現(xiàn)代通信原理第6章+數(shù)字調(diào)制

第6章 數(shù)字調(diào)制《現(xiàn)代通信原理（第三版）》宋祖順 宋曉勤 宋平電子工業(yè)出版社編輯ppt引言1ASK (振幅鍵控)2FSK (頻率鍵控)3PSK (相位鍵控)4三種二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制比較5第6章 數(shù)字調(diào)制6多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制現(xiàn)代數(shù)字調(diào)制7編輯ppt6.1 引言為什么要調(diào)制？信號(hào)與信道匹配頻分多路復(fù)用頻率分配電波的輻射減小干擾的影響克服設(shè)備的缺陷編輯ppt數(shù)字調(diào)制與模擬調(diào)制有哪些區(qū)別？數(shù)字調(diào)制的調(diào)制信號(hào)為數(shù)字基帶信號(hào)，被調(diào)參數(shù)只能取有限個(gè)值數(shù)字接收是識(shí)別那一種波形存在，因此取樣判決器是不可少的數(shù)字調(diào)制研究的性能指標(biāo)是誤碼率數(shù)字調(diào)制通過鍵控方式實(shí)現(xiàn)，常見的有ASK、FSK、PSK等數(shù)字調(diào)制研究的內(nèi)容有時(shí)間函數(shù)、波形、功率譜密度、帶寬、調(diào)制及解調(diào)方法、誤碼率等編輯ppt初次了解三種調(diào)制方法編輯ppt6.2 ASK

AmplitudeShiftKeying6.2.1ASK基本原理

利用載波的幅度變化來傳遞數(shù)字信息，其頻率和初始相位保持不變。 2ASK信號(hào)通常有兩種產(chǎn)生方法：模擬調(diào)制法（相乘法）和鍵控法。編輯ppt6.2.2 ASK信號(hào)的波形及時(shí)間函數(shù)

波形： 時(shí)間函數(shù)如下：

編輯ppt6.2.3ASK信號(hào)的功率譜及帶寬

一般基帶信號(hào)功率譜：編輯ppt編輯ppt功率譜圖如下圖（教材202頁）：編輯pptASK信號(hào)的帶寬：編輯pptx帶通濾波器抽樣判決器低通濾波器+

6.1.3 ASK信號(hào)解調(diào)抗噪性能一、 同步解調(diào)（相干解調(diào)）相干解調(diào)方式原理框圖零均高斯白噪聲經(jīng)帶通濾波器后，變?yōu)榱憔瓗Ц咚拱自肼暎帽硎荆壕庉媝pt編輯ppt編輯ppt3.概率分布曲線

編輯ppt編輯ppt二、 非相干解調(diào)非相干解調(diào)方框圖：包絡(luò)檢波器輸入與輸出的概率分布:發(fā)“1”碼正弦波+窄帶高斯噪聲萊斯分布 均值為的高斯分布發(fā)“0”碼 窄帶高斯噪聲 瑞利分布 零均高斯分布帶通濾波器抽樣判決器包絡(luò)檢波器+定時(shí)脈沖編輯ppt取樣判決器輸入（即包絡(luò)檢波器輸出）信號(hào)與噪聲的聯(lián)合概率分布曲線：編輯ppt3.誤碼率編輯ppt三、相干和非相干解調(diào)比較

編輯ppt比較結(jié)果參見教材表6.1（如下）：

小信號(hào)時(shí)，達(dá)到相同誤碼率，相干解調(diào)要求的信噪比低2db。 大信號(hào)時(shí)，達(dá)到相同誤碼率，相干解調(diào)與非相干解調(diào)要求的信噪比近似相等，因此，大信號(hào)時(shí)非相干解調(diào)廣泛應(yīng)用。57.735101.499

1.499

5057.34

0.595100108.70.363編輯ppt作業(yè)

6-1,6-2,6-3 共三題編輯ppt6.4 FSK

FrequencyShiftKeying2FSK信號(hào)產(chǎn)生框圖：編輯ppt6.3.1時(shí)間函數(shù)FSK可看成兩個(gè)不同頻率的ASK信號(hào)的迭加。編輯ppt時(shí)間函數(shù)：編輯ppt6.3.2功率譜及帶寬編輯ppt

帯寬：編輯ppt6.3.3FSK信號(hào)解調(diào)+帶通1帶通2低通比較判決xx低通相干解調(diào)

相干解調(diào)方框圖：編輯ppt確定判決電平：0確定判決準(zhǔn)則：編輯ppt編輯ppt編輯ppt2、 非相干解調(diào)(包絡(luò)解調(diào))非相干解調(diào)方框圖：+帶通1帶通2包絡(luò)解調(diào)包絡(luò)解調(diào)比較判決編輯ppt編輯ppt編輯ppt上述公式推導(dǎo)過程：編輯ppt編輯ppt6.3.5 相干和非相干解調(diào)比較

編輯ppt編輯ppt比較結(jié)果參見教材表6.3（如下）：

小信號(hào)時(shí)，達(dá)到相同誤碼率，相干解調(diào)要求的信噪比低1.5db大信號(hào)時(shí)，達(dá)到相同誤碼率，相干解調(diào)與非相干解調(diào)要求的信噪比近似相等。并且FSK是上、下兩路比較大小，因此沒有最佳判決門限問題。57.0611.4991012.75

1.057

5054.36

0.363100105.00.214編輯ppt6.4 PSK(PhaseShiftKeying)1、絕對(duì)移相的定義及波形定義：利用載波不同的相位直接來表示基帶信號(hào)。絕對(duì)移相，已調(diào)波的相位是相對(duì)于載波而則言的。

6.4.1絕對(duì)移相(CPSK)和相對(duì)移相(DPSK)編輯ppt編輯pptPSK兩種波形比較圖：編輯ppt2、 相對(duì)移相(記為DPSK)的定義及波形定義：利用前后碼元之間載波相位的變化來表示基帶信號(hào)。

從作圖過程看，DPSK波形規(guī)律復(fù)雜 CPSK波形規(guī)律簡(jiǎn)單編輯ppt思考為什么要引出相對(duì)移相？ CPSK波形規(guī)律雖然簡(jiǎn)單，但是要畫出它的波形，必須要知道載波。 以后我們可以證明，調(diào)相信號(hào)的已調(diào)波沒有載頻，因此無法直接提取載頻，通常要用平方變換及2分頻，才能提取載波。由于2分頻存在相位模糊，使CPSK信號(hào)解調(diào)判決模糊或稱反相工作。因此實(shí)際中常用DPSK。編輯ppt2、 從電路——開機(jī)時(shí)雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器狀態(tài)隨機(jī)3、 從波形——黑板上作圖10編輯ppt為什么還要學(xué)習(xí)CPSK？

因?yàn)镈PSK產(chǎn)生規(guī)律復(fù)雜，難以直接產(chǎn)生，通常它是用碼變換加CPSK產(chǎn)生，因此仍要學(xué)習(xí)CPSK。絕對(duì)碼/相對(duì)碼變換CPSK調(diào)制編輯ppt編輯ppt6.4.2PSK信號(hào)產(chǎn)生(略------請(qǐng)自已看教材及實(shí)驗(yàn)教材)

6.4.3PSK信號(hào)的時(shí)間函數(shù)、頻譜及帶寬

CPSK、DPSK信號(hào)的統(tǒng)一表達(dá)式：(記為PSK信號(hào))

編輯pptPSK功率譜沒有載頻，僅有連續(xù)譜，它是ASK連續(xù)譜部分的4倍。編輯pptPSK功率譜圖如下圖：編輯ppt6.4.4 調(diào)相信號(hào)的解調(diào)1、 相干解調(diào)

相干解調(diào)原理框圖：+帶通低通抽樣判決x相對(duì)/絕對(duì)碼變換編輯ppt對(duì)CPSK解調(diào)：概率分布曲線如下圖：編輯ppt編輯ppt非相干解調(diào):x+帶通低通抽樣判決相對(duì)/絕對(duì)碼變換編輯ppt編輯ppt作業(yè)6-6,6-7,6-8 共三題編輯ppt6.6 多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制

1、 多進(jìn)制調(diào)制的概念

為了有效利用頻帶，提高信息傳輸速率而采用多進(jìn)制調(diào)制。常見的多進(jìn)制調(diào)制有：多振幅調(diào)制、多頻率調(diào)制、多相位調(diào)制以及它們的組合等。

編輯ppt作圖說明多進(jìn)制調(diào)制的概念:編輯ppt2、 多進(jìn)制調(diào)制信息速率提高了，同時(shí)節(jié)約了頻帶。但是誤碼率會(huì)增加。以多電平判決時(shí)的曲線加以說明:編輯ppt3、4PSK(1)四相制兩種相位圖編輯ppt(2)相位選擇法及正交調(diào)制產(chǎn)生4PSK編輯ppt作業(yè)6-10,6-11 共兩題編輯ppt6.7 現(xiàn)代數(shù)字調(diào)制現(xiàn)代數(shù)字調(diào)制是指——頻帶利用率高或抗干擾能力強(qiáng)的調(diào)制

編輯ppt6.7.1時(shí)頻調(diào)制及時(shí)頻相調(diào)制1、時(shí)頻調(diào)制(TFSK) 時(shí)頻調(diào)制——以多個(gè)頻率先后出現(xiàn)的順序進(jìn)行編碼耒代表數(shù)字信息。它抗干擾能力強(qiáng) 如二時(shí)二頻 四時(shí)四頻編輯ppt2、時(shí)頻相調(diào)制(TFPSK)二頻二相調(diào)制見教材編輯ppt交錯(cuò)四相調(diào)制(SQPSK)又稱偏移四相調(diào)制(OQPSK)串/并變換:AB+交錯(cuò)分配移相單/雙變換單/雙變換xx編輯ppt交錯(cuò)分配: 交錯(cuò)分配時(shí)，信息碼每輸入一位碼，A、B兩路僅有一路信息可能發(fā)生變化，因此合成后輸出的調(diào)相信號(hào)不會(huì)發(fā)生180度相位跳變。編輯ppt交錯(cuò)分配四相調(diào)制的特點(diǎn)：它屬四相調(diào)制，有四種輸出相位；已調(diào)波碼元速率與輸入二元制碼元速率相等，比普通四進(jìn)制碼元速率高一倍；已調(diào)波主瓣帶寬為與普通四進(jìn)制帶寬相等(這也是因?yàn)檎粌陕反a元速率比輸入二元制碼速率減半,頻帶相等并重迭),并且旁瓣輻射小(無180度相位跳變)；交錯(cuò)四相調(diào)制每個(gè)碼元信息量不是2比特,而為1比特,這是因?yàn)榻诲e(cuò)四相調(diào)制碼元相位不獨(dú)立(無180度相位跳變)。編輯ppt6.7.3 幾種窄帶數(shù)字調(diào)制

1、最小頻移鍵控(MSK)MSK——是指偏移率為0.5相位連續(xù)的二進(jìn)制FSK(見教材210頁表6.2)編輯ppt例編輯pp