第四章-數(shù)字頻帶調(diào)制

1、2022-2-241/133通信原理第第4 4章章 數(shù)字頻帶調(diào)制數(shù)字頻帶調(diào)制2/1332022-2-24數(shù)字頻帶傳輸技術(shù)數(shù)字頻帶傳輸技術(shù)在帶通信道上傳輸數(shù)字信號(hào)的方法。在帶通信道上傳輸數(shù)字信號(hào)的方法。圖圖5.0 二元二元ASK、FSK與與PSK的信號(hào)波形的信號(hào)波形 單極性單極性NRZ雙極性雙極性NRZASK信號(hào)信號(hào)PSK信號(hào)信號(hào)FSK信號(hào)信號(hào)3/1332022-2-24本章目錄：本章目錄：4.1 ASK4.2 FSK4.3 PSK與與DPSK4.4 QPSK與與DQPSK4.5 多元數(shù)字頻帶調(diào)制多元數(shù)字頻帶調(diào)制4.6 數(shù)字電視系統(tǒng)數(shù)字電視系統(tǒng)本章學(xué)習(xí)要求：n掌握：二進(jìn)制幅度鍵控2ASK、頻率鍵

2、控2FSK和相位鍵控2PSK三種基本調(diào)制方式的原理、調(diào)制和解調(diào)電路形式n掌握：相干調(diào)制和鍵控調(diào)制兩種方法n掌握：相干解調(diào)和非相干解調(diào)兩種方法n掌握：相位連續(xù)的移頻鍵控CPFSK、最小移頻鍵控MSK、高斯最小移頻鍵控GMSK等n掌握：相位鍵控有絕對(duì)移相和相對(duì)移相兩種方案，其中相對(duì)移相可以克服傳輸過(guò)程中可能出現(xiàn)的相位模糊現(xiàn)象n了解：多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制 5/1332022-2-24信道噪聲接收設(shè)備接收設(shè)備信源信宿格式化脈脈沖沖基基帶帶調(diào)調(diào)制制發(fā)送設(shè)備發(fā)送設(shè)備信源編碼信道編碼加密頻帶調(diào)制發(fā)射機(jī)格式化脈脈沖沖基基帶帶檢檢測(cè)測(cè)信源譯碼信道譯碼解密頻帶解調(diào)接收機(jī)數(shù)字通信系統(tǒng)簡(jiǎn)化模型數(shù)字通信系統(tǒng)簡(jiǎn)化模型 m t

3、m t s t n t r t信號(hào)處理信號(hào)處理信號(hào)處理信號(hào)處理基帶信號(hào)基帶信號(hào)基帶信號(hào)基帶信號(hào)6/1332022-2-24 m t m t s t r ts tn t調(diào)制信號(hào)調(diào)制信號(hào)已調(diào)帶通信號(hào)已調(diào)帶通信號(hào)數(shù)字基帶信號(hào)數(shù)字基帶信號(hào)數(shù)字基帶信號(hào)數(shù)字基帶信號(hào)帶通信號(hào)帶通信號(hào)數(shù)字載波系統(tǒng)模型：數(shù)字載波系統(tǒng)模型： n t頻帶調(diào)制頻帶調(diào)制頻帶調(diào)制頻帶調(diào)制傳輸媒介傳輸媒介(信道信道)7/1332022-2-244.1 2ASK 2ASK(2 Amplitude Shift Keying)8/1332022-2-244.1.1 基本原理基本原理 2ASK或或OOK (二進(jìn)制幅移鍵控二進(jìn)制幅移鍵控) 鍵控（改

4、變）正弦鍵控（改變）正弦載波的振幅來(lái)傳輸載波的振幅來(lái)傳輸0或或1符號(hào)。符號(hào)。 1. 2ASK信號(hào)及其調(diào)制方法信號(hào)及其調(diào)制方法 圖圖4.1.1 2ASK（或（或OOK）信號(hào)的波形）信號(hào)的波形 通斷鍵控通斷鍵控或或啟閉鍵控啟閉鍵控 nacos2cAf t m t 2ASKst（OOK）ON-OFF Keying9/1332022-2-24復(fù)包絡(luò)復(fù)包絡(luò):( )( )g tAm t nTbnm ta gtnT 2cos2ASKcstAm tf t1 ,p,0 ,qna依概率依概率 2cos2,0,cASKAf tst傳號(hào)空號(hào),1bbnTtnT 2ASK信號(hào)也可以表示為：信號(hào)也可以表示為： 2ASK信號(hào)

5、時(shí)域表示：信號(hào)時(shí)域表示： Tgt 基帶脈沖形狀第第n個(gè)碼元個(gè)碼元10/1332022-2-24（a）乘積法）乘積法 （b）開(kāi)關(guān)法（鍵控法）開(kāi)關(guān)法（鍵控法） tm 2 ASKstcos2cAf t乘法器乘法器單極性不單極性不歸零信號(hào)歸零信號(hào)cos 2cAf t tm 2 ASKst圖圖4.1.2 2ASK調(diào)制框圖調(diào)制框圖 載波產(chǎn)生載波產(chǎn)生 2ASK信號(hào)的產(chǎn)生：信號(hào)的產(chǎn)生：11/1332022-2-242. 包絡(luò)檢波解調(diào)方法包絡(luò)檢波解調(diào)方法 2 ASKst na na發(fā)送端發(fā)送端信道信道BPF包絡(luò)檢波器包絡(luò)檢波器抽樣判抽樣判決器決器( )r t定時(shí)信號(hào)定時(shí)信號(hào)輸出輸出圖圖 4.1.3 2ASK包絡(luò)

6、檢波解調(diào)框圖包絡(luò)檢波解調(diào)框圖 2 ASKir tstnt( )m t帶寬帶寬B帶寬帶寬2BB=Rb帶寬帶寬2B y tAm t( )y t( )n t12/1332022-2-241001t ookstt y tAm ttt1001 tmcos2cAf tttt ookst 非相干解調(diào)非相干解調(diào)1AAAA13/1332022-2-244.1.2 功率譜與帶寬功率譜與帶寬 復(fù)包絡(luò)復(fù)包絡(luò):( )( )g tAm t 2cos2ASKcstAm tf t 222sin( )44bbgbA TfTAPfffT1( )()()4sgcgcP fPffPff單極性單極性NRZ信號(hào)信號(hào)14/1332022-

7、2-24 fPgf02bRbBRbRbRfcfcbfRcbfR fPsT2bBR15/1332022-2-24 向上向上頻移頻移基帶接收基帶接收濾波器濾波器 m t抽樣與抽樣與判決判決BPFLPFcos2cAf t naB2B na基帶發(fā)送基帶發(fā)送濾波器濾波器向下向下頻移頻移2cos2cf tAWGN頻頻帶信道帶信道 CAm tnt符號(hào)定時(shí)符號(hào)定時(shí)最后最后，了解相干解調(diào)的，了解相干解調(diào)的2ASK傳輸系統(tǒng)傳輸系統(tǒng):0/2N16/1332022-2-244.2 2FSK (2 Frequency-Shift Keying)17/1332022-2-244.2.1 基本原理基本原理 2FSK或或BF

8、SK（二進(jìn)制頻移鍵控）（二進(jìn)制頻移鍵控）鍵控正弦載波的頻鍵控正弦載波的頻率來(lái)傳輸二元符號(hào)。率來(lái)傳輸二元符號(hào)。 1. 2FSK信號(hào)及其調(diào)制方法信號(hào)及其調(diào)制方法 1001 tmt tsFSKt1f1f0f0f18/1332022-2-24 120cos2,11cos2,0nFSKbbnAf tastnTtnTAf ta 2FSK信號(hào)時(shí)域表示：信號(hào)時(shí)域表示：也可以表示為（也可以表示為（相當(dāng)于兩路相當(dāng)于兩路ASK相加相加）：）： 210cos2cos2FSKstAm tf tAm tf t 與與 “互補(bǔ)互補(bǔ)”： m t m t 1m tm t 19/1332022-2-24圖圖4.2.2 2FSK信號(hào)

9、的時(shí)域波形及其互補(bǔ)信號(hào)的時(shí)域波形及其互補(bǔ)OOK特點(diǎn)特點(diǎn) na 1cos2Am tf t 2FSKst1cos2Af t0cos2Af t m t m t 0cos2Am tf t1 0 1 0 0 120/1332022-2-24單極性單極性 NRZNRZ 2FSK信號(hào)的產(chǎn)生：信號(hào)的產(chǎn)生：圖圖4.2.1 4.2.1 2FSK信號(hào)的產(chǎn)生原理框圖信號(hào)的產(chǎn)生原理框圖21/1332022-2-24 相干解調(diào)相干解調(diào)頻差較大時(shí)適合頻差較大時(shí)適合”判發(fā)“，否則”判發(fā)“若判決：0121yy ( )FSKst1cos2f t0cos2f t1y2ycode Am t Am t抽樣判決抽樣判決LPFLPFBPF

10、BPFW=2RbW=2Rbf1f02FSK10s(t)m(t)cos2m(t)cos2Af tAf t22/1332022-2-243. 包絡(luò)檢波解調(diào)方法包絡(luò)檢波解調(diào)方法 兩個(gè)互補(bǔ)兩個(gè)互補(bǔ)OOK接收系統(tǒng)的組合：接收系統(tǒng)的組合： (非相干解調(diào)非相干解調(diào))1010yy判決：若判發(fā)“”，否則 判發(fā)“ ” Am t包絡(luò)檢波器包絡(luò)檢波器包絡(luò)檢波器包絡(luò)檢波器 2FSKst輸出輸出 1y t 0yt 0r t 1r t定時(shí)信號(hào)定時(shí)信號(hào) na圖圖5.2.4 FSK信號(hào)的包絡(luò)檢波接收框圖信號(hào)的包絡(luò)檢波接收框圖 Am tW=2RbW=2Rb2FSK10s(t)m(t)cos2m(t)cos2Af tAf t整流整

11、流整流整流LPFLPF抽樣判決抽樣判決BPF( f1 )BPF( f0 )適合于頻差較大的場(chǎng)合適合于頻差較大的場(chǎng)合23/1332022-2-24（2 2）判決準(zhǔn)則為：）判決準(zhǔn)則為： ， 或或 （1 1）上支路接收）上支路接收 部分，部分， 下支路接收下支路接收 部分；部分； 系統(tǒng)必須滿(mǎn)足：系統(tǒng)必須滿(mǎn)足： ； f1f1bfR0bfR 2FSKPf0f2FSKB 1cos2Am tf t 0cos2Am tf t10bffR1100yy1100()0yy適合于頻差較大的場(chǎng)合適合于頻差較大的場(chǎng)合24/1332022-2-24na 2FSKst 1r t 0r t 1y t 0yt1 0 1 0 0

12、1圖圖5.2.5 包絡(luò)檢波器的輸出包絡(luò)檢波器的輸出 25/1332022-2-244. *過(guò)零檢測(cè)解調(diào)方法過(guò)零檢測(cè)解調(diào)方法 其主要過(guò)程：其主要過(guò)程：(1) 檢測(cè)過(guò)零點(diǎn)；形成邊沿窄脈沖；檢測(cè)過(guò)零點(diǎn)；形成邊沿窄脈沖；(2) 將脈沖的疏密變換為電平高低；最后得到將脈沖的疏密變換為電平高低；最后得到0或或1 (非相干解調(diào)非相干解調(diào))26/1332022-2-24圖圖5.2.6 過(guò)零檢測(cè)器中的主要信號(hào)波形過(guò)零檢測(cè)器中的主要信號(hào)波形 (1) 檢測(cè)過(guò)零點(diǎn)；形成邊沿檢測(cè)過(guò)零點(diǎn)；形成邊沿窄脈沖；窄脈沖；(2) 將脈沖的疏密變換為電將脈沖的疏密變換為電平高低；最后得到平高低；最后得到0或或1LPFBPF 2FSK

13、sta位同步器位同步器輸出輸出bcdefW=|f1-f0|+2Rb限幅限幅微分微分整流整流單穩(wěn)單穩(wěn)抽樣判決抽樣判決27/1332022-2-244.2.2 功率譜與帶寬功率譜與帶寬 兩個(gè)互補(bǔ)的兩個(gè)互補(bǔ)的2ASK信號(hào)的功率譜的相加，信號(hào)的功率譜的相加， f1f1bfR0bfR 2FSKPf0f2FSKB傳輸帶寬傳輸帶寬：2102FSKbBffR2FSK10s(t)m(t)cos2m(t)cos2Af tAf t28/1332022-2-24如果如果 和和 過(guò)于接近時(shí)，功率譜中兩個(gè)過(guò)于接近時(shí)，功率譜中兩個(gè)2 2ASK頻譜將發(fā)頻譜將發(fā)生重疊。生重疊。需要保持，需要保持， 圖圖5.2.8 FSK信號(hào)功

14、率譜示意圖信號(hào)功率譜示意圖 一般：一般：102bffR102bffR1f0f10bffR29/1332022-2-242. *相位連續(xù)性相位連續(xù)性 (a) (b) 圖圖4.2.3 不連續(xù)與連續(xù)相位的不連續(xù)與連續(xù)相位的2FSK信號(hào)信號(hào) 相位不連續(xù)的信號(hào)占據(jù)很多的頻帶，應(yīng)該盡量避免相位不連續(xù)的信號(hào)占據(jù)很多的頻帶，應(yīng)該盡量避免 相位不連續(xù)相位不連續(xù)相位連續(xù)相位連續(xù)423 相位連續(xù)的頻移鍵控相位連續(xù)的頻移鍵控CPFSK30n相位不連續(xù)的2FSK信號(hào) 1122( )cos2,0( )cos2FSKbs tAf tsttTs tAf t ，“傳號(hào)傳號(hào)”“空號(hào)空號(hào)”12,2cfff 122fff 12( )

15、cos2,0( )cos2cbcs tAff ttTs tAff t ，定義定義保持相位連續(xù)的方法：保持相位連續(xù)的方法： n相位連續(xù)的2FSK信號(hào)31/1332022-2-24保持相位連續(xù)的方法：保持相位連續(xù)的方法： 12122bfffT 保持相位連續(xù)的條件：保持相位連續(xù)的條件： 當(dāng)當(dāng)n=1時(shí)，最小頻差：時(shí)，最小頻差：此時(shí)，此時(shí)，CPFSK成為最小頻移鍵控（成為最小頻移鍵控（MSK）32最小移頻鍵控(MSK)n附加相位函數(shù)： 1:21:2kkatat 增增大大減減小小( )2kksattT .2t 一一個(gè)個(gè)符符號(hào)號(hào)期期間間，的的變變化化量量總總是是 n分段線(xiàn)性函數(shù)，以分段線(xiàn)性函數(shù)，以 Ts 為

16、段為段33最小移頻鍵控(MSK)nMSK信號(hào)的特點(diǎn)1,0.5.4shT 信信號(hào)號(hào)相相對(duì)對(duì)于于載載波波的的頻頻率率偏偏移移等等于于相相應(yīng)應(yīng)的的調(diào)調(diào)制制指指數(shù)數(shù) 已調(diào)信號(hào)的振幅恒定；已調(diào)信號(hào)的振幅恒定；.2 以以載載波波相相位位為為基基準(zhǔn)準(zhǔn)的的信信號(hào)號(hào)相相位位在在一一個(gè)個(gè)符符號(hào)號(hào)內(nèi)內(nèi)線(xiàn)線(xiàn)性性變變化化 符號(hào)交界處信號(hào)的相位是連續(xù)的。符號(hào)交界處信號(hào)的相位是連續(xù)的。( )cos2kMSKcksastAttT MSK信號(hào)信號(hào)雙極性矩形不歸零脈沖雙極性矩形不歸零脈沖h = 0.534MSK的正交調(diào)制表示形式( )cos,2kMSKcksastAttT coscossinsinccAtttt coscosco

17、scossinsin22kckkcssttAtatTT 1sskTtkT coscossinsin22IcQcssttA btbtTT cosIkb 2121ssnTtnT 內(nèi)內(nèi)保保持持不不變變cosQkkba 222ssnTtnT 內(nèi)內(nèi)保保持持不不變變21nb 2nb 其中，其中，35利用正交調(diào)制法產(chǎn)生MSK信號(hào)36MSK信號(hào)的功率譜密度372高斯最小移頻鍵控(GMSK)n提出背景MSK信號(hào)的相位路徑為折線(xiàn)，其功率譜旁瓣衰減不夠快。在諸如移動(dòng)通信等通信場(chǎng)合中，對(duì)信號(hào)帶外輻射功率限制嚴(yán)格，而MSK無(wú)法滿(mǎn)足要求。nGMSK信號(hào)的產(chǎn)生在MSK調(diào)制器之前加入一高斯低通濾波器，作為MSK調(diào)制器的前置濾

18、波器高斯低通高斯低通濾波器濾波器h(t)MSK調(diào)制器調(diào)制器()nTsna g tnT GMSK信號(hào)信號(hào)雙極性不歸零雙極性不歸零矩形脈沖序列矩形脈沖序列()nsna g tnT 3dB帶寬為帶寬為B( )( )* ( )Tg tg tht 22( ) expH ff 38高斯最小移頻鍵控(GMSK)sBTsBTsBTs高斯濾波器的矩形脈沖響應(yīng)高斯濾波器的矩形脈沖響應(yīng)g(t)39GMSK信號(hào)的平均功率譜密度GMSK信號(hào)功率譜特性信號(hào)功率譜特性的改善是通過(guò)降低誤的改善是通過(guò)降低誤比特率性能換來(lái)的比特率性能換來(lái)的前置濾波器的帶寬越窄，前置濾波器的帶寬越窄，輸出功率越緊湊，誤輸出功率越緊湊，誤比特率性能

19、越差比特率性能越差當(dāng)當(dāng)BTs=0.25時(shí)，誤比特時(shí)，誤比特率性能下降并不嚴(yán)重。率性能下降并不嚴(yán)重。40/1332022-2-244.3 2PSK與2DPSK(2 Phase-Shift Keying)(2 Differential Phase-Shift Keying)41/1332022-2-241. 2PSK信號(hào)及其調(diào)制方法信號(hào)及其調(diào)制方法 100100cos2cAf tt m tt 2PSKstt4.3.1 2PSK 2PSK或或BPSK（二進(jìn)制相移鍵控）（二進(jìn)制相移鍵控）利用兩種相利用兩種相位來(lái)傳輸二元符號(hào)。位來(lái)傳輸二元符號(hào)。 2PSK2PSK最常用的兩種相位：最常用的兩種相位：0(同

20、相同相) 或或（反相）（反相） 同一碼元已調(diào)載波初相與未調(diào)載波初相之差0,1,0傳傳42/1332022-2-24 2cos211cos20cnPSKbbcnAf tastnTtnTAf ta ， 2PSK信號(hào)時(shí)域表示：信號(hào)時(shí)域表示： 2cos2PSKcstAm tf t或，令序列或，令序列 的雙極性二元的雙極性二元NRZ基帶信號(hào)為基帶信號(hào)為 ， na( )m t43/1332022-2-24cos2cAf t雙極性雙極性NRZ m t m t2( )PSKst 2PSK信號(hào)的產(chǎn)生：信號(hào)的產(chǎn)生：乘積法與選擇法。乘積法與選擇法。 開(kāi)關(guān)電路開(kāi)關(guān)電路 2cos2PSKcstAm tf t44/133

21、2022-2-24復(fù)包絡(luò)復(fù)包絡(luò):( )( )g tAm t1( )()()4sgcgcP fPffPff雙極性雙極性NRZ信號(hào)信號(hào)2. 功率譜與帶寬功率譜與帶寬 22sin( )bgbbf TPfA Tf T 2cos2PSKcstAm tf t45/1332022-2-24 fPgf02bR0bBRbRbRfcfcbfRcbfR 2PSKPf22PSKbBR形狀與形狀與2ASK的相同，但沒(méi)有離散的載波譜線(xiàn)。的相同，但沒(méi)有離散的載波譜線(xiàn)。 傳輸帶寬傳輸帶寬 2PSK又可以看作又可以看作抑制載波后的抑制載波后的2ASK信號(hào)，或，信號(hào)，或，2ASK信號(hào)確實(shí)是信號(hào)確實(shí)是2PSK信號(hào)與載波信號(hào)與載波的

22、疊加。的疊加。 cos2cos21cos2cccAm tf tAf tAm tf t雙極性雙極性單極性單極性46/1332022-2-243. 2PSK的相干解調(diào)的相干解調(diào) 來(lái)自來(lái)自信道信道向下頻移向下頻移符號(hào)定時(shí)符號(hào)定時(shí)基帶接收基帶接收濾波器濾波器 r t m t RGf抽樣與抽樣與判決判決BPFLPF2cos2cf t na圖圖5.3.3 2PSK相干解調(diào)框架相干解調(diào)框架 B中心中心 fcB為基帶信號(hào)帶寬為基帶信號(hào)帶寬 2cos2cos2sin2PSKcccscr tstn tAm tf tntf tntf t cm tAm tnt2B注意：注意：nc(t)的的 雙邊功率譜密度為雙邊功率譜

23、密度為 N047/1332022-2-2410010coscAtt m tt 2PSKsttnatttt1001 2PSKst2cosct2PSK調(diào)制解調(diào)過(guò)程：調(diào)制解調(diào)過(guò)程：048/1332022-2-244.3.2 2DPSK 2PSK無(wú)法直接應(yīng)用無(wú)法直接應(yīng)用：本地振蕩存在著：本地振蕩存在著“不確定性反相不確定性反相”的問(wèn)題：的問(wèn)題：“0”與與“1”顛倒，而自身對(duì)此無(wú)法知道。顛倒，而自身對(duì)此無(wú)法知道。 2DPSK（二進(jìn)制差分相移鍵控）（二進(jìn)制差分相移鍵控）將差分編碼與將差分編碼與2PSK相結(jié)合，解決了相結(jié)合，解決了“不確定性反相不確定性反相”的問(wèn)題。的問(wèn)題。 49/1332022-2-24例

24、例: 設(shè)設(shè)11 0 0 1 ,0nnbd本碼元初相與前 一碼元初相之差,10 ,0發(fā)發(fā)cos2cf ttnb1001t m tt 2stDPSKttnd00naDPSK 實(shí)質(zhì)：用前后實(shí)質(zhì)：用前后碼元載波相位的相對(duì)碼元載波相位的相對(duì)變化傳數(shù)字信息變化傳數(shù)字信息1nnndbd傳號(hào)差分編碼傳號(hào)差分編碼50/1332022-2-24 0 1 2 3 4 5 6 7 8 1 0 0 1 0 0 1 1 1 0 0 0 1 1 1 0 1 0 0 0 1 1 1 0 1 +1 -1 -1 -1 +1 +1 +1 -1 +1 0 0 0 0 0 0 0 - 0 0 - nb1nd相對(duì)碼相對(duì)碼 nd絕對(duì)碼絕對(duì)

25、碼電平電平 na相位相位 n1nnn例例5.4 舉例說(shuō)明舉例說(shuō)明2DPSK信號(hào)產(chǎn)生過(guò)程中各碼元的變換以信號(hào)產(chǎn)生過(guò)程中各碼元的變換以及與載波相位變化的關(guān)系及與載波相位變化的關(guān)系 1nnndbd,10 ,0傳傳絕對(duì)相位絕對(duì)相位相對(duì)相位相對(duì)相位通過(guò)相鄰時(shí)隙載波相位的變化與否來(lái)通過(guò)相鄰時(shí)隙載波相位的變化與否來(lái)“攜帶攜帶”信信息：息： “1相位變化相位變化”，“0相位不變相位不變” 51/1332022-2-24取值取值0、12PSK相干相干解調(diào)器解調(diào)器Tbnbnd1ndna模二加模二加取值取值-1、1取值取值0、1電平電平轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換圖圖5.3.5 2DPSK傳輸系統(tǒng)傳輸系統(tǒng) 取值取值0、1取值取值-1、

26、1電平電平轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換2PSK調(diào)制器調(diào)制器Tbnbnd1ndna取值取值0 、1模二加模二加( )m t( )m t52/1332022-2-24另一種重要的解調(diào)方法：另一種重要的解調(diào)方法：比較兩個(gè)相鄰時(shí)隙上信號(hào)的相位，比較兩個(gè)相鄰時(shí)隙上信號(hào)的相位，還原出絕對(duì)碼（信息比特）還原出絕對(duì)碼（信息比特） ，而，而不需要本地振蕩不需要本地振蕩。4. 差分相干接收差分相干接收 （非相干解調(diào)非相干解調(diào)）圖圖5.3.6 2DPSK的差分相干解調(diào)的差分相干解調(diào) 11cos2nncrtaAf t cos2nncr ta Af t 21112nnnny tLPF rtr ta aABPFLPF延時(shí)延時(shí)Tb抽樣抽樣判決

27、判決符號(hào)定時(shí)符號(hào)定時(shí) nrt 1nrt y tnb2( )stDPSKnb010ny53/1332022-2-24 1 1 +1 -1 -1 +1 1 1 0 0 -1 +1 -1 +1 0 0 與與 的關(guān)系的關(guān)系信息比特信息比特nb y tna1nana1nanb2/2A2/2A2/2A2/2A兩者相同兩者相同兩者不同兩者不同 2112nny ta aA1nnnbddny表表4.3.2 4.3.2 差分相干解調(diào)的判決準(zhǔn)則，差分相干解調(diào)的判決準(zhǔn)則，010ny取值取值0、1取值取值-1、1電平電平轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換2PSK調(diào)制器調(diào)制器Tbnbnd1ndna取值取值0 、1模二加模二加( )m t54/13

28、32022-2-24tccostnb1001t m tt 2DPSKstttnd00natt相乘tt1001t nr t 1nrt y tnb010ny55/1332022-2-24習(xí)題習(xí)題 設(shè)載頻為設(shè)載頻為1800Hz，碼元速率為，碼元速率為1200波特，發(fā)送信息波特，發(fā)送信息為為011010。試按下面兩種方式畫(huà)出。試按下面兩種方式畫(huà)出2DPSK信號(hào)的波形。信號(hào)的波形。（1）若相位偏移）若相位偏移 代表代表“0”， 代表代表“1”；（2）若相位偏移）若相位偏移 代表代表“0”， 代表代表“1”。 018090270解：解： 180031200 bit/s2bccbTfHzTR（1） 0 1

29、1 0 1 0 nd 2DPSKst00180156/1332022-2-24（2） 0 1 1 0 1 0 2DPSKst9002701 nd57/1332022-2-244.4 QPSK與DQPSK58/1332022-2-24 cos 21QPSKcnssstAf tnTtnT 42 ,2kMk取值有四種可能，以傳送四元符號(hào)。取值有四種可能，以傳送四元符號(hào)。 n 02nm tM :0,1,2 3wherem t ，5.4.1 QPSK5.4.1 QPSK信號(hào)的基本原理信號(hào)的基本原理 1. QPSK信號(hào)信號(hào)QPSK或或4PSK（四進(jìn)制相移鍵控）：（四進(jìn)制相移鍵控）： （1 1）采用了）采用

30、了4 4種相位；種相位； （2 2）采用了正交的載波。）采用了正交的載波。 （00 ，01，11，10 ）四元符號(hào)四元符號(hào)59/1332022-2-24QPSK的兩種相位關(guān)系：的兩種相位關(guān)系： A方式：方式：B方式：方式：00544345474（QPSK的兩套相位值）的兩套相位值） 0232后面討論后面討論B方式。其實(shí)，兩種方式只相差方式。其實(shí)，兩種方式只相差 （即（即 ）454格雷碼好處：格雷碼好處：相鄰相位對(duì)應(yīng)的符號(hào)中只有相鄰相位對(duì)應(yīng)的符號(hào)中只有1 1位不同，相位位不同，相位錯(cuò)誤通常只導(dǎo)致有錯(cuò)誤通常只導(dǎo)致有1 1個(gè)比特的損失。個(gè)比特的損失。 60四相移相鍵控 ( )cos()icis tA

31、t coscossinsinicicAtt ( )cos( )sin2ccAI ttQ tt ( )2cosiI t ( )2siniQ t ( )( ) 1I tQ t 、 同相支路同相支路 正交支路正交支路 B方式下，方式下，QPSK：兩路正交：兩路正交2PSK合成合成61四相移相鍵控(QPSK)62/1332022-2-24tccos1 0 0 1357446024244na Imt Qmttccostcsin cosIcmtt sinQcmtt tsQPSK74yxyx cos2sin2QPSKIcQcstmtf tmtf t34B方式：方式：恒包絡(luò)恒包絡(luò)最大相位調(diào)變?yōu)樽畲笙辔徽{(diào)變?yōu)?

32、3/1332022-2-24 cos2Icmtf t sin2Qcmtf t QPSKst na0nb1nb Imt Qmt3454474543434357446024244tccos64四相移相鍵控(QPSK)nQPSK信號(hào)的功率譜密度：兩路2PSK信號(hào)功率譜密度的線(xiàn)性疊加 22()4PSKbcbcAPfPffPff 22.sbfor QPSKAATT , , ， 22QPSKbcbcAPfPffPff 222sinc2sinc22bcbcbA TffTffT 2where()sinc.bssPfTfT QPSK調(diào)制相位選擇法相位選擇法產(chǎn)生QPSK信號(hào)的組成方框圖如圖所示。圖中，四相載波發(fā)生

33、器分別送出調(diào)相所需的四種不同相位的載波。按串/并變換器輸出的雙比特碼元的不同，邏輯選相電路輸出相應(yīng)相位的載波。 66四相移相鍵控(QPSK)222PSKsbBRR 2QPSKsbBRR 67/1332022-2-24/2sbRR2TsBR1/ /bTRbits s HzBfcsfRcsfR QPSKPfcf0TB0 fPgfsRsRQPSK每個(gè)時(shí)隙傳輸兩每個(gè)時(shí)隙傳輸兩比特，頻帶利用率是比特，頻帶利用率是2PSK的兩倍。的兩倍。 68/1332022-2-24例例 假定假定QPSK系統(tǒng)的輸入二進(jìn)制序列為系統(tǒng)的輸入二進(jìn)制序列為011111011000, ,試說(shuō)明試說(shuō)明(1)(1)相應(yīng)的載波相位相應(yīng)

34、的載波相位( (B方式方式) )序列序列;(2);(2)同相與同相與正交支路的比特序列正交支路的比特序列;(3);(3)傳輸速率為傳輸速率為4800bps時(shí)需要時(shí)需要的帶寬的帶寬. .解解: 四元符號(hào)序列四元符號(hào)序列: 01 11 11 01 10 00(1) 載波相位載波相位:(2) 同相支路同相支路: 1 1 1 1 0 0正交支路正交支路: 0 1 1 0 1 0(3)帶寬帶寬:11010010 Im t Qmt474345410017735,444444/22400sbRRBaud24800QPSKsBRHz69/1332022-2-244.4.2 QPSK的調(diào)制解調(diào)方法的調(diào)制解調(diào)方法 1. 調(diào)制解調(diào)方法調(diào)制解調(diào)方法 基于基于“QPSK等效于兩路正交的等效于兩路正交的2PSK之和之和”的想法：的想法：調(diào)制器：調(diào)制器： na0nb1nbcos2cf tcos22IncAaf tsin22QncAaf tQPSK信號(hào)信號(hào)基帶脈沖基帶脈沖成型成型基帶脈沖基帶脈沖成型成型串串/并并轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換 cos2sin22QPSKIncQncAstaf taf t速率減半速率減半速率減半速率減半2InAa2QnAa2bR2bRbR70/13