通信原理講稿第七章

1、第第 7 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) 7.1 引言 7.2 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理 7.3 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)抗噪聲性能 7.4 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的性能比較 7.5 多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng) 7.6 改進(jìn)的數(shù)字調(diào)制方式 7.1 引言引言原理：用數(shù)字信號(hào)控制載波的參數(shù)數(shù)字信號(hào)控制載波的參數(shù)，使已調(diào)信號(hào)適合于信道傳輸。分類：振幅鍵控振幅鍵控(ASK)(ASK)、移頻鍵控、移頻鍵控(FSK)(FSK)和和移相鍵控移相鍵控(PSK)(PSK)三種基本形式三種基本形式內(nèi)容：時(shí)域表達(dá)式、波形圖；頻域表達(dá)式、頻譜圖；調(diào)制解調(diào)器框圖、調(diào)制解調(diào)器工作原理的數(shù)學(xué)描述；抗高斯白噪聲的性能。7.2 二進(jìn)制

2、數(shù)字調(diào)制原理二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理二進(jìn)制振幅鍵控（2ASK)二進(jìn)制頻移鍵控（2FSK)二進(jìn)制相移鍵控（2PSK)二進(jìn)制差分相移鍵控（2DPSK)一、二進(jìn)制振幅鍵控（一、二進(jìn)制振幅鍵控（2ASK) 振幅鍵控是正弦載波的幅度隨數(shù)字基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)，則為二進(jìn)制振幅鍵控。 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0符號(hào)的概率為P，發(fā)送1符號(hào)的概率為1-P，且相互獨(dú)立。 2ASK時(shí)域可表示為tnTtgatecSnncos)()(0其中: 0, 發(fā)送概率為P 1, 發(fā)送概率為1-P )()(SnnnTtgats令則tt

3、steccos)()(0na2ASK時(shí)域時(shí)域波形與調(diào)制器波形與調(diào)制器載波信號(hào)2ASK信號(hào)s(t)1011Tb001ttt圖圖 7-1 二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)波形圖二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)波形圖乘法器coscte2ASK(t)(a)cosct開關(guān)電路s(t)e2ASK(t)(b)s(t)圖圖 7-2 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)制器原理框圖解調(diào)器解調(diào)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(a)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cosct(b)圖圖 7-3

4、二進(jìn)制振幅鍵解調(diào)原理框圖二進(jìn)制振幅鍵解調(diào)原理框圖2ASK頻譜設(shè) e0(t)的功率譜為PE(f)，s(t)的功率譜為Ps(f)，則tnTtgatecSnncos)()(0ttsccos)()()(41)(fcfPfcfPfPssE2)()1 ()(fGPPffPss)()()1 (2smssmffmfGPfsfTjsssefTfTTfGsin)(22)()(sin)()(sin16)(scscscscsETffTffTffTffTfP)()(161ccffff2ASK頻譜2ASK頻譜圖圖 7-4 二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)頻譜圖二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)頻譜圖sASKfB22二、二進(jìn)制頻移鍵控（二、二進(jìn)制頻移鍵

5、控（2FSK)正弦載波的頻率隨二進(jìn)制基帶信號(hào)在正弦載波的頻率隨二進(jìn)制基帶信號(hào)在f1和和f2兩個(gè)兩個(gè)頻率點(diǎn)間變化頻率點(diǎn)間變化，則產(chǎn)生二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)（2FSK信號(hào)）。二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)可以看成是兩個(gè)不同載波的二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)可以看成是兩個(gè)不同載波的二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)的疊加二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)的疊加。 若二進(jìn)制基帶信號(hào)的1符號(hào)對(duì)應(yīng)于載波頻率f1，0符號(hào)對(duì)應(yīng)于載波頻率f2，則二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式時(shí)域表達(dá)式為)cos()()(10nSnntTntgate)cos()(2nnSntnTtgaFSK波波形形aak1011001ts(t)ts(t)bttcdettfgt2FSK信 號(hào)圖圖 7-5

6、 2FSK信號(hào)波形形成圖信號(hào)波形形成圖2FSK信號(hào)產(chǎn)生信號(hào)產(chǎn)生振蕩器1f1選通開關(guān)反相器基帶信號(hào)選通開關(guān)振蕩器2f2相加器e2FSK(t)圖圖 7-6 2FSK信號(hào)原理框圖信號(hào)原理框圖2FSK信號(hào)非相干解調(diào)信號(hào)非相干解調(diào)e2FSK(t)帶通濾波器1包絡(luò)檢波器抽樣判決器輸出定時(shí)脈沖帶通濾波器包絡(luò)檢波器(a)圖圖 7-7 2FSK非相干解調(diào)原理框圖非相干解調(diào)原理框圖e2FSK(t)帶通濾波器1低 通濾波器抽樣判決器輸出定時(shí)脈沖帶通濾波器低通濾波器相乘器相乘器cos1tcos2t(b)2FSK信號(hào)相干解調(diào)信號(hào)相干解調(diào)圖圖 7-8 2FSK相干解調(diào)原理框圖相干解調(diào)原理框圖2FSK信號(hào)過零檢測(cè)解調(diào)信號(hào)過

7、零檢測(cè)解調(diào)限幅e2FSK(t)ab微分c整流d脈沖形成低通ef輸出(a)abcde圖圖 7-9 2FSK非相干解調(diào)波形圖非相干解調(diào)波形圖2FSK信號(hào)延遲檢測(cè)解調(diào)信號(hào)延遲檢測(cè)解調(diào)帶通濾波器e2FSK(t)延時(shí)低通濾波器輸出X)(cos()cos()2/(002ttAsin)2/(cos)2/(202AA0cos0令則檢測(cè)輸出)2/(2A2FSK信號(hào)功率譜 2FSK信號(hào)可以看作載頻分別為f1和f2的兩個(gè)2ASK信號(hào)的迭加，因此功率譜是兩個(gè)2ASK信號(hào)功率譜的迭加。圖圖 7-10 2FSK功率譜圖功率譜圖2122fffBsFSK三、二進(jìn)制相移鍵控（三、二進(jìn)制相移鍵控（2PSK、2DPSK)在二進(jìn)制數(shù)

8、字調(diào)制中，當(dāng)正弦載波的相當(dāng)正弦載波的相位隨二進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)離散變化時(shí)，位隨二進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)離散變化時(shí)，則產(chǎn)生二進(jìn)制移相鍵控則產(chǎn)生二進(jìn)制移相鍵控(2PSK)信號(hào)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分別分別表示二進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)的表示二進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)的 0 和和 1。 二進(jìn)制移相鍵控信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式為tnTtgatecSnncos)()(0在一個(gè)碼元期間，則有若用n表示第n個(gè)符號(hào)的絕對(duì)相位絕對(duì)相位，則有PPan1, 01, 11概率為，發(fā)送概率為，發(fā)送)cos(1, 0cos, 1cos2ncccPSKtPtPte概率為，發(fā)送概率為，發(fā)送PPon1, 0180, 1概率為，

9、發(fā)送概率為，發(fā)送在一個(gè)碼元期間，數(shù)據(jù)anA ATstOs(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)2PSK信號(hào)波形與調(diào)制信號(hào)波形與調(diào)制圖圖 7-11 2PSK信號(hào)波形圖信號(hào)波形圖 0 1 1 02PSK信號(hào)的解調(diào)信號(hào)的解調(diào)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(shí)脈沖10a110100bcde圖圖 7-12 2PSK信號(hào)相干解調(diào)信號(hào)相干解調(diào)2PSK信號(hào)的解調(diào)采用相干解調(diào)， 解調(diào)器原理圖如圖7-12所示。 2PSK信號(hào)相干解調(diào)各點(diǎn)時(shí)間波形如圖所示。 當(dāng)恢復(fù)的相干載波產(chǎn)生180

10、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，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“倒”現(xiàn)象。DPSK方式是用前后相鄰碼元的載波相對(duì)相位方式是用前后相鄰碼元的載波相對(duì)相位變化來表示數(shù)字信息變化來表示數(shù)字信息。假設(shè)前后相鄰碼元的載波相位差為，可定義一種數(shù)字信息與之間的關(guān)系為=0, 表示數(shù)字信息“0” , 表示數(shù)字信息“1”例 數(shù)字信息： 1 1 0 1 0 0 1 1 1 02DPSK信號(hào)相位： 00 000 0或 00 0 0 0差分相移鍵控差分相移鍵控 (DPSK)絕 對(duì) 碼相 對(duì) 碼載 波DPSK信 號(hào)10110010DPSK信號(hào)調(diào)制過程波形圖圖圖 7-13 2

11、DPSK信號(hào)波形圖信號(hào)波形圖na0,11bbabnnn2DPSK信號(hào)調(diào)制器原理圖cosct0開關(guān)電路e2DPSK(t)180 移相s(t)碼變換圖圖 7-14 2DPSK信號(hào)原理框圖信號(hào)原理框圖2DPSK相干解調(diào)器及各點(diǎn)波形帶通濾波器e2DPSK(t)a相乘器c低通濾波器dbe抽樣判決器輸出cosct定時(shí)脈沖碼反變換器fabcdef1011000圖圖 7-15 2DPSK信號(hào)相干解調(diào)信號(hào)相干解調(diào)1nnnbba差分相干解調(diào)器原理和各點(diǎn)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 TsabcdeDPSK信號(hào)二進(jìn)制信息1000110圖圖 7-16 2DPSK差分解調(diào)差分解調(diào)2PSK

12、與2DPSK信號(hào)功率譜2PSK與2DPSK信號(hào)有相同的功率譜。若 2PSK信號(hào)可表示為雙極性不歸零二進(jìn)制基帶信號(hào)與正弦載波相乘，則2PSK信號(hào)的功率譜為 P2PSK(f)=包括離散譜和連續(xù)譜。結(jié)構(gòu)與2ASK的功率譜相似，帶寬也是基帶信號(hào)帶寬的二倍。當(dāng)“1”和“0”等概相時(shí)，不存在離散譜。)()(sin)()sin(422ScScScScSTffTffTffTffT2PSK(2DPSK)功率譜密度 fcOfcfP2PSK( f )2fs4TssDPSKPSKfBB222 7.3 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)抗噪聲性能二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)抗噪聲性能噪聲性能：誤碼率與信噪比的關(guān)系誤碼率與信噪比的關(guān)系分析模型：l

13、信道是理想恒參信道，通帶內(nèi)具有理想矩形的傳輸特性。l 噪聲為加性高斯白噪聲（AWGN），均值為零，方差為分析內(nèi)容：l相干、非相干ASK、FSK、PSK、DPSK27.3.1通斷鍵控(OOK)系統(tǒng)抗噪聲性能接收端帶通濾波器輸出波形為 發(fā)送1 發(fā)送0 ttnttnttnttnatycscccsccsin)(cos)(sin)(cos)()(包絡(luò)檢波器輸出波形V(t)為 1. 包絡(luò)檢波法的系統(tǒng)性能”發(fā)送“”發(fā)送“102222)t (n)t (nA)t (n)t (n)t (Vssc發(fā)送端信道帶通濾波器包絡(luò)檢波器抽樣判決器輸出Pe定時(shí)脈沖V(t)y(t)yi(t)sT(t)ni(t)當(dāng)發(fā)送“0”時(shí)，服

14、從瑞利分布，概率密度函數(shù)為 當(dāng)發(fā)送“1”時(shí)，服從廣義瑞利分布，概率密度函數(shù)為22222021na/ )av(Nne )av(Iv)v(f222/20)(nvnevvf判決規(guī)則：若樣值V判決門限b， 則判決接收為“1”；若樣值V1時(shí)，近似地 比較式(6.3 - 30) 和式(6.3 - 22)可以看出： 在相同的信噪比條件下，同步檢測(cè)法的誤碼在相同的信噪比條件下，同步檢測(cè)法的誤碼性能優(yōu)于包絡(luò)檢波法的性能；在大信噪比條性能優(yōu)于包絡(luò)檢波法的性能；在大信噪比條件下，包絡(luò)檢波法的誤碼性能將接近同步檢件下，包絡(luò)檢波法的誤碼性能將接近同步檢測(cè)法的性能測(cè)法的性能。另外，包絡(luò)檢波法存在門限效應(yīng)， 同步檢測(cè)法無門

15、限效應(yīng)。 4/reeraP例7.3.1 設(shè)OOK信號(hào)的碼元速率為 B，采用同步檢測(cè)法和包絡(luò)檢波法對(duì)該OOK信號(hào)進(jìn)行解調(diào)。已知接收端輸入信號(hào)幅度a=1mV，信道等效加性高斯白噪聲的雙邊功率譜密度 W/Hz。 試求: (1) 同步檢測(cè)法解調(diào)時(shí)系統(tǒng)總的誤碼率；(2) 包絡(luò)檢波法解調(diào)時(shí)系統(tǒng)總的誤碼率。 150102n6108 . 4 解 (1) 對(duì)于2ASK信號(hào)，信號(hào)功率主要集中在其頻譜的主瓣。因此，接收端帶通濾波器帶寬可取2ASK信號(hào)頻譜的主瓣寬度，即 B=2RB=9.6106 Hz帶通濾波器輸出噪聲平均功率為 2n=n0B=1.9210-8W信噪比為 1261092. 1210128622nar所

16、以包絡(luò)檢測(cè)法解調(diào)時(shí)系統(tǒng)的誤碼率為45 . 64105 . 72121eePre45 . 61066. 1261416. 31e同步檢波法解調(diào)時(shí)系統(tǒng)總的誤碼率為41421reerrrerfcP比較兩種方法解調(diào)時(shí)系統(tǒng)總的誤碼率可以看出，在大信噪比的情況下，包絡(luò)檢波法解調(diào)性能接近同步檢測(cè)法解調(diào)性能。 兩種接收方法的性能分析如下：7.3.2頻移鍵控(FSK)系統(tǒng)抗噪聲性能sR(t)= a cos1t +n(t), 發(fā)送“1”符號(hào) a cos2t+n(t), 發(fā)送“0”符號(hào) , 0tTs1. 2FSK包絡(luò)檢波法的性能當(dāng)發(fā)送“1”符號(hào)時(shí)，兩個(gè)包絡(luò)檢波器的輸出為)()()(221tncnatVsc)()()

17、(222tncntVscV1服從廣義瑞利分布，V2服從瑞利分布。 V1、V2的一維概率密度函數(shù)分別為錯(cuò)誤概率22222021)()(avnneavIvvf2222)(vevf)(211VVPPe012221112)()(dvdvvfvfVV022220222exp)(dvavavIvnn利用Q函數(shù)及其性質(zhì)，簡(jiǎn)化上述表達(dá)式，得由對(duì)稱性導(dǎo)出發(fā)送“0”符號(hào)時(shí)的誤碼概率為于是總的誤碼概率為2211reeP2021reeP221reeP2. 2FSK同步檢波法的性能當(dāng)發(fā)送“1”符號(hào)時(shí)，送入判決器比較的兩個(gè)輸入波形為： x1(t)=a+n1c(t) x2(t)=n2c(t) 均為正態(tài)分布于是誤碼率為：Pe

18、1=Px1x2=Pa+n1c-n2c0于是誤碼率為：于是總誤碼率為：令z= a+n1c-n2c，于是z也是服從正態(tài)分布的隨機(jī)變量，均值為a，方差為22，于是誤碼率成為：022012)(exp21)(dzaxdzzfPzze)2(21rerfc)2(21rerfcPe結(jié)論：在大信噪比條件下，2FSK信號(hào)采用包絡(luò)檢波法解調(diào)性能與同步檢測(cè)法解調(diào)性能接近， 同步檢測(cè)法性能較好。例7.3.2 已知信道帶寬2400Hz，f1=980Hz, f2=1580Hz, RB=300B, 信噪比為6dB。求：(1)FSK信號(hào)的帶寬；（2）包絡(luò)檢波法的誤碼率；（3）同步檢波法的誤碼率。解：由于碼元速率為RB=300B

19、,于是上下兩個(gè)支路的帶通濾波器的帶寬近似為 B=2RB=600Hz.又由于信道帶寬2400Hz，是帶通濾波器的帶寬的4倍，所以帶通濾波器的輸出信噪比提高4倍。輸入信噪比為4（即6dB），所以帶通濾波器的輸出信噪比為r=4 4=16。于是包絡(luò)檢波的誤碼率為同步檢波器的誤碼率為4821621068. 1212121eeePre51017. 3)216(21)2(21erfcrerfcPe相移鍵控分為絕對(duì)相移鍵控（PSK）和相對(duì)相移鍵控（DPSK）。解調(diào)絕對(duì)相移鍵控（PSK），采用同步檢波；解調(diào)相對(duì)相移鍵控（DPSK），有兩種方法：同步檢波+差分譯碼（極性比較法）、差分相干檢測(cè)（相位比較法）7.3.

20、3相移鍵控相移鍵控(PSK)系統(tǒng)抗噪聲性能系統(tǒng)抗噪聲性能PSK相干解調(diào)誤碼率低通濾波器輸出波形為”，發(fā)“”發(fā)“0)(1),()(tnatnatxccn(t)服從正態(tài)分布，均值為零，方差為2將1錯(cuò)誤接收為0 的概率為 Pe1=Px0，則判決收到“1”； 若xd時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤的判決。但是，對(duì)于外層的兩個(gè)(L-1)d電平，噪聲值僅在一個(gè)方向超過d時(shí)才會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤判決。于是，當(dāng)發(fā)送L個(gè)電平的可能性相同時(shí)(即發(fā)送每一電平的概率為1/L)，多電平調(diào)制系統(tǒng)總的誤碼率為)(212)(2dnPLdnPLLPecc)()11 (dnPLc通常希望使系統(tǒng)誤碼率與接收機(jī)輸入信噪比建立關(guān)系，故我們分析L電平調(diào)制信號(hào)的平

21、均功率 ：所以 代入誤碼率表達(dá)式得，612/) 12(2222/12LdmdLPsLm1622LPsd)13()11 (2LrerfcLPe討論L=2，則上述調(diào)制信號(hào)即為2PSK信號(hào)；L2、4、8和16時(shí)誤碼率與信噪比的關(guān)系如下面的曲線：7.5.2 多進(jìn)制數(shù)字頻率調(diào)制的原理多進(jìn)制數(shù)字頻率調(diào)制的原理及抗噪聲性能及抗噪聲性能 1多進(jìn)制數(shù)字頻率調(diào)制的原理原則上，多頻制應(yīng)該具有多進(jìn)制調(diào)制的一切特點(diǎn)，但由于多頻制要占據(jù)較寬的頻帶，因此它的信道頻帶利用率并不高。信號(hào)帶寬一般定義為fM-fL+f，其中fM最高載頻,fL為最低載頻，f為單個(gè)碼元信號(hào)的帶寬。7.5.3 多進(jìn)制調(diào)相多進(jìn)制調(diào)相 1、原理原理多進(jìn)制數(shù)

22、字調(diào)相利用載波的多種不同相位來表征數(shù)字信息。分為絕對(duì)移相和相對(duì)(差分)移相兩種。表達(dá)式如下： 為已調(diào)制的相位。)cos()()(kckSMPSKtkTtgtekcktacoskcktbsink多相調(diào)制的波形可以看作是兩個(gè)正交載波多相調(diào)制的波形可以看作是兩個(gè)正交載波多電平雙邊帶調(diào)制所得信號(hào)之和多電平雙邊帶調(diào)制所得信號(hào)之和。由此得出，多相調(diào)制信號(hào)的帶寬與多電平雙邊帶多相調(diào)制信號(hào)的帶寬與多電平雙邊帶調(diào)制時(shí)的相同調(diào)制時(shí)的相同。常用的是四相制和八相制。四相制可以表示兩個(gè)比特二進(jìn)制數(shù)字信息四相移相鍵控分為：l絕對(duì)移相鍵控(4PSK 或 QPSK)l相對(duì)移相鍵控(4DPSK或QDPSK)以下分別討論。1）絕

23、對(duì)移相鍵控）絕對(duì)移相鍵控(4PSK 或或 QPSK)串行數(shù)據(jù)先經(jīng)過串并變換成兩個(gè)并行支路組成雙比特碼元的前一信息比特用a表示，后一信息比特用b表示。雙比特碼元中兩個(gè)信息比特ab通常是按格雷按格雷(即反射碼)排列的，它與載波相位的關(guān)系如下表所示。 雙比特碼元載波相位abA方式B方式0090o135o010o45o10180o225o11270o315o矢量關(guān)系:QPSK信號(hào)的產(chǎn)生與解調(diào) (1)調(diào)相法(2)相位選擇法QPSK信號(hào)解調(diào)2)四相相對(duì)移相鍵控四相相對(duì)移相鍵控(QDPSK) QDPSK信號(hào)產(chǎn)生 雙比特ab與載波相位變化的關(guān)系比特ab00011110相位變化（A） （B)9013504527

24、0315180225雙比特cd與載波相位的關(guān)系比特cd00011110A方式相位090180270B方式相位45135225315碼變換器應(yīng)該完成的功能是將輸入的雙比特碼ab轉(zhuǎn)換成雙比特碼cd。 0000009001180112701090019001 180112701000018011180 11 27010000900127010270 10000900118011cn-1dn-1n-1 ncndn anbn由相位關(guān)系得到碼變換器的邏輯真值表，再由邏輯真值表即可得到ab轉(zhuǎn)換成cd的邏輯運(yùn)算關(guān)系式。 ab cd0000011110010111100011111000011010000111

25、QDPSK信號(hào)解調(diào)極性比較法輸入載波恢復(fù)cosctsinct輸出帶通濾波低通濾波抽樣判決低通濾波抽樣判決位定時(shí)碼反變換并/串變換極性比較法工作原理推導(dǎo)如下：接收信號(hào)為上面支路乘法器輸出為下面支路乘法器輸出為)cos()()(kcttgts)4cos()(ttsc)4cos()cos()(tttgckc低通濾波輸出為)4cos()(21ktg)4cos()(ttsc)4cos()cos()(tttgckc低通濾波輸出為)4cos()(21ktg對(duì)上下支路抽樣為)4cos(kAU由UA、UB可以作出判決，如下表（67）)4cos(kBUkUAUBcd0+0090-+10180-11270+-01由

26、cd 再經(jīng)過碼反變換得到ab,碼反變換的真值表如表68所示。前時(shí)刻輸入ci-1di-1本時(shí)刻輸入cidi=00本時(shí)刻輸入cidi=01本時(shí)刻輸入cidi=11本時(shí)刻輸入cidi=100000101101010100101111110100101010110100變換得到ab邏輯表達(dá)式和變換電路 011iidc111iidc11iiiiiiddbcca11iiiiiiccbdda當(dāng) 當(dāng) QDPSK信號(hào)解調(diào)相位比較法輸入帶通濾波輸出低通濾波抽樣判決低通濾波抽樣判決位定時(shí)并/串變換移相延遲 Ts相位比較法工作原理推導(dǎo)如下：利用延遲電路將前一碼元信號(hào)延遲一碼元時(shí)間后,分別移相/4和/4，再將它們分別作

27、為上、下支路的相干載波。不需要采用碼變換器，這是因?yàn)镼DPSK信號(hào)的信息包含在前后碼元相位差中，而相位比較法解調(diào)的原理就是直接比較前后碼元的相位。舉例，見教材171頁(yè) 2、多進(jìn)制調(diào)相噪聲性能多進(jìn)制調(diào)相噪聲性能MMedfP/)(1 7.6 改進(jìn)的數(shù)字調(diào)制改進(jìn)的數(shù)字調(diào)制 在現(xiàn)代通信中，提高頻譜利用率一直是人們關(guān)注的焦點(diǎn)之一，尋找頻譜利用率高的數(shù)字調(diào)制方式成為數(shù)字通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)、研究的主要目標(biāo)之一。為此提出一些頻譜高效的改進(jìn)的數(shù)字調(diào)制。7.6.1 QAM正交振幅調(diào)制正交振幅調(diào)制 多進(jìn)制調(diào)制系統(tǒng)的頻帶利用率的提高是通過犧牲功率利用率來?yè)Q取的。因?yàn)殡S著進(jìn)制數(shù)的增加，在信號(hào)空間中各信號(hào)點(diǎn)間的最小距離減小，相

28、應(yīng)的信號(hào)判決區(qū)域也隨之減小。因此，當(dāng)信號(hào)受到噪聲和干擾的損害時(shí)，接收信號(hào)錯(cuò)誤概率也將隨之增大。振幅相位聯(lián)合鍵控振幅相位聯(lián)合鍵控方式就是為克服上述問題而提出來的。 QAM是一種特殊的振幅和相位聯(lián)合鍵控，是一種特殊的振幅和相位聯(lián)合鍵控，信號(hào)的振幅和相位作為兩個(gè)獨(dú)立的參量同時(shí)受信號(hào)的振幅和相位作為兩個(gè)獨(dú)立的參量同時(shí)受到調(diào)制。到調(diào)制。振幅相位聯(lián)合鍵控調(diào)制信號(hào)的一般表示式為)cos()()(0ncnSntnTtgAtetnTtgAcnnSncoscos)(tnTtgAcnnSnsinsin)(tnTtgXcnSncos)(tnTtgYcnSnsin)(16進(jìn)制幅相聯(lián)合鍵控（16QAM）信號(hào)ttmttmt

29、ecQcIsin)(cos)()(016QAM與16PSK的比較信號(hào)點(diǎn)的最小距離為對(duì)于16PSK對(duì)于16QAMQAM最大功率與平均功率之比為AAd39. 0)16sin(21AAd47. 03222/122) 12(2) 1(LiQAMiLL 對(duì)于16QAM來說，L4，所以=1.8= 2.55dB。這樣，在平均功率相等的條件下，16QAM的信號(hào)距離超過16PSK 約419dB。 16QAM信號(hào)的產(chǎn)生有兩種基本方法：一種是正交調(diào)幅法，它是用兩路正交的四電平振幅鍵控信號(hào)疊加而成；另一種是復(fù)合相移法，它是用兩路獨(dú)立的四相移相鍵控信號(hào)疊加而成。圖636和圖637分別用信號(hào)矢量疊加來說明這兩種方法產(chǎn)生1

30、6QAM信號(hào)的原理。7.5.2 最小頻移鍵控（最小頻移鍵控（MSK）一、一、MSK 的基本原理的基本原理: MSK是恒定包絡(luò)連是恒定包絡(luò)連續(xù)相位頻率調(diào)制，續(xù)相位頻率調(diào)制， 其信號(hào)的表示式其信號(hào)的表示式為或者)2cos()(kSkcMSKtTatts)(cos)(tttscMSKkSktTat2)(二、二、MSK頻率特點(diǎn)頻率特點(diǎn):當(dāng)當(dāng)ak=+1時(shí)，時(shí)，當(dāng)當(dāng)ak=-1時(shí)，時(shí)，頻率差為頻率差為調(diào)頻指數(shù)定義調(diào)頻指數(shù)定義為為ScScTfTf412212ScScTfTf412211STfff21125 . 0)(12ffTfThSS碼元和載波速率的關(guān)系：碼元和載波速率的關(guān)系：scTnf4一般2FSK兩個(gè)波

31、形的相關(guān)系數(shù):scscssTfTfTffTff44sin)(2)(2sin1212ssTffTff)(2)(2sin1212相關(guān)系數(shù)為0的條件是:STnfff2112n的最小值是1，對(duì)應(yīng)最小頻移鍵控。三、三、MSK的相位特點(diǎn)的相位特點(diǎn):相位連續(xù)約束條件：相位連續(xù)約束條件：若若 則則2)(11kaakkkk1111kkkkkkaakaa當(dāng)當(dāng)00)2mod0（或k四、四、MSK信號(hào)的特點(diǎn)信號(hào)的特點(diǎn)振幅恒定振幅恒定頻偏固定頻偏固定h=0.5相位變化相位變化/2碼元周期是四分之一載波周期的整數(shù)倍碼元周期是四分之一載波周期的整數(shù)倍碼元轉(zhuǎn)換時(shí)刻相位連續(xù)碼元轉(zhuǎn)換時(shí)刻相位連續(xù)五、五、MSK信號(hào)的調(diào)制解調(diào)方法信號(hào)的調(diào)制解調(diào)方法MSK信號(hào)可表示為)2cos()(kSkcMSKtTattsttTcSkcos)2cos(costtTacSkksin)2sin(costtTIcSkcos)2cos(tTtQcSks