第五章 數(shù)字載波調(diào)制

1、第五章 數(shù)字載波調(diào)制1第五章第五章 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)第五章 數(shù)字載波調(diào)制25.1 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)。第五章 數(shù)字載波調(diào)制3 在實際信道中，大多數(shù)信道具有在實際信道中，大多數(shù)信道具有帶通傳輸特性帶通傳輸特性，數(shù)字基帶信號不能直接在這種信道中傳輸，因此，數(shù)字基帶信號不能直

2、接在這種信道中傳輸，因此，必須用數(shù)字基帶信號對載波進(jìn)行調(diào)制，產(chǎn)生已調(diào)數(shù)必須用數(shù)字基帶信號對載波進(jìn)行調(diào)制，產(chǎn)生已調(diào)數(shù)字信號，才能在無線信道、光纖信道等媒質(zhì)中傳輸。字信號，才能在無線信道、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。5.1 引言引言第五章 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輸入基帶信號輸入基帶信號輸出基帶信號輸出圖圖 5.1 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)5.1 引言引言第五章 數(shù)字載波調(diào)制5 用數(shù)字基帶信號去控制載波波形的某個參量，

3、用數(shù)字基帶信號去控制載波波形的某個參量，使這個參量隨基帶信號的變化而變化。使這個參量隨基帶信號的變化而變化。 數(shù)字調(diào)制數(shù)字調(diào)制利用數(shù)字脈沖信號對載波進(jìn)行開關(guān)形利用數(shù)字脈沖信號對載波進(jìn)行開關(guān)形式的控制而實現(xiàn)，故稱式的控制而實現(xiàn)，故稱數(shù)字鍵控數(shù)字鍵控。1、概念、概念5.1 引言引言第五章 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)制系統(tǒng)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（正弦波或余弦波）作為載波，因為都選擇單頻信號（正弦波或余弦波）作為載波，因為便于產(chǎn)生與接收。便于產(chǎn)生與接收。 常用的載波信號為常用的載波信號為 ，其中為，其中為A為載為載波的振幅波的振幅, c為載波

4、的角頻率為載波的角頻率, 為載波的初始為載波的初始相位。相位。cnAcos(t)n 5.1 引言引言第五章 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。5.1 引言引言第五章 數(shù)字載波調(diào)制8(2) 根據(jù)已調(diào)信號頻譜結(jié)構(gòu)特點不同，分為：根據(jù)已調(diào)信號頻譜結(jié)構(gòu)特點不同，分為：

5、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） 線性調(diào)制中已調(diào)信號的頻譜結(jié)構(gòu)與基帶信號線性調(diào)制中已調(diào)信號的頻譜結(jié)構(gòu)與基帶信號的頻譜結(jié)構(gòu)相同，只不過搬移了一個頻率位的頻譜結(jié)構(gòu)相同，只不過搬移了一個頻率位置，無新的頻率成分出現(xiàn)。置，無新的頻率成分出現(xiàn)。非線性調(diào)制已調(diào)信號的頻譜結(jié)構(gòu)與基帶信號非線性調(diào)制已調(diào)信號的頻譜結(jié)構(gòu)與基帶信號的頻譜結(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)。5.1 引言引言第五章 數(shù)字載波調(diào)制9 振幅鍵控是正弦載波的振幅鍵控是正弦載波的幅度幅度隨數(shù)字基帶信號而隨數(shù)字基帶信號而變化的數(shù)字調(diào)制。當(dāng)數(shù)字基帶信號為二進(jìn)制時，則變化的

6、數(shù)字調(diào)制。當(dāng)數(shù)字基帶信號為二進(jìn)制時，則為為二進(jìn)制振幅鍵控二進(jìn)制振幅鍵控2ASK。 5.2.1 二進(jìn)制振幅鍵控（二進(jìn)制振幅鍵控（2ASK, OOK）ASK:Amplitude Shift Keying5.2 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)原理第五章 數(shù)字載波調(diào)制10二進(jìn)制振幅鍵控信號的表示、時間波形二進(jìn)制振幅鍵控信號的表示、時間波形二進(jìn)制振幅鍵控信號的調(diào)制原理二進(jìn)制振幅鍵控信號的調(diào)制原理二進(jìn)制振幅鍵控信號的解調(diào)二進(jìn)制振幅鍵控信號的解調(diào)2ASK信號的功率譜密度信號的功率譜密度本節(jié)內(nèi)容本節(jié)內(nèi)容5.2.1 二進(jìn)制振幅鍵控（二進(jìn)制振幅鍵控（2ASK, OOK）第五章 數(shù)字載波調(diào)制11 2A

7、SK是利用代表數(shù)字信息是利用代表數(shù)字信息“0”或或“1”的基帶的基帶矩形脈沖去鍵控一個連續(xù)的載波，使載波時斷時矩形脈沖去鍵控一個連續(xù)的載波，使載波時斷時續(xù)地輸出。有載波輸出時表示發(fā)送續(xù)地輸出。有載波輸出時表示發(fā)送“1”，無載波，無載波輸出時表示發(fā)送輸出時表示發(fā)送“0”。 2ASK信號的時間波形隨二進(jìn)制基帶信號信號的時間波形隨二進(jìn)制基帶信號s(t)通斷變化，所以又稱為通斷變化，所以又稱為通（通（on）、斷）、斷(off)鍵控鍵控OOK。5.2.1 二進(jìn)制振幅鍵控（二進(jìn)制振幅鍵控（2ASK, OOK）第五章 數(shù)字載波調(diào)制12 設(shè)發(fā)送的二進(jìn)制符號序列由設(shè)發(fā)送的二進(jìn)制符號序列由0、1序列組成，發(fā)序列組

8、成，發(fā)送送0符號的概率為符號的概率為P，發(fā)送，發(fā)送1符號的概率為符號的概率為1-P，且，且相互獨立。該二進(jìn)制符號序列可表示為：相互獨立。該二進(jìn)制符號序列可表示為：( )()nBns ta g tnT(5.2 - 1)一、二進(jìn)制振幅鍵控信號的表示一、二進(jìn)制振幅鍵控信號的表示單極性單極性NRZ矩形脈沖，周期矩形脈沖，周期TB5.2.1 二進(jìn)制振幅鍵控（二進(jìn)制振幅鍵控（2ASK, OOK）第五章 數(shù)字載波調(diào)制13( )()nBns ta g tnT其中其中(5.2 - 2)PPan1, 1, 0發(fā)送概率為發(fā)送概率為(5.2 - 3)1,0( )0,BtTg t 其它5.2.1 二進(jìn)制振幅鍵控（二進(jìn)制

9、振幅鍵控（2ASK, OOK）第五章 數(shù)字載波調(diào)制14則二進(jìn)制振幅鍵控信號可表示為：則二進(jìn)制振幅鍵控信號可表示為：2ASKnBcnce(t)a g(t nT )costs(t)cost ccost100 傳傳信信號號“”傳傳信信號號“ ”(5.2 - 4)5.2.1 二進(jìn)制振幅鍵控（二進(jìn)制振幅鍵控（2ASK, OOK）第五章 數(shù)字載波調(diào)制15圖圖 5 .21 二進(jìn)制振幅鍵控信號時間波型二進(jìn)制振幅鍵控信號時間波型二、二進(jìn)制振幅鍵控信號的時間波形二、二進(jìn)制振幅鍵控信號的時間波形載 波 信 號2ASK信 號s(t)1011Tb001tttTB5.2.1 二進(jìn)制振幅鍵控（二進(jìn)制振幅鍵控（2ASK, O

10、OK）第五章 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)的傳碼率為系統(tǒng)的傳碼率為103B,所所用的載波信號為用的載波信號為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信號波形。信號波形。（2）求）求2ASK信號的帶寬。信號的帶寬。5.2.1 二進(jìn)制振幅鍵控（二進(jìn)制振幅鍵控（2ASK, OOK）第五章 數(shù)字載波調(diào)制17(2)二進(jìn)制振幅鍵控信號的帶寬二進(jìn)制振幅鍵控信號的帶寬B2ASK是基帶信號是基帶信號波形帶寬的兩倍波形帶寬的兩倍3BB2R2 102000Hz 3 33 32 102 10每每個個碼碼元元內(nèi)內(nèi)有有=2=2個

11、個載載波波波波形形1010解：解：(1)3BR10 B 3c3c3c4102 f410f2 10 Hz 5.2.1 二進(jìn)制振幅鍵控（二進(jìn)制振幅鍵控（2ASK, OOK）第五章 數(shù)字載波調(diào)制18圖圖 5.2-2 二進(jìn)制振幅鍵控信號調(diào)制器原理框圖二進(jìn)制振幅鍵控信號調(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)字鍵控數(shù)字鍵控三、二進(jìn)制振幅鍵控信號的調(diào)制原理三、二進(jìn)制振幅鍵控信號的調(diào)制原理教學(xué)動畫教學(xué)動畫5.2.1 二進(jìn)制振幅鍵控（二進(jìn)制振幅鍵控（2ASK, OOK）第五章 數(shù)字載波調(diào)制19v 非相干解調(diào)非相干解調(diào)(包絡(luò)檢

12、波法包絡(luò)檢波法)v 相干解調(diào)相干解調(diào)(同步檢測法同步檢測法)。四、二進(jìn)制振幅鍵控信號的解調(diào)四、二進(jìn)制振幅鍵控信號的解調(diào)5.2.1 二進(jìn)制振幅鍵控（二進(jìn)制振幅鍵控（2ASK, OOK）第五章 數(shù)字載波調(diào)制20圖圖 5 .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 教學(xué)動畫教學(xué)動畫包絡(luò)檢波器包絡(luò)檢波器e2ASK(t)帶通帶通濾波器濾波器全波全波整流器整流器低通低通濾波器濾波器抽樣抽樣判決器判決器輸出輸出abcd定時定時脈沖脈沖5.2.1 二進(jìn)制振幅鍵控（二進(jìn)制振幅鍵控（2ASK, OOK）第五章 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

13、號完整地通過，信號完整地通過，經(jīng)包絡(luò)檢測后，輸出其包絡(luò)。經(jīng)包絡(luò)檢測后，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（包絡(luò)）通過?；鶐盘枺òj(luò)）通過。 抽樣判決器抽樣判決器包括抽樣、判決及碼元形成器。定時包括抽樣、判決及碼元形成器。定時抽樣脈沖（位同步信號）是很窄的脈沖，通常位于抽樣脈沖（位同步信號）是很窄的脈沖，通常位于每個碼元的中央位置，其重復(fù)周期等于碼元的寬度。每個碼元的中央位置，其重復(fù)周期等于碼元的寬度。5.2.1 二進(jìn)制振幅鍵控（二進(jìn)制振幅鍵控（2ASK, OOK）第五章 數(shù)字載波調(diào)制22圖圖 5.2 -42ASK信號非相干解

14、調(diào)過程的時間波形信號非相干解調(diào)過程的時間波形11100000101abcd第五章 數(shù)字載波調(diào)制23圖圖 5.2 5 2ASK相干解調(diào)器原理框圖相干解調(diào)器原理框圖 相干檢測就是同步解調(diào)，要求接收機(jī)產(chǎn)生一相干檢測就是同步解調(diào)，要求接收機(jī)產(chǎn)生一個與發(fā)送載波個與發(fā)送載波同頻同相同頻同相的本地載波信號，稱其為的本地載波信號，稱其為同步載波或相干載波。同步載波或相干載波。e2ASK(t)帶通帶通濾波器濾波器相乘器相乘器低通低通濾波器濾波器抽樣抽樣判決器判決器定時定時脈沖脈沖輸出輸出coswcty(t)教學(xué)動畫教學(xué)動畫5.2.1 二進(jìn)制振幅鍵控（二進(jìn)制振幅鍵控（2ASK, OOK）第五章 數(shù)字載波調(diào)制24A

15、SKce(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止低通濾波器的截止頻率與基帶數(shù)字信頻率與基帶數(shù)字信號的最高頻率相等。號的最高頻率相等。5.2.1 二進(jìn)制振幅鍵控（二進(jìn)制振幅鍵控（2ASK, OOK）第五章 數(shù)字載波調(diào)制25ASKe(t)y(t)ccost 相干解調(diào)過程相干解調(diào)過程5.2.1 二進(jìn)制振幅鍵控（二進(jìn)制振幅鍵控（2ASK, OOK）第五章 數(shù)字載波調(diào)制26五、五、2ASK信號的功率譜密度信號的功率譜密度 22sB

16、BBBmP(f)f P(1 P) G(f)f (1 P)G(mf )(fmf ) 0ce (t)s(t)cost 若二進(jìn)制基帶信號若二進(jìn)制基帶信號s(t)的功率譜密度為（的功率譜密度為（p95-5.2-26)OOK信信號號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列BaBG(f )T S ( fT ) 5.2.1 二進(jìn)制振幅鍵控（二進(jìn)制振幅鍵控（2ASK, OOK）第五章 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)

17、(f)f P(1 P) G(f)(1 P)(f) (5.2 - 5)2bbT11Sa ( fT )(f)P442 設(shè)設(shè)5.2.1 二進(jìn)制振幅鍵控（二進(jìn)制振幅鍵控（2ASK, OOK）第五章 數(shù)字載波調(diào)制28ss(t)P(f) 離散分量告訴我們信號中離散分量告訴我們信號中有無特殊頻率成份；有無特殊頻率成份；連續(xù)分量可以看出信號帶連續(xù)分量可以看出信號帶寬，第一零點寬，第一零點fb。5.2.1 二進(jìn)制振幅鍵控（二進(jìn)制振幅鍵控（2ASK, OOK）第五章 數(shù)字載波調(diào)制29圖圖 5.2-62ASK信號的功率譜密度示意圖信號的功率譜密度示意圖 -2 fb fc fb fc fc fb fc+2fbOfc-

18、2 fbfc fbfc+2fbfc fbfcf0 dBP2ASK( f )連續(xù)譜經(jīng)傳號波形連續(xù)譜經(jīng)傳號波形線性調(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OOk信號信號e0(t)的功率譜密度為：的功率譜密度為：G(f)后后-左移右移左移右移第五章 數(shù)字載波調(diào)制30 22bcBcBcBcBccTsin(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信號信號e0(t)的功率譜密度為：的功率譜密度

19、為：(5.2 - 6)22bacBacBccTS(ff )TS(ff )T161(ff )(ff )16 第五章 數(shù)字載波調(diào)制31v 二進(jìn)制振幅鍵控信號的二進(jìn)制振幅鍵控信號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)譜由基帶信號波形離散譜由載波分量確定，連續(xù)譜由基帶信號波形g(t)確定。確定。v 二進(jìn)制振幅鍵控信號的帶寬二進(jìn)制振幅鍵控信號的帶寬B2ASK是基帶信號波形是基帶信號波形帶寬的兩倍帶寬的兩倍, 即即B2ASK=2B=2fB。v 因為系統(tǒng)的傳碼率因為系統(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

20、帶利用率為BB2ASKBRf1Baud/Hz)B2f2 （5.2.1 二進(jìn)制振幅鍵控（二進(jìn)制振幅鍵控（2ASK, OOK）第五章 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)制基帶信號在基帶信號在f1和和f2兩個頻率點間變化，則產(chǎn)生二進(jìn)制兩個頻率點間變化，則產(chǎn)生二進(jìn)制頻移鍵控信號頻移鍵控信號(2FSK信號信號)。 “1” f1 “0” f2 可見，可見，F(xiàn)SK是用不同頻率的載波來傳遞數(shù)字消息的。是用不同頻率的載波來傳遞數(shù)字消息的。5.2.2 二進(jìn)制頻移鍵控（二進(jìn)制頻移鍵控（2FSK）第五章 數(shù)字載波調(diào)制33二進(jìn)制移頻鍵控信號的表示、時間

21、波形二進(jìn)制移頻鍵控信號的表示、時間波形二進(jìn)制移頻鍵控信號的調(diào)制原理與實現(xiàn)二進(jìn)制移頻鍵控信號的調(diào)制原理與實現(xiàn)二進(jìn)制移頻鍵控信號的解調(diào)二進(jìn)制移頻鍵控信號的解調(diào)2FSK2FSK信號的功率譜密度信號的功率譜密度本節(jié)內(nèi)容本節(jié)內(nèi)容5.2.2 二進(jìn)制頻移鍵控（二進(jìn)制頻移鍵控（2FSK）第五章 數(shù)字載波調(diào)制34圖圖5-8中波形中波形g可分解為波形可分解為波形e和波形和波形f，即，即二進(jìn)制頻移鍵控信號可以看成是二進(jìn)制頻移鍵控信號可以看成是兩個不同兩個不同載波的二進(jìn)制振幅鍵控信號的疊加載波的二進(jìn)制振幅鍵控信號的疊加。一、一、2FSK信號的表示信號的表示5.2.2 二進(jìn)制頻移鍵控（二進(jìn)制頻移鍵控（2FSK）第五章

22、數(shù)字載波調(diào)制35圖圖 4.2-7 二進(jìn)制移頻鍵控信號的時間波形二進(jìn)制移頻鍵控信號的時間波形aak1011001ts(t)ts(t)bcdtefgt2FSK信號信號ttt1cost 2cost 1s(t)cost 2s(t)cost 第五章 數(shù)字載波調(diào)制36nBnnBnBnns(t)a g(t nT )s(t)b g(t nT )a g(t nT ) (5.2 - 7)則二進(jìn)制移頻鍵控信號的時域表達(dá)式為：則二進(jìn)制移頻鍵控信號的時域表達(dá)式為：2FSK121n2ne(t)y (t)y (t)s(t)cost)s(t)cos(t) （假設(shè)二進(jìn)制基帶信號假設(shè)二進(jìn)制基帶信號 “1” f1 “0” f2 P

23、Pan1, 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（其中基帶信號（NRZ）5.2.2 二進(jìn)制頻移鍵控（二進(jìn)制頻移鍵控（2FSK）第五章 數(shù)字載波調(diào)制37分別代表第分別代表第n個信號碼元的初始相位。在個信號碼元的初始相位。在2ASK信號中，它們不攜帶信息，通?？稍O(shè)為零。信號中，它們不攜帶信息，通?？稍O(shè)為零。nn,因此，二進(jìn)制頻移鍵控信號的時域表達(dá)式可簡化為：因此，二進(jìn)制頻移鍵控信號的時域表達(dá)式可簡化為： 2FSKnB1nB2nn12e(t)a g(tnT ) costa g(tnT ) costs(t)costs(t)cost (5.

24、2 -8)5.2.2 二進(jìn)制頻移鍵控（二進(jìn)制頻移鍵控（2FSK）第五章 數(shù)字載波調(diào)制38 二進(jìn)制移頻鍵控信號的產(chǎn)生，可以采用二進(jìn)制移頻鍵控信號的產(chǎn)生，可以采用模擬調(diào)頻電路來實現(xiàn)，也可以采用模擬調(diào)頻電路來實現(xiàn)，也可以采用數(shù)字鍵控數(shù)字鍵控的方法來實現(xiàn)。的方法來實現(xiàn)。二、二進(jìn)制移頻鍵控信號的產(chǎn)生二、二進(jìn)制移頻鍵控信號的產(chǎn)生5.2.2 二進(jìn)制頻移鍵控（二進(jìn)制頻移鍵控（2FSK）第五章 數(shù)字載波調(diào)制39圖圖 4.28 二進(jìn)制移頻鍵控信號的原理圖二進(jìn)制移頻鍵控信號的原理圖(b)數(shù)字鍵控法數(shù)字鍵控法(b)模擬調(diào)頻法模擬調(diào)頻法壓控振蕩器壓控振蕩器問題：圖問題：圖b中的中的s(t)必須是單極性必須是單極性NRZ

25、嗎？嗎？教學(xué)動畫教學(xué)動畫載波載波載波載波f1f2sFSK(t)s(t)=0s(t)=1載波載波載波載波f1f2sFSK(t)第五章 數(shù)字載波調(diào)制40)cos()()cos()()(210nnttsttste核心思想：一路核心思想：一路2FSK視為視為2路路2ASK信號的合成。信號的合成。1y (t)2y (t)f1振蕩器振蕩器f2振蕩器振蕩器選通開關(guān)選通開關(guān)反向器反向器選通開關(guān)選通開關(guān)相加器相加器基帶基帶信號信號)(ts)(ts)(ts)(0te圖圖5-8 數(shù)字鍵控法實現(xiàn)數(shù)字鍵控法實現(xiàn)2FSK信號的電路框圖信號的電路框圖5.2.2 二進(jìn)制頻移鍵控（二進(jìn)制頻移鍵控（2FSK）第五章 數(shù)字載波調(diào)制

26、41v 非相干解調(diào)法（包絡(luò)檢波法）非相干解調(diào)法（包絡(luò)檢波法）v 相干解調(diào)法相干解調(diào)法v 鑒頻法鑒頻法v 過零檢測法：過零檢測法：v 差分檢測法差分檢測法三、三、2FSK信號的解調(diào)方法信號的解調(diào)方法2FSK特有特有一路一路2FSK視為視為2路路2ASK信號的合成。信號的合成。逆逆過過程程2FSKy1(t)y2(t)分路分路2ASK信號解調(diào)信號解調(diào)s1(t)s2(t)基帶基帶信號信號5.2.2 二進(jìn)制頻移鍵控（二進(jìn)制頻移鍵控（2FSK）第五章 數(shù)字載波調(diào)制42圖圖 5.2 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)帶通濾波器帶通濾波器w 1包絡(luò)包絡(luò)檢波

27、器檢波器抽樣抽樣判決器判決器輸出輸出定時脈沖定時脈沖帶通濾波器帶通濾波器 w 2包絡(luò)包絡(luò)檢波器檢波器v1v2s(t)1、2FSK信號的包絡(luò)檢波法信號的包絡(luò)檢波法問題：問題：BPF1、 BPF1帶寬？帶寬？教學(xué)動畫教學(xué)動畫5.2.2 二進(jìn)制頻移鍵控（二進(jìn)制頻移鍵控（2FSK）第五章 數(shù)字載波調(diào)制43 兩個兩個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信號帶寬信號帶寬（中心頻率不同，分別為（中心頻率不同，分別為 f1、f2 ），起分路作用，），起分路作用，用以分開兩路用以分開兩路2ASK信號；信號； 包絡(luò)檢測包絡(luò)檢測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

28、器抽樣判決器起比較器作用，把兩路包絡(luò)信號同起比較器作用，把兩路包絡(luò)信號同時送到抽樣判決器進(jìn)行比較，從而判決輸出基帶時送到抽樣判決器進(jìn)行比較，從而判決輸出基帶數(shù)字信號。數(shù)字信號。s(t)5.2.2 二進(jìn)制頻移鍵控（二進(jìn)制頻移鍵控（2FSK）第五章 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：5.2.2 二進(jìn)制頻移鍵控（二進(jìn)制頻移鍵控（2FSK）第五章 數(shù)字載波調(diào)制45圖圖 5.2-102FSK非相干解調(diào)過程的時間波形非相干解調(diào)過程的時間波形 111000001012FSK信號信號v1下支路

29、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第五章 數(shù)字載波調(diào)制46圖圖 4.2 11 2FSK相干解調(diào)器原理圖相干解調(diào)器原理圖2、2FSK信號的相干解調(diào)法信號的相干解調(diào)法e2FSK(t)帶通濾波器帶通濾波器w 1低低 通通濾波器濾波器抽樣抽樣判決器判決器輸出輸出定時脈沖定時脈沖帶通濾波器帶通濾波器w 2低通低通濾波器濾波器相乘器相乘器相乘器相乘器cosw 1tcosw 2tv1v2012e (t)s(t)costs(t)cost 核心思想：一路核心思想：一路2FSK視為視為2路路2ASK信號的合成。信號的合成。教學(xué)動畫教學(xué)動畫5.2.2 二進(jìn)制頻移鍵控（二進(jìn)制頻移鍵控（2F

30、SK）第五章 數(shù)字載波調(diào)制47 圖中兩個帶通濾波器的作用同于包絡(luò)檢波法，起圖中兩個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，取出含基帶數(shù)分別經(jīng)低通濾波器濾掉二倍頻信號，取出含基帶數(shù)字信息的低頻信號；字信息的低頻信號； 抽樣判決器抽樣判決器在抽樣脈沖到來時對兩個低頻信號的在抽樣脈沖到來時對兩個低頻信號的抽樣值抽樣值 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。即可還原出基帶數(shù)字信號。5.2.2 二進(jìn)制頻移鍵控（

31、二進(jìn)制頻移鍵控（2FSK）第五章 數(shù)字載波調(diào)制48圖圖 5.2 12 鑒頻法解調(diào)原理圖鑒頻法解調(diào)原理圖3、2FSK信號的鑒頻法信號的鑒頻法原理原理：鑒頻器：鑒頻器輸出電壓與輸入信號頻率偏移成正比輸出電壓與輸入信號頻率偏移成正比。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5.2.2 二進(jìn)制頻移鍵控（二進(jìn)制頻移鍵控（2FSK）第五章 數(shù)字載波調(diào)制490fV2V1fcf1f212fv11ffv20 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 “”5.2.2 二進(jìn)制頻移鍵控（二進(jìn)制頻移鍵控（2FSK）第五章

32、 數(shù)字載波調(diào)制504、2FSK信號的過零檢測法信號的過零檢測法（1）原理）原理 單位時間內(nèi)信號經(jīng)過零點的次數(shù)多少，可以單位時間內(nèi)信號經(jīng)過零點的次數(shù)多少，可以用來衡量頻率的高低。用來衡量頻率的高低。1B21fT0f “ ” 在在持持續(xù)續(xù)時時間間內(nèi)內(nèi)，過過零零數(shù)數(shù)目目不不同同“ ” 想法：想法：把過零數(shù)目不同轉(zhuǎn)換為電壓不同。把過零數(shù)目不同轉(zhuǎn)換為電壓不同。5.2.2 二進(jìn)制頻移鍵控（二進(jìn)制頻移鍵控（2FSK）第五章 數(shù)字載波調(diào)制51圖圖 5.2 13 過零檢測法原理圖和各點時間波形過零檢測法原理圖和各點時間波形限 幅e2FSK(t)ab微 分c整 流d脈 沖 形成低 通ef輸 出(a)abcdef0

33、 0 1 1 0 0（2）時間波形）時間波形第五章 數(shù)字載波調(diào)制52 2FSK輸入信號經(jīng)放大限幅后產(chǎn)生矩形脈沖序列；輸入信號經(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)的尖脈沖序形成與頻率變化相應(yīng)的尖脈沖序列，這個序列就代表著調(diào)頻波的過零點；列，這個序列就代表著調(diào)頻波的過零點； 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的度的矩形波，該矩形波的直流分量便代表著信號的頻率，頻率，脈沖越密，直流分量越大，反映著輸入信號脈沖越密，直流分量越大，反映著輸入信號的頻率越高的頻率越高； 低

34、通濾波器低通濾波器就可得到脈沖波的直流分量。這樣就就可得到脈沖波的直流分量。這樣就完成了完成了頻率幅度頻率幅度變換，從而再根據(jù)直流分量幅度變換，從而再根據(jù)直流分量幅度上的區(qū)別還原出數(shù)字信號上的區(qū)別還原出數(shù)字信號“1”和和“0”。5.2.2 二進(jìn)制頻移鍵控（二進(jìn)制頻移鍵控（2FSK）第五章 數(shù)字載波調(diào)制53圖圖 5.2 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 時延時延抽樣抽樣判決判決器器0Acos()t 5、2FSK信號的差分檢波法信號的差分檢波法（1）模型）模型 輸入信號經(jīng)輸入信號經(jīng)帶通濾波器濾除帶外無用信號帶通濾波器濾除帶外無用信號后

35、被分后被分成兩路，一路直接送乘法器，另一路經(jīng)時延成兩路，一路直接送乘法器，另一路經(jīng)時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。取基帶信號。第五章 數(shù)字載波調(diào)制54 差分檢波法基于輸入信號與其延遲差分檢波法基于輸入信號與其延遲 的信的信號相比較，信道上的失真將同時影響相鄰信號相比較，信道上的失真將同時影響相鄰信號，故不影響最終鑒頻結(jié)果。號，故不影響最終鑒頻結(jié)果。 實踐表明，當(dāng)延遲失真為實踐表明，當(dāng)延遲失真為0時，這種方法的時，這種方法的檢測性能不如普通鑒頻法，但當(dāng)信道有較嚴(yán)檢測性能不如普通鑒頻法，但當(dāng)信道有較嚴(yán)重延遲失真時，

36、其檢測性能優(yōu)于鑒頻法。重延遲失真時，其檢測性能優(yōu)于鑒頻法。（2）核心）核心 只需證明只需證明v 5.2.2 二進(jìn)制頻移鍵控（二進(jìn)制頻移鍵控（2FSK）第五章 數(shù)字載波調(diào)制550Acos()t 將將2FSK信號表示為：信號表示為：則角頻率則角頻率偏移有兩種取值：偏移有兩種取值：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：略去倍頻分量，輸出略去倍頻分量，輸出202

37、00AVcos()2A(coscossinsin)2 v與與t無關(guān)，是角頻偏的無關(guān)，是角頻偏的函數(shù)，但不是一個簡單函數(shù)，但不是一個簡單的函數(shù)。的函數(shù)。5.2.2 二進(jìn)制頻移鍵控（二進(jìn)制頻移鍵控（2FSK）第五章 數(shù)字載波調(diào)制56選擇適當(dāng)?shù)倪x擇適當(dāng)?shù)?，使：，使?cos0 0sin1 則則故有：故有：20022002022AV(coscossinsin)2Asinsin1A2sinsin2Asinsin12A21A2 當(dāng)當(dāng)當(dāng)當(dāng)當(dāng)當(dāng)v 得得證證第五章 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，實現(xiàn)近似線性呈線性關(guān)系，實現(xiàn)近似線性的頻幅轉(zhuǎn)換特性，這正是鑒頻特性所要求的。的頻幅轉(zhuǎn)

38、換特性，這正是鑒頻特性所要求的。 針對針對的兩種取值，經(jīng)抽樣判決器可檢測出的兩種取值，經(jīng)抽樣判決器可檢測出“1”和和“0”。 當(dāng)角頻偏較小時，當(dāng)角頻偏較小時， 即即15.2.2 二進(jìn)制頻移鍵控（二進(jìn)制頻移鍵控（2FSK）第五章 數(shù)字載波調(diào)制58 對對相位不連續(xù)的二進(jìn)制移頻鍵控信號，可以相位不連續(xù)的二進(jìn)制移頻鍵控信號，可以看成由兩個不同載波的二進(jìn)制振幅鍵控信號的疊看成由兩個不同載波的二進(jìn)制振幅鍵控信號的疊加加，其中一個頻率為，其中一個頻率為f1，另一個頻率為，另一個頻率為f2。因此，。因此，相位不連續(xù)的二進(jìn)制移頻鍵控信號的功率譜密度相位不連續(xù)的二進(jìn)制移頻鍵控信號的功率譜密度可以近似表示成兩個不同

39、載波的二進(jìn)制振幅鍵控可以近似表示成兩個不同載波的二進(jìn)制振幅鍵控信號功率譜密度的疊加。信號功率譜密度的疊加。 四、四、 2FSK信號的功率譜密度信號的功率譜密度5.2.2 二進(jìn)制頻移鍵控（二進(jìn)制頻移鍵控（2FSK）第五章 數(shù)字載波調(diào)制59 相位不連續(xù)的二進(jìn)制移頻鍵控信號的時域表達(dá)式為：相位不連續(xù)的二進(jìn)制移頻鍵控信號的時域表達(dá)式為：ttsttsteASK22112cos)(cos)()(根據(jù)二進(jìn)制振幅鍵控信號的功率譜密度（根據(jù)二進(jìn)制振幅鍵控信號的功率譜密度（5.2-6），），可以得到如下所示公式：可以得到如下所示公式：11222FSKscscscsc11P(f)P (ff ) P (ff )P (

40、ff ) P (ff )44 5.2.2 二進(jìn)制頻移鍵控（二進(jìn)制頻移鍵控（2FSK）第五章 數(shù)字載波調(diào)制6011222FSKscscscsc11P(f)P (ff ) P (ff )P (ff ) P (ff )44 2222s1BB22BP (f)f P(1P) G(f)f (1P) G(0)(f)f P(1P) G(f)(1P)(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號概概率率為為為為傳傳號號第五章 數(shù)字載波調(diào)制61令概率令概率P=1/2，則有，則有22S2FSKa1Ba1B22Sa2Ba2

41、B1122TP(f)S(ff )TS(ff )T16TS(ff )TS(ff )T161(ff )(ff )(ff )(ff )16 5.2.2 二進(jìn)制頻移鍵控（二進(jìn)制頻移鍵控（2FSK）第五章 數(shù)字載波調(diào)制62v 相位不連續(xù)的相位不連續(xù)的2FSK信號的功率譜由離散譜和信號的功率譜由離散譜和連續(xù)譜所組成；連續(xù)譜所組成；v 離散譜位于兩個離散譜位于兩個載頻載頻f1和和f2處；連續(xù)譜由兩個處；連續(xù)譜由兩個中心位于中心位于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)

42、譜出現(xiàn)雙峰。v 所需傳輸帶寬所需傳輸帶寬BFSK=|f1 -f2|+2 fB 5.2.2 二進(jìn)制頻移鍵控（二進(jìn)制頻移鍵控（2FSK）第五章 數(shù)字載波調(diào)制63圖圖6.2-15 相位不連續(xù)相位不連續(xù)2FSK信號的功率譜示意圖信號的功率譜示意圖fc = ( f1 f2 ) /2h = ( f2 f1 ) /RBh = 0.5h = 0.7h = 1.5fc1.5 RBfc RBfc0.5 RBfcfc0.5 RBfc RBfc1.5 RBf5.2.2 二進(jìn)制頻移鍵控（二進(jìn)制頻移鍵控（2FSK）第五章 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1000

43、B，已調(diào)信號的載頻為已調(diào)信號的載頻為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信號信號波形；波形；（2）這時的）這時的2FSK信號應(yīng)選擇怎樣的解調(diào)方法。信號應(yīng)選擇怎樣的解調(diào)方法。第五章 數(shù)字載波調(diào)制65（1）設(shè)載頻）設(shè)載頻1000Hz對應(yīng)對應(yīng)“1”,2000Hz對應(yīng)對應(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出現(xiàn)單峰，頻譜有較大重疊，用包絡(luò)檢密度會出現(xiàn)單峰，頻譜有較大重疊，用包絡(luò)檢測法不合適，上下兩支路有較大串?dāng)_，調(diào)制性測法不合適，上下兩支路有較大串?dāng)_，調(diào)制性能降低，

44、所以可以用相干解調(diào)或過零檢測法解能降低，所以可以用相干解調(diào)或過零檢測法解調(diào)。調(diào)。第五章 數(shù)字載波調(diào)制66 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尤其是在中速和中高速的數(shù)傳機(jī)中得到了廣泛的應(yīng)用的數(shù)傳機(jī)中得到了廣泛的應(yīng)用,在現(xiàn)代無線通信中應(yīng)在現(xiàn)代無線通信中應(yīng)用廣泛。用廣泛。 相移鍵控有很好的抗干擾性相移鍵控有很好的抗干擾性, 在有衰落的信道中在有衰落的信道中也能獲得很好的效果。也能獲得很好的效果。 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 ，在實際應(yīng)用中還，在實際應(yīng)用中還有八相及十六相調(diào)相。有八相及十六相調(diào)相。相移信號可分為兩種：相移信號可分為兩種：v 絕對相

45、移絕對相移 v 相對相移相對相移(差分相移差分相移)5.2.3 二進(jìn)制移相鍵控二進(jìn)制移相鍵控第五章 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)字基帶信號離散變化時，則隨二進(jìn)制數(shù)字基帶信號離散變化時，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。通常用已調(diào)信號。通常用已調(diào)信號載波的信號載波的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)字基帶信號的基帶信號的 0 和和1。一、絕對相位鍵控（一、絕對相位鍵控（2PSK） 5.2.3 二進(jìn)制移相鍵控二進(jìn)制移相鍵控第五章 數(shù)字載波調(diào)制68其中其中, an與與2ASK

46、和和2FSK時的不同，在時的不同，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(5.2 - 10)PPan1, 1, 1發(fā)送概率為發(fā)送概率為二進(jìn)制移相鍵控信號的時域表達(dá)式為二進(jìn)制移相鍵控信號的時域表達(dá)式為2PSKcnBcne(t)s(t)costa g(tnT ) cost (5.2 - 9)5.2.3 二進(jìn)制移相鍵控二進(jìn)制移相鍵控第五章 數(shù)字載波調(diào)制69若用若用n表示第表示第n個符號的絕對相位，則有個符號的絕對相位，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，則有的矩形脈沖時，則有(5.2 - 11)c2PSKcnccoste(t)cos(t)cos

47、t (5.2 - 12)0n00 ,0180 ,1 發(fā)發(fā)送送符符號號“ ”發(fā)發(fā)送送符符號號“ ”這種以載波的不同相位直接表示相應(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)字信號的調(diào)制方式，稱為信號的調(diào)制方式，稱為二進(jìn)制絕對移相方式二進(jìn)制絕對移相方式第五章 數(shù)字載波調(diào)制70圖圖 5.2 16 二進(jìn)制絕對移相鍵控信號的時間波形二進(jìn)制絕對移相鍵控信號的時間波形 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，的整數(shù)倍時，2PSK信號的典型波形如圖信號的典型波形如圖5.2-16所示。所示。10110 01)(ts)(2tsPSK 請注意：由于習(xí)慣上畫波形時以正弦形式畫圖較方便，

48、請注意：由于習(xí)慣上畫波形時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。這與數(shù)學(xué)式常用余弦形式表示載波有些不一致。第五章 數(shù)字載波調(diào)制71圖圖 5.2- 172PSK信號的調(diào)制原理圖信號的調(diào)制原理圖 s(t)碼 型 變 換雙 極 性 不 歸零乘 法 器e2PSK(t)cosct(a)cosct0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，圖信號，圖(b)是是采用采用數(shù)字鍵控數(shù)字鍵控的方法產(chǎn)生的方法產(chǎn)生2PSK信號。信號。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5.2.3 二進(jìn)制

49、移相鍵控二進(jìn)制移相鍵控第五章 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信號信號的方法比較，只是對的方法比較，只是對s(t) 要求不同。要求不同。v 就鍵控法來說，用數(shù)字基帶信號就鍵控法來說，用數(shù)字基帶信號 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，這時電路，選擇不同相位的載波輸出，這時s(t)為單為單極性極性NRZ或雙極性或雙極性NRZ脈沖序列信號均可。脈沖序列信號均可。 5.2.3 二進(jìn)制移相鍵控二進(jìn)制移相鍵控第五章 數(shù)字載波調(diào)制73 2PSK信號的解調(diào)通常都是采用信號的解調(diào)通常都是采用相干解調(diào)相干解調(diào)。在相干解調(diào)過程中需要用到與接收

50、的在相干解調(diào)過程中需要用到與接收的2PSK信號同頻信號同頻同相的同相的相干載波相干載波。2、解調(diào)、解調(diào)5.2.3 二進(jìn)制移相鍵控二進(jìn)制移相鍵控第五章 數(shù)字載波調(diào)制74不考慮噪聲時，帶通濾波器輸出可表示為：不考慮噪聲時，帶通濾波器輸出可表示為：)cos()(nctty)2cos(21cos21cos)cos()(ncncncttttz時，時，nnntx2/102/1cos21)(圖圖 5.2 182PSK信號的解調(diào)原理圖信號的解調(diào)原理圖第五章 數(shù)字載波調(diào)制75圖圖 5.2 -192PSK信號相干解調(diào)各點時間波形信號相干解調(diào)各點時間波形 1 0 1 1 0 0 12PSK本地載波本地載波(虛虛 線

51、線)定時脈沖定時脈沖判別規(guī)則：正判別規(guī)則：正-“0”；負(fù)；負(fù)-“1”)(ty)(tz)(txs(t)na第五章 數(shù)字載波調(diào)制762PSK信號相干解調(diào)的過程實際上是輸入已調(diào)信信號相干解調(diào)的過程實際上是輸入已調(diào)信號與本地載波信號進(jìn)行極性比較的過程，故常稱號與本地載波信號進(jìn)行極性比較的過程，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 -15.2.3 二進(jìn)制移相鍵控二進(jìn)制移相鍵控第五章 數(shù)字載波調(diào)制77圖圖 5.2 202PSK信號的解調(diào)原理圖信號的解調(diào)原理圖帶通帶通濾波器濾波器e2PSK(t)鑒相器鑒相器抽樣抽樣判決器判決器輸出輸出cosw ct定時脈沖定時脈沖可

52、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。5.2.3 二進(jìn)制移相鍵控二進(jìn)制移相鍵控第五章 數(shù)字載波調(diào)制78 由于發(fā)送端是以某個相位為基準(zhǔn)的，在接收端由于發(fā)送端是以某個相位為基準(zhǔn)的，在接收端移必須有這樣一個固定基準(zhǔn)的相位作參考。如果參移必須有這樣一個固定基準(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，解調(diào)出的數(shù)倒相時，解調(diào)出的數(shù)字基帶信號將與發(fā)送的數(shù)字基帶信號正好是相反，字基帶信號將與發(fā)送的數(shù)字基帶信號正好是相反，解調(diào)器輸出數(shù)字基帶信號全部出錯。這種現(xiàn)象通常解調(diào)器輸出數(shù)字基帶信號全部出錯。這種現(xiàn)象通常稱為稱為“倒倒”現(xiàn)象現(xiàn)象。 由于在

53、由于在2PSK信號的載波恢復(fù)過程中存在著信號的載波恢復(fù)過程中存在著180的相位模糊，從而使得的相位模糊，從而使得2PSK方式在實際中很方式在實際中很少采用少采用。5.2.3 二進(jìn)制移相鍵控二進(jìn)制移相鍵控第五章 數(shù)字載波調(diào)制79三、二進(jìn)制相對三、二進(jìn)制相對( (差分差分) )相位鍵控（相位鍵控（2DPSK2DPSK） 在在2PSK2PSK信號中，信號相位的變化是以未調(diào)正弦信號中，信號相位的變化是以未調(diào)正弦載波的相位作為參考，用載波相位的絕對數(shù)值表示載波的相位作為參考，用載波相位的絕對數(shù)值表示數(shù)字信息的，所以稱為絕對移相。但相干載波恢復(fù)數(shù)字信息的，所以稱為絕對移相。但相干載波恢復(fù)中載波相位的中載波

54、相位的180180相位模糊，導(dǎo)致相位模糊，導(dǎo)致解調(diào)出的二進(jìn)解調(diào)出的二進(jìn)制基帶信號出現(xiàn)反相現(xiàn)象制基帶信號出現(xiàn)反相現(xiàn)象，從而難以實際應(yīng)用。，從而難以實際應(yīng)用。 為了解決為了解決2PSK2PSK信號解調(diào)過程的反相工作問題，信號解調(diào)過程的反相工作問題，提出了提出了二進(jìn)制差分相位鍵控二進(jìn)制差分相位鍵控(2DPSK)(2DPSK) )。5.2.3 二進(jìn)制移相鍵控二進(jìn)制移相鍵控第五章 數(shù)字載波調(diào)制80 2DPSK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相位的載波相對相位變化來表示數(shù)字信息。即變化來表示數(shù)字信息。即本碼元初相與前一碼元本碼元初相與前一碼元初相之差。初相之差。 假設(shè)假設(shè)前后相鄰碼元的載

55、波相位差前后相鄰碼元的載波相位差為為，可定義，可定義一種數(shù)字信息與一種數(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, 05.2.3 二進(jìn)制移相鍵控二進(jìn)制移相鍵控第五章 數(shù)字載波調(diào)制81則一組二進(jìn)制數(shù)字信息與其對應(yīng)的則一組二進(jìn)制數(shù)字信息與其對應(yīng)的2DPSK信號信號的載波相位關(guān)系如下所示的載波相位關(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 1 0 1 0 0 1 1 1 02DPSK信號相位：信號相位： 0 0 0 0 0 0或或 0 0 0 0 0 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信號信號的波形可以有兩種。的波形可

56、以有兩種。5.2.3 二進(jìn)制移相鍵控二進(jìn)制移相鍵控第五章 數(shù)字載波調(diào)制82圖圖 5.2 21 2DPSK信號調(diào)制過程波形圖信號調(diào)制過程波形圖絕對碼絕對碼an相對碼相對碼載波載波DPSK信號信號101100101 0 0 1 0 1 1 0n1nnabb (0)第五章 數(shù)字載波調(diào)制83v 與與2PSK的波形不同，的波形不同，2DPSK波形的同一相位并波形的同一相位并不對應(yīng)相同的數(shù)字信息符號不對應(yīng)相同的數(shù)字信息符號，而，而前后碼元的相對前后碼元的相對相位才唯一確定信息符號相位才唯一確定信息符號。v 解調(diào)解調(diào)2DPSK信號時，并不依賴于某一固定的載信號時，并不依賴于某一固定的載波相位參考值，只要前后

57、碼元的相對相位關(guān)系不波相位參考值，只要前后碼元的相對相位關(guān)系不破壞，則鑒別這個相位關(guān)系就可正確恢復(fù)數(shù)字信破壞，則鑒別這個相位關(guān)系就可正確恢復(fù)數(shù)字信息。這就息。這就避免了避免了2PSK方式中的方式中的“倒倒 ”現(xiàn)象發(fā)生現(xiàn)象發(fā)生。說明說明5.2.3 二進(jìn)制移相鍵控二進(jìn)制移相鍵控第五章 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是無法分辯的，比是無法分辯的，比如圖如圖5-20中中2DPSK也可以是另一符號序列（見圖中的也可以是另一符號序列（見圖中的序列序列bn，稱為相對碼，而將原符號序列，稱為相對碼，而將原符號序列an 稱為絕對碼）稱為絕對碼）經(jīng)絕對移相而形成的。經(jīng)絕對移

58、相而形成的。只有已知移相鍵控方式是絕對的還是相對的，只有已知移相鍵控方式是絕對的還是相對的，才能正確判定原信息；才能正確判定原信息；相對移相信號可以看作是把數(shù)字信息序列（絕相對移相信號可以看作是把數(shù)字信息序列（絕對碼）變換成相對碼，然后再根據(jù)相對碼進(jìn)行絕對碼）變換成相對碼，然后再根據(jù)相對碼進(jìn)行絕對移相而形成。這就為對移相而形成。這就為2DPSK信號的調(diào)制與解調(diào)信號的調(diào)制與解調(diào)指出了一種借助絕對移相途徑實現(xiàn)的方法。指出了一種借助絕對移相途徑實現(xiàn)的方法。5.2.3 二進(jìn)制移相鍵控二進(jìn)制移相鍵控第五章 數(shù)字載波調(diào)制85 相對相移本質(zhì)上就是對差分碼信號的絕對相移。相對相移本質(zhì)上就是對差分碼信號的絕對相

59、移。那么，那么，2DPSK信號的表達(dá)式與信號的表達(dá)式與2PSK的形式應(yīng)完全的形式應(yīng)完全相同，所不同的只是此時式中的相同，所不同的只是此時式中的s(t) 信號表示的是信號表示的是差分碼數(shù)字序列。即差分碼數(shù)字序列。即: 2( )( )cosDPSKcsts tt( )()nBns tb g tnT5.2.3 二進(jìn)制移相鍵控二進(jìn)制移相鍵控第五章 數(shù)字載波調(diào)制86圖圖5.2-22 二相調(diào)制移相信號矢量圖二相調(diào)制移相信號矢量圖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

60、相位。中，參考相位是前一碼元載波的相位。 第五章 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)碼型變換碼型變換差分碼差分碼乘法器乘法器e2DPSK(t)cos w ct(a)圖圖 5.2 23(a)2DPSK信號模擬調(diào)制原理圖信號模擬調(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)制法雙極性雙極性NRZ5.2.3 二進(jìn)制移相鍵控二進(jìn)制移相鍵控第五章 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abbcn1nnn5.2.3 二進(jìn)制移相鍵控二進(jìn)制移相鍵