通信原理第67章正弦載波數(shù)字調(diào)制課件

1、【重點】 1. 2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK信號的調(diào)制解調(diào)原理、方法、時域波形及系統(tǒng)抗噪聲性能分析的方法和分析結(jié)論；2. QPSK、DQPSK信號的調(diào)制解調(diào)原理及方法?！倦y點】 1. 2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK信號的調(diào)制解調(diào)原理、方法、時域波形及系統(tǒng)抗噪聲性能分析的方法和分析結(jié)論；2.QPSK、DQPSK信號的調(diào)制解調(diào)原理及方法。通信原理第第6章章 正弦載波數(shù)字調(diào)制正弦載波數(shù)字調(diào)制為什么要調(diào)制？為什么要調(diào)制？數(shù)字基帶信號數(shù)字基帶信號：頻譜（功率譜）集中在零頻率附近。：頻譜（功率譜）集中在零頻率附近。帶通信道帶通信道：傳輸特性是帶通型的。：傳輸特性是帶通型的。cfcf)

2、( fHf問題問題：數(shù)字基帶信號能在帶通型信道上直接數(shù)字基帶信號能在帶通型信道上直接傳輸嗎？傳輸嗎？f(Hz)20001X(f)5000100001H(f)基帶信號基帶信號帶通信道帶通信道第第6章章 正弦載波數(shù)字調(diào)制正弦載波數(shù)字調(diào)制輸出信號為輸出信號為0要使信號通過信道，必須在傳輸前對信號頻譜進行搬要使信號通過信道，必須在傳輸前對信號頻譜進行搬移，搬移到信道的通帶范圍內(nèi)，這種信號頻譜的搬移移，搬移到信道的通帶范圍內(nèi)，這種信號頻譜的搬移過程稱為過程稱為調(diào)制調(diào)制，接收端頻信號頻譜反搬移的過程稱為，接收端頻信號頻譜反搬移的過程稱為解調(diào)解調(diào)。20001X(f)fc-fcmodulationfc-fc3

3、4001X(f)demodulation)()(21ccffXffX)()(21ccffXffX調(diào)制實現(xiàn)方法：用調(diào)制實現(xiàn)方法：用基帶信號基帶信號控制控制載波載波的某個參量。的某個參量。第第6章章 正弦載波數(shù)字調(diào)制正弦載波數(shù)字調(diào)制根據(jù)基帶信號的不同，調(diào)制分為：根據(jù)基帶信號的不同，調(diào)制分為：數(shù)字調(diào)制數(shù)字調(diào)制：基帶信號為數(shù)字信號：基帶信號為數(shù)字信號模擬調(diào)制模擬調(diào)制：基帶信號為模擬信號：基帶信號為模擬信號根據(jù)所用載波的不同，調(diào)制有根據(jù)所用載波的不同，調(diào)制有：正弦載波調(diào)制正弦載波調(diào)制：載波為正弦信號：載波為正弦信號脈沖調(diào)制脈沖調(diào)制：載波為脈沖信號：載波為脈沖信號注注：沒有特別指明，載波均為正弦信號。：沒

4、有特別指明，載波均為正弦信號。本章介紹的是數(shù)字正弦載波調(diào)制，簡稱數(shù)字調(diào)制。本章介紹的是數(shù)字正弦載波調(diào)制，簡稱數(shù)字調(diào)制。第第6章章 正弦載波數(shù)字調(diào)制正弦載波數(shù)字調(diào)制數(shù)字正弦載波調(diào)制數(shù)字正弦載波調(diào)制：即用數(shù)字基帶信號去控制正弦波：即用數(shù)字基帶信號去控制正弦波的某個參量，以達到數(shù)字基帶信號頻譜般移的目的。的某個參量，以達到數(shù)字基帶信號頻譜般移的目的?；镜臄?shù)字調(diào)制方式：基本的數(shù)字調(diào)制方式：數(shù)字振幅調(diào)制（數(shù)字振幅調(diào)制（ASK）：數(shù)字基帶信號控制載波振幅）：數(shù)字基帶信號控制載波振幅數(shù)字頻率調(diào)制（數(shù)字頻率調(diào)制（FSK）：數(shù)字基帶信號控制載波頻率）：數(shù)字基帶信號控制載波頻率數(shù)字相位調(diào)制（數(shù)字相位調(diào)制（PSK

5、）：數(shù)字基帶信號控制載波相位）：數(shù)字基帶信號控制載波相位數(shù)字基帶信號可以同時控制載波的若干個參數(shù)。數(shù)字基帶信號可以同時控制載波的若干個參數(shù)。第第6章章 正弦載波數(shù)字調(diào)制正弦載波數(shù)字調(diào)制本章主要內(nèi)容：本章主要內(nèi)容：1、2ASK2、2FSK3、2PSK4、2DPSK5、QPSK、OQPSK6、MSK7、QAM這些調(diào)制技術(shù)的實現(xiàn)方法及性能這些調(diào)制技術(shù)的實現(xiàn)方法及性能第第6章章 正弦載波數(shù)字調(diào)制正弦載波數(shù)字調(diào)制6.2.1 二進制數(shù)字振幅鍵控（二進制數(shù)字振幅鍵控（2ASK）一、一、2ASK調(diào)制方法調(diào)制方法載波發(fā)生器開關(guān)開關(guān)e(t)S(t)tfAc2cos數(shù)字基帶信號數(shù)字基帶信號已調(diào)信號已調(diào)信號2ASK用

6、相乘器實現(xiàn)用相乘器實現(xiàn)2ASK2ASK調(diào)制示意圖調(diào)制示意圖an基帶信號基帶信號形成器形成器相成器相成器帶通帶通濾波器濾波器2ASK信號信號tfc2cos ts)(2tSASK形成單極性全占空信號形成單極性全占空信號6.2.1 二進制數(shù)字振幅鍵控（二進制數(shù)字振幅鍵控（2ASK）二、二、2ASK信號解調(diào)信號解調(diào)2ASK信號的解調(diào)方法有兩種：相干解調(diào)和非相干解調(diào)（包絡(luò)信號的解調(diào)方法有兩種：相干解調(diào)和非相干解調(diào)（包絡(luò)解調(diào)）解調(diào)）1、相干解調(diào)、相干解調(diào)tx帶通帶通濾波器濾波器低通低通濾波器濾波器抽樣抽樣判決器判決器定時脈沖定時脈沖S(t)t z tyitytfc2cos2ASK2ASK相干解調(diào)方框圖相干

7、解調(diào)方框圖6.2.1 二進制數(shù)字振幅鍵控（二進制數(shù)字振幅鍵控（2ASK）2、包絡(luò)解調(diào)、包絡(luò)解調(diào)2ASK2ASK信號的包絡(luò)解調(diào)信號的包絡(luò)解調(diào)帶通帶通濾波器濾波器包絡(luò)包絡(luò)檢波器檢波器低通低通濾波器濾波器tyi抽樣抽樣判決器判決器定時脈沖定時脈沖S(t)6.2.1 二進制數(shù)字振幅鍵控（二進制數(shù)字振幅鍵控（2ASK）包絡(luò)解調(diào)各點的波形包絡(luò)解調(diào)各點的波形6.2.1 二進制數(shù)字振幅鍵控（二進制數(shù)字振幅鍵控（2ASK）三、三、2ASK信號的功率譜及帶寬信號的功率譜及帶寬fBbASK222ASK2ASK信號功率譜示意圖信號功率譜示意圖是數(shù)字基帶信號的碼元速率是數(shù)字基帶信號的碼元速率fb6.2.1 二進制數(shù)字振

8、幅鍵控（二進制數(shù)字振幅鍵控（2ASK）四、四、2ASK系統(tǒng)性能（系統(tǒng)性能（6.3中的部分內(nèi)容）中的部分內(nèi)容）計算由于噪聲影響所造成的碼元錯誤概率。方法是：計算由于噪聲影響所造成的碼元錯誤概率。方法是：（1）求出用于取樣判決的瞬時值的概率密度函數(shù)；）求出用于取樣判決的瞬時值的概率密度函數(shù)；（2）根據(jù)判決門限，求出系統(tǒng)誤碼率公式。）根據(jù)判決門限，求出系統(tǒng)誤碼率公式。1、相干解調(diào)、相干解調(diào)取樣判決器輸入端的瞬時值為：取樣判決器輸入端的瞬時值為： )()()(tntnatxcc發(fā)發(fā)“1”時時發(fā)發(fā)“0”時時6.2.1 二進制數(shù)字振幅鍵控（二進制數(shù)字振幅鍵控（2ASK）相干檢測時相干檢測時2ASK2ASK

9、系統(tǒng)誤碼率的幾何表示系統(tǒng)誤碼率的幾何表示6.2.1 二進制數(shù)字振幅鍵控（二進制數(shù)字振幅鍵控（2ASK）221rerfc) 1/0() 1 () 0/ 1 () 0(PPPPpedxxbfPdxxbfPbxPPbxPP)(1)1()(0)0()()1()()0(判決門限判決門限b=a/2，r為信噪比：為信噪比：222nar6.2.1 二進制數(shù)字振幅鍵控（二進制數(shù)字振幅鍵控（2ASK）2、包絡(luò)解調(diào)、包絡(luò)解調(diào))()()()()(2222tntntntnatxscsc發(fā)發(fā)“1”時時發(fā)發(fā)“0”時時發(fā)發(fā)“1”時，瞬時值服從萊斯分布，發(fā)時，瞬時值服從萊斯分布，發(fā)“0”時瞬時值服從瑞時瞬時值服從瑞利分布。利分

10、布。6.2.1 二進制數(shù)字振幅鍵控（二進制數(shù)字振幅鍵控（2ASK）421redxxbfPdxxbfPbxPPbxPP)(01)1()(0)0()()1()()0(條件是條件是“0”“1 ”等概，信噪比等概，信噪比r1時。時。) 1/0() 1 () 0/ 1 () 0(PPPPpe6.2.1 二進制數(shù)字振幅鍵控（二進制數(shù)字振幅鍵控（2ASK）五、兩種解調(diào)方法的比較五、兩種解調(diào)方法的比較（1）相干解調(diào)電路復(fù)雜，包絡(luò)解調(diào)電路簡單；）相干解調(diào)電路復(fù)雜，包絡(luò)解調(diào)電路簡單；（2）小信噪比時，相干解調(diào)的誤碼性能比包絡(luò)解調(diào)好；）小信噪比時，相干解調(diào)的誤碼性能比包絡(luò)解調(diào)好；（3）大信噪比時，兩者誤碼性能趨于一

11、致。）大信噪比時，兩者誤碼性能趨于一致。結(jié)論結(jié)論：小信噪比時，使用相干解調(diào)：小信噪比時，使用相干解調(diào) 大信噪比時，采用包絡(luò)解調(diào)大信噪比時，采用包絡(luò)解調(diào)6.2.1 二進制數(shù)字振幅鍵控（二進制數(shù)字振幅鍵控（2ASK）6.2.2 二進制數(shù)字頻率鍵控（二進制數(shù)字頻率鍵控（2FSK）一、調(diào)制的實現(xiàn)一、調(diào)制的實現(xiàn)載波f1載波f2S(t)S(t)e(t)tf12costf22cos概念圖概念圖第第6章章 正弦載波數(shù)字調(diào)制正弦載波數(shù)字調(diào)制振蕩器f1倒相器振蕩器f2控制門1控制門2相加器基帶信號輸入S(t)S(t)e(t)輸出頻率鍵控法產(chǎn)生頻率鍵控法產(chǎn)生2FSK2FSK信號的方框圖信號的方框圖6.2.2 二進制

12、數(shù)字頻率調(diào)制二進制數(shù)字頻率調(diào)制二、二、2FSK的頻譜有帶寬的頻譜有帶寬2FSK信號可分解成兩個信號可分解成兩個2ASK信號信號6.2.2 二進制數(shù)字頻率調(diào)制二進制數(shù)字頻率調(diào)制2FSK信號頻譜信號頻譜帶寬為：帶寬為：bFSKfffB22126.2.2 二進制數(shù)字頻率調(diào)制二進制數(shù)字頻率調(diào)制三、三、2FSK解調(diào)解調(diào)1、過零檢測法、過零檢測法 即用計算信號過零點數(shù)目的方法來解調(diào)即用計算信號過零點數(shù)目的方法來解調(diào)2FSK信號信號。放大放大限幅限幅微分微分整流整流脈沖脈沖形成形成低通低通abcdef過零檢測法方框圖過零檢測法方框圖6.2.2 二進制數(shù)字頻率調(diào)制二進制數(shù)字頻率調(diào)制過零檢測各點波形圖過零檢測各

13、點波形圖6.2.2 二進制數(shù)字頻率調(diào)制二進制數(shù)字頻率調(diào)制2、包絡(luò)檢測、包絡(luò)檢測) (tyi帶通帶通濾波器濾波器帶通帶通濾波器濾波器包絡(luò)包絡(luò)檢波器檢波器包絡(luò)包絡(luò)檢波器檢波器輸入輸入) (1ty) (2tyf2取樣取樣判別器判別器) (1tv) (2tv) (tsf1輸出輸出包絡(luò)檢測方框圖包絡(luò)檢測方框圖6.2.2 二進制數(shù)字頻率調(diào)制二進制數(shù)字頻率調(diào)制包絡(luò)檢測法波形圖包絡(luò)檢測法波形圖6.2.2 二進制數(shù)字頻率調(diào)制二進制數(shù)字頻率調(diào)制3、相干檢測、相干檢測)(tyi帶通帶通濾波器濾波器帶通帶通濾波器濾波器相乘器相乘器相乘器相乘器取樣取樣判別器判別器輸入輸入) (1ty)(2ty低通低通濾波器濾波器)(1

14、tz低通低通濾波器濾波器)(2tz取樣脈沖取樣脈沖)(1tx)(2tx)(ts輸出輸出f1f2相干檢測方框圖相干檢測方框圖tf22cost f12cos6.2.2 二進制數(shù)字頻率調(diào)制二進制數(shù)字頻率調(diào)制四、四、2FSK性能性能1、包絡(luò)解調(diào)、包絡(luò)解調(diào)發(fā)發(fā)“1”時上支路取樣判決瞬時值服從萊斯分布，下支路瞬時時上支路取樣判決瞬時值服從萊斯分布，下支路瞬時值服從瑞利分布；發(fā)值服從瑞利分布；發(fā)“0”時，上支路服從瑞處分布，下支路時，上支路服從瑞處分布，下支路服從萊斯分布。求概率密度函數(shù)，再求錯判概率。誤碼率為：服從萊斯分布。求概率密度函數(shù)，再求錯判概率。誤碼率為：)0/1()0()1/0()1(PPPPP

15、e2221)1()0(21rrePPe6.2.2 二進制數(shù)字頻率調(diào)制二進制數(shù)字頻率調(diào)制2、相干解調(diào)、相干解調(diào)發(fā)發(fā)“1”時，上支路取樣判決瞬時值服從均值為時，上支路取樣判決瞬時值服從均值為a的正態(tài)分的正態(tài)分布，下支路服從均值為布，下支路服從均值為0的正態(tài)分布；發(fā)的正態(tài)分布；發(fā)“0”時，上支路時，上支路為零均值正態(tài)分布，下支路為均值為為零均值正態(tài)分布，下支路為均值為a的正態(tài)分布。經(jīng)計的正態(tài)分布。經(jīng)計算誤碼率為：算誤碼率為：)0/1()0()1/0()1(PPPPPe)2(21)1()0()2(21rerfcPPrerfc6.2.2 二進制數(shù)字頻率調(diào)制二進制數(shù)字頻率調(diào)制五、兩種解調(diào)性能比校五、兩種解

16、調(diào)性能比校1、兩種檢測均可工作在最佳門限、兩種檢測均可工作在最佳門限2、信噪比一定時，相干檢測的誤碼率低；所以相干檢測的、信噪比一定時，相干檢測的誤碼率低；所以相干檢測的抗噪聲性優(yōu)于非相干檢測，但信噪比很大時，兩者誤碼性差抗噪聲性優(yōu)于非相干檢測，但信噪比很大時，兩者誤碼性差別不大。別不大。3、相干檢測需要插入兩個相干載波，因此電路復(fù)雜；而包、相干檢測需要插入兩個相干載波，因此電路復(fù)雜；而包絡(luò)檢測電路簡單。絡(luò)檢測電路簡單。結(jié)論：小信噪比，用相干檢測；大信噪比，用包絡(luò)檢測。結(jié)論：小信噪比，用相干檢測；大信噪比，用包絡(luò)檢測。6.2.2 二進制數(shù)字頻率調(diào)制二進制數(shù)字頻率調(diào)制載波載波移相移相180S(t

17、)e(t)二進制相位調(diào)制波形圖二進制相位調(diào)制波形圖6.2.3 二進制數(shù)字相位鍵控（二進制數(shù)字相位鍵控（2PSK、2DPSK）有兩種相位調(diào)制方式：絕對調(diào)相（有兩種相位調(diào)制方式：絕對調(diào)相（2PSK） 相對調(diào)相（相對調(diào)相（2DPSK）絕對調(diào)相（絕對調(diào)相（2PSK）：用數(shù)字信號：用數(shù)字信號”0“”1“控制載波的相控制載波的相 位。位?！?“使載波相位改變使載波相位改變180度，度，”0“使使載載 波相位不變。反之亦然。波相位不變。反之亦然。相對調(diào)相（相對調(diào)相（2DPSK）：用數(shù)字信號：用數(shù)字信號”0“”1“控制相鄰碼元的控制相鄰碼元的載載 波相位差，當(dāng)為波相位差，當(dāng)為“1”時，相差為時，相差為180度

18、；為度；為 “0”時，相差時，相差0度，反之亦然。度，反之亦然。6.2.3 二進制數(shù)字相位鍵控（二進制數(shù)字相位鍵控（2PSK、2DPSK）兩種相位調(diào)制的波形圖兩種相位調(diào)制的波形圖6.2.3 二進制數(shù)字相位鍵控（二進制數(shù)字相位鍵控（2PSK、2DPSK）練習(xí)練習(xí)：設(shè)數(shù)字信號序列為設(shè)數(shù)字信號序列為11001010100，試畫出其試畫出其2PSK及及2DPSK信號波形圖。（調(diào)信號波形圖。（調(diào)制規(guī)則自定）制規(guī)則自定）6.2.3 二進制數(shù)字相位鍵控（二進制數(shù)字相位鍵控（2PSK、2DPSK）一、相位調(diào)制的實現(xiàn)一、相位調(diào)制的實現(xiàn)1、2PSK調(diào)制調(diào)制用相位選擇法實現(xiàn)用相位選擇法實現(xiàn)2PSK調(diào)制調(diào)制方法方法1

19、6.2.3 二進制數(shù)字相位鍵控（二進制數(shù)字相位鍵控（2PSK、2DPSK）方法方法2：將進行調(diào)制的信息先經(jīng)極性變換器將：將進行調(diào)制的信息先經(jīng)極性變換器將其變?yōu)殡p極性全占空數(shù)字基帶信號，再和調(diào)其變?yōu)殡p極性全占空數(shù)字基帶信號，再和調(diào)制載波相乘。制載波相乘。極性變換器帶通濾波器 antfc2cos2PSK信號極性變器變換規(guī)則：極性變器變換規(guī)則：“1”變?yōu)槿伎肇?fù)脈沖；變?yōu)槿伎肇?fù)脈沖；“0”變?yōu)槿優(yōu)槿伎照}沖。對應(yīng)的調(diào)制規(guī)則為：占空正脈沖。對應(yīng)的調(diào)制規(guī)則為：“1”變變“0”不變。不變。相乘法產(chǎn)生相乘法產(chǎn)生2PSK信號信號6.2.3 二進制數(shù)字相位鍵控（二進制數(shù)字相位鍵控（2PSK、2DPSK）2

20、、2DPSK信號的產(chǎn)生信號的產(chǎn)生方法方法：將信息（絕對碼）變換為相對碼，再進行將信息（絕對碼）變換為相對碼，再進行2PSK調(diào)制。調(diào)制。絕對碼和相對碼的相互轉(zhuǎn)換絕對碼和相對碼的相互轉(zhuǎn)換nnnabb1編碼編碼譯碼譯碼nnnbba1Tb延遲延遲anbn 1bnTbbn延遲延遲Tbanbn 16.2.3 二進制數(shù)字相位鍵控（二進制數(shù)字相位鍵控（2PSK、2DPSK） an差分差分編碼器編碼器極性極性變換器變換器帶通帶通濾波器濾波器 bntfc2cos2DPSK信信號號相乘法產(chǎn)生相乘法產(chǎn)生2DPSK注意注意：調(diào)制器輸出的信號對絕對碼來說時：調(diào)制器輸出的信號對絕對碼來說時2DPSK信號；信號；而對相對碼來

21、說是而對相對碼來說是2PSK信號。所以對此信號可以用信號。所以對此信號可以用2PSK的解調(diào)方法解調(diào)出相對碼，再經(jīng)差分譯碼得絕對的解調(diào)方法解調(diào)出相對碼，再經(jīng)差分譯碼得絕對碼（即信息）。碼（即信息）。6.2.3 二進制數(shù)字相位鍵控（二進制數(shù)字相位鍵控（2PSK、2DPSK）二、調(diào)相信號解調(diào)二、調(diào)相信號解調(diào)1、2PSK信號解調(diào)信號解調(diào)2PSK信號的解調(diào)只能采用相干解調(diào)方法（又稱極性比較法）信號的解調(diào)只能采用相干解調(diào)方法（又稱極性比較法）)(tyi帶通帶通低通低通抽樣抽樣Z(t)X(t)cp)(tstfc2cos輸出輸出2PSK2PSK信號相干解調(diào)方框圖信號相干解調(diào)方框圖本地載波是用接收到的本地載波是

22、用接收到的2PSK信號經(jīng)載波信號提取電路產(chǎn)生的。信號經(jīng)載波信號提取電路產(chǎn)生的。6.2.3 二進制數(shù)字相位鍵控（二進制數(shù)字相位鍵控（2PSK、2DPSK）2PSK相干解調(diào)各點波形相干解調(diào)各點波形注意：注意：2PSK相相干解調(diào)干解調(diào)存在反存在反向工作向工作這一缺這一缺點。解點。解決的方?jīng)Q的方法是采法是采用用2DPSK。2、2DPSK信號的解調(diào)信號的解調(diào)（1）極性比較）極性比較碼變換法碼變換法2PSK解調(diào)器解調(diào)器 bn延遲延遲Tbanbn 1差分譯碼器差分譯碼器 an2DPSK信號信號輸入輸入2DPSK解調(diào)方法解調(diào)方法1（相干解調(diào)）（相干解調(diào)）6.2.3 二進制數(shù)字相位鍵控（二進制數(shù)字相位鍵控（2P

23、SK、2DPSK）（2）相位比較法）相位比較法)(tyi帶通帶通延遲延遲低通低通抽樣抽樣判決器判決器Z(t)X(t)Tb抽樣抽樣脈沖脈沖an)(1ty)(2ty2DPSK解調(diào)方法解調(diào)方法2（差分檢測或稱非相干檢測）（差分檢測或稱非相干檢測）6.2.3 二進制數(shù)字相位鍵控（二進制數(shù)字相位鍵控（2PSK、2DPSK）相位比較相位比較法解調(diào)法解調(diào)2DPSK2DPSK信信號波形圖號波形圖6.2.3 二進制數(shù)字相位鍵控（二進制數(shù)字相位鍵控（2PSK、2DPSK）三、三、2PSK、2DPSK信號的功率譜及帶寬信號的功率譜及帶寬 2PSK( 2PSK(或或2DPSK)2DPSK)信號的功率譜信號的功率譜信號

24、帶寬為：fBbDPSKPSK222數(shù)字基帶信號碼元速數(shù)字基帶信號碼元速率的率的2倍倍6.2.3 二進制數(shù)字相位鍵控（二進制數(shù)字相位鍵控（2PSK、2DPSK）四、解調(diào)性能分析四、解調(diào)性能分析(6.3的部分內(nèi)容的部分內(nèi)容)1、相干檢測、相干檢測2PSK的誤碼率的誤碼率帶通濾波器輸出與同步載波相乘，經(jīng)低通濾波器輸出為：帶通濾波器輸出與同步載波相乘，經(jīng)低通濾波器輸出為：)()()(tnatnatxcc發(fā)發(fā)“0”時時發(fā)發(fā)“1”時時發(fā)發(fā)“1”和發(fā)和發(fā)“0”時的概率密度函數(shù)為：時的概率密度函數(shù)為：22222)(12)(021)(21)(nnaxnaxnexfexf發(fā)發(fā)“0”時時發(fā)發(fā)“1”時時 rerfcp

25、e212PSK誤碼率誤碼率rerfceppe 22DPSK相干解調(diào)相干解調(diào)2PSK解調(diào)解調(diào)+差分譯碼差分譯碼2、2DPSK差分檢測誤碼率（相位比較法）差分檢測誤碼率（相位比較法）epre21注注：此公式?jīng)]有任何附加條件此公式?jīng)]有任何附加條件6.2.3 二進制數(shù)字相位鍵控（二進制數(shù)字相位鍵控（2PSK、2DPSK）五、五、2PSK與與2DPSK比較比較1、檢測這兩種信號時判決器均可工作在最佳門、檢測這兩種信號時判決器均可工作在最佳門限電平（零電平）。限電平（零電平）。2、2PSK系統(tǒng)的抗噪聲性比系統(tǒng)的抗噪聲性比2DPSK好，當(dāng)信噪好，當(dāng)信噪比很大時，兩者性趨近一致。比很大時，兩者性趨近一致。3、

26、2PSK存在反向工作問題，而存在反向工作問題，而2DPSK不存在不存在反向工作問題。反向工作問題。6.2.3 二進制數(shù)字相位鍵控（二進制數(shù)字相位鍵控（2PSK、2DPSK）6.4 二進制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)性能比較二進制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)性能比較bfB2bfB2212fffBb2ASK2PSK、2DPSK2FSK2ASK與與2PSK及及2DPSK的頻帶利用率相同，的頻帶利用率相同，2FSK的頻的頻帶利用率最低。帶利用率最低。6.4 二進制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)性能比較二進制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)性能比較誤碼性能曲線誤碼性能曲線2PSK抗抗噪聲性噪聲性能最好能最好6.4 二進制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)性能比較二進制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)性能比較6.5

27、 多進制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)多進制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)四進制相位調(diào)制：四進制相位調(diào)制：QPSK（4PSK） OQPSK QDPSK（4DPSK） DQPSK4一、一、QPSK（四進制絕對相位調(diào)制（四進制絕對相位調(diào)制4PSK）四進制信息有四種：四進制信息有四種：00、01、10、11載波相位四種：載波相位四種：可以是：可以是：4301411434547也可以是：也可以是：0223以第一種相位配置為例，設(shè)信息和載波相位的對應(yīng)關(guān)以第一種相位配置為例，設(shè)信息和載波相位的對應(yīng)關(guān)系為：系為：4471045006.5 多進制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)多進制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)4(11)43(01)45(00)47(10) 相位配置相位配置)42

28、cos(tfAc)432cos(tfAc)452cos(tfAc)472cos(tfAcXY當(dāng)數(shù)字基帶信號為當(dāng)數(shù)字基帶信號為11時，載波為：時，載波為：當(dāng)數(shù)字基帶信號為當(dāng)數(shù)字基帶信號為01時，載波為：時，載波為：當(dāng)數(shù)字基帶信號為當(dāng)數(shù)字基帶信號為00時，載波為：時，載波為：當(dāng)數(shù)字基帶信號為當(dāng)數(shù)字基帶信號為10時，載波為：時，載波為：40(11)2(01)(00)23(10) 型相位配置型相位配置26.5 多進制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)多進制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng) 型QPSK信號串串/并變并變換器換器單單/雙極雙極性變換性變換單單/雙極雙極性變換性變換 相移相移 900輸入二進輸入二進制序列制序列tfAc2cos22Q

29、PSK調(diào)制器方框圖調(diào)制器方框圖2cos2cos2coscos1、QPSK調(diào)制信號產(chǎn)生調(diào)制信號產(chǎn)生1變?yōu)檎匦蚊}沖變?yōu)檎匦蚊}沖0變?yōu)樨?fù)矩形脈沖變?yōu)樨?fù)矩形脈沖同相分量同相分量正交分量正交分量問題問題：如果輸入二進制如果輸入二進制序列的碼元速率為序列的碼元速率為2000波特，則波特，則QPSK信號的信號的帶寬為多少？帶寬為多少？接收到兩位后送接收到兩位后送到兩個支路，每到兩個支路，每個支路各送一位個支路各送一位446.5 多進制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)多進制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)QPSK調(diào)制器方框圖調(diào)制器方框圖2 型QPSK信號串串/并變并變換器換器單單/雙極雙極性變換性變換單單/雙極雙極性變換性變換 相移相移 450

30、tfAc2cos22接收到兩位后送到接收到兩位后送到兩個支路，每個支兩個支路，每個支路各送一位路各送一位2 相移相移 -4501變?yōu)檎匦蚊}沖變?yōu)檎匦蚊}沖0變?yōu)樨?fù)矩形脈沖變?yōu)樨?fù)矩形脈沖6.5 多進制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)多進制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)2、 QPSK 信號的解調(diào)信號的解調(diào)相移相移 900tfc2cos低通濾波低通濾波低通濾波低通濾波抽樣判決抽樣判決抽樣判決抽樣判決并并/串變串變換換接收信接收信號號恢復(fù)的二進恢復(fù)的二進制序列制序列同相通道同相通道正交通道正交通道QPSK信號的解調(diào)方框圖信號的解調(diào)方框圖)(tzA)(tzB)(txA)(txB定時定時)cos()cos(coscos246.5 多進制數(shù)字

31、調(diào)制系統(tǒng)多進制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)設(shè)接收信號為：設(shè)接收信號為：)2cos()(nctftr4(11)43(01)45(00)47(10)XY上支路：上支路：tftftzcncA2cos)2cos()(nncatfacos2)4cos(2nAatxcos2)(下支路：下支路：)22cos()2cos()(tftftzcncBnncatfasin2)24cos(2nBatxsin2)(上下支路的判決規(guī)則：取樣值大于上下支路的判決規(guī)則：取樣值大于0判判1 取樣值小于取樣值小于0判判06.5 多進制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)多進制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng) 信息載波相位 上支路極性下支路極性 11 正 正 01 負(fù) 正 00 負(fù) 負(fù) 1

32、0 正 負(fù)434547上下支路的判決規(guī)則為：上下支路的判決規(guī)則為：取樣值大于取樣值大于0，判，判1 取樣值小于取樣值小于0，判，判0nAatxcos2)(nBatxsin2)(46.5 多進制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)多進制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)相移相移 450tfc2cos低通濾波低通濾波低通濾波低通濾波抽樣判決抽樣判決抽樣判決抽樣判決并并/串變串變換換接收信接收信號號恢復(fù)的二進恢復(fù)的二進制序列制序列同相通道同相通道正交通道正交通道QPSK信號的解調(diào)方框圖信號的解調(diào)方框圖)(tzA)(tzB)(txA)(txB定時定時2相移相移 -450)cos()cos(coscos2)452cos()2cos()(ocncAt

33、ftfatz)45cos(2)454cos(2onnocatfa)45cos(2)(onAatx)45cos(2)(onBatx6.5 多進制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)多進制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng))45cos(2)(onAatx)45cos(2)(onBatx 信息載波相位 上支路極性下支路極性 11 0 正 正 01 負(fù) 正 00 負(fù) 負(fù) 10 正 負(fù)223上下支路的判決規(guī)則為：上下支路的判決規(guī)則為：取樣值大于取樣值大于0，判，判1 取樣值小于取樣值小于0，判，判06.5 多進制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)多進制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)二、二、OQPSKModulated signal QPSK串串/并變并變換器換器單單/雙極雙極性變換性變換

34、單單/雙極雙極性變換性變換 相移相移 900輸入二進輸入二進制序列制序列tfAc2cos22OQPSK調(diào)制器方框圖調(diào)制器方框圖同相分量同相分量正交分量正交分量將收到的二進將收到的二進位交替送到上位交替送到上下兩個支路下兩個支路6.5 多進制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)多進制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)沒有沒有00與與11之間的變化，也沒有之間的變化，也沒有10與與01之間的變化之間的變化，所有相鄰載波不會有，所有相鄰載波不會有180度的變化。度的變化。特點：帶外功率譜較小。特點：帶外功率譜較小。6.5 多進制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)多進制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)三、三、DQPSK及及DQPSK41nn0223的四種取值的四種取值(11)(01)(0

35、0)(10)DQPSK相位配置相位配置的四種取值的四種取值4(11)43(01)45(00)47(10)XY 相位配置相位配置DQPSK426.5 多進制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)多進制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)1、 DQPSK信號的產(chǎn)生信號的產(chǎn)生 （DQPSK）型型DQPSK調(diào)制器方框圖調(diào)制器方框圖 型DQPSK信號串串/并并變換器變換器單單/雙極雙極性變換性變換單單/雙極雙極性變換性變換 相移相移 450t fAc2cos22接收到兩位后送接收到兩位后送到兩個支路，每到兩個支路，每個支路各送一位個支路各送一位2 相移相移 -4501變?yōu)檎匦蚊}沖變?yōu)檎匦蚊}沖0變?yōu)樨?fù)矩形脈沖變?yōu)樨?fù)矩形脈沖碼變換碼變換器器nanbnc

36、nd0223 的四種取值的四種取值(11)(01)(00)(10) 產(chǎn)生產(chǎn)生 型型QPSK信號信號 26.5 多進制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)多進制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)前一碼元相位及符號的前一碼元相位及符號的狀態(tài)狀態(tài)本碼元本碼元信息及所要求信息及所要求的相位差的相位差本碼元本碼元載波相位及符載波相位及符號狀態(tài)號狀態(tài) 1 1 1 1 0 1 0 0 1 0 1 1 0 1 0 0 1 0 0 1 1 1 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 1 0 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 01n1nc1ndn

37、anbnnncnd02/2/302/2/32/32/32/30002/2/2/00002/2/2/2/2/32/32/32/3碼變換器真值表碼變換器真值表（求出（求出 、 與與 、 、 、 之間的關(guān)系。）之間的關(guān)系。）ncnd1nc1ndnanb2、DQPSK信號的解調(diào)信號的解調(diào))45cos(2)(onAatx相移相移 450tfc2cos低通濾低通濾波波低通濾低通濾波波抽樣判決抽樣判決抽樣判決抽樣判決并并/串串變換變換接收接收信號信號恢復(fù)的二進恢復(fù)的二進制序列制序列同相通道同相通道正交通道正交通道DQPSK信號的解調(diào)方框圖（相干解調(diào)）信號的解調(diào)方框圖（相干解調(diào)）)(tzA)(tzB)(txA

38、)(txB定定時時2相移相移 -450)45cos(2)(onBatx碼反變碼反變換器換器 QPSK信號解調(diào)信號解調(diào)nanbncnd6.5 多進制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)多進制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)前一碼元相位及符號的前一碼元相位及符號的狀態(tài)狀態(tài)本碼元本碼元信息及所要求信息及所要求的相位差的相位差本碼元本碼元載波相位及符載波相位及符號狀態(tài)號狀態(tài) 1 1 1 1 0 1 0 0 1 0 1 1 0 1 0 0 1 0 0 1 1 1 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 1 0 0 1 0 1 0 1 1 0

39、 1 0 01n1nc1ndnanbnnncnd02/2/302/2/32/32/32/30002/2/2/00002/2/2/2/2/32/32/32/3碼變換器真值表碼變換器真值表（求出（求出 、 與與 、 、 、 之間的關(guān)系。）之間的關(guān)系。）ncnd1nc1ndnanb相移相移 450低通濾低通濾波器波器低通濾低通濾波器波器抽樣判決抽樣判決抽樣判決抽樣判決并并/串串變換變換正交通道正交通道)(tzA)(tzB)(txA)(txB定定時時相移相移 -450)2cos()(nctfaty延遲延遲BT注：此處注：此處 是一是一個個DQPSK信號的碼信號的碼元寬度，其等于二元寬度，其等于二進制信

40、號碼元寬度進制信號碼元寬度 的兩倍。的兩倍。BTbT接收的接收的DQPSK信號信號恢復(fù)的二恢復(fù)的二進制信號進制信號)2cos()(1ncBtfaTty)452cos()()452cos()(1211onconctfatytfaty)(1ty)(BTty )(ty)(2ty)45cos(2)(12onnAatx)45cos(2)(12onnBatx6.5 多進制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)多進制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng))cos()cos(coscos2)452cos().2cos()(1oncncAtfatfatz)45cos(2)454cos(21212onnonncatfa)452cos().2cos()(1oncnc

41、Btfatfatz)45cos(2)454cos(21212onnonncatfa)45cos(2)(12onnAatx)45cos(2)(12onnBatx判決規(guī)則判決規(guī)則：取樣值大于取樣值大于0，判，判1 取樣值小于取樣值小于0，判，判06.5 多進制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)多進制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)3、 信號的產(chǎn)生信號的產(chǎn)生DQPSK4的四種取值的四種取值4(11)43(01)45(00)47(10)XY 相位配置相位配置DQPSK4特點特點：1、調(diào)制后的載波相位有八種、調(diào)制后的載波相位有八種2、相位跳變絕對值最大為、相位跳變絕對值最大為135度度3、可以采用差分檢測、可以采用差分檢測4、帶外幅射比、帶外幅

42、射比QPSK?。ㄏ嘈。ㄏ辔惶兞孔畲鬄槲惶兞孔畲鬄?80度）度）6.5 多進制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)多進制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)設(shè)本碼元（四進制）載波相位為設(shè)本碼元（四進制）載波相位為 ，則調(diào)制器輸出載波：，則調(diào)制器輸出載波：k)2cos()(4kctftSDQPSKtfQtfItftfckckkckc2sin2cossin2sincos2cos)cos(cos1kkkkIkkkkkkkkQIsincossinsincoscos1111)sin(sin1kkkkQkkkkkkkkQIcossinsincoscossin11116.5 多進制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)多進制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)串串/并并變換變換差分差分相位相位編碼編碼

43、tfc2cos輸入二進輸入二進制序列制序列DQPSK4kakbkIkQ信號信號tfc2sin串串/并并變換變換差分差分相位相位編碼編碼tfc2costfc2sin輸入二進輸入二進制序列制序列DQPSK4kakbkIkQ信號信號低通濾低通濾波器波器低通濾低通濾波器波器增加低通濾波器目的是抑制已調(diào)信號的增加低通濾波器目的是抑制已調(diào)信號的帶外幅射帶外幅射調(diào)制原理圖調(diào)制原理圖6.5 多進制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)多進制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)4、 的解調(diào)（第的解調(diào)（第7章部分內(nèi)容）章部分內(nèi)容）DQPSK4解調(diào)方式常用的是基帶差分解調(diào)和中頻差分解調(diào)兩種。解調(diào)方式常用的是基帶差分解調(diào)和中頻差分解調(diào)兩種。低通濾低通濾波波抽抽樣樣判

44、判決決低通濾低通濾波波抽抽樣樣判判決決串串/并并)2cos(tfc)2sin(tfckwkz11kkkkzzww11kkkkzwwzkxkykakbDQPSK4信號信號)cos(kkw)sin(kkz 基帶差分解調(diào)框圖基帶差分解調(diào)框圖DQPSK46.5 多進制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)多進制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)11kkkkkzzwwx)sin().sin()cos().cos(11kkkkkkkcos)cos(111kkkkkzwwzy)sin().cos()cos().sin(11kkkkkkksin)sin(14(11)43(01)45(00)47(10)XY的四種取值的四種取值判決規(guī)則：判決規(guī)則： 、 大于大

45、于0，判，判1 小于小于0，判，判1kxky6.5 多進制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)多進制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)7.3 最小頻移鍵控（最小頻移鍵控（MSK）第第7章部分內(nèi)容章部分內(nèi)容特點：特點：1、恒定包絡(luò)、恒定包絡(luò)2、連續(xù)相位、連續(xù)相位FSK的一種特殊形式的一種特殊形式3、調(diào)制指數(shù)、調(diào)制指數(shù)4、帶外幅射小、帶外幅射小5、主瓣較寬，即帶寬較寬、主瓣較寬，即帶寬較寬5 . 0/bffh7.3 最小頻移鍵控（最小頻移鍵控（MSK）1、MSK信號的產(chǎn)生信號的產(chǎn)生相位連續(xù)相位連續(xù)FSK信號定義為：信號定義為：0 )0(2cos1 )0(2cos)(21symboltfAsymboltfAts也可以用角調(diào)制的一般形式表示：也可以用角調(diào)制的一般形式表示：)(2cos)(ttfAtsc其中：其中：)(2121fffctThtb)0()(bTt 0hhTb)0()(發(fā)發(fā)1發(fā)發(fā)07.3 最小頻移鍵控（最小頻移鍵控（MSK）tbT2bT4bT6bT8bT10調(diào)制指數(shù)調(diào)制指數(shù)h為為0.5時的相位樹時的相位樹22232232當(dāng)調(diào)制指數(shù)當(dāng)調(diào)制指數(shù)為為0.5時，時，在在 的偶的偶數(shù)倍處，相數(shù)倍處，相位為位為0或或 ；在；在 的的奇數(shù)倍時，奇數(shù)倍時，相位為相位為 。bTbT2紅色線條紅色線條是數(shù)據(jù)序是數(shù)據(jù)序列為列為1101000011的相位路的相位路徑。徑。7.3 最小頻移鍵控（最小頻移鍵控（M