数字频带调制精品文稿.ppt

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1、数字频带调制第1页，本讲稿共86页引引 言言 实际通信中不少信道都不能直接传送基带信号，实际通信中不少信道都不能直接传送基带信号，必须用基带信号对载波波形的某些参数进行控制，使必须用基带信号对载波波形的某些参数进行控制，使载波的这些参量随基带信号的变化而变化，即所谓载波的这些参量随基带信号的变化而变化，即所谓调调制制。实际上，在大多数数字通信系统中，都选择实际上，在大多数数字通信系统中，都选择正弦信正弦信号号作为载波。这是因为正弦信号形式简单，便于产生作为载波。这是因为正弦信号形式简单，便于产生及接收。及接收。第2页，本讲稿共86页 和模拟调制一样，数字调制也有调幅、调频和调相三和模拟调制一样

2、，数字调制也有调幅、调频和调相三种基本形式，并可以派生出多种其他形式。数字调制与模种基本形式，并可以派生出多种其他形式。数字调制与模拟调制相比，基本原理并没有什么区别。数字调制是用载拟调制相比，基本原理并没有什么区别。数字调制是用载波信号的某些离散状态来表征所传送的信息。因此，数字波信号的某些离散状态来表征所传送的信息。因此，数字调制信号也称为键控信号。在二进制时有调制信号也称为键控信号。在二进制时有振幅键控振幅键控（ASK）、）、移频键控移频键控（FSK）和）和移相键控移相键控（PSK）三）三种基本信号形式。种基本信号形式。第3页，本讲稿共86页4.1 幅度键控幅度键控ASK系统系统一、一、

3、2ASK信号的表示信号的表示 设设发发送送的的二二进进制制符符号号序序列列由由0、1序序列列组组成成，发发送送0符符号号的的概概率率为为P，发发送送1符符号号的的概概率率为为(1-P)，且且相相互互独独立立。该二进制符号序列可表示为：该二进制符号序列可表示为：s(t)=其中：0,发送概率为P 1,发送概率为1-P Ts是是二二进进制制基基带带信信号号时时间间间间隔隔，g(t)是是持持续续时时间间为为Ts的矩形脉冲。的矩形脉冲。an=第4页，本讲稿共86页 则二进制振幅键控信号可表示为：则二进制振幅键控信号可表示为：e0(t)=s(t)cosct=二二进进制制振振幅幅键键控控信信号号时时间间波波

4、形形如如图图4.1 所所示示。由由图图可可以以看看出出，2ASK信信号号的的时时间间波波形形e0(t)随随二二进进制制基基带带信信号号s(t)通通断变化，所以又称为断变化，所以又称为通断键控信号（通断键控信号（OOK信号）。信号）。cosct 表示数码表示数码“1”0 表示数码表示数码“0”第5页，本讲稿共86页二、二、2ASK信号的调制信号的调制2ASK信号的产生方法如图信号的产生方法如图4.1所示，所示，1、采用模拟调制方法实现，如图、采用模拟调制方法实现，如图(a)，2、采用数字键控方法实现，如图、采用数字键控方法实现，如图(b)。第6页，本讲稿共86页乘法器载波1001 1 0 0 1

5、1001 图图4.1 二进制幅度键控（二进制幅度键控（2ASK）信号的产生及输出波形）信号的产生及输出波形第7页，本讲稿共86页二进制振幅键控信号时间波形二进制振幅键控信号时间波形第8页，本讲稿共86页三、三、2ASK信号的解调信号的解调1、相干解调，如图（、相干解调，如图（b）；）；2、非相干解调，如图（、非相干解调，如图（a）。）。第9页，本讲稿共86页图图4.2 二进制振幅键控信号的接收系统组成方框图二进制振幅键控信号的接收系统组成方框图 第10页，本讲稿共86页2ASK信号非相干解调过程的时间波形信号非相干解调过程的时间波形第11页，本讲稿共86页四、四、2ASK信号的带宽信号的带宽1

6、、2ASK信号的频谱信号的频谱第12页，本讲稿共86页2、2ASK信号的带宽信号的带宽 由上图可看到：由上图可看到：2ASK信号的带宽是基带信号的带宽是基带脉冲波形带宽的两倍；即：脉冲波形带宽的两倍；即：2ASK信号的传信号的传输带宽是输带宽是码元速率的码元速率的2倍倍。第13页，本讲稿共86页e2FSK(t)=42 频移键控频移键控FSK系统系统 421 频移键控频移键控FSK一、一、2FSK信号的表示信号的表示 若二进制基带信号的若二进制基带信号的1符号对应于载波频率符号对应于载波频率f1，0符符号对应于载波频率号对应于载波频率f2，则二进制移频键控信号的时域表，则二进制移频键控信号的时域

7、表达式为：达式为：=cos1t 表示数码表示数码“1”cos2t 表示数码表示数码“0”第14页，本讲稿共86页二、二、2FSK信号的产生信号的产生1、采用模拟调频电路来实现，如图、采用模拟调频电路来实现，如图4.4（a）；）；2、采用数字键控的方法来实现，如图、采用数字键控的方法来实现，如图4.4（b）。）。模拟调频器载波1载波2图图4.4 二进制移频键控二进制移频键控2FSK信号的产生及波形信号的产生及波形1 0 0 1 第15页，本讲稿共86页422 频移键控频移键控FSK的解调的解调1、非相干解调，如图、非相干解调，如图（a）；）；2、相干解调，如图（、相干解调，如图（b）；）；3、过

8、零检测法；、过零检测法；4、差分检波法。、差分检波法。第16页，本讲稿共86页图图4.5 二进制移频键控信号常用的接收系统二进制移频键控信号常用的接收系统 s1(t)s2(t)s1(t)s2(t)第17页，本讲稿共86页抽样判决标准：抽样判决标准：s1(t)s2(t)输出数码输出数码“1”s1(t)s2(t)输出数码输出数码“0”第18页，本讲稿共86页2FSK非相干解调过程的时间波形非相干解调过程的时间波形 s1(t)s2(t)0第19页，本讲稿共86页图图4.6 过零检测法的方框图及各点的波形过零检测法的方框图及各点的波形 第20页，本讲稿共86页带通低通图图4.7 差分检波法原理方框图差

9、分检波法原理方框图第21页，本讲稿共86页 差分检波法的解调的原理如下：设输入为差分检波法的解调的原理如下：设输入为Acos(0+)t，它与延时，它与延时之波形的乘积为：之波形的乘积为：Acos(0+)t Acos(0+)(t-)=(A2/2)cos(0+)+(A2/2)cos2(0+)t-(0+)若用低通滤波器除去倍频分量，则其输出为：若用低通滤波器除去倍频分量，则其输出为：V=(A2/2)cos(0+)=(A2/2)cos0 cos-sin0 sin 第22页，本讲稿共86页 可见，可见，V是角频率偏移是角频率偏移的函数，但却不是一个简的函数，但却不是一个简单的函数关系。现在我们适当地选择

10、单的函数关系。现在我们适当地选择，使，使 cos0=0则则有有 sin0=1，故此时有：，故此时有：V=-(A2/2)sin 当当0=/2或或 V=+(A2/2)sin 当当0=-/2第23页，本讲稿共86页若角频偏较小，即若角频偏较小，即1，则有，则有 V-(A2/2)当当0=/2或或 V +(A2/2)当当0=-/2 由此可见，当满足条件由此可见，当满足条件cos0=0及及 1时，时，输出电压输出电压V将与角频偏将与角频偏呈线性关系（即鉴频特性）。呈线性关系（即鉴频特性）。第24页，本讲稿共86页2FSK信号的功率谱密度信号的功率谱密度 对对相相位位不不连连续续的的2FSK信信号号，可可以

11、以看看成成由由两两个个不不同同载载频频的的2ASK信信号号的的叠叠加加，其其中中一一个个频频率率为为f1，另另一一个个频频率率为为f2。因因此此，相相位位不不连连续续的的2FSK信信号号的的功功率率谱谱密密度度可可以以近近似似表表示示成成两两个个不不同同载载波波的的2ASK信信号号功功率率谱谱密密度度的的叠加。叠加。第25页，本讲稿共86页 2FSK信号的信号的带宽约为带宽约为：第26页，本讲稿共86页作业：作业：已知已知FSK信号的过零检测解调电路方框图如图所示，设图中信号的过零检测解调电路方框图如图所示，设图中a点波形如图给出，试画出图中其它各点波形。点波形如图给出，试画出图中其它各点波形

12、。第27页，本讲稿共86页4.3 相移键控相移键控PSK系统系统4.3.1 绝对相移键控绝对相移键控PSK（2PSK或或BPSK）一、一、2PSK信号的表示信号的表示 二进制移相键控（二进制移相键控（2PSK）信号的时域表达式为）信号的时域表达式为 e2PSK(t)=g(t-nTs)cosct 其中，其中，an应选择双极性，即应选择双极性，即 an=+1,概率为P-1,概率为（1-P）第28页，本讲稿共86页若若g(t)是脉宽为是脉宽为Ts,高度为高度为1的矩形脉冲时，则有的矩形脉冲时，则有e2PSK(t)=cosct,概率为概率为P -cosct,概率为（概率为（1-P）即即发发送送二二进进

13、制制符符号号0时时（an取取+1），已已调调信信号号取取0相相位位；发发送送二二进进制制符符号号1时时（an取取-1），e2PSK(t)取取相相位位。这这种种以以载载波波的的不不同同相相位位直直接接表表示示相相应应数数字字信信息息的的相相位位键键控控方方式式，称称为为绝对移相绝对移相，其信息与相位的关系可表示如下：，其信息与相位的关系可表示如下：0,发送发送 0 符号符号 180,发送发送 1 符号符号或反之。或反之。n n=第29页，本讲稿共86页图图 4.12 2PSK信号的波形信号的波形第30页，本讲稿共86页图图 4.132PSK信号的调制方框图信号的调制方框图 二、二、2PSK的调制

14、的调制1）采用相干调制的方法产生，如图）采用相干调制的方法产生，如图(a)；2）采用数字键控的方法产生，如图）采用数字键控的方法产生，如图(b)。电平电平转换转换相乘相乘载波载波载波载波相移相移s(t)单极性单极性e0(t)第31页，本讲稿共86页4.3.2 绝对相移键控绝对相移键控PSK的解调的解调 2PSK信号的解调，一般采用信号的解调，一般采用相干解调法相干解调法，其相应的，其相应的方框图如图方框图如图4.14（a）所示。又考虑到相干解调在这里实）所示。又考虑到相干解调在这里实际上起鉴相作用，故相干解调中的际上起鉴相作用，故相干解调中的“相乘相乘低通低通”又可用又可用各种鉴相器替代，如图

15、各种鉴相器替代，如图4.14（b）所示，图中的解调过程，）所示，图中的解调过程，实质上是输入已调信号与本地载波信号进行极性比较的过实质上是输入已调信号与本地载波信号进行极性比较的过程，故常称为程，故常称为极性比较法解调极性比较法解调。第32页，本讲稿共86页图图4.142PSK信号的解调方框图信号的解调方框图带通带通相乘器相乘器低通低通抽样判决器抽样判决器带通带通鉴相器鉴相器抽样判决器抽样判决器第33页，本讲稿共86页2PSK信号相干解调各点时间波形信号相干解调各点时间波形 第34页，本讲稿共86页图图4.15 2PSK信号的调制和解调过程的波形信号的调制和解调过程的波形第35页，本讲稿共86

16、页 2PSK信信号号相相干干解解调调各各点点时时间间波波形形如如上上图图所所示示。当当恢恢复复的的相相干干载载波波产产生生180倒倒相相时时，解解调调出出的的数数字字基基带带信信号号将将与与发发送送的的数数字字基基带带信信号号正正好好是是相相反反，解解调调器器输输出出数数字字基基带带信信号号全全部部出错。出错。这这种种现现象象通通常常称称为为“倒倒”现现象象。由由于于在在2PSK信信号号的的载载波波恢恢复复过过程程中中存存在在着着180的的相相位位模模糊糊，所所以以2PSK信信号号的的相相干干解解调调存存在在随随机机的的“倒倒”现现象象，从从而而使使得得2PSK方方式式在在实实际际中很少采用。

17、中很少采用。2PSK的带宽的带宽：（与：（与2ASK的相同）的相同）第36页，本讲稿共86页 4.3.3 二进制相对相移键控二进制相对相移键控2DPSK 为为了了解解决决2PSK信信号号解解调调过过程程的的“倒倒”现现象象，提提出出了了二二进进制差分相位键控制差分相位键控(2DPSK)。一、一、2DPSK信号的相位关系信号的相位关系 2DPSK方方式式是是用用前前后后相相邻邻码码元元的的载载波波相相对对相相位位变变化化来来表表示示数数字字信信息息。假假设设前前后后相相邻邻码码元元的的载载波波相相位位差差为为，可可定定义义一种一种数字信息与数字信息与之间的关系为：之间的关系为：第37页，本讲稿共

18、86页 =或相反或相反 则则一一组组二二进进制制数数字字信信息息与与其其对对应应的的2DPSK信信号号的的载载波波相相位关系如下所示位关系如下所示:二进制数字信息：二进制数字信息：1 1 0 1 0 0 1 1 1 02DPSK信号相位：信号相位：0 0 0 0 0 0或或 0 0 0 0 0 0 表示数字信息表示数字信息“0”表示数字信息表示数字信息“1”设初相设初相第38页，本讲稿共86页 设设2PSK信号的信号的0相位代表相位代表0码，码，相位代表相位代表1码；而码；而2DPSK按按=代表数码代表数码1，=0代表数码代表数码0，可画出同一数字信息序列的，可画出同一数字信息序列的2PSK及

19、及2DPSK信号波形如图信号波形如图4.16所示。所示。由图由图4.16可以看出，可以看出，2DPSK的波形与的波形与2PSK的波形是不同的波形是不同的，的，2DPSK波形中相位相同并不一定对应着相同的数字信息波形中相位相同并不一定对应着相同的数字信息符号，而前后码元之间的相位之差才唯一代表信息符号。说符号，而前后码元之间的相位之差才唯一代表信息符号。说明明2DPSK信号解调时并不需要象信号解调时并不需要象2PSK信号那样依赖于某一固信号那样依赖于某一固定的载波相位参考值，只要能鉴别出前后码元之间的相对相定的载波相位参考值，只要能鉴别出前后码元之间的相对相位关系，就可以正确恢复出原始数字信息。

20、因此，采用位关系，就可以正确恢复出原始数字信息。因此，采用2DPSK调制避免了调制避免了2PSK方式中的倒方式中的倒现象。现象。第39页，本讲稿共86页参考相位图图4.16 2PSK和和2DPSK信号的波形信号的波形第40页，本讲稿共86页二、二、2DPSK信号的产生信号的产生 2DPSK信号的实现方法可以采用：对绝对码作相对相移信号的实现方法可以采用：对绝对码作相对相移 对相对码作绝对相移对相对码作绝对相移 1、首首先先对对二二进进制制数数字字基基带带信信号号(绝绝对对码码)进进行行码码变变换换，即即将将绝绝对对码码转转换换为为相相对对码码，然然后后对对相相对对再再进进行行绝绝对对调调相相，

21、从从而而产生产生2DPSK信号。信号。若设若设 an为绝对码，为绝对码，bn为相对码（差分码）为相对码（差分码）则则 bn=an bn-1 2、键控法。、键控法。第41页，本讲稿共86页电平电平转换转换相乘相乘载波载波码变换码变换载波载波相移相移码变换码变换图图4.18 2DPSK的调制方框图的调制方框图第42页，本讲稿共86页2DPSK信号调制过程波形图信号调制过程波形图 1 0 0 1 0 1 1 0 设初态为设初态为0 an bn 参考参考 第43页，本讲稿共86页三、三、2PSK与与2DPSK的相位选择的相位选择 1、A方式：方式：这种方式中，每个码元的载波相这种方式中，每个码元的载波

22、相位相对于基准相位可位相对于基准相位可取取0、两种取值两种取值，故相对移，故相对移相时，若后一码元的载波相位相对于前一码元相位相时，若后一码元的载波相位相对于前一码元相位差为差为0，则前后两码元载波的相位就是连续的；反，则前后两码元载波的相位就是连续的；反之，载波相位将在两码元之间发生突跳。之，载波相位将在两码元之间发生突跳。第44页，本讲稿共86页 2、B方式。方式。这种方式中，每个码元的载波这种方式中，每个码元的载波相位相对于基准相位可取相位相对于基准相位可取两种，故相对移相两种，故相对移相时，无论哪种码元情况，相邻两个码元之间的载时，无论哪种码元情况，相邻两个码元之间的载波相位必然发生跳

23、变。这样，接收端就可以很容波相位必然发生跳变。这样，接收端就可以很容易地通过检测该接收信号的相位变化来确定每个易地通过检测该接收信号的相位变化来确定每个码元的起止时刻，获得码元定时信息，这正是码元的起止时刻，获得码元定时信息，这正是B 方式被广泛采用的主要原因之一。方式被广泛采用的主要原因之一。第45页，本讲稿共86页图图4.17 二进制移相键控信号相位矢量二进制移相键控信号相位矢量第46页，本讲稿共86页 4.3.4 相对相移键控相对相移键控DPSK的解调的解调 1、相相干干解解调调方方式式(极极性性比比较较法法)：解解调调原原理理是是对对2DPSK信信号号进进行行相相干干解解调调，恢恢复复

24、出出相相对对码码；对对相相对对码码再再进进行行码码反反变变换换，变变换换为为绝绝对对码码，从而恢复出发送的二进制数字信息。从而恢复出发送的二进制数字信息。2、差差分分相相干干解解调调（相相位位比比较较法法）：解解调调原原理理是是直直接接比比较较前前后后码码元元的的相相位位差差，从从而而恢恢复复发发送送的的二二进进制制数数字字信信息息。由由于于解解调调的的同同时时完完成成了了码码反反变变换换作作用用，故故解解调调器器中中不不需需要要码码反反变变换换器器。由由于于差差分分相相干干解解调调方方式式不不需需要要专专门门的的相相干干载载波波，因因此此是是一一种种非非相相干干解解调调方法。方法。第47页，

25、本讲稿共86页2DPSK信号相干解调器原理图和解调过程各点时间波形信号相干解调器原理图和解调过程各点时间波形 设初态为设初态为11 1 1 0 0 1 0 00第48页，本讲稿共86页图图4.212DPSK信号差分相干解调器原理图和解调过程各点时间波形信号差分相干解调器原理图和解调过程各点时间波形0参考参考反相反相第49页，本讲稿共86页 注：注：相位变化表示相位变化表示“1”相位不变表示相位不变表示“0”时，时，2DPSK的差分相干解调抽样判决器的规则是：低电的差分相干解调抽样判决器的规则是：低电平判为平判为1，高电平判为，高电平判为0。相位变化表示相位变化表示“0”相位不变表示相位不变表示

26、“1”时，时，2DPSK的差分相干解调法，抽样判决器的规则是：低电的差分相干解调法，抽样判决器的规则是：低电平判为平判为0，高电平判为，高电平判为1。与与二二进进制制振振幅幅键键控控信信号号的的功功率率谱谱密密度度相相类类似似，带带宽宽也也是基带信号带宽的两倍。是基带信号带宽的两倍。第50页，本讲稿共86页 4.4 QPSK系统系统 4.4.1 QPSK、QDPSK调制调制 1.四相绝对移相键控（四相绝对移相键控（QPSK）四四相相绝绝对对移移相相调调制制利利用用载载波波的的四四种种不不同同相相位位来来表表征征数数字字信信息息。由由于于每每一一种种载载波波相相位位代代表表两两个个比比特特信信息

27、息，故故每每个个四四进进制制码码元元又又被被称称为为双双比比特特码码元元。我我们们把把组组成成双双比比特特码码元元中中的的前前一一信信息息比比特特用用a表表示示，后后一一信信息息比比特特用用b表表示示。双双比比特特码码元元中中两两个个信信息息比比特特ab通通常常是是按按格格雷雷码码（即即反反射射码码）排排列列的的，它它与与载波相位的关系如表载波相位的关系如表4.1所示。所示。第51页，本讲稿共86页表表 4.1 双比特码元双比特码元ab与载波相位的关系与载波相位的关系 双比特码元载波下相位(k)abA方式B方式011000110 90 180 270 225 315 45 135 第52页，本

28、讲稿共86页图4.22 QPSK信号的相位矢量图 ab第53页，本讲稿共86页QPSK的产生：的产生：（1）调相法。）调相法。用调相法产生用调相法产生QPSK信号的组成方框图信号的组成方框图如图如图4.23(a)所示，图中，串所示，图中，串/并变换器将输入的二进制序并变换器将输入的二进制序列依次分为两个并行的双极性序列。设两个序列中的二进列依次分为两个并行的双极性序列。设两个序列中的二进制数字分别为制数字分别为a和和b，每一对，每一对ab称为一个双比特码元。双称为一个双比特码元。双极性的极性的a和和b脉冲通过两个平衡调制器分别对同相载波脉冲通过两个平衡调制器分别对同相载波及正交载波进行二相调制

29、，得到图及正交载波进行二相调制，得到图4.23(b)中虚线矢量。中虚线矢量。将两路输出叠加，即得如图将两路输出叠加，即得如图4.23(b)中实线所示的四相移相中实线所示的四相移相信号，其相位编码逻辑关系如表信号，其相位编码逻辑关系如表4.2所列。所列。第54页，本讲稿共86页图图 4.23调相法的组成方框图调相法的组成方框图01-1+110010/2ab-/2B方式方式第55页，本讲稿共86页第56页，本讲稿共86页表表4.2 QPSK信号相位编码逻辑关系信号相位编码逻辑关系a1001b1100a路平衡调制器输出b路平衡调制器输出合成相位0180 180 0 90 90 270 270 45

30、135 225 315 第57页，本讲稿共86页 （2）相位选择法。）相位选择法。用相位选择法产生用相位选择法产生QPSK信号的组信号的组成方框图如图成方框图如图4.24所示。图中，四相载波发生器分别送出所示。图中，四相载波发生器分别送出调相所需的四种不同相位的载波。按照串调相所需的四种不同相位的载波。按照串/并变换器输出并变换器输出的双比特码元的不同，逻辑选相电路输出相就相位的双比特码元的不同，逻辑选相电路输出相就相位的载波。例如，双比特码元的载波。例如，双比特码元ab为为11时，输出相位为时，输出相位为45的的载载波；波；ab为为01时时，输输出相位出相位为为135 的的载载波等。波等。第

31、58页，本讲稿共86页图图 4.24 相位选择法的组成方框图相位选择法的组成方框图B方式方式第59页，本讲稿共86页2.相对移相键控（相对移相键控（QDPSK）QDPSK信信号号是是利利用用前前后后码码元元之之间间的的相相对对相相位位变变化化来来表表示示数数字字信信息息。若若以以前前一一双双比比特特码码元元相相位位作作为为参参考考，并并令令k为为当当前前双双比比特特码码元元与与前前一一双双比比特特码码元元初初相相差差，则则信信息息编编码与载波相位变化关系如表码与载波相位变化关系如表4.3 所示所示第60页，本讲稿共86页表表 4.3QDPSK信号载波相位编码逻辑关系信号载波相位编码逻辑关系双比

32、特码元双比特码元载波相位变化载波相位变化(k)ab01100011 A方式方式第61页，本讲稿共86页QDPSK信号的产生：信号的产生：QDPSK 信信号号的的调调制制，可可先先将将输输入入的的双双比比特特码码元元经经码码变变换换器变换成相对码后，再用此双比特相对码进行四相绝对移相。器变换成相对码后，再用此双比特相对码进行四相绝对移相。（1）码码变变换换加加调调相相法法产产生生QDPSK信信号号的的组组成成原原理理图图如如图图4.25所所示示。与与QPSK信信号号产产生生器器相相比比，该该图图中中仅仅在在串串/并并变变换换器器后后多了一个码变换器。多了一个码变换器。第62页，本讲稿共86页串串

33、/并并变换变换载波载波相加相加+/4移相移相平衡平衡调制器调制器平衡平衡调制器调制器码变码变换器换器-/4移相移相图图4.25 QDPSK信号的调相法产生器方框图信号的调相法产生器方框图 A方式方式第63页，本讲稿共86页本时刻到达的本时刻到达的ab及所要及所要求的相对相位变化求的相对相位变化前一码元的状态前一码元的状态本时刻应出现的码元状态本时刻应出现的码元状态an bncn-1 dn-1n-1n-1cn dnn n0 000 01 01 10 1090901801802702700 01 01 10 10 090901801802702701 0900 01 01 10 109090180

34、1802702701 01 10 10 09090180180127012700 01 11800 01 01 10 1090901801802702701 10 10 01 01801802702700 090900 12700 01 01 10 1090901801802702700 10 01 01 12702700 09090180180第64页，本讲稿共86页B方式方式第65页，本讲稿共86页 （2）码变换加相位选择法）码变换加相位选择法产生产生QDPSK信号的原理图信号的原理图与相位选择法产生与相位选择法产生QPSK信号的组成方框图完全相同。信号的组成方框图完全相同。不过，这里逻辑

35、选相电路除按规定完成选择载波的相不过，这里逻辑选相电路除按规定完成选择载波的相位外，还应实现将绝对码转换成相对码的功能。位外，还应实现将绝对码转换成相对码的功能。第66页，本讲稿共86页 4.4.2 QPSK、QDPSK的解调的解调 1.QPSK信号的解调信号的解调 由由于于QPSK信信号号可可以以看看作作两两个个载载波波正正交交2PSK信信号号的的合合成成。因因此此，对对QPSK信信号号的的解解调调可可以以采采用用与与2PSK信信号号类类似似的的解解调调方方法法进进行行解解调调，即即由由两两个个2PSK信信号号相相干干解解调调器器构构成成，其其组组成成方方框框图图如如4.26所所示示。图图中

36、中的的并并/串串变变换换器器的的作作用用与与调调制制器器中中的的串串/并并变变换换器器相相反反，它它是是用用来来将将上上、下下支支路路所所得得到到的的并并行行数数据据恢恢复成串行数据的。复成串行数据的。第67页，本讲稿共86页相干载波相干载波相乘器相乘器低通低通抽样判决器抽样判决器/2/2移相移相相乘器相乘器低通低通抽样判决器抽样判决器并并/串变换串变换图图4.26 QPSK信号解调方框图信号解调方框图 yA(t)yB(t)XA(t)XB(t)B方式方式第68页，本讲稿共86页设接收到的信号为设接收到的信号为 s(t)=Acos(ct+k)其中，其中，k=/4、3/4、5/4、7/4上、下支路

37、相乘器的输出分别为上、下支路相乘器的输出分别为 yA(t)=A/2 cosk+A/2 cos(2ct+k)yB(t)=A/2 sink-A/2 sin(2ct+k)经经LPF输出后，分别为输出后，分别为 XA(t)=A/2 cosk XB(t)=A/2 sink 第69页，本讲稿共86页则抽样判决器输出为则抽样判决器输出为k 的相位的相位cosk极性极性sink极性极性判决输出判决输出ab/4+113/4-+015/4-007/4+-10第70页，本讲稿共86页 在在2PSK信信号号相相干干解解调调过过程程中中会会产产生生180相相位位模模糊糊。同同样样，对对QPSK信信号号相相干干解解调调也

38、也会会产产生生相相位位模模糊糊问问题题，并并且且是是0、90、180和和270四四个个相相位位模模糊糊。因因此此，在在实实际际中中更更实实用用的的是是四四相相相相对对移移相相调调制制，即即QDPSK方式。方式。第71页，本讲稿共86页2 QDPSK信号的解调信号的解调 QDPSK信号的解调方法与信号的解调方法与2DPSK信号信号的解调方法相类似，也有极性比较法和相的解调方法相类似，也有极性比较法和相位比较法两种。位比较法两种。（1）极性比较法）极性比较法第72页，本讲稿共86页相干载波相干载波相乘器相乘器低通低通抽样抽样判决判决/4/4移相移相相乘器相乘器低通低通-/4-/4移相移相抽样抽样判

39、决判决码元码元形成形成码元码元形成形成码反码反变换变换并并/串串变换变换图图4.27 QDPSK信号极性比较法解调方框图信号极性比较法解调方框图 YC(t)YD(t)XC(t)XD(t)A方式方式第73页，本讲稿共86页设接收到的信号为设接收到的信号为 s(t)=cos(ct+k)其中，其中，k=0、90、180、270、上、下支路相乘器的输出分别为上、下支路相乘器的输出分别为 yC(t)=1/2 cos(k+/4)+1/2 cos2ct+(k-/4)yD(t)=1/2 cos(k-/4)+1/2 cos2ct+(k+/4)经经LPF输出后，分别为输出后，分别为 XC=cos(k+/4)XD=

40、cos(k-/4)第74页，本讲稿共86页则抽样判决器输出为则抽样判决器输出为载波相位载波相位k 上支路抽样上支路抽样的极性的极性下支路抽样下支路抽样的极性的极性判决输出判决输出cd0+0090-+10180-11270+-01第75页，本讲稿共86页QPSK逆码变换关系第76页，本讲稿共86页综上所述，对表所列的逻辑变换关系可分两种情况讨论：综上所述，对表所列的逻辑变换关系可分两种情况讨论：(1)前一状态上、下两支路具有相同数据前一状态上、下两支路具有相同数据00或或11时，即满足时，即满足 ci-1 di-1=0，则码变换器输出有，则码变换器输出有 ai=ci ci-1 bi=di di-

41、1(2)前一状态上、下两支路具有不同数据前一状态上、下两支路具有不同数据01或或10时，即满足时，即满足 ci-1 di-1=1，则码变换器输出为，则码变换器输出为 ai=di di-1 bi=ci ci-1第77页，本讲稿共86页图图 4.28QDPSK信号解调方式（相位比较法）信号解调方式（相位比较法）A方式方式（2）相位比较法）相位比较法第78页，本讲稿共86页4.5 多进制数字调制系统多进制数字调制系统 与与二二进进制制数数字字调调制制不不同同的的是是:多多进进制制数数字字调调制制是是利利用用多多进进制制数数字字基基带带信信号号去去调调制制载载波波的的振振幅幅、频频率率或或相相位位。因

42、因此此，相相应应地地有有多多进进制制数数字字振振幅幅调调制制、多多进进制制数数字字频频率率调调制制以以及及多多进进制制数数字字相相位位调调制制等等三三种种基基本本方方式式。由由信信息息传传输输速速率率Rb、码码元元传传输输速速率率RB和和进进制制数数M之之间的关系间的关系 RB=第79页，本讲稿共86页 由上述原理可看出，在由上述原理可看出，在相同的信息速率下相同的信息速率下，四相，四相信号的码长比二相的增加一倍，故它的频带可减小至信号的码长比二相的增加一倍，故它的频带可减小至二相时的一半。也就是说，四相相位键控系统在单位二相时的一半。也就是说，四相相位键控系统在单位频带内的信息速率可比二相时

43、的提高一倍。如果四相频带内的信息速率可比二相时的提高一倍。如果四相系统与二相系统的系统与二相系统的码元速率相同时码元速率相同时，则四相系统的信，则四相系统的信息速率是二相系统的二倍。息速率是二相系统的二倍。第80页，本讲稿共86页 可知：可知：（1）在在相相同同的的码码元元传传输输速速率率下下，多多进进制制系系统统的的信信息息传传输输速速率率比比二二进进制制系系统统的的高高。比比如如，四四进进制制系系统统的的信信息息传传输输速率是二进制系统的两倍。速率是二进制系统的两倍。（2）在在相相同同的的信信息息速速率率下下，由由于于多多进进制制码码元元传传输输速速率率比比二二进进制制的的低低，因因而而多

44、多进进制制信信号号码码元元的的持持续续时时间间要要比比二二进进制制的的长长。显显然然，增增大大码码元元宽宽度度，就就会会增增加加码码元元的的能能量量，并并能能减减小小由由于于信信道道特特性性引引起起的的码码间间干干扰扰的的影影响响等等。正正是是基基于于这这些些特特点，使多进制调制方式获得了广泛的应用。点，使多进制调制方式获得了广泛的应用。第81页，本讲稿共86页 4.5.1 多进制振幅键控多进制振幅键控MASK 多多进进制制数数字字振振幅幅调调制制又又称称多多电电平平调调制制，它它是是二二进进制制数数字字振振幅幅键键控控方方式式的的推推广广，是是一一种种高高效效率率的的传传输输方方式式，即即它

45、它在在单单位频带内有高的信息传输速率。位频带内有高的信息传输速率。1）它可以比二进制系统有高得多的信息传输速率；）它可以比二进制系统有高得多的信息传输速率；2）在在相相同同的的码码元元传传输输速速率率下下，多多电电平平调调制制信信号号的的带带宽宽与与二电平的相同。二电平的相同。3）对对于于多多电电平平系系统统而而言言，其其最最高高的的信信道道频频带带利利用用率率将将可可超过超过2bit/s.Hz。第82页，本讲稿共86页第83页，本讲稿共86页 4.5.2 多进制频移键控多进制频移键控 多多进进制制数数字字频频率率调调制制简简称称多多频频制制，它它是是2FSK方方式式的的直直接接推推广广。绝绝

46、大大多多数数的的多多频频制制系系统统可可用用图图所所示示的的方方框框图表示。图表示。原原则则上上，多多频频制制同同样样具具有有多多进进制制的的一一切切特特点点，但但由由于于多多频频制制要要占占据据较较宽宽的的频频带带，因因此此它它的的信信道道频频带带利利用用不不高高。多多频频制制的的信信号号带带宽宽一一般般定定义义为为fM-f1+f，其其中中，fM为为最最高高选选用用载载频频，f1为为最最低低选选用用载载频频，f为为单单个个码码元元信信号号的的带带宽宽。多频制一般在调制速率不高的场合应用。多频制一般在调制速率不高的场合应用。第84页，本讲稿共86页第85页，本讲稿共86页图图 4.30 多进制数字频率调制系统的组成方框图多进制数字频率调制系统的组成方框图第86页，本讲稿共86页