)信息，如圖2-9（b）

46、所示。所示。 在在QPSK調(diào)制中，首先對輸入的二進調(diào)制中，首先對輸入的二進制串數(shù)據(jù)按二位數(shù)字編成一組，我們把由制串數(shù)據(jù)按二位數(shù)字編成一組，我們把由兩個二進制碼組成的碼元稱為雙比特碼元，兩個二進制碼組成的碼元稱為雙比特碼元，其組合共有其組合共有22種：種：00、01、10、11，即有，即有22=4種不同狀態(tài)，故可以用種不同狀態(tài)，故可以用M22=4種不種不同相位或相位差來表示，這里同相位或相位差來表示，這里M22=4，故稱為四相調(diào)相。故稱為四相調(diào)相。 八相調(diào)制方式時，在一個碼元時間內(nèi)八相調(diào)制方式時，在一個碼元時間內(nèi)可傳送可傳送3位碼，其組合共有位碼，其組合共有23種，即有種，即有23種種不同狀態(tài)：

47、不同狀態(tài)：000、001、010、011、100、101、110、111，故可以用，故可以用M23種不同相種不同相位或相位差來表示，這里位或相位差來表示，這里M23=8，故稱，故稱為八相調(diào)相。為八相調(diào)相。 采用多相調(diào)制的級數(shù)愈多，系統(tǒng)的傳采用多相調(diào)制的級數(shù)愈多，系統(tǒng)的傳輸速率愈高，但相鄰載波之間的相位差愈輸速率愈高，但相鄰載波之間的相位差愈小，接收時要區(qū)分它們的困難程度就愈大，小，接收時要區(qū)分它們的困難程度就愈大，將使誤碼率增加。將使誤碼率增加。 (2) 四相調(diào)制的兩種調(diào)相關(guān)系四相調(diào)制的兩種調(diào)相關(guān)系 四相調(diào)制相是用載波（連續(xù)波）的四四相調(diào)制相是用載波（連續(xù)波）的四種相位（起始相位）與兩位二進制

48、信息碼種相位（起始相位）與兩位二進制信息碼（雙比特碼）的組合（雙比特碼）的組合（00、01、11、10）對應(yīng)。對應(yīng)。 其中兩位二進制信息碼，前一位信息其中兩位二進制信息碼，前一位信息比特用比特用A代表，后一位信息比特用代表，后一位信息比特用B代表，代表，用用AB表示雙比特碼，且相鄰雙比特碼之間，表示雙比特碼，且相鄰雙比特碼之間，只有一位不同，這種排列關(guān)系叫格雷碼，只有一位不同，這種排列關(guān)系叫格雷碼，也叫循環(huán)碼。也叫循環(huán)碼。 在多相調(diào)制信號進行解調(diào)時，這種碼在多相調(diào)制信號進行解調(diào)時，這種碼型有利于減少相鄰相位誤判而造成的誤碼，型有利于減少相鄰相位誤判而造成的誤碼，可提高數(shù)字信號頻帶傳輸?shù)目煽啃浴?/p>

49、可提高數(shù)字信號頻帶傳輸?shù)目煽啃浴?若在載波的一個周期（若在載波的一個周期（2）內(nèi)均勻地）內(nèi)均勻地分成四種相位，可有兩種方式，即（分成四種相位，可有兩種方式，即（0、/2，3/2）和（）和（/4，3/4，5/4，7/4）兩種。兩種。 故四相調(diào)相電路與這兩種方式對應(yīng)，故四相調(diào)相電路與這兩種方式對應(yīng)，就有就有/2調(diào)相系統(tǒng)和調(diào)相系統(tǒng)和/4調(diào)相系統(tǒng)之分。兩調(diào)相系統(tǒng)之分。兩個系統(tǒng)雙比特碼與已調(diào)波起始相位的對應(yīng)個系統(tǒng)雙比特碼與已調(diào)波起始相位的對應(yīng)關(guān)系示于表關(guān)系示于表2-1。 根據(jù)表根據(jù)表2-1的相位關(guān)系，可畫出四相調(diào)的相位關(guān)系，可畫出四相調(diào)相已調(diào)波在兩種調(diào)相系統(tǒng)中的矢量圖，分相已調(diào)波在兩種調(diào)相系統(tǒng)中的矢量圖

50、，分別示于圖別示于圖2-10 的（的（a）、（）、（b）。圖）。圖2-10 （c）、（）、（d）是兩種調(diào)相系統(tǒng)已調(diào)波的起）是兩種調(diào)相系統(tǒng)已調(diào)波的起始相位點位置的示意圖。始相位點位置的示意圖。 (3) 四相調(diào)相的方式四相調(diào)相的方式 四相調(diào)相也有絕對調(diào)相和相對調(diào)相兩四相調(diào)相也有絕對調(diào)相和相對調(diào)相兩種方式，分別記作種方式，分別記作4PSK和和4DPSK。 絕對調(diào)相的載波起始相位與雙比特碼絕對調(diào)相的載波起始相位與雙比特碼之間有一種固定的對應(yīng)關(guān)系；之間有一種固定的對應(yīng)關(guān)系； 相對調(diào)相的載波起始相位與雙比特碼相對調(diào)相的載波起始相位與雙比特碼之間就沒有固定的對應(yīng)關(guān)系，它是以前一之間就沒有固定的對應(yīng)關(guān)系，它是

51、以前一時刻雙比特碼對應(yīng)的相對調(diào)相的載波相位時刻雙比特碼對應(yīng)的相對調(diào)相的載波相位為參考而確定的。為參考而確定的。 (4) QPSK信號的產(chǎn)生與解調(diào)信號的產(chǎn)生與解調(diào) 調(diào)制：調(diào)制： 四相調(diào)相的電路有很多種，常見的有四相調(diào)相的電路有很多種，常見的有正交調(diào)制法和相位選擇法。其中正交調(diào)制正交調(diào)制法和相位選擇法。其中正交調(diào)制法使用得最為普遍，圖法使用得最為普遍，圖2-12（a）就是用這）就是用這種方法產(chǎn)生種方法產(chǎn)生4PSK信號的原理圖。信號的原理圖。 用串并變換電路將輸入的二進制序用串并變換電路將輸入的二進制序列依次分為兩個并行的序列。每一對列依次分為兩個并行的序列。每一對AB即即為一個雙比特碼元。為一個雙

52、比特碼元。 雙極性雙極性A和和B數(shù)據(jù)脈沖分別經(jīng)過平衡調(diào)數(shù)據(jù)脈沖分別經(jīng)過平衡調(diào)制器，對載波制器，對載波 和與之正交的載波和與之正交的載波 進行二相調(diào)相，其中上、下通進行二相調(diào)相，其中上、下通路就是路就是2PSK的直接調(diào)相法，其中平衡調(diào)制的直接調(diào)相法，其中平衡調(diào)制器即環(huán)行調(diào)制器?；鶐盘枒?yīng)是雙極性脈器即環(huán)行調(diào)制器。基帶信號應(yīng)是雙極性脈沖。沖。tccos2costc 上通路中，載波相位為上通路中，載波相位為0 當當A信號為信號為“+1”時，此時輸出端載波時，此時輸出端載波的初始相位與輸入端相同（的初始相位與輸入端相同（0）；當基帶信）；當基帶信號為號為“-1”時，輸出端載波的初始相位與輸時，輸出端載

53、波的初始相位與輸入端反相（入端反相（），下通路中，載波相位變化），下通路中，載波相位變化/2 當當B信號為信號為“+1”時，此時輸出端載波時，此時輸出端載波的初始相位與輸入端相同（的初始相位與輸入端相同（/2）；當基帶）；當基帶信號為信號為“-1”時，輸出端載波的初始相位與時，輸出端載波的初始相位與輸入端反相（輸入端反相（3/2），圖），圖213（a）所示）所示四相信號的矢量表示圖中虛線向量表示兩四相信號的矢量表示圖中虛線向量表示兩路相位關(guān)系，將兩路輸出疊加，即得圖路相位關(guān)系，將兩路輸出疊加，即得圖213（a）中的實線向量。）中的實線向量。 可見一個可見一個4PSK信號可以看作兩種載波信號可以

54、看作兩種載波正交的正交的2PSK信號的合成。信號的合成。 注意：我們知道注意：我們知道AB二碼元的組合有二碼元的組合有00，01，11和和10四種。四種。 當序列由當序列由00到到01，然后到，然后到11，再到，再到10，最后回到最后回到00的過程，其相位路徑是沿正方的過程，其相位路徑是沿正方形邊界變化，只有兩個碼同時出現(xiàn)改變時，形邊界變化，只有兩個碼同時出現(xiàn)改變時，相位路徑將沿對角線變化，即過原點，如相位路徑將沿對角線變化，即過原點，如圖圖2-13（b）所示。）所示。 解調(diào)：解調(diào)： 由于一個由于一個4PSK信號可以看作兩種正交信號可以看作兩種正交的的2PSK信號的合成，所以，它可以采用與信號

55、的合成，所以，它可以采用與2PSK信號類似的解調(diào)方法進行解調(diào)。信號類似的解調(diào)方法進行解調(diào)。 前面已經(jīng)指出，前面已經(jīng)指出，2PSK的解調(diào)方法采用的解調(diào)方法采用相干解調(diào)方式，因此相干解調(diào)方式，因此4PSK就要用兩個正交就要用兩個正交的相干載波分別來解調(diào)兩個分量的相干載波分別來解調(diào)兩個分量A和和B。 因此圖因此圖2-12(b)中，上、下兩個支路分中，上、下兩個支路分別是別是2PSK信號解調(diào)器，它們分別用來檢測信號解調(diào)器，它們分別用來檢測雙比特碼元中的雙比特碼元中的A和和B碼元，然后通過并碼元，然后通過并串變換電路還原為串行數(shù)據(jù)信息。串變換電路還原為串行數(shù)據(jù)信息。 4OQPSK (1) OQPSK（o

56、ffset:偏移量）信號偏移量）信號 OQPSK稱為參差（偏移）四相移相鍵稱為參差（偏移）四相移相鍵控，它是在控，它是在QPSK基礎(chǔ)之上發(fā)展起來的?；A(chǔ)之上發(fā)展起來的。 從從QPSK的相位矢量圖（圖的相位矢量圖（圖2-13）中可）中可以看出，當兩位碼同時變化時，以看出，當兩位碼同時變化時，QPSK信信號的相位矢量必將經(jīng)過原點，這意味著號的相位矢量必將經(jīng)過原點，這意味著QPSK信號經(jīng)過濾波器后，其包絡(luò)將在相信號經(jīng)過濾波器后，其包絡(luò)將在相位矢量過原點時為位矢量過原點時為0（此時沒有信號），如（此時沒有信號），如圖圖2-16所示，可見此時包絡(luò)起伏性最大。所示，可見此時包絡(luò)起伏性最大。 如果再加上衛(wèi)星

57、信道的非線性及如果再加上衛(wèi)星信道的非線性及AM/PM效應(yīng)的影響，那么這種包絡(luò)的起伏效應(yīng)的影響，那么這種包絡(luò)的起伏性將轉(zhuǎn)化為相位的變化，從而給系統(tǒng)引入性將轉(zhuǎn)化為相位的變化，從而給系統(tǒng)引入了相位噪聲，嚴重時會影響系統(tǒng)通信質(zhì)量，了相位噪聲，嚴重時會影響系統(tǒng)通信質(zhì)量，因此應(yīng)盡可能地使調(diào)制后的波形具有等幅因此應(yīng)盡可能地使調(diào)制后的波形具有等幅包絡(luò)特性。包絡(luò)特性。OQPSK正是在此思路的基礎(chǔ)之正是在此思路的基礎(chǔ)之上發(fā)展起來的。上發(fā)展起來的。 由于在由于在QPSK調(diào)制中只是當調(diào)制中只是當A和和B路的路的符號同時發(fā)生變化時，相位路徑才會通過符號同時發(fā)生變化時，相位路徑才會通過原點，因而如果人為地讓原點，因而如果

58、人為地讓A與與B支路間存在支路間存在一定的時延，那么將使兩個支路的跳變時一定的時延，那么將使兩個支路的跳變時刻彼此錯開（先變刻彼此錯開（先變A再變再變B），從而避免相），從而避免相位路徑過原點的現(xiàn)象，再也就徹底地消除位路徑過原點的現(xiàn)象，再也就徹底地消除了濾波后信號包絡(luò)過零點的情況。了濾波后信號包絡(luò)過零點的情況。 此時此時OQPSK的相位矢量變化將如圖的相位矢量變化將如圖2-17所示。所示。 (2) OQPSK信號的產(chǎn)生與解調(diào)信號的產(chǎn)生與解調(diào) 調(diào)制：調(diào)制： 在圖在圖2-18中給出中給出OQPSK調(diào)制解調(diào)器的調(diào)制解調(diào)器的原理示意圖，在與圖原理示意圖，在與圖2-12的的QPSK調(diào)制解調(diào)調(diào)制解調(diào)進行比

59、較后，我們可以得出這樣的結(jié)論。進行比較后，我們可以得出這樣的結(jié)論。 這就是它們之間的區(qū)別僅僅在于這就是它們之間的區(qū)別僅僅在于OQPSK調(diào)制解調(diào)器的調(diào)制解調(diào)器的B支路增加了一個延支路增加了一個延時器，所延時的時間時器，所延時的時間Tb為符號間隔的一為符號間隔的一半，即半，即 。20TTb 本圖中即延時本圖中即延時1bit。即同相和正交載。即同相和正交載波進行調(diào)制的兩路二進制碼序列，在時間波進行調(diào)制的兩路二進制碼序列，在時間上錯開半個碼長，所以稱這種調(diào)相方式為上錯開半個碼長，所以稱這種調(diào)相方式為偏移四相移相鍵控。偏移四相移相鍵控。 解調(diào)：解調(diào)： OQPSK信號的相干解調(diào)原理也與信號的相干解調(diào)原理也

60、與QPSK的相干解調(diào)原理相同，同樣存在相的相干解調(diào)原理相同，同樣存在相位模糊問題（通過加入差分編碼器解決），位模糊問題（通過加入差分編碼器解決），而且由而且由A和和B支路的彼此獨立性決定了支路的彼此獨立性決定了OQPSK 的相干解調(diào)誤碼性能也與的相干解調(diào)誤碼性能也與QPSK相相同。同。 2.3.3 QAM QAM是正交幅度調(diào)制的英文縮寫，又是正交幅度調(diào)制的英文縮寫，又稱正交雙邊帶調(diào)制。它是將兩路獨立的基稱正交雙邊帶調(diào)制。它是將兩路獨立的基帶波形分別對兩個相互正交的同頻載波進帶波形分別對兩個相互正交的同頻載波進行抑制載波的雙邊帶調(diào)制，所得到的兩路行抑制載波的雙邊帶調(diào)制，所得到的兩路已調(diào)信號再進行