第7章 數(shù)字頻帶傳輸

第七章數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)通信原理二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理

二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的性能比較多進(jìn)制數(shù)字頻帶調(diào)制原理Content

多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能7.1二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理調(diào)制：用基帶信號改變載波的一個或某幾個參量，使載波參量隨基帶信號的變化而變化。模擬調(diào)制：對載波信號的參量進(jìn)行連續(xù)調(diào)制，在接收端則對調(diào)制參量連續(xù)估值。數(shù)字調(diào)制：對載波信號的一個或某幾個參量進(jìn)行離散變換，用其離散狀態(tài)表征基帶信號信息，接收端則對信號參量進(jìn)行離散估值。數(shù)字調(diào)制方式二（多）進(jìn)制振幅鍵控（2ASK）調(diào)制二（多）進(jìn)制移頻鍵控（2FSK）調(diào)制二（多）進(jìn)制移相鍵控（2PSK）調(diào)制7.1二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理s(t)s(t)s(t)ttt011001100101t2ASK(a)2FSKtt2PSK0f1f2f2f1π0π(c)(b)正弦載波的三種鍵控波形(a)振幅鍵控；(b)移頻鍵控；(c)移相鍵控。幾中基本的調(diào)制信號示意圖7.1二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理1、2ASK信號的產(chǎn)生結(jié)論：二進(jìn)制振幅鍵控（2ASK）信號表示為一個單極性矩形脈沖序列與一個正弦型載波相乘發(fā)送的二進(jìn)制符號序列

其中

2ASK信號

7.1二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理（1）2ASK信號的時域波形2ASK信號的時間波形隨二進(jìn)制基帶信號通斷變化，所以又稱為通斷鍵控信號（OOK信號）單極性矩形脈沖序列t1111000s(t)tt載波信號2ASK信號7.1二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理（2）2ASK信號產(chǎn)生的兩種調(diào)制方法：模擬相乘與數(shù)字鍵控乘法器二進(jìn)制不歸零信號cosωct開關(guān)電路數(shù)字鍵控

模擬相乘

7.1二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理7.1二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理（3）2ASK信號解調(diào)的方法：非相干解調(diào)（包絡(luò)檢波）與相干解調(diào)（同步檢測法）非相干解調(diào)(包絡(luò)檢波法)相干解調(diào)(同步檢測法)半波或全波整流器：包絡(luò)檢波器低通濾波器：輸出信號是恢復(fù)后的基帶信號抽樣判決器：通過積分，抽樣和判決，再生成基帶信號，去掉傳輸中疊加的干擾和噪聲包絡(luò)檢波器抽樣判決器全波整流器低通濾波器帶通濾波器定時脈沖輸出7.1二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理非相干解調(diào)(包絡(luò)檢波法)非相干解調(diào)過程的時間波形單極性矩形脈沖序列調(diào)制信號整流信號低通濾波器輸出信號抽樣判決器輸出信號110100010017.1二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理（3）2ASK信號解調(diào)的方法：非相干解調(diào)（包絡(luò)檢波）與相干解調(diào)（同步檢測法）非相干解調(diào)(包絡(luò)檢波法)相干解調(diào)(同步檢測法)7.1二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理相干解調(diào)(同步檢波法)解調(diào)原理：將已調(diào)信號e(t)與相干載波c(t)在相乘器中相乘，然后由低通濾波器輸出所需的基帶波形。抽樣判決器相乘器低通濾波器帶通濾波器定時脈沖輸出c(t)解調(diào)假設(shè)相乘器輸出

低通濾波器濾除低通濾波器輸出

KC為低通濾波器的電壓傳輸系數(shù)相干條件滿足相干條件下，相干檢測器的輸出為相干解調(diào)(同步檢波法)抽樣判決器相乘器低通濾波器帶通濾波器定時脈沖輸出e(t)相干解調(diào)條件：接收端必須提供一個與2ASK信號的載波保持同頻同相的相干載波，否則將會造成解調(diào)后的波形失真。相干載波一般可通過窄帶濾波或鎖相環(huán)路來提取。7.1二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理相干解調(diào)(同步檢波法)

e2ASK(t)的功率譜密度為P2ASK(f)s(t)的功率譜密度為Ps(f)推導(dǎo)Ps(f)2ASK調(diào)制信號

頻譜

設(shè)功率譜密度

7.1二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理2頻域分析2ASK信號的功率譜密度推導(dǎo)二進(jìn)制基帶信號s(t)是單極性隨機(jī)矩形脈沖，其功率譜密度Ps(f)為式中矩形波頻譜：對于所有的m≠0的整數(shù)，有G(mfs)=0因此7.1二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理推導(dǎo)假設(shè)P＝1/2，則g(t)的頻譜因此

連續(xù)譜

離散譜7.1二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理結(jié)論：二進(jìn)制振幅鍵控信號的功率譜密度由離散譜和連續(xù)譜兩部分組成。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，帶寬則是基帶波形的兩倍，B2ASK=2B=2fs。傳輸2ASK信號所需頻帶0fs2fs-fs-2fsPs(f)fs-f00fcfc＋fsPE(f)－fc7.1二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理2頻域分析2ASK信號的功率譜密度2頻域分析對頻域進(jìn)行分析的目的之一：確定信號的帶寬

——譜零點帶寬

——以主瓣寬度為度量單邊功率譜的譜零帶寬為：Rc為二進(jìn)制碼元速率，與二進(jìn)制序列的信息傳輸速率（比特率）數(shù)值上相等。7.1二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理7.1.2二進(jìn)制頻移鍵控（2FSK）1、時域分析二進(jìn)制頻移鍵控信號可以看成是兩個不同載波的二進(jìn)制振幅鍵控信號的疊加。若二進(jìn)制基帶信號的1符號對應(yīng)于載波頻率f1，0符號對應(yīng)于載波頻率f2，則二進(jìn)制移頻鍵控信號的時域表達(dá)式為7.1二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理其中

g(t)為單個矩形脈沖，脈寬為Tsψn，θn分別是第n個信號碼元的初相位（1）2FSK信號產(chǎn)生的兩種調(diào)制方法：模擬調(diào)頻數(shù)字鍵控通過基帶信號控制振蕩器中的某一元件數(shù)值(例如電容量的大小)來得到不同頻率的信號，它產(chǎn)生的兩個頻率f1和f2在轉(zhuǎn)換時刻的相位是連續(xù)的，故這種2FSK信號稱為相位連續(xù)的2FSK信號。模擬調(diào)頻

模擬調(diào)頻器二進(jìn)制不歸零信號7.1.2二進(jìn)制移頻鍵控（2FSK）1、時域分析7.1二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理由于兩個頻率來自兩個振蕩源，所以在f1與f2之間的轉(zhuǎn)換瞬間相位不連續(xù)。這種方法產(chǎn)生的2FSK信號稱為相位不連續(xù)的2FSK信號，或相位離散的2FSK信號。數(shù)字鍵控

反相器振蕩器1f1振蕩器2f2選通開關(guān)選通開關(guān)相加器基帶信號7.1二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理（1）2FSK信號產(chǎn)生的兩種調(diào)制方法：模擬調(diào)頻數(shù)字鍵控7.1二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理輸入序列s(t)載波f1e1(t)e2(t)調(diào)制信號110111000/s(t)載波f2常用解調(diào)方法：非相干解調(diào)相干解調(diào)其它解調(diào)方法鑒頻法過零檢測法差分檢波法7.1二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理（2）2FSK信號產(chǎn)生的解調(diào)方法：抽樣判決器：判定哪一個輸入樣值大，此時可以不專門設(shè)置門限電平包絡(luò)檢波器包絡(luò)檢波器抽樣判決器帶通濾波器ω1帶通濾波器ω2定時脈沖輸出最佳非相干解調(diào)

7.1二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理（2）2FSK信號產(chǎn)生的解調(diào)方法：tA(t)f1f2f1tatbtctdtetftg7.1二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理常用解調(diào)方法：非相干解調(diào)相干解調(diào)其它解調(diào)方法鑒頻法過零檢測法差分檢波法7.1二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理（2）2FSK信號產(chǎn)生的解調(diào)方法：7.1二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理（2）2FSK信號產(chǎn)生的解調(diào)方法：低通濾波器低通濾波器抽樣判決器帶通濾波器ω1帶通濾波器ω2定時脈沖輸出相乘器相乘器常用解調(diào)方法：非相干解調(diào)相干解調(diào)其它解調(diào)方法鑒頻法過零檢測法差分檢波法7.1二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理（2）2FSK信號產(chǎn)生的解調(diào)方法：其它解調(diào)方法——過零檢測法該序列與頻率變化相對應(yīng)，代表著調(diào)頻波的過零點低通濾波器濾除高次諧波得到F-A帶通濾波器限幅微分整流ui(t)a脈沖展寬低通bcdef基本思想：數(shù)字調(diào)頻波的過零點數(shù)隨不同載頻而異，故檢出零點數(shù)可以得到關(guān)于頻率的差異abcdef7.1.2二進(jìn)制移頻鍵控（2FSK）2、頻域分析7.1二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理（1）相位離散的2FSK信號（2）相位連續(xù)的2FSK信號相位離散的2FSK信號相位離散的二進(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加功率譜密度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。推導(dǎo)2FSK信號的頻譜ψn和θn分別代表第n個信號碼元的初始相位。通?？闪瞀譶和θn為零頻譜相位離散的2FSK調(diào)制信號令兩路二進(jìn)制數(shù)字基帶信號相位離散的2FSK信號頻譜根據(jù)2ASK信號功率譜密度的表示式，可得2FSK信號功率譜密度的表示式相位離散的2FSK信號推導(dǎo)假設(shè)P＝1/2，則g(t)的頻譜因此

連續(xù)譜

離散譜相位離散的2FSK信號頻譜分析圖中a曲線對應(yīng)的f1＝f0+fs，f2＝f0-fs，曲線b對應(yīng)的f1=f0+0.4fs，f2＝f0-0.4fs。f0=（f1+f2）/2結(jié)論見187頁2fs0.8fsff0f0＋fsf0-fsf0＋2fsf0-2fsPe(f)（單邊譜）ab7.1.3二進(jìn)制移相鍵控（2PSK）在二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制中，當(dāng)正弦載波的相位隨二進(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(2PSK)信號。通常用已調(diào)信號載波的0°表示二進(jìn)制數(shù)字基帶信號的1已調(diào)信號載波的180°表示二進(jìn)制數(shù)字基帶信號的01、則二進(jìn)制移相鍵控信號的時域表達(dá)式為7.1二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理7.1.3二進(jìn)制移相鍵控（2PSK）1、時域表達(dá)式7.1二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理若用?(n)表示第n個符號的絕對相位，則有7.1.3二進(jìn)制移相鍵控（2PSK）7.1二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理二進(jìn)制移相鍵控信號的時間波形1001tA-ATS式中：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，稱為二進(jìn)制絕對移相方式。7.1.3二進(jìn)制移相鍵控（2PSK）二進(jìn)制移相鍵控信號的典型時間波形如圖所示。0π000ππ7.1二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理2、2PSK產(chǎn)生（a）模擬乘法器（b）數(shù)據(jù)相位選擇器+模擬帶通濾波器（鍵控法）7.1.3二進(jìn)制移相鍵控（2PSK）7.1二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理2PSK信號的解調(diào)通常都是采用相干解調(diào)3、2PSK解調(diào)2PSK信號的解調(diào)原理圖7.1.3二進(jìn)制移相鍵控（2PSK）7.1二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理帶通濾波器鑒相器輸入數(shù)據(jù)輸出抽樣判決器本地載波

輸出判決器抽樣LPF相乘器BPF位定時dcbatcwcos)(0te7.1二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理

輸出判決器抽樣LPF相乘器BPF位定時dcbatcwcos)(0te7.1二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理4、頻域分析7.1.3二進(jìn)制移相鍵控（2PSK）7.1二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理s(t)是二進(jìn)制雙極性非歸零矩形脈沖序列，與基帶信號為雙極性非歸零矩形脈沖時的2ASK信號的表達(dá)式完全相同。求2PSK信號的功率譜密度的方法與求2ASK信號功率譜密度方法相同。頻譜功率譜密度調(diào)制信號代入基帶信號功率譜密度s(t)是二進(jìn)制雙極性非歸零矩形脈沖序列若概率P＝1/2g(t)的頻譜因此

連續(xù)譜

離散譜

連續(xù)譜結(jié)論：一般情況下二進(jìn)制移相鍵控信號的功率譜密度由離散譜和連續(xù)譜所組成，帶寬是基帶信號帶寬的兩倍。當(dāng)二進(jìn)制基帶信號的“1”符號和“0”符號出現(xiàn)概率相等時，則不存在離散譜。相當(dāng)于抑制載波雙邊帶調(diào)制信號

傳輸2PSK信號所需頻帶Ts/40PE(f)fs-fs2fb4、頻域分析7.1.3二進(jìn)制移相鍵控（2PSK）7.1二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理結(jié)論：①2PSK信號是用載波相位的絕對值來表示數(shù)字信息的，所以又稱為絕對移相。②相干解調(diào)時，接收端的本地載波必須與發(fā)送載波同頻同相。③若本地載波產(chǎn)生180°倒相時解調(diào)出的數(shù)字基帶信號將全部出錯，即出現(xiàn)“倒π”現(xiàn)象。7.1.3二進(jìn)制移相鍵控（2PSK）7.1二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理7.1.4二進(jìn)制差分移相鍵控（2DPSK）

2DPSK信號是利用已調(diào)信號的前后碼元相位的相對變化表示二進(jìn)制數(shù)字消息1或0的。則：設(shè)前后碼元載波的相位差：7.1二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理信號DPSK20π000ππ7.1.4二進(jìn)制差分移相鍵控（2DPSK）7.1二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理1.調(diào)制方式

2DPSK信號可以通過在2PSK調(diào)制系統(tǒng)前加一級差分編碼電路來得到。7.1.4二進(jìn)制差分移相鍵控（2DPSK）7.1二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理模擬調(diào)制乘法器差分碼碼型變換1.調(diào)制方式（D觸發(fā)器上升沿觸發(fā)）7.1.4二進(jìn)制差分移相鍵控（2DPSK）7.1二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理模擬調(diào)制數(shù)字鍵控乘法器查分碼碼型變換cosωct開關(guān)電路180°移相0π碼變換絕對碼轉(zhuǎn)換為到相對碼參考2、2DPSK信號調(diào)制波形圖7.1.4二進(jìn)制差分移相鍵控（2DPSK）7.1二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理由上可以看出，2DPSK信號的實現(xiàn)方法可以采用：首先對二進(jìn)制數(shù)字基帶信號進(jìn)行差分編碼，將絕對碼表示二進(jìn)制信息變換為用相對碼表示二進(jìn)制信息，然后再進(jìn)行絕對調(diào)相，從而產(chǎn)生二進(jìn)制差分相位鍵控信號。7.1.4二進(jìn)制差分移相鍵控（2DPSK）7.1二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理對2DPSK信號進(jìn)行相干解調(diào)，恢復(fù)出相對碼，再通過碼反變換器變換為絕對碼，從而恢復(fù)出發(fā)送的二進(jìn)制數(shù)字信息。在解調(diào)過程中，若相干載波產(chǎn)生相位模糊，使得解調(diào)出的相對碼產(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，從而解決了載波相位模糊度的問題。帶通濾波器×2DPSK低通濾波器數(shù)據(jù)輸出抽樣判決器本地載波碼反變換器7.1.4二進(jìn)制差分移相鍵控（2DPSK）7.1二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理3.解調(diào)方式（1）相干解調(diào)3.解調(diào)方式（1）相干解調(diào)

判決器抽樣低通相乘器帶通二進(jìn)制信息位定時2DPSK信號碼反變換fedcba參考7.1二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理參考3.解調(diào)方式（1）相干解調(diào)

判決器抽樣低通相乘器帶通二進(jìn)制信息位定時2DPSK信號差分譯碼fedcba7.1二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理直接比較前后碼元的相位差，從而恢復(fù)發(fā)送的二進(jìn)制數(shù)字信息。特點:無需專門的相干載波——是一種實用的方法需要一精確延遲電路——設(shè)備代價帶通濾波器×2DPSK低通濾波器數(shù)據(jù)輸出抽樣判決器延遲TSabcde定時脈沖3.解調(diào)方式（2）差分相干解調(diào)7.1二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理（2）差分相干解調(diào)7.1二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理（2）差分相干解調(diào)7.1二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理2PSK與2DPSK信號有相同的功率譜2PSK信號及2DSPK信導(dǎo)的表達(dá)式可統(tǒng)一表示為因此

傳輸2PSK(2DPSK)信號所需頻帶Ts/40PE(f)fs-fs2fb7.1二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理小結(jié)：（1）在2DPSK的相干解調(diào)過程中，若解調(diào)端的本地載波出現(xiàn)180°倒相時，系統(tǒng)的輸出只在倒相的那一位出現(xiàn)錯碼，而不會出現(xiàn)成串錯碼。同學(xué)們可自行畫出波形圖驗證。（2）在2DPSK的差分相干解調(diào)中，由于不需要用本地載波參與解調(diào)，因此避免了“倒π”現(xiàn)象。2DPSK系統(tǒng)是一種實用的數(shù)字調(diào)相系統(tǒng)，但其抗加性白噪聲性能比2PSK的要差。Thanks通信原理二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理

二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的性能比較多進(jìn)制數(shù)字頻帶調(diào)制原理Content

多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能7.2二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能在數(shù)字通信系統(tǒng)中，信號的傳輸過程會受到各種干擾，從而影響對信號的恢復(fù)。對2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK系統(tǒng)的抗噪聲性能進(jìn)行深入的分析。系統(tǒng)克服加性噪聲影響的能力衡量數(shù)字通信系統(tǒng)抗噪聲性能的重要指標(biāo)是誤碼率.分析二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能，得出誤碼率與信噪比之間的數(shù)學(xué)關(guān)系。幾點假設(shè)：1、1、0等概率，即P=1/22、各類二進(jìn)制鍵控信號具有相同的信號平均能量Eb3、接收帶通濾波器的帶寬為B=1/Ts4、碼元間隔Ts為載波的整數(shù)倍。7.2二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能7.2.1二進(jìn)制振幅鍵控(2ASK)系統(tǒng)的抗噪聲性能對二進(jìn)制振幅鍵控信號可采用包絡(luò)檢波法進(jìn)行解調(diào)，也可以采用同步檢測法進(jìn)行解調(diào)。但兩種解調(diào)器結(jié)構(gòu)形式不同，因此分析方法也不同。下面將分別針對兩種解調(diào)方法進(jìn)行分析。7.2二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能1、相干解調(diào)7.2.1二進(jìn)制振幅鍵控(2ASK)系統(tǒng)的抗噪聲性能7.2二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能n(t)為窄帶高斯噪聲，其均值為零，方差為σn2，且可表示為1、相干解調(diào)（1）通過信道，給解調(diào)器的輸入端發(fā)送“1”

發(fā)送“0”7.2.1二進(jìn)制振幅鍵控(2ASK)系統(tǒng)的抗噪聲性能7.2二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能1、相干解調(diào)發(fā)送“1”

發(fā)送“0”（2）與相干載波cosωct相乘后（低通濾波器的輸入端）的波形z(t)為：7.2.1二進(jìn)制振幅鍵控(2ASK)系統(tǒng)的抗噪聲性能7.2二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能（3）通過低通濾波器1、相干解調(diào)發(fā)送“1”

發(fā)送“0”發(fā)送“1”

發(fā)送“0”7.2.1二進(jìn)制振幅鍵控(2ASK)系統(tǒng)的抗噪聲性能7.2二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能式中，a為信號成分，nc(t)為低通型高斯噪聲，其均值為零，方差為σ2n。1、相干解調(diào)發(fā)送“1”符號時的抽樣值x=a+nc的一維概率密度函數(shù)f1(x)為7.2.1二進(jìn)制振幅鍵控(2ASK)系統(tǒng)的抗噪聲性能7.2二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能1、相干解調(diào)發(fā)送“0”符號時的抽樣值x=nc的一維概率密度函數(shù)f0(x)為7.2.1二進(jìn)制振幅鍵控(2ASK)系統(tǒng)的抗噪聲性能7.2二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能設(shè)判決門限為b，則：（1）將1錯判為0的概率為：（2）將0錯判為1的概率為：（3）總誤碼率為：7.2二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能7.2二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能b*為最佳判決門限1、相干解調(diào)當(dāng)發(fā)送的二進(jìn)制符號“1”和“0”等概出現(xiàn)，即P(1)=P(0)時，得最佳判決門限：上式說明，當(dāng)發(fā)送的二進(jìn)制符號“1”和“0”等概時，最佳判決門限為信號抽樣值（a）的二分之一。7.2.1二進(jìn)制振幅鍵控(2ASK)系統(tǒng)的抗噪聲性能7.2二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能當(dāng)發(fā)送的二進(jìn)制符號“1”和“0”等概，且判決門限取時，對2ASK信號采用同步檢測法進(jìn)行解調(diào)時的誤碼率Pe為為信噪比7.2二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能2、非相干解調(diào)包絡(luò)檢波法解調(diào)過程不需要相干載波，比較簡單。包絡(luò)檢波法的系統(tǒng)性能分析模型如下圖所示。7.2.1二進(jìn)制振幅鍵控(2ASK)系統(tǒng)的抗噪聲性能7.2二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能接收端帶通濾波器的輸出波形與相干檢測法的相同，即2、非相干解調(diào)發(fā)送“1”

發(fā)送“0”包絡(luò)檢波器能檢測出輸入波形包絡(luò)的變化。包絡(luò)檢波器輸出波形V(t)可進(jìn)一步表示為7.2.1二進(jìn)制振幅鍵控(2ASK)系統(tǒng)的抗噪聲性能7.2二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能當(dāng)發(fā)送“1”符號時，包絡(luò)檢波器的輸出波形V(t)為在kTs時刻包絡(luò)檢波器輸出波形的抽樣值為當(dāng)發(fā)送“0”符號時，包絡(luò)檢波器的輸出波形V(t)為發(fā)送“1”符號發(fā)送“0”符號7.2二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能發(fā)送“1”符號時的抽樣值是廣義瑞利型隨機(jī)變量；發(fā)送“0”符號時的抽樣值是瑞利型隨機(jī)變量，它們的一維概率密度函數(shù)分別為2、非相干解調(diào)Rice分布Relly分布式中，σ2n為窄帶高斯噪聲n(t)的方差。7.2.1二進(jìn)制振幅鍵控(2ASK)系統(tǒng)的抗噪聲性能7.2二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能2、非相干解調(diào)7.2.1二進(jìn)制振幅鍵控(2ASK)系統(tǒng)的抗噪聲性能7.2二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能2、非相干解調(diào)在V=a附近，可進(jìn)一步近似為：下面利用f1和f0的表達(dá)式，來求解包絡(luò)檢波的誤比特率Pe7.2.1二進(jìn)制振幅鍵控(2ASK)系統(tǒng)的抗噪聲性能7.2二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能2、非相干解調(diào)判決規(guī)則：若樣值V>判決門限b，則判決接收為“1”；若樣值V<判決門限b，則判決接收為“0”；7.2.1二進(jìn)制振幅鍵控(2ASK)系統(tǒng)的抗噪聲性能7.2二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能2、非相干解調(diào)若發(fā)送“１”符號的概率為P(1)，發(fā)送“０”符號的概率為P(0)，則系統(tǒng)的總誤碼率Pe為Pe=P(1)P(0/1)+P(0)P(1/0)7.2二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能2、非相干解調(diào)P(1)=P(0)時，要使誤碼率最低，則要把門限電平b取在f1和f0的交點bopt處，此時陰影面積最小結(jié)論：大信噪比的條件下b*=a/2，即最佳門限電平值為信號幅度的1/27.2二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能2、非相干解調(diào)因此在大信噪比和最佳門限情況下，可得誤比特率為：式子表明：包絡(luò)檢波的誤比特率Pe在大信噪比和最佳門限時，將隨信噪比的增加按指數(shù)規(guī)律下降。7.2二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能7.2.2二進(jìn)制移頻鍵控(2FSK)系統(tǒng)的誤比特率對2FSK信號解調(diào)同樣可以采用同步檢測法（相干解調(diào)）和包絡(luò)檢波法（非相干解調(diào)），下面分別對兩種方法的解調(diào)性能進(jìn)行分析。1.同步檢測法的系統(tǒng)性能

假定在（0,Ts)時間內(nèi)發(fā)送的是“1”，則進(jìn)入抽樣判決器進(jìn)行比較的兩路波形分別為7.2二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能1.同步檢測法的系統(tǒng)性能7.2.2二進(jìn)制移頻鍵控(2FSK)系統(tǒng)的誤比特率7.2二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能1判為0的錯誤概率為：0判為1的概率與此完全相同！1.同步檢測法的系統(tǒng)性能7.2.2二進(jìn)制移頻鍵控(2FSK)系統(tǒng)的誤比特率7.2二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能若等概率發(fā)送1和發(fā)送0，則總誤碼率為在大信噪比時，1.同步檢測法的系統(tǒng)性能7.2.2二進(jìn)制移頻鍵控(2FSK)系統(tǒng)的誤比特率7.2二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能2.包絡(luò)檢波法（非相干解調(diào)）的系統(tǒng)性能LPFLPF7.2.2二進(jìn)制移頻鍵控(2FSK)系統(tǒng)的誤比特率7.2二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能2FSK信號采用包絡(luò)檢波法解調(diào)性能分析模型與同步檢測法解調(diào)相同，若在(0，Ts)發(fā)送“1”信號，則上下支路兩個帶通濾波器的輸出波形y1(t)和y2(t)分別為2.包絡(luò)檢波法（非相干解調(diào)）的系統(tǒng)性能發(fā)送“1”符號發(fā)送“0”符號7.2.2二進(jìn)制移頻鍵控(2FSK)系統(tǒng)的誤比特率7.2二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能發(fā)送“1”符號發(fā)送“0”符號2.包絡(luò)檢波法（非相干解調(diào)）的系統(tǒng)性能發(fā)1時，兩路包絡(luò)檢波器輸出：7.2.2二進(jìn)制移頻鍵控(2FSK)系統(tǒng)的誤比特率7.2二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能2.包絡(luò)檢波法（非相干解調(diào)）的系統(tǒng)性能大信噪比時，可得2FSK信號包絡(luò)檢波法解調(diào)時系統(tǒng)總的誤碼率Pe為7.2.2二進(jìn)制移頻鍵控(2FSK)系統(tǒng)的誤比特率7.2二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能2.包絡(luò)檢波法（非相干解調(diào)）的系統(tǒng)性能

在大信噪比條件下，2FSK信號采用包絡(luò)檢波法解調(diào)性能與同步檢測法解調(diào)性能接近，同步檢測法設(shè)備復(fù)雜。7.2.2二進(jìn)制移頻鍵控(2FSK)系統(tǒng)的誤比特率7.2二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能7.2.3二進(jìn)制移相鍵控(2PSK)系統(tǒng)的誤比特率在二進(jìn)制移相鍵控方式中，有絕對調(diào)相（PSK）和相對調(diào)相（DPSK）兩種調(diào)制方式相應(yīng)的解調(diào)方法有相干解調(diào)和差分相干解調(diào)下面分別討論相干解調(diào)和差分相干解調(diào)系統(tǒng)的抗噪聲性能。7.2二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能1.2PSK相干解調(diào)系統(tǒng)性能2PSK信號的解調(diào)通常都是采用相干解調(diào)方式(又稱為極性比較法)，其性能分析模型如下圖所示。7.2.3二進(jìn)制移相鍵控(2PSK)系統(tǒng)的誤比特率7.2二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能低通濾波器輸出端x(t):1.2PSK相干解調(diào)系統(tǒng)性能發(fā)送“1”符號發(fā)送“0”符號此時，最佳門限電平為0（發(fā)送“1”和“0”概率相等）7.2.3二進(jìn)制移相鍵控(2PSK)系統(tǒng)的誤比特率7.2二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能7.2.3二進(jìn)制移相鍵控(2PSK)系統(tǒng)的誤比特率7.2二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能由于nc(t)是均值為0，方差為的高斯噪聲，所以x(t)的一維概率密度函數(shù)為：發(fā)送“1”時發(fā)送“0”時7.2.3二進(jìn)制移相鍵控(2PSK)系統(tǒng)的誤比特率7.2二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能發(fā)“1”錯判為“0”的概率為：發(fā)“0”錯判為“1”的概率為：故2PSK總的誤碼率為：2.2DPSK差分相干解調(diào)系統(tǒng)性能2DPSK信號差分相干解調(diào)方式也稱為相位比較法，其性能分析模型如下圖所示。7.2.3二進(jìn)制移相鍵控(2PSK)系統(tǒng)的誤比特率7.2二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能2.2DPSK差分相干解調(diào)系統(tǒng)性能7.2.3二進(jìn)制移相鍵控(2PSK)系統(tǒng)的誤比特率7.2二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能3.2DPSK相干解調(diào)系統(tǒng)性能7.3

二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的性能比較在數(shù)字通信中，誤碼率是衡量數(shù)字通信系統(tǒng)的重要指標(biāo)之一。上一節(jié)我們對各種二進(jìn)制數(shù)字通信系統(tǒng)的抗噪聲性能進(jìn)行了詳細(xì)的分析。下面我們將對二進(jìn)制數(shù)字通信系統(tǒng)的誤碼率性能、頻帶利用率、對信道的適應(yīng)能力等方面的性能做進(jìn)一步的比較。誤碼率二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制方式有2ASK、2FSK、2PSK及2DPSK，每種數(shù)字調(diào)制方式又有相干解調(diào)方式和非相干解調(diào)方式。下表列出了各種二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的誤碼率Pe與輸入信噪比r的數(shù)學(xué)關(guān)系。7.3

二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的性能比較二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的誤碼率公式一覽表7.3

二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的性能比較調(diào)制方式相干解調(diào)非相干解調(diào)2ASK2FSK2PSK2DPSK橫向比較：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)方式的誤碼率?？v向比較：在誤碼率Pe一定的情況下，2PSK/2FSK/2ASK系統(tǒng)所需要的信噪比關(guān)系為7.3

二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的性能比較誤碼率Pe與信噪比r的關(guān)系曲線7.3

二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的性能比較Pe=10-5時2ASK、2FSK和2PSK所需要的信噪比方式信噪比倍分貝2ASK36.415.62FSK18.212.62PSK9.19.6r=10時2ASK、2FSK、2PSK的誤碼率方式誤碼率相干解調(diào)（好）非相干解調(diào)2ASK1.26×10-24.1×10-2

2FSK7.9×10-4

3.37×10-32PSK3.9×10-62.27×10-5

7.3

二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的性能比較雖然相干檢測的性能優(yōu)于非相干檢測，但是相干檢測系統(tǒng)要求參考信號和接收信號之間保持嚴(yán)格的載波同步，這增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性。所以通常在質(zhì)量要求較高的數(shù)字通信中才采用相干解調(diào)7.3

二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的性能比較

2.頻帶寬度若傳輸?shù)拇a元時間寬度為Ts，則2ASK系統(tǒng)和2PSK(2DPSK)系統(tǒng)的頻帶寬度近似為2/Ts，即

2ASK系統(tǒng)和2PSK(2DPSK)系統(tǒng)具有相同的頻帶寬度。

2FSK系統(tǒng)的頻帶寬度近似為

大于2ASK系統(tǒng)或2PSK系統(tǒng)的頻帶寬度。因此，從頻帶利用率上看，2FSK系統(tǒng)的頻帶利用率最低。7.3

二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的性能比較例題設(shè)發(fā)送的二進(jìn)制信息為10101，碼元速率為1200B：（1）當(dāng)載波頻率為2400Hz時，試分別畫出2ASK、2PSK、2DPSK（2）2FSK的兩個載波頻率分別為1200Hz和2400Hz時，畫出其波形（3）計算2ASK、2PSK、2DPSK和2FSK信號的帶寬和頻帶利用率7-5設(shè)某2PSK傳輸系統(tǒng)的碼元速率為1200B，載波頻率為2400Hz，發(fā)送數(shù)字信息為0100110：（1）畫出2PSK信號調(diào)制器原理框圖，并畫出2PSK信號的時間波形（2）若采用相干解調(diào)方式進(jìn)行解調(diào)，試畫出各點時間波形（3）若發(fā)送“0”和“1”的概率分別為0.6和0.4，試求出該2PSK信號的功率譜密度表示式作業(yè)7-17-67-9概述、二進(jìn)制數(shù)字頻帶調(diào)制

二進(jìn)制鍵控信號的誤比特率二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的性能比較多進(jìn)制數(shù)字頻帶調(diào)制Content10.5

多進(jìn)制數(shù)字頻帶調(diào)制二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)是數(shù)字通信系統(tǒng)最基本的方式，具有較好的抗干擾能力。由于二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)頻帶利用率較低，使其在實際應(yīng)用中受到一些限制。在信道頻帶受限時為了提高頻帶利用率，通常采用多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)。其代價是增加信號功率和實現(xiàn)上的復(fù)雜性。10.5

多進(jìn)制數(shù)字頻帶調(diào)制什么叫多進(jìn)制（M進(jìn)制）？二進(jìn)制：用一位二進(jìn)制碼編寫為一個符號，每個符號有21種狀態(tài)M進(jìn)制：用M位二進(jìn)制碼編寫為一個符號，每個符號有2M種狀態(tài)？（NO!）M進(jìn)制：用n位二進(jìn)制碼編寫為一個符號(M=2n)，每個符號有M=2n種狀態(tài)10.5

多進(jìn)制數(shù)字頻帶調(diào)制(1)在信息傳輸速率不變的情況下，通過增加進(jìn)制數(shù)M，可以降低碼元傳輸速率，從而減小信號帶寬，節(jié)約頻帶資源，提高系統(tǒng)頻帶利用率。（2）在碼元傳輸速率不變的情況下，通過增加進(jìn)制數(shù)M，可以增大信息傳輸速率，從而在相同的帶寬中傳輸更多的信息量。信息傳輸速率Rb、碼元傳輸速率RB和進(jìn)制數(shù)M之間的關(guān)系10.5

多進(jìn)制數(shù)字頻帶調(diào)制與二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)相類似，若用多進(jìn)制數(shù)字基帶信號去調(diào)制載波的振幅、頻率或相位，則可相應(yīng)地產(chǎn)生多進(jìn)制數(shù)字振幅調(diào)制（MASK）、多進(jìn)制數(shù)字頻率調(diào)制（MFSK）和多進(jìn)制數(shù)字相位調(diào)制（MPSK）。下面分別介紹MASK、MPSK、MQAM（正交幅相鍵控）數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的原理。10.5

多進(jìn)制數(shù)字頻帶調(diào)制10.5.1多進(jìn)制幅度鍵控（MASK）M進(jìn)制數(shù)字振幅調(diào)制信號的載波幅度有M種取值，在每個符號時間間隔Ts內(nèi)發(fā)送M個幅度中的一種幅度的載波信號。M進(jìn)制數(shù)字振幅調(diào)制信號可表示為M進(jìn)制數(shù)字基帶信號與正弦載波相乘的形式，其時域表達(dá)式為10.5

多進(jìn)制數(shù)字頻帶調(diào)制g(t)為基帶信號波形，Ts為符號時間間隔，Mn為幅度值Mn共有M種取值，通?？蛇x擇為Mn∈｛0,1,…,M-1｝若M種取值的出現(xiàn)概率分別為P0，P1，…，PM-1，則10.5

多進(jìn)制數(shù)字頻帶調(diào)制Mn=

0發(fā)送概率為P01,發(fā)送概率為P1M-1,發(fā)送概率為PM-1

……且一種四進(jìn)制數(shù)字振幅調(diào)制信號的時間波形如右圖所示。10.5

多進(jìn)制數(shù)字頻帶調(diào)制由時域表達(dá)式可以看出，M進(jìn)制數(shù)字振幅調(diào)制信號的功率譜與2ASK信號具有相似的形式其譜零點帶寬是M電平基帶信號Mn符號速率的2倍。Rc為M進(jìn)制碼元速率，與M進(jìn)制序列的信息傳輸速率（比特率）數(shù)值上相等。10.5

多進(jìn)制數(shù)字頻帶調(diào)制在信息傳輸速率相同時，碼元傳輸速率降低為2ASK信號的1/log2M倍因此M進(jìn)制數(shù)字振幅調(diào)制信號的帶寬是2ASK信號的1/log2M倍。除了雙邊帶調(diào)制外，多進(jìn)制數(shù)字振幅調(diào)制還有多電平殘留邊帶調(diào)制、多電平相關(guān)編碼單邊帶調(diào)制及多電平正交調(diào)幅等方式。10.5

多進(jìn)制數(shù)字頻帶調(diào)制實現(xiàn)過程：二電平/M電平轉(zhuǎn)換（串/并轉(zhuǎn)換，形成n位并行二進(jìn)制碼Pn）將Pn變換為格雷碼Gn（前向糾錯）再經(jīng)D/A變換器生成M電平信號送入幅度調(diào)制器中。10.5

多進(jìn)制數(shù)字頻帶調(diào)制多進(jìn)制數(shù)字振幅調(diào)制信號的解調(diào)與2ASK信號解調(diào)相似，可以采用相干解調(diào)方式，也可以采用非相干解調(diào)方式。采用相干解調(diào)的原理與2ASK相同（只是解調(diào)后需要將M電平信號再恢復(fù)成二電平信號）MASK相干解調(diào)的誤碼率為：10.5

多進(jìn)制數(shù)字頻帶調(diào)制當(dāng)M取不同值時，M進(jìn)制數(shù)字振幅調(diào)制系統(tǒng)總的誤碼率Pe與信噪比r關(guān)系曲線如下圖所示。24816由此圖可以看出，為了得到相同的誤碼率Pe，所需的信噪比隨M增加而增大。10.5

多進(jìn)制數(shù)字頻帶調(diào)制采用格雷碼時，若信道噪聲不大，則絕大多數(shù)誤判決僅發(fā)生在相鄰電平之間且MASK信號每個碼元包含n=log2M個比特故，誤比特率近似為：誤碼率轉(zhuǎn)換為誤比特率：10.5

多進(jìn)制數(shù)字頻帶調(diào)制10.5.2多進(jìn)制移相鍵控（MPSK）多進(jìn)制數(shù)字相位調(diào)制又稱多相調(diào)制，它是利用載波的多種不同相位來表征數(shù)字信息的調(diào)制方式。多進(jìn)制數(shù)字相位調(diào)制也有絕對相位調(diào)制(MPSK)和差分相位調(diào)制(MDPSK)兩種。在M進(jìn)制數(shù)字相位調(diào)制中，是以載波相位的M種不同取值分別表示數(shù)字信息，因此M進(jìn)制數(shù)字相位調(diào)制信號可以表示為10.5

多進(jìn)制數(shù)字頻帶調(diào)制g(t)——信號包絡(luò)波形，通常為矩形波，幅度為1；Ts——碼元時間寬度；ωc——載波角頻率；M進(jìn)制數(shù)字相位調(diào)制信號也可以表示為正交形式:10.5

多進(jìn)制數(shù)字頻帶調(diào)制為了更清晰的描述MPSK信號，可以將MPSK信號用信號矢量圖來描述。

8PSK信號矢量圖信號點：單位圓上各信號矢量端點信號距離：信號點間的直線距離信號星座圖：信號點的平面分布10.5

多進(jìn)制數(shù)字頻帶調(diào)制最小信號距離(影響已調(diào)信號誤碼性能的重要參數(shù))：111000014PSKQPSKd4psk=2sin(π/4)8PSKd8psk=2sin(π/8)MPSKdMPSK=2sin(π/M)10.5

多進(jìn)制數(shù)字頻帶調(diào)制M進(jìn)制數(shù)字相位調(diào)制信號的功率譜如圖所示，圖中給出了信息速率相同時，2PSK、4PSK和8PSK信號的單邊功率譜。可以看出，M越大，功率譜主瓣越窄，從而頻帶利用率越高。功率譜結(jié)構(gòu)與MASK相同，譜零點帶寬為符號速率的2倍10.5

多進(jìn)制數(shù)字頻帶調(diào)制在M進(jìn)制數(shù)字相位調(diào)制中，四進(jìn)制絕對移相鍵控(4PSK)和四進(jìn)制差分相位鍵控(4DPSK)兩種調(diào)制方式應(yīng)用最為廣泛。下面主要討論4PSK調(diào)制信號的產(chǎn)生原理。產(chǎn)生的方法主要有：相位選擇法

正交調(diào)制法脈沖插入法C10.5

多進(jìn)制數(shù)字頻帶調(diào)制相位選擇法定義：利用載波的四種不同相位來表示數(shù)字信息。由于每一種載波相位代表兩個比特信息，因此每個四進(jìn)制碼元可以用兩個二進(jìn)制碼元的組合來表示。兩個二進(jìn)制碼元中的前一比特用a表示，后一比特用b表示，則雙比特ab與載波相位的關(guān)系如表所示。10.5

多進(jìn)制數(shù)字頻帶調(diào)制雙比特ab與載波相位的關(guān)系雙比特碼元載波下相位(φn)abA方式B方式011000110°90°180°270°225°315°45°135°10.5

多進(jìn)制數(shù)字頻帶調(diào)制在一個碼元時間間隔Ts，4PSK信號為載波四個相位中的某一個。因此，可以用相位選擇法產(chǎn)生4PSK信號，其原理圖如下圖所示10.5

多進(jìn)制數(shù)字頻帶調(diào)制圖中，四相載波產(chǎn)生器輸出4PSK信號所需的四種不同相位的載波。輸入二進(jìn)制數(shù)據(jù)流經(jīng)串/并變換器輸出雙比特碼元，邏輯選相電路根據(jù)輸入的雙比特碼元，每個時間間隔Ts選擇其中一種相位的載波作為輸出，然后經(jīng)帶通濾波器濾除高頻分量。R10.5

多進(jìn)制數(shù)字頻帶調(diào)制正交調(diào)制法M進(jìn)制數(shù)字相位調(diào)制信號也可以表示為正交形式:圖中，串/并變換器將輸入的二進(jìn)制序列分為速率減半的兩個并行的雙極性序列a和b，然后分別對cosωct和sinωct進(jìn)行調(diào)制，相加后即可得到4PSK信號。10.5

多進(jìn)制數(shù)字頻帶調(diào)制它可以看成由兩個載波正交的2PSK調(diào)制器構(gòu)成！4PSK信號可以看作兩個載波正交2PSK信號的合成。因此，對4PSK信號的解調(diào)可以采用與2PSK信號類似的解調(diào)方法進(jìn)行解調(diào)。同相支路和正交支路分別采用相干解調(diào)方式解調(diào)，得到I(t)和Q(t)，經(jīng)抽樣判決和并/串變換器，將上、下支路得到的并行數(shù)據(jù)恢復(fù)成串行數(shù)據(jù)。10.5

多進(jìn)制數(shù)字頻帶調(diào)制4PSK信號相干解調(diào)原理圖10.5

多進(jìn)制數(shù)字頻帶調(diào)制在2PSK信號相干解調(diào)過程中會產(chǎn)生180°相位模糊。同樣，對4PSK信號相干解調(diào)也會產(chǎn)生相位模糊問題，并且是0°、90°、180°和270°四個相位模糊。因此，在實際中更實用的是四相相對移相調(diào)制，即4DPSK方式。雙比特碼元載波下相位(φn)ab0０1１0１1００°９０°１８０°２７０°10.5

多進(jìn)制數(shù)字頻帶調(diào)制為什么會產(chǎn)生相位模糊？MPSK在進(jìn)行相干解調(diào)時，載波提取一般采用的是與平方環(huán)法類似的M次環(huán)法。載波自同步電路總是首先對不含載頻離散譜的已調(diào)信號進(jìn)行非線性變換，使變換后的信號中含有載頻的諧波離散譜分量可采用常規(guī)帶通濾波器或鎖相環(huán)進(jìn)行頻率提取再進(jìn)行相應(yīng)的分頻，就可得到同步載波。10.5

多進(jìn)制數(shù)字頻帶調(diào)制2ωcsDSB(t)()2載波輸出BPF

2LPFPLLSDSB(t)(。)2載波輸出二分頻VCOR10.5

多進(jìn)制數(shù)字頻帶調(diào)制MPSK及MDPSK系統(tǒng)的誤碼率性能對MPSK信號，采用相干解調(diào)器，系統(tǒng)總的誤碼率Pe為（信道加入高斯白噪聲）：10.5

多進(jìn)制數(shù)字頻帶調(diào)制說明：在信噪比（Eb/n0）一定的情況下，dMPSK越大，MPSK抗噪聲性能越強(qiáng)，傳輸?shù)恼`符號率越低。反之，同理