《通信原理》6基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)

1、基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)二進制振幅鍵控二進制振幅鍵控2ASK二進制頻移鍵控二進制頻移鍵控2FSK二進制相移鍵控二進制相移鍵控2PSK二進制差分相移鍵控二進制差分相移鍵控2DPSK2022-5-52研究對象：研究對象： 數(shù)字信號的頻帶調(diào)制數(shù)字信號的頻帶調(diào)制即把數(shù)字基即把數(shù)字基帶信號調(diào)制到正弦載波的某個參數(shù)上，這帶信號調(diào)制到正弦載波的某個參數(shù)上，這是一個頻譜搬移的過程。是一個頻譜搬移的過程。本章要點：本章要點：2022-5-53研究目的：研究目的： 掌握二進制數(shù)字調(diào)制信號的時域和頻域特性掌握二進制數(shù)字調(diào)制信號的時域和頻域特性 掌握各種數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)掌握各種數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)(2ASK、2FSK

2、、 2PSK及及2DPSK)的調(diào)制與解調(diào)的原理的調(diào)制與解調(diào)的原理 抗噪聲性能抗噪聲性能本章要點：本章要點：2022-5-54本章研究的問題：本章研究的問題：正弦載波數(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)2022-5-55本章研究的問題：本章研究的問題： 實際信道中，大多數(shù)具有帶通傳輸特性，實際信道中，大多數(shù)具有帶通傳輸特性，必必須用數(shù)字基帶信號對載波進行調(diào)制須用數(shù)字基帶信號對載波進行調(diào)制，產(chǎn)生各種已，產(chǎn)生各種已調(diào)數(shù)字信號?？梢杂脭?shù)字基帶信號改變正弦型載調(diào)數(shù)字信號?？梢杂脭?shù)字基帶信號改變正弦型載波的幅度、頻率或相位中的某個參數(shù)，產(chǎn)生相應波的幅度、頻率或相位中的某個參數(shù)，產(chǎn)生相應的數(shù)字振幅調(diào)

3、制、數(shù)字頻率調(diào)制和數(shù)字相位調(diào)制。的數(shù)字振幅調(diào)制、數(shù)字頻率調(diào)制和數(shù)字相位調(diào)制。也可以用數(shù)字基帶信號同時改變正弦型載波幅度、也可以用數(shù)字基帶信號同時改變正弦型載波幅度、頻率或相位中的某幾個參數(shù)，產(chǎn)生新型的數(shù)字調(diào)頻率或相位中的某幾個參數(shù)，產(chǎn)生新型的數(shù)字調(diào)制。制。2022-5-56本章研究的問題：本章研究的問題： 數(shù)字調(diào)制被稱為數(shù)字調(diào)制被稱為“鍵控鍵控”，是指調(diào)制過程可，是指調(diào)制過程可用數(shù)字信號脈沖對載波的參數(shù)進行控制從而達到用數(shù)字信號脈沖對載波的參數(shù)進行控制從而達到調(diào)制的目的。調(diào)制的目的。v調(diào)制分為調(diào)制分為線性調(diào)制和非線性調(diào)制線性調(diào)制和非線性調(diào)制v解調(diào)分為解調(diào)分為相干解調(diào)與非相干解調(diào)相干解調(diào)與非相干

4、解調(diào)2022-5-57本章研究的問題：本章研究的問題： 2ASK ( Amplitude shift-keying) 2FSK(Frequency shift-keying) 2PSK(Phase shift-keying)1 0 0 1( )s t2FSKt2PSKt2ASKt2022-5-58二進制振幅鍵控（二進制振幅鍵控（2ASK）1 1 1100 0ttt載波信號2ASK信號bT( )s t振幅鍵控振幅鍵控是正弦載波的幅度隨數(shù)字是正弦載波的幅度隨數(shù)字基帶信號而變化的數(shù)字調(diào)制基帶信號而變化的數(shù)字調(diào)制 2022-5-59二進制振幅鍵控（二進制振幅鍵控（2ASK）二進制振幅鍵控信號二進制振幅

5、鍵控信號)cos()(0tAatskASKPPak10011碼，出現(xiàn)概率為碼，出現(xiàn)概率為2022-5-510二進制振幅鍵控（二進制振幅鍵控（2ASK）調(diào)制原理圖：調(diào)制原理圖：二進制振幅鍵控信號調(diào)制器原理框圖二進制振幅鍵控信號調(diào)制器原理框圖(a)(b)乘法器cos( )ctcos( )ct2( )ASKet2( )ASKet( )s t( )s t二進制不歸零信號單極性的隨單極性的隨機脈沖序列機脈沖序列 相乘法開關法基帶信號必須基帶信號必須是矩形脈沖是矩形脈沖2022-5-511二進制振幅鍵控（二進制振幅鍵控（2ASK）解調(diào)原理圖：解調(diào)原理圖：非相干解調(diào)非相干解調(diào)(包絡檢波法包絡檢波法) 相干解

6、調(diào)相干解調(diào)(同步檢測法同步檢測法)帶通帶通濾波器濾波器 整流器整流器 低通低通濾波器濾波器 取樣取樣 判決器判決器(a)包絡檢波包絡檢波定時脈沖定時脈沖abcd2022-5-512二進制振幅鍵控（二進制振幅鍵控（2ASK）11100000101abcd2ASK信號非相干解調(diào)過程信號非相干解調(diào)過程的時間波形圖的時間波形圖2022-5-513二進制振幅鍵控（二進制振幅鍵控（2ASK）帶通帶通濾波器濾波器 取樣取樣判決器判決器 低通低通濾波器濾波器 相乘器相乘器 (b)相干解調(diào)相干解調(diào)定時脈沖定時脈沖相干載波相干載波解調(diào)原理圖：解調(diào)原理圖：非相干解調(diào)非相干解調(diào)(包絡檢波法包絡檢波法) 相干解調(diào)相干解

7、調(diào)(同步檢測法同步檢測法)2022-5-514二進制振幅鍵控（二進制振幅鍵控（2ASK）功率譜密度：功率譜密度：222sin()sin()( )16()()bcbcbASKcbcbTff Tff TPfff Tff T1()()16ccffff2( )ASKPfcffcbffcbffcfcbffcbff0 B2ASK2022-5-515二進制振幅鍵控（二進制振幅鍵控（2ASK）連續(xù)譜：由基帶信連續(xù)譜：由基帶信號波形號波形g(t)確定確定 離散譜：由載波離散譜：由載波分量確定分量確定 第一旁瓣峰值第一旁瓣峰值比主峰衰減比主峰衰減14dB B2ASK是基帶信號波是基帶信號波形帶寬的兩倍形帶寬的兩倍

8、 2022-5-516二進制振幅鍵控（二進制振幅鍵控（2ASK）誤碼率：誤碼率：相干解調(diào)法：相干解調(diào)法： 當符號的發(fā)送概率當符號的發(fā)送概率P(1)、 P(0)及概率及概率密度函數(shù)密度函數(shù)f1(x)、f0(x)一定時，系統(tǒng)總的一定時，系統(tǒng)總的誤碼率誤碼率Pe將與判決門限將與判決門限b有關有關xabb*Of (x)P (1) f1(x)P (0) f0(x)2022-5-517二進制振幅鍵控（二進制振幅鍵控（2ASK） 誤碼率誤碼率Pe等于圖中陰影的面積。改變判決門限等于圖中陰影的面積。改變判決門限b，陰影的面積將隨之改變，也即誤碼率，陰影的面積將隨之改變，也即誤碼率Pe的大小的大小將隨判決門限將

9、隨判決門限b而變化。而變化。 當判決門限當判決門限b取取P(1)f1(x)與與P(0)f0(x)兩條曲線相兩條曲線相交點交點b*時，陰影的面積最小。即判決門限取為時，陰影的面積最小。即判決門限取為b*時，時，此時系統(tǒng)的誤碼率此時系統(tǒng)的誤碼率Pe最小。這個門限就稱為最小。這個門限就稱為最佳判最佳判決門限決門限。xabb*Of (x)P (1) f1(x)P (0) f0(x)2022-5-518二進制振幅鍵控（二進制振幅鍵控（2ASK）誤碼率：誤碼率：相干解調(diào)法：相干解調(diào)法： 當發(fā)送的二進制符號當發(fā)送的二進制符號“1”和和“0”等概，等概， 且判決且判決門限取門限取b*= 時，誤碼率時，誤碼率P

10、e為：為： 為信噪比。為信噪比。 當大信噪比時，誤碼率為：當大信噪比時，誤碼率為： )4(21rerfcPe222nar41reerP2/r2022-5-519二進制振幅鍵控（二進制振幅鍵控（2ASK）誤碼率：誤碼率：包絡檢波法：包絡檢波法： 發(fā)送發(fā)送“1”符號時的抽樣值是廣義瑞利型符號時的抽樣值是廣義瑞利型隨機變量；發(fā)送隨機變量；發(fā)送“0”符號時的抽樣值是瑞利符號時的抽樣值是瑞利型隨機變量。型隨機變量。 在系統(tǒng)輸入信噪比一定的情況下，系統(tǒng)誤在系統(tǒng)輸入信噪比一定的情況下，系統(tǒng)誤碼率將與歸一化門限值碼率將與歸一化門限值b0有關。誤碼率的幾何有關。誤碼率的幾何表示如圖所示：表示如圖所示：2022-

11、5-520二進制振幅鍵控（二進制振幅鍵控（2ASK） 當判決門限當判決門限b取取兩條曲線相交點兩條曲線相交點即判決門限取為即判決門限取為b*時，此時系統(tǒng)時，此時系統(tǒng)的誤碼率的誤碼率Pe最小。最小。誤碼率：誤碼率：包絡檢波法：包絡檢波法：2022-5-521二進制振幅鍵控（二進制振幅鍵控（2ASK）4/21441reererfcP 在實際工作中，系統(tǒng)總是工作在大信噪比的情況下，在實際工作中，系統(tǒng)總是工作在大信噪比的情況下， 因此最佳歸一化判決門限應取因此最佳歸一化判決門限應取b*0= 。此時系統(tǒng)的總。此時系統(tǒng)的總誤碼率誤碼率Pe為為2/r4/21reeP當當r式，式， 包絡檢波誤碼率為：包絡檢波

12、誤碼率為：誤碼率：誤碼率：包絡檢波法：包絡檢波法：2022-5-522二進制振幅鍵控（二進制振幅鍵控（2ASK）誤碼率：誤碼率：v在相同的信噪比條件下，相干解調(diào)法的誤碼在相同的信噪比條件下，相干解調(diào)法的誤碼性能優(yōu)于包絡檢波法的性能；性能優(yōu)于包絡檢波法的性能；v在大信噪比條件下，包絡檢波法的誤碼性能在大信噪比條件下，包絡檢波法的誤碼性能將接近相干解調(diào)法的性能。將接近相干解調(diào)法的性能。v另外，包絡檢波法存在門限效應，另外，包絡檢波法存在門限效應， 相干解調(diào)相干解調(diào)法無門限效應。法無門限效應。2022-5-523例題：例題：設某設某2ASK信號的碼元速率信號的碼元速率 波特波特, ,接收端輸入信號的

13、幅度接收端輸入信號的幅度a=1mV,信道中信道中加性噪聲的單邊功率譜密度加性噪聲的單邊功率譜密度Hzwn/102506108.4BR求：求：1.包絡檢波器解調(diào)時系統(tǒng)的誤碼率包絡檢波器解調(diào)時系統(tǒng)的誤碼率 2.同步檢測法解調(diào)時系統(tǒng)的誤碼率同步檢測法解調(diào)時系統(tǒng)的誤碼率2022-5-524例題：例題：解：BsRf HzRfBBs6106 . 922wBnn8021092. 11262/22nar44/105.721reep44/1067.11reerp包絡檢波時的誤碼率：包絡檢波時的誤碼率：相干解調(diào)時的誤碼率：相干解調(diào)時的誤碼率：2022-5-525二進制頻移鍵控（二進制頻移鍵控（2FSK）在二進制數(shù)

14、字調(diào)制中，若正弦載波的頻率在二進制數(shù)字調(diào)制中，若正弦載波的頻率隨二進制基帶信號在隨二進制基帶信號在f1和和f2兩個頻率點間變化，兩個頻率點間變化，則產(chǎn)生二進制頻移鍵控信號（則產(chǎn)生二進制頻移鍵控信號（2FSK信號）。信號）。二進制移頻鍵控信號可以看成是兩個不同載波二進制移頻鍵控信號可以看成是兩個不同載波的二進制振幅鍵控信號的疊加。的二進制振幅鍵控信號的疊加。2022-5-526二進制頻移鍵控（二進制頻移鍵控（2FSK） 二進制頻移鍵控信號的產(chǎn)生，可以采用二進制頻移鍵控信號的產(chǎn)生，可以采用模擬模擬調(diào)頻電路調(diào)頻電路來實現(xiàn)，也可以采用來實現(xiàn)，也可以采用數(shù)字鍵控數(shù)字鍵控的方法來的方法來實現(xiàn)。實現(xiàn)。 下圖

15、是下圖是數(shù)字鍵控法數(shù)字鍵控法實現(xiàn)二進制頻移鍵控信實現(xiàn)二進制頻移鍵控信號的原理圖號的原理圖, 圖中兩個振蕩器的輸出載波受輸入圖中兩個振蕩器的輸出載波受輸入的二進制基帶信號控制，在一個碼元的二進制基帶信號控制，在一個碼元Ts期間輸出期間輸出f1或或f2兩個載波之一。兩個載波之一。信號的調(diào)制：信號的調(diào)制：2022-5-527二進制頻移鍵控（二進制頻移鍵控（2FSK）振 蕩 器 1f1選 通 開 關反 相 器基 帶 信號選 通 開 關振 蕩 器 2f2相 加 器e2FSK(t)信號的調(diào)制：信號的調(diào)制：2022-5-528二進制頻移鍵控（二進制頻移鍵控（2FSK）aak1011001ts(t)ts(t)

16、bttcdettfgt2FSK信號二進制頻移鍵控信號的時間波形二進制頻移鍵控信號的時間波形圖中波形圖中波形g可可分解為波形分解為波形e和波形和波形f。2022-5-529二進制頻移鍵控（二進制頻移鍵控（2FSK） 2FSK信號的常用解調(diào)方法是信號的常用解調(diào)方法是非相干解調(diào)非相干解調(diào)和和相干解調(diào)法相干解調(diào)法。其解調(diào)原理是將二進制頻移鍵控。其解調(diào)原理是將二進制頻移鍵控信號分解為上下兩路二進制振幅鍵控信號，分信號分解為上下兩路二進制振幅鍵控信號，分別進行解調(diào)，通過對上下兩路的抽樣值進行比別進行解調(diào)，通過對上下兩路的抽樣值進行比較最終判決出輸出信號，此時可以不專門設置較最終判決出輸出信號，此時可以不專

17、門設置門限電平。門限電平。信號的解調(diào)：信號的解調(diào)：2022-5-530二進制頻移鍵控（二進制頻移鍵控（2FSK）信號的解調(diào)：信號的解調(diào)： 相干解調(diào)原理圖：相干解調(diào)原理圖：2022-5-531二進制頻移鍵控（二進制頻移鍵控（2FSK）信號的解調(diào)：信號的解調(diào)： 非相干解調(diào)非相干解調(diào)包絡檢波法原理圖：包絡檢波法原理圖：2022-5-532二進制頻移鍵控（二進制頻移鍵控（2FSK）信號的解調(diào)：信號的解調(diào)： 非相干解調(diào)非相干解調(diào)過零點檢測法原理圖：過零點檢測法原理圖：2022-5-533二進制頻移鍵控（二進制頻移鍵控（2FSK）2022-5-534二進制頻移鍵控（二進制頻移鍵控（2FSK）功率譜密度：功

18、率譜密度：2211211sin()sin()( )16()()bbbFSKbbTff Tff TPfff Tff T11221 ()()()()16ffffffff222222sin()sin()1 6()()bbbbbTffTffTffTffT2022-5-535二進制頻移鍵控（二進制頻移鍵控（2FSK）功率譜密度： 相位不連續(xù)的二進制頻移鍵控信號的功率譜由離散譜和連續(xù)譜所組成。其中， 離散譜位于兩個載頻f1和f2處；連續(xù)譜由兩個中心位于f1和f2處的雙邊譜疊加形成；若兩個載波頻差小于fs，則連續(xù)譜在fc處出現(xiàn)單峰；若載頻差大于fs，則連續(xù)譜出現(xiàn)雙峰。若以二進制頻移鍵控信號功率譜第一個零點之

19、間的頻率間隔計算二進制頻移鍵控信號的帶寬，則該二進制頻移鍵控信號的帶寬B2FSK為 B2FSK=|f2-f1|+2fs=|f2-f1|+2RB2022-5-536二進制頻移鍵控（二進制頻移鍵控（2FSK）誤碼率：誤碼率： 相干解調(diào)法的誤碼率：相干解調(diào)法的誤碼率： 在大信噪比條件下，誤碼率為：在大信噪比條件下，誤碼率為： )2(21rerfcPe221reerP2022-5-537二進制頻移鍵控（二進制頻移鍵控（2FSK）誤碼率：誤碼率： 包絡檢波法的誤碼率：包絡檢波法的誤碼率： 221reeP 在大信噪比條件下，在大信噪比條件下，2FSK信號采用包絡檢波法解調(diào)信號采用包絡檢波法解調(diào)性能與相干解

20、調(diào)法解調(diào)性能接近。但相干解調(diào)法需要產(chǎn)性能與相干解調(diào)法解調(diào)性能接近。但相干解調(diào)法需要產(chǎn)生同頻同相的本地載波，故比包絡檢波復雜。生同頻同相的本地載波，故比包絡檢波復雜。 在信道性能不穩(wěn)定的情況下，很難實現(xiàn)相干接收，在信道性能不穩(wěn)定的情況下，很難實現(xiàn)相干接收，故多用包絡檢波法。故多用包絡檢波法。2022-5-538二進制相移鍵控（二進制相移鍵控（2PSK） 在二進制數(shù)字調(diào)制中，當正弦載波的相位隨在二進制數(shù)字調(diào)制中，當正弦載波的相位隨二進制數(shù)字基帶信號離散變化時，則產(chǎn)生二進二進制數(shù)字基帶信號離散變化時，則產(chǎn)生二進制相移鍵控制相移鍵控(2PSK)信號。信號。1 0 0 10 1 1 02PSKt2PSK

21、信號的典型波形信號的典型波形2022-5-539二進制相移鍵控（二進制相移鍵控（2PSK）2( )() cosPSKnscneta g tnTt若若g(t)是脈寬為是脈寬為Ts，高度為，高度為1的矩形脈沖的矩形脈沖 這種以載波的不同相位直接去表示相應數(shù)字信息這種以載波的不同相位直接去表示相應數(shù)字信息的相位鍵控，通常被稱為的相位鍵控，通常被稱為絕對移相方式絕對移相方式 。2022-5-540二進制相移鍵控（二進制相移鍵控（2PSK）信號的產(chǎn)生信號的產(chǎn)生相乘法相乘法相乘法相乘法2022-5-541二進制相移鍵控（二進制相移鍵控（2PSK）信號的產(chǎn)生信號的產(chǎn)生選擇法選擇法選擇法選擇法2022-5-5

22、42二進制相移鍵控（二進制相移鍵控（2PSK）信號的解調(diào)信號的解調(diào)相干接收法相干接收法帶 通濾 波 器e2PSK(t)a相 乘 器c低 通濾 波 器dbe抽 樣判 決 器輸 出cosct定 時 脈 沖2022-5-5432022-5-544二進制相移鍵控（二進制相移鍵控（2PSK）當恢復的相干載波產(chǎn)生當恢復的相干載波產(chǎn)生180倒相時，解調(diào)出的倒相時，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，解調(diào)器輸出數(shù)字基帶信號全部出錯。相反，解調(diào)器輸出數(shù)字基帶信號全部出錯。 由于在由于在2PSK信號的載波恢復過程中存在著信號的載波恢復過程中存在著180的相

23、位模糊，所以的相位模糊，所以2PSK信號的相干解調(diào)信號的相干解調(diào)存在隨機的存在隨機的“倒倒”現(xiàn)象，從而使得現(xiàn)象，從而使得2PSK方式方式在實際中很少采用。在實際中很少采用。 2022-5-545二進制相移鍵控（二進制相移鍵控（2PSK）功率譜密度：功率譜密度：)()(sin)()sin(4)(2002002TffTffTffTffTfPPSK2PSK信號的功率譜密度信號的功率譜密度條件：條件：1、0等概等概沒有離散頻率分量沒有離散頻率分量2022-5-546二進制相移鍵控（二進制相移鍵控（2PSK）2PSK信號和信號和2ASK信號的功率譜密度的關系：信號的功率譜密度的關系：v聯(lián)系：聯(lián)系：2PS

24、K信號的功率譜密度和信號的功率譜密度和2ASK信號功率信號功率譜密度中的連續(xù)譜部分形狀相同，因此這兩種信譜密度中的連續(xù)譜部分形狀相同，因此這兩種信號的帶寬相同，均為號的帶寬相同，均為基帶信號帶寬的兩倍?；鶐盘枎挼膬杀丁區(qū)別：區(qū)別：2PSK信號的功率譜密度中沒有離散分量，信號的功率譜密度中沒有離散分量，此分量為此分量為2ASK信號的載波分量。信號的載波分量。v轉(zhuǎn)化：轉(zhuǎn)化：2ASK信號可以看成是信號可以看成是2PSK信號與載波的信號與載波的疊加，而疊加，而2PSK信號可以看成是抑制載波后的信號可以看成是抑制載波后的2ASK信號。信號。2022-5-547二進制相移鍵控（二進制相移鍵控（2PS

25、K）誤碼率：誤碼率：2PSK信號采用信號采用同步檢測法同步檢測法時的系統(tǒng)誤碼率為：時的系統(tǒng)誤碼率為：rcPeerf21在在大大信噪比下，信噪比下，rerP-e212022-5-548二進制差分相移鍵控（二進制差分相移鍵控（2DPSK） 2PSK信號解調(diào)時，信號解調(diào)時， 由于相干載波恢復中載由于相干載波恢復中載波相位的波相位的180相位模糊，導致解調(diào)出的二進制相位模糊，導致解調(diào)出的二進制基帶信號出現(xiàn)反相現(xiàn)象，從而難以實際應用。基帶信號出現(xiàn)反相現(xiàn)象，從而難以實際應用。 為了解決為了解決2PSK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， 提出了提出了二進制差分相移鍵控二進制差分相移鍵控

26、(2DPSK)。2022-5-549二進制差分相移鍵控（二進制差分相移鍵控（2DPSK）0 0 1，表示數(shù)字信息“ ”，表示數(shù)字信息“”相對移相：以前后相鄰碼元的載波相相對移相：以前后相鄰碼元的載波相位的相對變化來表示數(shù)字信息的位的相對變化來表示數(shù)字信息的 2DPSK方式是用前后方式是用前后相鄰碼元的載波相對相鄰碼元的載波相對相位變化相位變化來表示數(shù)字信息。假設前后相鄰碼元來表示數(shù)字信息。假設前后相鄰碼元的載波相位差為的載波相位差為，可定義一種數(shù)字信息與，可定義一種數(shù)字信息與之間的關系為之間的關系為2022-5-550二進制差分相移鍵控（二進制差分相移鍵控（2DPSK）數(shù)字信息11010011

27、102DPSK相位 0 00000或 00000 碼元的相位不直接代表基帶信號，相鄰碼元碼元的相位不直接代表基帶信號，相鄰碼元的的相位差相位差才代表基帶信號。才代表基帶信號。 一組二進制數(shù)字信息與其對應的一組二進制數(shù)字信息與其對應的2DPSK信信號的載波相位關系如下所示：號的載波相位關系如下所示： 2022-5-551二進制差分相移鍵控（二進制差分相移鍵控（2DPSK）信號的調(diào)制：信號的調(diào)制： 將基帶信號序列（絕對碼）進行變換，變成相將基帶信號序列（絕對碼）進行變換，變成相對碼，然后再對載波進行對碼，然后再對載波進行2PSK調(diào)制。調(diào)制。差分編碼相乘器載波發(fā)生器二進信息（絕對碼）（相對碼）DPS

28、K信號 2DPSK調(diào)制器絕對碼中的碼元絕對碼中的碼元“1”使相對碼元改變；使相對碼元改變；絕對碼中的碼元絕對碼中的碼元“0”使相對碼元不變；使相對碼元不變；2022-5-552二進制差分相移鍵控（二進制差分相移鍵控（2DPSK）基帶序列111001101變換后序列01011101102PSK調(diào)制后相位00002022-5-553二進制差分相移鍵控（二進制差分相移鍵控（2DPSK）絕對碼相對碼載波DPSK信號101100102DPSK信號調(diào)制過程波形圖信號調(diào)制過程波形圖11110 0002022-5-554二進制差分相移鍵控（二進制差分相移鍵控（2DPSK）1 0 0 12PSKt0 1 1 0

29、1 1 1 0 0 1 0 02DPSKt絕對碼相對碼單純從波形上單純從波形上看，看，2DPSK與與2PSK是無法分是無法分辨的辨的 解調(diào)解調(diào)2DPSK信號時信號時并不依賴于某一固并不依賴于某一固定的載波相位參考定的載波相位參考值，只要前后碼元值，只要前后碼元的相對相位關系不的相對相位關系不破壞，則鑒別這個破壞，則鑒別這個相位關系就可正確相位關系就可正確恢復數(shù)字信息，這恢復數(shù)字信息，這就避免了就避免了2PSK方式方式中的倒中的倒 現(xiàn)象發(fā)生現(xiàn)象發(fā)生 2022-5-555二進制差分相移鍵控（二進制差分相移鍵控（2DPSK）信號的解調(diào)信號的解調(diào)相位比較法：相位比較法：帶 通濾 波 器a相 乘 器c低

30、 通濾 波 器dbe抽 樣判 決 器定 時 脈 沖(a)延 遲TsabcdeDPSK信 號二 進 制 信 息1000110 解調(diào)原理是直接比較前后碼元的相位差，解調(diào)原理是直接比較前后碼元的相位差，從而恢復發(fā)送的二進制數(shù)字信息。由于解調(diào)從而恢復發(fā)送的二進制數(shù)字信息。由于解調(diào)的同時完成了碼反變換作用，的同時完成了碼反變換作用， 故解調(diào)器中不故解調(diào)器中不需要碼反變換器。由于差分相干解調(diào)方式不需要碼反變換器。由于差分相干解調(diào)方式不需要專門的相干載波，因此是一種需要專門的相干載波，因此是一種非相干解非相干解調(diào)調(diào)方法。方法。 2022-5-556二進制差分相移鍵控（二進制差分相移鍵控（2DPSK）信號的解

31、調(diào)信號的解調(diào)極性比較法：極性比較法： 對對2DPSK信號進行信號進行相干解調(diào)相干解調(diào)，恢復出相對，恢復出相對碼，再通過碼反變換器變換為絕對碼，從而恢碼，再通過碼反變換器變換為絕對碼，從而恢復出發(fā)送的二進制數(shù)字信息。復出發(fā)送的二進制數(shù)字信息。 在解調(diào)過程中，在解調(diào)過程中，若相干載波產(chǎn)生若相干載波產(chǎn)生180相位模糊，相位模糊， 解調(diào)出的相解調(diào)出的相對碼將產(chǎn)生倒置現(xiàn)象，但是經(jīng)過碼反變換器后，對碼將產(chǎn)生倒置現(xiàn)象，但是經(jīng)過碼反變換器后，輸出的絕對碼不會發(fā)生任何倒置現(xiàn)象，從而解輸出的絕對碼不會發(fā)生任何倒置現(xiàn)象，從而解決了載波相位模糊度的問題。決了載波相位模糊度的問題。 2022-5-5572DPSK信號相

32、干解調(diào)器原理圖和解調(diào)過程各點時間波形信號相干解調(diào)器原理圖和解調(diào)過程各點時間波形 (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cosct定時脈沖碼反變換器f10110002022-5-558二進制差分相移鍵控（二進制差分相移鍵控（2DPSK）功率譜密度：功率譜密度： 2 2DPSKDPSK信號的功率譜密度及信號帶寬與信號的功率譜密度及信號帶寬與2 2PSKPSK信號是完全一樣的。信號是完全一樣的。誤碼率誤碼率相位比較法：相位比較法：誤碼率誤碼率極性比較法：極性比較法：reP-e21PSKeDPSKePP2222022-5-559二進制數(shù)字鍵控傳輸系

33、統(tǒng)性能比較二進制數(shù)字鍵控傳輸系統(tǒng)性能比較頻帶寬度 若傳輸?shù)拇a元時間寬度為若傳輸?shù)拇a元時間寬度為T，則，則2ASK系統(tǒng)和系統(tǒng)和 2PSK (2DPSK)系統(tǒng)的頻帶寬度近似為系統(tǒng)的頻帶寬度近似為2/T，即，即 B2ASK=B2PSK=2/T 2ASK系統(tǒng)和系統(tǒng)和2PSK(2DPSK)系統(tǒng)具有相同的頻帶寬度。系統(tǒng)具有相同的頻帶寬度。 2FSK系統(tǒng)的頻帶寬度近似為系統(tǒng)的頻帶寬度近似為 B2FSK=|f2-f1|+ 2/T 大于大于2ASK系統(tǒng)或系統(tǒng)或2PSK系統(tǒng)的頻帶寬度。系統(tǒng)的頻帶寬度。 因此，從頻帶利用率上看，因此，從頻帶利用率上看，2FSK系統(tǒng)的頻帶利用率最系統(tǒng)的頻帶利用率最低。低。2022-5

34、-560二進制數(shù)字鍵控傳輸系統(tǒng)性能比較二進制數(shù)字鍵控傳輸系統(tǒng)性能比較誤碼率誤碼率 二進制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的誤碼率公式一覽表二進制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的誤碼率公式一覽表2022-5-561二進制數(shù)字鍵控傳輸系統(tǒng)性能比較二進制數(shù)字鍵控傳輸系統(tǒng)性能比較誤碼率誤碼率從橫向來比較，對同一種數(shù)字調(diào)制信號，采用從橫向來比較，對同一種數(shù)字調(diào)制信號，采用相干解調(diào)方式的誤碼率低于采用非相干解調(diào)方相干解調(diào)方式的誤碼率低于采用非相干解調(diào)方式的誤碼率。從縱向來比較，式的誤碼率。從縱向來比較， 在誤碼率在誤碼率Pe一定一定的情況下，的情況下，2PSK、2FSK、2ASK系統(tǒng)所需要的系統(tǒng)所需要的信噪比關系為信噪比關系為 r2ASK=2

35、r2FSK=4r2PSK 2022-5-562二進制數(shù)字鍵控傳輸系統(tǒng)性能比較二進制數(shù)字鍵控傳輸系統(tǒng)性能比較 r2ASK=2r2FSK=4r2PSK 上式表明，若都采用上式表明，若都采用相干解調(diào)相干解調(diào)方式，在誤碼率方式，在誤碼率Pe相同的情況下，所需要的信噪比相同的情況下，所需要的信噪比2ASK是是2FSK的的2倍，倍，2FSK是是2PSK的的2倍，倍，2ASK是是2PSK的的4倍。若都采用倍。若都采用非相干解調(diào)非相干解調(diào)方式，在誤方式，在誤碼率碼率Pe相同的情況下，所需要的信噪比相同的情況下，所需要的信噪比2ASK是是2FSK的的2倍，倍，2FSK是是2DPSK的的2倍，倍，2ASK是是2DPSK的的4倍。倍。 2022-5-563二進制數(shù)字鍵控傳輸系統(tǒng)性能比較二進制數(shù)字鍵控傳輸系統(tǒng)性能比較誤碼率誤碼率 將上式轉(zhuǎn)換為分貝表示式為將上式轉(zhuǎn)換為分貝表示式為 (r2ASK)dB=3dB+(r2FSK) dB =6dB+(r2PSK)dB 上式表明，若都采用上式表明，若都采用相干解調(diào)相干解調(diào)方式，在誤碼率方式，在誤碼率Pe相相同的情況下，所需要的信噪比同的情況下，所需要的信噪比2ASK比比2FSK高高3dB，2FSK比比2PSK高高3dB，2ASK比比2PSK高高6dB。若都