通信原理 數(shù)字調(diào)制的規(guī)律及技巧

1、第一部分 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制的規(guī)律及技巧除2FSK外，抽樣判決器之前的部分與模擬線性調(diào)制有相同的規(guī)律和技巧。下面重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)一下2PSK和2DPSK關(guān)于矢量圖的思考：結(jié)論：在絕對(duì)調(diào)相中所有的參考相位都是未調(diào)載波的初相或末相。這個(gè)初相/末相可以是0相，也可以是相，看是如何規(guī)定的。絕對(duì)調(diào)相的相位差是指每個(gè)絕對(duì)碼的已調(diào)波初相/末相與該碼元所對(duì)應(yīng)未調(diào)載波的初相/末相之差。相對(duì)調(diào)相是指每個(gè)絕對(duì)碼的已調(diào)波初相/末相與其相鄰前一碼元已調(diào)波初相/末相之差。絕對(duì)碼與相對(duì)碼之間的轉(zhuǎn)換，一般絕對(duì)碼用表示，相對(duì)碼用表示。幾種解調(diào)方法2DPSK相干解調(diào)（極性比較法）加碼反變換法2DPSK差分相干解調(diào)（相位比較法）例1：在2DP

2、SK系統(tǒng)中，已知碼元速率為1200波特，載頻為2400Hz，發(fā)送數(shù)據(jù)序列為，且規(guī)定后一碼元起始與前一碼元結(jié)束相位差為： （1）若設(shè)參考相位，試畫出2DPSK信號(hào)的波形，寫出其對(duì)應(yīng)的相對(duì)碼，并構(gòu)成其調(diào)制器原理框圖；（2）若采用差分相干解調(diào)器接收該2DPSK信號(hào)，試畫出解調(diào)系統(tǒng)的組成框圖以及各有關(guān)點(diǎn)的時(shí)間波形（有關(guān)參數(shù)可自行假設(shè)）；（3）求出信道帶寬，若已知差分相干解調(diào)器輸入端的信噪比，試求解調(diào)器輸出的誤碼率。解：分析：做這類題首先要注意載波周期與碼元周期的關(guān)系，以確定一個(gè)碼元周期內(nèi)畫幾個(gè)載波，由題知，一個(gè)碼元周期內(nèi)畫2個(gè)載波。接下來用上面講的技巧就可以畫圖了。（1）由，可知，即一個(gè)碼元周期內(nèi)畫2

3、個(gè)載波。（2）（3）2FSK過零檢測(cè)法2FSK相干檢測(cè)法二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的一般解調(diào)法二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)和最佳接收系統(tǒng)的性能比較名稱相干檢測(cè)非相干檢測(cè)最佳接收機(jī)一般接收機(jī)帶寬baud/Hz一般2ASK2FSK2PSK無2DPSK相干-碼變換相干-碼變換無備注解調(diào)器輸入信噪比碼元平均能量，最佳接收機(jī)帶寬為最佳接收機(jī)是1 baud/Hz 名 稱最佳判決門限對(duì)信道特性變化的敏感性抗衰落能力抗AWGN功率利用率設(shè)備的復(fù)雜度應(yīng)用2ASK敏感，性能最差。最差最差最差簡(jiǎn)單較少2FSK誰大判誰無須設(shè)置判決門限，不敏感最好好一般一般較多2PSK不敏感，性能最好。一般最好最好較復(fù)雜受限相位模糊2DPSK同2PSK

4、較好較好較好復(fù)雜應(yīng)用廣泛備注關(guān)鍵看最佳判決門限是否與接收機(jī)輸入信號(hào)幅度有關(guān)。接收機(jī)輸入信號(hào)的幅度易受信道特性變化的影響關(guān)鍵看是否需要需要相干載波發(fā)射功率受限時(shí)，可考慮采用相干接收例2： 采用二進(jìn)制頻移鍵控方式在有效帶寬為1800Hz的傳輸信道上傳送二進(jìn)制數(shù)字信息。已知2FSK信號(hào)的兩個(gè)載頻1800Hz，2500Hz，碼元速率300波特，傳輸信道輸出端信噪比6dB。試求：（1）2FSK信號(hào)的帶寬；（2）同步檢測(cè)法解調(diào)時(shí)系統(tǒng)的誤碼率；（3）包絡(luò)檢波法解調(diào)時(shí)系統(tǒng)的誤碼率。解：分析：與模擬調(diào)制系統(tǒng)分析方法一致，關(guān)鍵是要求出解調(diào)器輸入信噪比。但要注意兩點(diǎn)：第一，2FSK系統(tǒng)有兩種帶寬：信道帶寬和上、下支

5、路帶通濾波器帶寬。第二，信道輸出信號(hào)可以完整的通過帶通濾波器，其平均功率沒有變化，這也是接收端帶通濾波器的作用之一。故由以上兩點(diǎn)可以求出信道輸出信噪比與解調(diào)器輸入即帶通濾波器輸出信噪比之間的關(guān)系。（1）（2）同步檢測(cè)法解調(diào)時(shí)系統(tǒng)的誤碼率為包絡(luò)檢波法解調(diào)時(shí)系統(tǒng)的誤碼率為例3：某地要建立二進(jìn)制數(shù)字頻帶通信系統(tǒng)。選擇的信道,性能較好,但頻帶資源較緊俏,請(qǐng)你在所給的條件下,用盡可能低的成本,盡可能好的抗噪聲性能,選擇合適的調(diào)制與解調(diào)方式,并畫出你所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)從發(fā)端、經(jīng)信道,以及解調(diào)接收的完整方框圖。解：分析：這類題目關(guān)鍵要根據(jù)所給條件選擇合適的調(diào)制解調(diào)方式。無論其它條件如何，首先要考慮的是在現(xiàn)有條件下

6、設(shè)計(jì)系統(tǒng)的誤碼性能，希望誤碼率越低越好。由于信道,性能較好,但頻帶資源較緊俏，所以要選擇頻帶利用率高的，可以把2FSK排除掉。2ASK抗噪聲性能較差，也不能選。所以，只有2PSK和2DPSK，因?yàn)?PSK具有相位模糊，限制了其應(yīng)用，只有選2DPSK，但要求低的成本，所以解調(diào)時(shí)不能采用相干解調(diào)，只能用非相干解調(diào)方式，即差分解調(diào)法。第二部分 多進(jìn)制調(diào)相信號(hào)表達(dá)式和星座圖的關(guān)系對(duì)于未調(diào)載波，其初相為0相，進(jìn)行MPSK調(diào)制后，共有M種初相位，其信號(hào)表達(dá)式為，為進(jìn)制符號(hào)間隔，為已調(diào)載波的初相位，有種可能的狀態(tài)。當(dāng)，即為2PSK信號(hào)表達(dá)式。關(guān)于2PSK信號(hào)表達(dá)式及其矢量圖的表示由于2PSK信號(hào)有兩種表達(dá)式

7、及其矢量圖A方式和B方式，故規(guī)定：“0”碼取正電平，“1”碼取負(fù)電平。i 在A方式中，故可以看出即為的取值。A方式矢量圖：,前提：“0”碼用 +1 表示，“1” 碼用-1表示。所以判決時(shí)也要注意，規(guī)則要保持一致。當(dāng)出現(xiàn)“0”碼時(shí)，對(duì)應(yīng)已調(diào)波初相為0相位，故“0”0相位，即與未調(diào)載波初相一致；當(dāng)出現(xiàn)“1”碼時(shí)，,對(duì)應(yīng)已調(diào)波初相為相位，故“1”相位，即與未調(diào)載波初相反。ii 在B方式中，故可以看出故當(dāng)即為的取值。B方式矢量圖：，當(dāng)出現(xiàn)“0”碼時(shí)，對(duì)應(yīng)已調(diào)波初相為相位，故“0”相位，即與未調(diào)載波初相相差；當(dāng)出現(xiàn)“1”碼時(shí)，對(duì)應(yīng)已調(diào)波初相為相位，故“1”相位，即與未調(diào)載波初相相差。當(dāng)未調(diào)載波為，其初相

8、為相，進(jìn)行MPSK調(diào)制后，共有M種初相位，其信號(hào)表達(dá)式為，為進(jìn)制符號(hào)間隔，為已調(diào)載波的初相位，有種可能的狀態(tài)。其分析方法跟上面是一樣的。參考相位是指每個(gè)碼元所對(duì)應(yīng)未調(diào)載波的初相位，A、B方式中為0相位，這里的相位差是指每個(gè)碼元的已調(diào)波初相與該碼元所對(duì)應(yīng)未調(diào)載波的初相位之差。關(guān)于4PSK的星座圖4PSK是由上下兩路2PSK，其星座圖是由上下兩個(gè)2PSK矢量圖按碼元順序構(gòu)成的。兩個(gè)2PSK矢量圖可向前面所示的方法確定。B方式星座圖：上支路即為的取值，下支路即為的取值。前提：“0”碼用 +1 表示，“1” 碼用-1表示。上支路：輸出信號(hào)為，當(dāng)輸入+1時(shí)， ，對(duì)應(yīng)已調(diào)波初相為0相位，故“0”0相位，即與未調(diào)載波初相一致；當(dāng)輸入取-1時(shí)，對(duì)應(yīng)已調(diào)波初相為相位，故“1”相位，即與未調(diào)載波初相相反。下支路：輸出信號(hào)為，當(dāng)輸入+1時(shí)， ，對(duì)應(yīng)已調(diào)波初相為相位，故“0”相位，即與未調(diào)載波初相相差；當(dāng)輸入-1時(shí)，對(duì)應(yīng)已調(diào)波初相為相位，故“1”相位，即與未調(diào)載波初相相差。按的順序?qū)蓚€(gè)矢量合成為QPSK的星座圖。A方式星座圖：其星座圖可由其調(diào)制圖直接畫出來。例如：QDPSK由于單/雙極性變換出來的信號(hào)取1，而規(guī)定“0”碼用 +1 表示，“1” 碼用-1表示。所以，對(duì)于上支路：為雙極性信號(hào)和相乘，當(dāng)輸入“0”碼時(shí)，輸出，其初相為，即，當(dāng)輸入“1”碼時(shí)，輸出其初相為，即；對(duì)于下