第九章現(xiàn)代數(shù)字調(diào)制解調(diào)技術(shù)

1、現(xiàn)代數(shù)字調(diào)制解調(diào)技術(shù)n1 抑制載波的雙邊帶調(diào)制抑制載波的雙邊帶調(diào)制(DSB)(DSB)n2 正交幅度調(diào)制（正交幅度調(diào)制（QAMQAM）n3 幅度相位混合調(diào)制幅度相位混合調(diào)制(APK)(APK)n4 4 最小頻移鍵控最小頻移鍵控(MSK)(MSK)1 抑制載波的雙邊帶調(diào)制抑制載波的雙邊帶調(diào)制n目的：提高頻帶和功率利用率n2ASK信號(hào)的頻譜中包含載頻分量和邊帶分量，信號(hào)的頻譜中包含載頻分量和邊帶分量，而而載波分量并不攜帶信息，但它卻占有了大部載波分量并不攜帶信息，但它卻占有了大部分功率分功率；可以將它完全抑制掉，將有效的功率；可以將它完全抑制掉，將有效的功率全部用到邊帶傳輸上去從而提高了調(diào)制效率。

2、全部用到邊帶傳輸上去從而提高了調(diào)制效率。n將基帶信號(hào)采用雙極性矩形脈沖序列，則基帶信號(hào)中就沒有直流分量，調(diào)制后ASK信號(hào)就不包含載波分量，成為抑制載波的雙邊帶調(diào)制信號(hào)（DSB:Double-Sided Band）。2 正交幅度調(diào)制（正交幅度調(diào)制（QAM）n利用兩個(gè)獨(dú)立的基帶信號(hào)對(duì)兩個(gè)相互正交的同頻載波進(jìn)行抑制載波的雙邊帶調(diào)制（DSB），實(shí)現(xiàn)兩路并行傳輸又稱為正交雙邊帶調(diào)制(Quadratic Amplitude Modulation )。n實(shí)際包括幅度、相位的變化n正交調(diào)制：n 方型QAM星座n (a) 4QAM； (b) 16QAM; (c) 64QAM(c)(b)dmem(a)dmemem

3、dmnQAM調(diào)制器的工作原理 發(fā)送數(shù)據(jù)在比特符號(hào)編碼器內(nèi)被分成兩路(速率各為原來的12)，分別與一對(duì)正交調(diào)制分量相乘，求和后輸出。與其它調(diào)制技術(shù)相比,QAM編碼具有能充分利用帶寬、抗噪聲能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn) QAM調(diào)制解調(diào)原理框圖 (a) QAM調(diào)制框圖； (b) QAM解調(diào)框圖 2到 L電平變換預(yù)調(diào)制LPFcosctAm2到 L電平變換預(yù)調(diào)制LPFBmsinct已調(diào)信號(hào)輸出y(t)串 / 并變換(a)(b)L到 2電平變換多電平判決LPF定時(shí)恢復(fù)L到 2電平變換多電平判決LPF載波恢復(fù)并 / 串變換nQAM高的頻帶利用率是犧牲抗干擾性獲得的，因?yàn)殡娖綌?shù)越多，則星座點(diǎn)數(shù)越多，電平間隔越小，一點(diǎn)小的干擾

4、就會(huì)引起誤碼，把某個(gè)相位點(diǎn)判斷成相鄰另一相位點(diǎn)，造成解調(diào)出的數(shù)字信息出錯(cuò).因此不是電平數(shù)越多越好。3 幅度相位混合調(diào)制 n 幅度相位混合調(diào)制（APK，Amplitude Phase Keying）就是用基帶信號(hào)同時(shí)控制載波的振幅和相位變化的一種數(shù)字調(diào)制方式，這種方式既可提高頻帶的利用率，又可獲得較高的效率。例如對(duì)于4DPSK信號(hào)若采用兩種電平幅度，則可得到8種狀態(tài)，頻帶利用率提高了一倍。 式中g(shù)(t)是寬度為TS的單個(gè)矩形脈沖)cos()()(0nnsntnTtgatSNNnPPPaaaa概率為概率為概率為2121MMnPPP2121概率為概率為概率為n則APK信號(hào)的可能狀態(tài)數(shù)為NM。上式還可

5、改寫成另一種形式n式中 An=ancosn，Bn=-ansinn。 tnTtgatnTtgatSnnsnnnsn00sinsin)(coscos)()(tnTtgBtnTtgAnsnnsn00sin)(cos)(n由上面式子可以看出，上面式子可以看出，APKAPK信號(hào)可看成是兩個(gè)信號(hào)可看成是兩個(gè)正交調(diào)制信號(hào)之和。由這個(gè)意義上說，前面介正交調(diào)制信號(hào)之和。由這個(gè)意義上說，前面介紹的正交幅度調(diào)制紹的正交幅度調(diào)制QAMQAM信號(hào)也是信號(hào)也是APKAPK信號(hào)的一種信號(hào)的一種。16QAM16QAM信號(hào)矢量端點(diǎn)圖如下圖所示，它是利用信號(hào)矢量端點(diǎn)圖如下圖所示，它是利用了了三個(gè)不同的幅值和三個(gè)不同的幅值和121

6、2個(gè)不同的相位來對(duì)應(yīng)個(gè)不同的相位來對(duì)應(yīng)1616個(gè)不同的狀態(tài)個(gè)不同的狀態(tài)。 16QAM信號(hào)信號(hào)n三個(gè)幅值1212個(gè)不同的相位個(gè)不同的相位n3X4=123X4=125 最小頻移鍵控（MSK）n利用頻率選擇法產(chǎn)生的FSK信號(hào)，一般情況下，在頻率轉(zhuǎn)換點(diǎn)上的相位是不連續(xù)的，使信號(hào)功率譜產(chǎn)生很大的旁瓣分量，帶限后會(huì)引起包絡(luò)起伏。為了克服上述缺點(diǎn)，出現(xiàn)了FSK信號(hào)的相位始終保持連續(xù)變化的調(diào)制方式，稱為相位連續(xù)的頻移鍵控。相位連續(xù)的FSK信號(hào))(cos)cos()(00d0ttAttAtS 本 章 小 結(jié) 信號(hào)經(jīng)調(diào)制后再傳輸?shù)姆绞椒Q為頻帶傳輸。在數(shù)信號(hào)經(jīng)調(diào)制后再傳輸?shù)姆绞椒Q為頻帶傳輸。在數(shù)據(jù)通信中采用的是數(shù)字

7、調(diào)制，實(shí)現(xiàn)數(shù)字調(diào)制的方法有據(jù)通信中采用的是數(shù)字調(diào)制，實(shí)現(xiàn)數(shù)字調(diào)制的方法有幅度調(diào)制、頻率調(diào)制、相位調(diào)制等。幅度調(diào)制、頻率調(diào)制、相位調(diào)制等。 幅度調(diào)制利用數(shù)字基帶信號(hào)控制載波的幅度來幅度調(diào)制利用數(shù)字基帶信號(hào)控制載波的幅度來傳送信息。常用的幅度調(diào)制方式有二進(jìn)制振幅鍵控調(diào)傳送信息。常用的幅度調(diào)制方式有二進(jìn)制振幅鍵控調(diào)制（制（2ASK）、多進(jìn)制振幅鍵控調(diào)制（）、多進(jìn)制振幅鍵控調(diào)制（MASK）、雙）、雙邊帶抑制載波調(diào)制（邊帶抑制載波調(diào)制（DSBSC）及正交幅度調(diào)制）及正交幅度調(diào)制（QAM）等。對(duì)于幅度調(diào)制信號(hào)的解調(diào)方法有兩種，）等。對(duì)于幅度調(diào)制信號(hào)的解調(diào)方法有兩種，即相干解調(diào)和非相干解調(diào)。即相干解調(diào)和非相

8、干解調(diào)。 n頻率調(diào)制利用數(shù)字基帶信號(hào)控制載波的頻率來頻率調(diào)制利用數(shù)字基帶信號(hào)控制載波的頻率來傳遞信息。常用的頻率調(diào)制方式有二進(jìn)制頻移傳遞信息。常用的頻率調(diào)制方式有二進(jìn)制頻移鍵控調(diào)制（鍵控調(diào)制（2FSK）、多進(jìn)制頻移鍵控調(diào)制）、多進(jìn)制頻移鍵控調(diào)制（MFSK）及最小頻移鍵控（）及最小頻移鍵控（MSK）等。對(duì)）等。對(duì)于頻率調(diào)制信號(hào)的解調(diào)方法分為相干解調(diào)和非于頻率調(diào)制信號(hào)的解調(diào)方法分為相干解調(diào)和非相干解調(diào)兩類。非相干解調(diào)又包含最佳非相干相干解調(diào)兩類。非相干解調(diào)又包含最佳非相干解調(diào)法、分路濾波法、鑒頻器法、過零檢測(cè)法解調(diào)法、分路濾波法、鑒頻器法、過零檢測(cè)法及差分檢波法等多種方法。及差分檢波法等多種方法。

9、 n相位調(diào)制利用數(shù)字基帶信號(hào)控制載波的相位變相位調(diào)制利用數(shù)字基帶信號(hào)控制載波的相位變化來傳遞信息。常用的相位調(diào)制方式有絕對(duì)移化來傳遞信息。常用的相位調(diào)制方式有絕對(duì)移相的相移鍵控（相的相移鍵控（PSK）和相對(duì)移相的相移鍵控）和相對(duì)移相的相移鍵控（DPSK）。對(duì)于）。對(duì)于PSK信號(hào)采用相干解調(diào)方法，信號(hào)采用相干解調(diào)方法，而而DPSK信號(hào)的解調(diào)方法有極性比較法和相位信號(hào)的解調(diào)方法有極性比較法和相位比較法兩種。比較法兩種。 n為了獲得較好的頻帶利用率和功率利用率，可為了獲得較好的頻帶利用率和功率利用率，可采用幅度相位混合調(diào)制（采用幅度相位混合調(diào)制（APK）方式，即對(duì)載）方式，即對(duì)載波的振幅和相位同時(shí)進(jìn)

10、行數(shù)字調(diào)制的方式，適波的振幅和相位同時(shí)進(jìn)行數(shù)字調(diào)制的方式，適用于高效率的通信方式中用于高效率的通信方式中. . n例1：設(shè)發(fā)送數(shù)字信息為10110010，試分別畫出2ASK,2FSK,2PSK,2DPSK波形示意圖。 數(shù)據(jù)發(fā)送方式分類數(shù)據(jù)發(fā)送方式分類n模擬數(shù)據(jù)用模擬信號(hào)發(fā)送模擬數(shù)據(jù)用模擬信號(hào)發(fā)送 頻譜變換頻譜變換q例如模擬電話例如模擬電話n數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)用數(shù)字信號(hào)發(fā)送數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)用數(shù)字信號(hào)發(fā)送 - 編碼編碼(近距離通信近距離通信才用，遠(yuǎn)距離使用其它三種方式才用，遠(yuǎn)距離使用其它三種方式)n模擬數(shù)據(jù)用數(shù)字信號(hào)發(fā)送模擬數(shù)據(jù)用數(shù)字信號(hào)發(fā)送 - 采樣采樣q例如例如IP電話電話n數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)用模擬信號(hào)發(fā)送數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)用模擬

11、信號(hào)發(fā)送 - 調(diào)制調(diào)制q例如電話撥號(hào)例如電話撥號(hào)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù) - 數(shù)字信號(hào)數(shù)字信號(hào)00110+0正正負(fù)負(fù)正正負(fù)負(fù)正正負(fù)負(fù)二進(jìn)制編碼二進(jìn)制編碼不歸零制編碼不歸零制編碼曼徹斯特編碼曼徹斯特編碼差分曼徹斯特編碼差分曼徹斯特編碼模擬數(shù)據(jù)模擬數(shù)據(jù) - 數(shù)字信號(hào)數(shù)字信號(hào)采樣采樣編碼編碼模擬數(shù)據(jù)模擬數(shù)據(jù)數(shù)字信號(hào)數(shù)字信號(hào)時(shí)間量化時(shí)間量化幅值量化幅值量化采樣間隔采樣間隔Ts 2 fc000001010011100101110111數(shù)字?jǐn)?shù)字信道信道解碼解碼恢復(fù)恢復(fù)模擬數(shù)據(jù)模擬數(shù)據(jù)數(shù)字信號(hào)數(shù)字信號(hào)數(shù)字信號(hào)數(shù)字信號(hào)模擬數(shù)據(jù)模擬數(shù)據(jù)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù) - 模擬信號(hào)模擬信號(hào)n載波載波f(t) = Am Cos(Wmt + m)n調(diào)制方法調(diào)制方法q調(diào)幅，用兩個(gè)幅度不同的