數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)(41)

1、1 12 23 3 1.1.調(diào)制：用基帶信號(hào)對(duì)載波波形的某些參量進(jìn)行控制，使載波的這些調(diào)制：用基帶信號(hào)對(duì)載波波形的某些參量進(jìn)行控制，使載波的這些 參量隨基帶信號(hào)的變化而變化，即所謂調(diào)制。參量隨基帶信號(hào)的變化而變化，即所謂調(diào)制。 2. 2.調(diào)制的目的：使數(shù)字信號(hào)適合在帶通信道中傳輸，有效利用頻帶，調(diào)制的目的：使數(shù)字信號(hào)適合在帶通信道中傳輸，有效利用頻帶， 提高抗干擾能力，以利于在模擬信道中長(zhǎng)距離傳送；提高抗干擾能力，以利于在模擬信道中長(zhǎng)距離傳送； 3. 3.模擬調(diào)制與數(shù)字調(diào)制的異同模擬調(diào)制與數(shù)字調(diào)制的異同 相同點(diǎn)：相同點(diǎn)： a. a. 實(shí)現(xiàn)信號(hào)的頻譜搬移和變換；實(shí)現(xiàn)信號(hào)的頻譜搬移和變換； b.

2、b. 載波為正弦信號(hào)；載波為正弦信號(hào)； c. c. 可采用調(diào)幅、調(diào)頻和調(diào)相等方式?？刹捎谜{(diào)幅、調(diào)頻和調(diào)相等方式。 區(qū)別：區(qū)別： a. a. 通常受控參數(shù)變化離散化；通常受控參數(shù)變化離散化； b. b. 可同時(shí)調(diào)制多個(gè)參數(shù)，如相位與幅度。可同時(shí)調(diào)制多個(gè)參數(shù)，如相位與幅度。 4 4 4.4.數(shù)字調(diào)制：是用載波信號(hào)的某些數(shù)字調(diào)制：是用載波信號(hào)的某些離散離散狀態(tài)來(lái)表征所傳送的信息，狀態(tài)來(lái)表征所傳送的信息， 在接收端只需要對(duì)載波信號(hào)的在接收端只需要對(duì)載波信號(hào)的離散離散調(diào)制參量進(jìn)行檢測(cè)。調(diào)制參量進(jìn)行檢測(cè)。 5. 5.數(shù)字調(diào)制的分類：數(shù)字調(diào)制的分類： 數(shù)字調(diào)制信號(hào)也稱鍵控信號(hào)。數(shù)字調(diào)制信號(hào)也稱鍵控信號(hào)。 根

3、據(jù)已調(diào)信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：線性調(diào)制和非線性調(diào)制。根據(jù)已調(diào)信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：線性調(diào)制和非線性調(diào)制。 線性調(diào)制：已調(diào)信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)與基帶信號(hào)相同，線性調(diào)制：已調(diào)信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)與基帶信號(hào)相同， 但頻率位置發(fā)生搬移。例如振幅鍵控。但頻率位置發(fā)生搬移。例如振幅鍵控。 非線性調(diào)制：已調(diào)信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)與基帶信號(hào)不同，非線性調(diào)制：已調(diào)信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)與基帶信號(hào)不同， 有其他新的頻率成分出現(xiàn)。例如：頻移和相移鍵控。有其他新的頻率成分出現(xiàn)。例如：頻移和相移鍵控。5 5 6.6.數(shù)字調(diào)制技術(shù)運(yùn)用的場(chǎng)合數(shù)字調(diào)制技術(shù)運(yùn)用的場(chǎng)合 1 1）數(shù)據(jù)終端間的數(shù)據(jù)經(jīng)調(diào)制解調(diào)器在模擬話路中進(jìn)行傳輸與通信。）數(shù)據(jù)終端間的數(shù)據(jù)經(jīng)調(diào)制解調(diào)

4、器在模擬話路中進(jìn)行傳輸與通信。 2 2）數(shù)據(jù)終端間的數(shù)據(jù)經(jīng)線路適配器或數(shù)字話機(jī)及數(shù)字用戶線、）數(shù)據(jù)終端間的數(shù)據(jù)經(jīng)線路適配器或數(shù)字話機(jī)及數(shù)字用戶線、MODEMMODEM線路單元、線路單元、 MODEMMODEM進(jìn)行傳輸與通信。進(jìn)行傳輸與通信。 3 3）數(shù)據(jù)終端間的數(shù)據(jù)經(jīng)線路適配器或數(shù)字話機(jī)及數(shù)字用戶線、）數(shù)據(jù)終端間的數(shù)據(jù)經(jīng)線路適配器或數(shù)字話機(jī)及數(shù)字用戶線、MODEMMODEM組服務(wù)器，由模擬中繼線單元進(jìn)入公用電話交換網(wǎng)，與遠(yuǎn)地?cái)?shù)據(jù)組服務(wù)器，由模擬中繼線單元進(jìn)入公用電話交換網(wǎng)，與遠(yuǎn)地?cái)?shù)據(jù)終端通信。終端通信。 （參考（參考P119P119圖圖4-14-1）6 6 1. 1. 二進(jìn)制幅度鍵控（二進(jìn)制幅

5、度鍵控（2 2ASKASK） 調(diào)制器工作原理調(diào)制器工作原理 已調(diào)信號(hào)：已調(diào)信號(hào)： 若：若：g(t)g(t)為單極性脈沖，為單極性脈沖，S SASKASK(t)(t)為含載波分量雙邊帶信號(hào)；為含載波分量雙邊帶信號(hào)； g(t) g(t)為雙極性脈沖，為雙極性脈沖，S SASKASK(t)(t)為不含載波分量雙邊帶信號(hào)；為不含載波分量雙邊帶信號(hào)； 連續(xù)譜取決于連續(xù)譜取決于g(t)g(t)經(jīng)線性調(diào)制后的雙邊帶譜；經(jīng)線性調(diào)制后的雙邊帶譜； 離散譜由載波分量確定。離散譜由載波分量確定。帶通濾波帶通濾波XnSnDnTtgatS)()(tccos)(2tSASK載波信號(hào)載波信號(hào)已調(diào)信號(hào)已調(diào)信號(hào)tnTtgatS

6、cnSnASKcos)()(27 7 1. 1. 二進(jìn)制幅度鍵控（二進(jìn)制幅度鍵控（2 2ASKASK）( (續(xù)）續(xù)） 設(shè)：設(shè)：g(t)g(t)是持續(xù)時(shí)間為是持續(xù)時(shí)間為T(mén) TS S的矩形脈沖，而的矩形脈沖，而a an n的取值服從下屬關(guān)系：的取值服從下屬關(guān)系： 因此，因此，s(t)s(t)代表信息的一個(gè)隨機(jī)單極性矩形脈沖序列。代表信息的一個(gè)隨機(jī)單極性矩形脈沖序列。( On-Off Keying )( On-Off Keying ) 用二進(jìn)制序列用二進(jìn)制序列g(shù)(t)g(t)作為開(kāi)關(guān)控制量：作為開(kāi)關(guān)控制量： “0” “0” 開(kāi)關(guān)斷，不發(fā)送載波；開(kāi)關(guān)斷，不發(fā)送載波； “1” “1” 開(kāi)關(guān)通，發(fā)送載波。

7、開(kāi)關(guān)通，發(fā)送載波。 如下頁(yè)圖所示：如下頁(yè)圖所示： a an n= = 0, 0, 概率為概率為P P1, 1, 概率為（概率為（1-1-P P）8 8 1 10 01 11 10 01 19 9 若基帶信號(hào)與功率譜有如下的對(duì)應(yīng)關(guān)系：若基帶信號(hào)與功率譜有如下的對(duì)應(yīng)關(guān)系： 則：則： 由于由于s(t)s(t)是單極性的隨機(jī)矩形脈沖序列，則：是單極性的隨機(jī)矩形脈沖序列，則：)()()(DnnDSnTtgatS)()()cos()(22ASKnsncASKnTtgattS）式（可得：1 )()(41)(2cDcDASK)(| )(|)1 (| )(| )1 ()(2222smsssDmmGPfGPPf)

8、()G(tg其中：1010 根據(jù)矩形波形根據(jù)矩形波形g(t)g(t)的頻譜特點(diǎn)，對(duì)于所有的頻譜特點(diǎn)，對(duì)于所有m0m0的整數(shù)，有的整數(shù)，有 ，上式可變?yōu)椋荷鲜娇勺優(yōu)椋?則式則式1 1可變?yōu)椋嚎勺優(yōu)椋?)(smG)(| ) 0(|)1 (| )(| )1 ()(2222mssDGPfGPPf)()(| ) 0(|)1 ( 41 | )(| )(| )1 (41)(2222ccscDcDsASKGPfPPf11 11 當(dāng)概率當(dāng)概率P=1/2P=1/2時(shí)，上式可寫(xiě)成：時(shí)，上式可寫(xiě)成： 又：又：2)( )()(| ) 0 (| 8 | )(| )(|161)(222式ccscDcDsASKGff222s

9、in)()(sTjssseTTTGtg1212 3)( )()( 8 |2)(2)(sin|2)(2)(sin|16)(222式ccscscscscsASKTTTTT D() -fs0fs2ASK()-fc0fc由上圖分析可得：由上圖分析可得：1 1）二進(jìn)制）二進(jìn)制ASKASK信號(hào)的功率譜由連續(xù)譜和離散譜信號(hào)的功率譜由連續(xù)譜和離散譜兩部分組成，連續(xù)譜取決于兩部分組成，連續(xù)譜取決于1313 由上圖分析可得：由上圖分析可得： 1 1）二進(jìn)制）二進(jìn)制ASKASK信號(hào)的功率譜由連續(xù)譜和離散譜兩部分組成，信號(hào)的功率譜由連續(xù)譜和離散譜兩部分組成， 連續(xù)譜取決于連續(xù)譜取決于g(t)g(t)經(jīng)線性調(diào)制后的雙邊

10、帶譜；經(jīng)線性調(diào)制后的雙邊帶譜； 離散譜則由載波分量確定；離散譜則由載波分量確定； 2 2）二進(jìn)制）二進(jìn)制ASKASK信號(hào)的帶寬是基帶脈沖波形帶寬的兩倍。信號(hào)的帶寬是基帶脈沖波形帶寬的兩倍。 若原基帶信號(hào)的帶寬為若原基帶信號(hào)的帶寬為 B B，則則2 2ASKASK信號(hào)的帶寬為信號(hào)的帶寬為 2 2B B， 頻帶利用率下降為原來(lái)的頻帶利用率下降為原來(lái)的1/21/2。1414 （見(jiàn)課本（見(jiàn)課本P122P122） 分二極管適合三極管式。分二極管適合三極管式。二進(jìn)制振幅調(diào)制信號(hào)在接收端進(jìn)行解調(diào)時(shí)，一般可采用兩種二進(jìn)制振幅調(diào)制信號(hào)在接收端進(jìn)行解調(diào)時(shí)，一般可采用兩種方法。即：非相干包絡(luò)檢波法和相干檢測(cè)法。方法

11、。即：非相干包絡(luò)檢波法和相干檢測(cè)法。 一般來(lái)說(shuō)，相干檢測(cè)法需要在收方產(chǎn)生一個(gè)本地相干載波來(lái)一般來(lái)說(shuō)，相干檢測(cè)法需要在收方產(chǎn)生一個(gè)本地相干載波來(lái)檢測(cè)。而非相干檢波法是不需要同步信號(hào)的。這里用包絡(luò)檢波器檢測(cè)。而非相干檢波法是不需要同步信號(hào)的。這里用包絡(luò)檢波器來(lái)實(shí)現(xiàn)。來(lái)實(shí)現(xiàn)。 下面分別來(lái)看。下面分別來(lái)看。1515 （1 1）包絡(luò)檢波：適用于）包絡(luò)檢波：適用于OOKOOK信號(hào)或普通信號(hào)或普通AMAM調(diào)制信號(hào)的解調(diào)調(diào)制信號(hào)的解調(diào) 特點(diǎn)：簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)。特點(diǎn)：簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)。 1 10 01 11 10 01 11616 （1 1）包絡(luò)檢波（續(xù)）包絡(luò)檢波（續(xù)）BPF整流LPF抽樣判決位同步器x(t)v(t

12、)cp(t)S2ASK(t)x(t)v(t)cp(t)無(wú)碼間串?dāng)_注：是否有注：是否有碼間串?dāng)_決碼間串?dāng)_決定于濾波器定于濾波器和信道的頻和信道的頻率特性。率特性。 LPF LPF用來(lái)濾用來(lái)濾除高頻，一除高頻，一般對(duì)碼間串般對(duì)碼間串?dāng)_無(wú)影響。擾無(wú)影響。 1717 ttnttntStxcsccASKsin)(cos)()()(2 其中，其中，n nc c、n ns s分別為窄、寬帶高斯噪聲的兩個(gè)獨(dú)立正交分量。分別為窄、寬帶高斯噪聲的兩個(gè)獨(dú)立正交分量。設(shè)設(shè) ，且包絡(luò)檢波及低通的增益為，且包絡(luò)檢波及低通的增益為1 1，則，則式中式中 ，是一個(gè)瑞利分布的隨機(jī)變量，是一個(gè)瑞利分布的隨機(jī)變量，功率為功率為 0

13、, 0 1 ,)(2aKTSsASK1 , 0 , )()()(22nscsckTnkTnaKTsv)()(22ssscnkTnkTn2n1818)v(f1)v(f02n22/v2n0ev)v(f2n222/ )av(2no2n1eavIv) v(ff0(v)f 1(v)P10V*avP01 發(fā)發(fā)“1”“1”和發(fā)和發(fā)“0”“0”時(shí)時(shí)V(kTV(kTs s) )的分布的分布 、 分別為分別為廣義瑞利分布。廣義瑞利分布。 （設(shè)（設(shè)“1”“1”、“0”“0”等概）等概） 01100110ep21p21p)0(pp)1(ppdeavIavcos2020221附：1919*)v(f*)v(f102222

14、1,21,2/*nnaav式中 P Pe e最小的門(mén)限為最佳的限最小的門(mén)限為最佳的限V V* *，顯然顯然V V* *應(yīng)滿足：應(yīng)滿足： 解得：解得： 2 2ASKASK系統(tǒng)中應(yīng)滿足系統(tǒng)中應(yīng)滿足r1r1要求要求 此時(shí)此時(shí)a3a/2a/22)av(exp21)v(f2n22n12312110)()(aadvvfdvvfpdz)2zexp(2122n2an4/ 1)4(21)2(eerfcQnavz式中,注：近似公式：注：近似公式： xexxerfc12020 dvevpnavn2222/2014/e4/21epe4011021)4(412121eerfcpppe上上式式的的下下界界為為：時(shí)時(shí)，。故

15、故當(dāng)當(dāng)時(shí)時(shí)，當(dāng)當(dāng) 0)(xerfcx2121 （2 2）相干解調(diào)）相干解調(diào) 適合于包括抑制載波傳輸在內(nèi)的各種情況。適合于包括抑制載波傳輸在內(nèi)的各種情況。 特點(diǎn)：因需在本地恢復(fù)載波，實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜；特點(diǎn)：因需在本地恢復(fù)載波，實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜； 一般有較高的信噪比。一般有較高的信噪比。1 10 01 11 10 01 12222BPFLPF抽樣判決位同步器x(t)v(t)cp(t)載波同步cosct （2 2）相干解調(diào)（續(xù)）相干解調(diào)（續(xù)）S2ASK(t)x(t)v(t)cp(t)無(wú)碼間串?dāng)_注：注：v v（t t）與非相干解與非相干解調(diào)不同，有調(diào)不同，有正、負(fù)值，正、負(fù)值，其它均相同其它均相同2323 （2

16、2）相干解調(diào)（續(xù)）相干解調(diào)（續(xù)） 是一個(gè)均值為是一個(gè)均值為0 0功率為功率為 的正分布隨機(jī)變量。的正分布隨機(jī)變量。 利用基帶系統(tǒng)的結(jié)論，可得：利用基帶系統(tǒng)的結(jié)論，可得： 式中式中 為為BPFBPF輸出信號(hào)的信噪比。輸出信號(hào)的信噪比。 0,1 ,)(nnakTsv)(kTsncn2n)4(212erfcQPe222na2424 2 2、二進(jìn)制移頻鍵控（、二進(jìn)制移頻鍵控（2 2FSKFSK） 調(diào)制器工作原理調(diào)制器工作原理 a. a.鍵控法鍵控法 鍵控鍵控FSKFSK的輸出相位一般不連續(xù)。的輸出相位一般不連續(xù)。 b.b.直接法直接法調(diào)頻法調(diào)頻法 直接法可保證輸出的相位連續(xù)。直接法可保證輸出的相位連續(xù)

17、。+二極管二極管 KKnSnDnTtgatS)()()(2tSFSK模擬模擬調(diào)頻器調(diào)頻器（VCO)nSnDnTtgatS)()()(2tSFSKtc1costc1costc1costc2cos2525 tnTtgatnTtgatScnSncnSnFSK212cos)(cos)()(P)-1 ( , 1P , 0g(t)概概率率為為概概率率為為為為為為單單個(gè)個(gè)矩矩形形脈脈沖沖，脈脈寬寬其其中中：nsaT于于是是：，則則若若，則則的的反反碼碼，即即若若是是01, 10a nnnnnnaaaaaP , 1P)1 ( , 0概概率率為為概概率率為為na26261 10 01 11 10 01 1 由上

18、式，由上式，2 2FSKFSK信號(hào)可看作兩信號(hào)可看作兩2 2ASKASK信號(hào)之和，信號(hào)之和， 功率譜可分別計(jì)算再合成。功率譜可分別計(jì)算再合成。27272 2FSKFSK信號(hào)的功率譜計(jì)算信號(hào)的功率譜計(jì)算- -鍵控法產(chǎn)生的鍵控法產(chǎn)生的2FSK2FSK式中式中 是是m(t)m(t)的功率譜，的功率譜， 是是 的功率譜的功率譜當(dāng)當(dāng)p(1)=p(0)p(1)=p(0)時(shí)，時(shí)， )()(41)()(41)(221221112cscscscsFSKf)(1fps)(2fps)(tm) f (p1s) f (p2s)()()()(161 2)(2)sin(2)(2)sin( 2)(2)sin(2)(2)sin

19、(16122112222222112112ccccscscscscscscscscFSKTTTTTTTT2828當(dāng)當(dāng) 此時(shí)，頻譜圖為雙峰，此時(shí)，頻譜圖為雙峰， 頻譜區(qū)分明顯。頻譜區(qū)分明顯。當(dāng)當(dāng) 此時(shí)，頻譜圖為單峰或峰不明顯，此時(shí)，頻譜圖為單峰或峰不明顯，頻譜不頻譜不能區(qū)分能區(qū)分。s2c1cf2|ff |或fc2fc1fc2fc1 fc2fc2+fsfc1fc1+fssccfff2|212929 由二進(jìn)制由二進(jìn)制2 2FSKFSK信號(hào)的表達(dá)式，帶寬近似為，信號(hào)的表達(dá)式，帶寬近似為， 其中其中B B（或（或f fs s）為基帶信號(hào)帶寬。）為基帶信號(hào)帶寬。 一般一般2 2FSKFSK信號(hào)的頻帶利用率

20、低于信號(hào)的頻帶利用率低于2 2ASKASK。f2f1B122ffBf3030 a.a.非相干解調(diào)（即包絡(luò)檢波法）非相干解調(diào)（即包絡(luò)檢波法） 條件：條件：|f|fc2c2-f-fc1c1|2B |2B 判決準(zhǔn)則：判決準(zhǔn)則： 由于是判斷兩個(gè)值得大小，則抽樣判決器可不專門(mén)設(shè)置門(mén)限電平。由于是判斷兩個(gè)值得大小，則抽樣判決器可不專門(mén)設(shè)置門(mén)限電平。 通常有信號(hào)的帶通濾波器檢出的信號(hào)值遠(yuǎn)大于無(wú)信號(hào)帶通通常有信號(hào)的帶通濾波器檢出的信號(hào)值遠(yuǎn)大于無(wú)信號(hào)帶通 濾波器檢出的信號(hào)值。濾波器檢出的信號(hào)值。 BPF1BPF2整流LPF整流LPF位同步抽樣判決fc1fc2v1(t)v2(t)1021)()(kTsvkTsv3

21、131 發(fā)發(fā)“1”“1”碼時(shí)碼時(shí): : )kTs(n)kTs(na )kTs(v2s2c1)kTs(n)kTs(n)kTs(v2s2c22/ )av(exp)av(Iv)v( f2n2212n1o2n11 )2/vexp(v)v(f2n222n223232 )vv( pp21101v22011dv)v( fdv)v( f012n212n2212n1o2n1dv)2/vexp(2/ )av(exp)av(Iv012n)av2(2n1o2n1dv2/exp)av(Iv221V1f(V2)p(V2V1)V23333 2/012/21,2110rrepep同同理理可可得得2/21reep：得得令令：

22、2,21razvtnn0)(02/2)(2122210dtezttIepztz。的的廣廣義義瑞瑞利利分分布布為為注注： 12/ )(exp)(222noztzttI（“1”“1”、“0”“0”等等概）概）3434 b.b.鑒頻法鑒頻法 利用利用FMFM模擬信號(hào)解調(diào)的原理解調(diào)模擬信號(hào)解調(diào)的原理解調(diào)2 2FSKFSK信號(hào)。信號(hào)。 f0f1f23535 c.c.相干解調(diào)相干解調(diào) 條件條件: : |f|fc2c2-f-fc1c1|2B |2B 。判決準(zhǔn)則。判決準(zhǔn)則: : 。 相干解調(diào)輸出通常有較好的輸出信噪比，但須在本地恢復(fù)載波信相干解調(diào)輸出通常有較好的輸出信噪比，但須在本地恢復(fù)載波信 號(hào)，一般較復(fù)雜

23、。號(hào)，一般較復(fù)雜。 BPF1 BPF2 LPF LPF位同步抽樣判決v1(t)v2(t)載波同步cosc1t載波同步cosc2t1021)()(kTsvkTsv3636 c.c.相干解調(diào)（續(xù)）相干解調(diào)（續(xù)） 碼碼發(fā)發(fā)碼碼發(fā)發(fā)0, 1 ,)()()(111akTnkTnakTvscscs碼碼發(fā)發(fā)碼碼發(fā)發(fā) 1 0 ,2,2)(2akTsv 、 的統(tǒng)計(jì)特性相同：均值為的統(tǒng)計(jì)特性相同：均值為0 0、方差為、方差為 的高斯隨機(jī)變量。的高斯隨機(jī)變量。122n )()(212110apvvpp )0()0(21pap2n22, a3737 0a2af(z)za2010dz)z ( fdz)z ( fpa22

24、n22ndz4)az (exp)2(21nazx2令令：)()2()2exp(212210rQaQdxxpnan則則： c.c.相干解調(diào)（續(xù)）相干解調(diào)（續(xù)）3838 c.c.相干解調(diào)（續(xù)）相干解調(diào)（續(xù)）)(01rQp同同理理：（其中，（其中，“1”“1”、“0”“0”等概）等概） )2(21)(rerfcrQpe3939 d.d.過(guò)零檢測(cè)法解調(diào)過(guò)零檢測(cè)法解調(diào) 波形變換圖見(jiàn)下頁(yè)。波形變換圖見(jiàn)下頁(yè)。 g限幅微分整流單穩(wěn)低通抽樣判決位同步器abcdefcp(t)40401 10 01 10 00 00 0限幅限幅微分微分整流整流單穩(wěn)態(tài)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器觸發(fā)器低通低通a ab bc cd de ef f41

25、41f(t)cp(t)AB d.d.過(guò)零檢測(cè)法解調(diào)（續(xù)）過(guò)零檢測(cè)法解調(diào)（續(xù)） 最后還要最后還要對(duì)對(duì)f f（t t）進(jìn)行樣判決處理。）進(jìn)行樣判決處理。 判決準(zhǔn)則：判決準(zhǔn)則： 如下圖：如下圖： 10)(21)(BAkTsf4242 通常，在話帶內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，國(guó)際電報(bào)電話咨詢委員會(huì)通常，在話帶內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，國(guó)際電報(bào)電話咨詢委員會(huì)（CCITTCCITT）推薦在低于推薦在低于12001200bit/sbit/s數(shù)據(jù)率時(shí)使用數(shù)據(jù)率時(shí)使用FSKFSK方式。方式。 在衰落信道中傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，也被廣泛應(yīng)用。在衰落信道中傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，也被廣泛應(yīng)用。4343 3 3、二進(jìn)制移相鍵控（、二進(jìn)制移相鍵控（2 2PS

26、K/DPSKPSK/DPSK） 調(diào)制器工作原理：調(diào)制器工作原理：受監(jiān)控的載波相位按基帶脈沖而改變。受監(jiān)控的載波相位按基帶脈沖而改變。 a. a.相乘法相乘法 雙極性非歸零脈沖序列雙極性非歸零脈沖序列 b.b.相位選擇法相位選擇法 單極性非歸零脈沖序列單極性非歸零脈沖序列選擇電路選擇電路倒相倒相XnSnBnTtgatS)()()(2tSPSKtccostccos)(2tSPSKnSnBnTtgatS)()(4444 3 3、二進(jìn)制移相鍵控（、二進(jìn)制移相鍵控（2 2PSK/DPSKPSK/DPSK） 其中，其中，g(t)g(t)式脈沖寬度為式脈沖寬度為T(mén) TS S的單個(gè)矩形脈沖。的單個(gè)矩形脈沖。a

27、 an n的統(tǒng)計(jì)特性為的統(tǒng)計(jì)特性為: : 那么，在某一個(gè)碼元持續(xù)的時(shí)間那么，在某一個(gè)碼元持續(xù)的時(shí)間T TS S內(nèi)觀察時(shí)，內(nèi)觀察時(shí)，S S2PSK2PSK為：為： 即：發(fā)送二進(jìn)制符號(hào)即：發(fā)送二進(jìn)制符號(hào)0 0時(shí)（時(shí)（a an n取取+1+1），）， S S2PSK2PSK取取0 0相位；發(fā)送二進(jìn)制相位；發(fā)送二進(jìn)制符號(hào)符號(hào)1 1時(shí)（時(shí)（a an n取取-1-1），）， S S2PSK2PSK取取 相位。相位。 這種以載波的不同相位直接去表示相應(yīng)數(shù)字信息的相位鍵控，通這種以載波的不同相位直接去表示相應(yīng)數(shù)字信息的相位鍵控，通 常稱為常稱為絕對(duì)移相方式絕對(duì)移相方式。 1 1 , 1- 0 , 1）概概率率

28、為為（概概率率為為-PPan 1 1 ,t cos - 0 ,t coscc2）概概率率為為（概概率率為為-PPSPSK4545 其中其中令：令： 0 0相表示數(shù)字信息相表示數(shù)字信息“1”1” 1 1相表示數(shù)字信息相表示數(shù)字信息“0”0” 與雙極性非歸零脈沖調(diào)制的與雙極性非歸零脈沖調(diào)制的2 2ASKASK信號(hào)相同，信號(hào)相同， 為：為： 2 2PSKPSK信號(hào)的信號(hào)的功率譜計(jì)算功率譜計(jì)算、頻帶利用率頻帶利用率與與2 2ASKASK信號(hào)相同。信號(hào)相同。 1 10 01 11 10 01 1tnTtgatScnSnASKcos)()(4646 信息代碼信息代碼2 2PSKPSK規(guī)律：規(guī)律：“異變同不

29、變異變同不變”，即本碼元與前一碼元相異，即本碼元與前一碼元相異時(shí)，本碼元內(nèi)時(shí)，本碼元內(nèi)2 2PSKPSK信號(hào)的初相相對(duì)于前一碼元內(nèi)信號(hào)的初相相對(duì)于前一碼元內(nèi)2 2PSKPSK信號(hào)的初相變化信號(hào)的初相變化 相同時(shí)則不變。相同時(shí)則不變。 1 10 00 01 11 10 0信息代碼信息代碼coscosc ct t 2 2PSKPSKcoscosc ct t 2 2PSKPSK4747 采用絕對(duì)移相方式，由于發(fā)送端是以某一相位作基準(zhǔn)的采用絕對(duì)移相方式，由于發(fā)送端是以某一相位作基準(zhǔn)的 ，因而在，因而在接收系統(tǒng)中也必須有這樣一個(gè)固定基準(zhǔn)相位作參考。接收系統(tǒng)中也必須有這樣一個(gè)固定基準(zhǔn)相位作參考。 如果這個(gè)

30、參考相位發(fā)生變化（如果這個(gè)參考相位發(fā)生變化（0 0相位變相位變相位或相位或相位變相位變0 0相位），相位），則恢復(fù)的數(shù)字信息就會(huì)發(fā)生則恢復(fù)的數(shù)字信息就會(huì)發(fā)生0 0變?yōu)樽優(yōu)? 1或或1 1變?yōu)樽優(yōu)? 0，從而造成錯(cuò)誤的恢復(fù)。，從而造成錯(cuò)誤的恢復(fù)。這種現(xiàn)象，常稱為這種現(xiàn)象，常稱為2 2PSKPSK方式的方式的“倒倒”現(xiàn)象現(xiàn)象或或“反向工作反向工作”現(xiàn)象?，F(xiàn)象。 4848 由于由于2 2PSKPSK信號(hào)表達(dá)式信號(hào)表達(dá)式與與雙極性非歸零雙極性非歸零脈沖調(diào)制的脈沖調(diào)制的2 2ASKASK信號(hào)相同，因信號(hào)相同，因此，此， 2 2PSKPSK信號(hào)的信號(hào)的功率譜計(jì)算功率譜計(jì)算、頻帶利用率頻帶利用率與與2 2A

31、SKASK信號(hào)相同。信號(hào)相同。 為為m(t)m(t)的頻譜。的頻譜。當(dāng)當(dāng)p(1)=p(0)p(1)=p(0)時(shí)時(shí) 中無(wú)直流，中無(wú)直流， 且且B=2fB=2fs s)()(41)(2cDcDPSK)(D2PSK()c-s cc+s。中中無(wú)無(wú)離離散散譜譜 )(2cPSK)(D4949 對(duì)對(duì)2 2PSKPSK信號(hào)信號(hào)解調(diào)時(shí)，只能用相干解調(diào)法。解調(diào)時(shí)，只能用相干解調(diào)法。 設(shè)收發(fā)濾波器及信道對(duì)設(shè)收發(fā)濾波器及信道對(duì)2 2PSKPSK信號(hào)波形無(wú)影響，各點(diǎn)波形如下頁(yè)圖所信號(hào)波形無(wú)影響，各點(diǎn)波形如下頁(yè)圖所示。示。 BPF BPF LPF LPF 抽樣判決抽樣判決 抽樣判決抽樣判決 a a b bcp(t)cp(

32、t) 載波同步載波同步coscosc ct tc c- -coscosc ct t5050 a(t)cosctr(t)cp(t)c(t)b(t) 1 0a(t)-cosctb(t)r(t)cp(t)c(t) 1 05151 2 2PSKPSK信號(hào)依賴相位狀態(tài)表示二進(jìn)制信息，解調(diào)時(shí)一般要有相位比信號(hào)依賴相位狀態(tài)表示二進(jìn)制信息，解調(diào)時(shí)一般要有相位比 較的基準(zhǔn)：較的基準(zhǔn)：載波信號(hào)載波信號(hào)。 載波信號(hào)恢復(fù)載波信號(hào)恢復(fù)：2 2PSKPSK實(shí)際上為抑制載波的實(shí)際上為抑制載波的2 2ASKASK信號(hào)，本身不含載信號(hào)，本身不含載 波成分，所以必須用非線性的方法恢復(fù)載波。波成分，所以必須用非線性的方法恢復(fù)載波。

33、 cos2cos2c ct t 平方平方鎖相環(huán)鎖相環(huán)2 2帶通帶通m(t)cosm(t)cosc ct t2 2f fc ccoscosc ct t- -coscosc ct t5252 2 2電路有電路有“1”“1”和和“0”“0”兩個(gè)不同的初始狀態(tài)，故其輸出信號(hào)有兩個(gè)不同的初始狀態(tài)，故其輸出信號(hào)有0 0、兩個(gè)不同相位的信號(hào)。用其它方法（如兩個(gè)不同相位的信號(hào)。用其它方法（如castoscastos環(huán)等）提取相干載波環(huán)等）提取相干載波時(shí)也會(huì)出現(xiàn)上述現(xiàn)象，此為相干載波相位模糊現(xiàn)象。由于有兩種相干時(shí)也會(huì)出現(xiàn)上述現(xiàn)象，此為相干載波相位模糊現(xiàn)象。由于有兩種相干載波，使解調(diào)輸出由兩種可能，即載波，使解調(diào)

34、輸出由兩種可能，即m(t)m(t)或或 。存在存在180180o o的的問(wèn)題，相位模糊問(wèn)題，相位模糊導(dǎo)致解調(diào)后輸出的導(dǎo)致解調(diào)后輸出的“0”“1”“0”“1”狀態(tài)點(diǎn)倒換。狀態(tài)點(diǎn)倒換。 解決相位模糊導(dǎo)致輸出狀態(tài)的不確定性的方法：解決相位模糊導(dǎo)致輸出狀態(tài)的不確定性的方法：。 由于由于2PSK2PSK的倒的倒“”現(xiàn)象或現(xiàn)象或“反向工作反向工作”現(xiàn)象，在實(shí)際使用中一現(xiàn)象，在實(shí)際使用中一般不般不 采用這種方式，而是采用采用這種方式，而是采用差分移相方式差分移相方式，即，即2DPSK2DPSK。2cos2c ct tcosc ct t-cosc ct t) t (m5353 為高斯分布隨機(jī)變量，均值為為高斯

35、分布隨機(jī)變量，均值為0 0，方差為，方差為 。 利用雙極性基帶系統(tǒng)的結(jié)論可得：利用雙極性基帶系統(tǒng)的結(jié)論可得： BPFBPF LPFLPF 抽樣判決抽樣判決coscosc ct tV(t)V(t)0,)(1,)()(發(fā)發(fā)發(fā)發(fā)scscskTnakTnakTv)(kTsnc2n)(21)2()/(rerfcrQaQPne5454 ： ： 第一個(gè)碼元內(nèi)信號(hào)的初相可任意假設(shè)。第一個(gè)碼元內(nèi)信號(hào)的初相可任意假設(shè)。 a ak k2DPSK2DPSK規(guī)律：規(guī)律：“1“1變變0 0不變不變”，即信息代碼（絕對(duì)碼）為，即信息代碼（絕對(duì)碼）為“1”“1”時(shí)，本碼元內(nèi)時(shí)，本碼元內(nèi)2 2DPSKDPSK信號(hào)的初相相對(duì)于前

36、一碼元內(nèi)信號(hào)的初相相對(duì)于前一碼元內(nèi)2 2DPSKDPSK信號(hào)的末相變信號(hào)的末相變化化180180；信息代碼為；信息代碼為“0”“0”時(shí)，則本碼元內(nèi)時(shí)，則本碼元內(nèi)2 2DPSKDPSK信號(hào)的初相相對(duì)于前信號(hào)的初相相對(duì)于前一碼元內(nèi)一碼元內(nèi)2 2DPSKDPSK信號(hào)的末相不變化。信號(hào)的末相不變化。 信號(hào)信號(hào)相對(duì)碼相對(duì)碼絕對(duì)碼絕對(duì)碼調(diào)制調(diào)制DPSKaPSKnbabnnnn2b21 nbbanPSKaDPSKnnn絕絕對(duì)對(duì)碼碼相相對(duì)對(duì)碼碼信信號(hào)號(hào)解解調(diào)調(diào)1b225555 b bk k=a=ak k+b+bk-1k-1，設(shè)設(shè)b bk k初始值為初始值為1 1， 各點(diǎn)波形如圖所示：各點(diǎn)波形如圖所示： 和和2

37、 2PSKPSK相同。相同。12DPSK(ak)2PSK(bk)101100111000000000akbkbk-1cosctk: 01234565656 設(shè)收發(fā)濾波器及信道對(duì)設(shè)收發(fā)濾波器及信道對(duì)2 2DPSKDPSK信號(hào)波形無(wú)影響，則各點(diǎn)波形如下頁(yè)信號(hào)波形無(wú)影響，則各點(diǎn)波形如下頁(yè)圖所示：圖所示： cp(t)cp(t)a ab bc ce ed df fa ak kb bk-1k-1 BPFBPF載波同步載波同步LPFLPF位同步位同步抽樣判決抽樣判決T TS S2 2PSKPSK解調(diào)解調(diào)碼反變換碼反變換b bk k5757信息代碼信息代碼 0 0 1 0 1 1 0 0 1 0 1 1（發(fā)（

38、發(fā)a ak k） a-aa(t)b(t)c(t)d(t)cp(t)e(t)f(t)ak 0 0 1 0 1 1bk 1 1 0 0 1 0 此處設(shè)此處設(shè)f fc c=R=RB B，實(shí)實(shí)際工作中并不要求載際工作中并不要求載波與碼速率滿足某一波與碼速率滿足某一關(guān)系。關(guān)系。 碼反變換輸出的碼反變換輸出的第一位可任意選取。第一位可任意選取。 5858 2PSK解調(diào)解調(diào)TSbkbk-1ak1,)2(kkkbebbarQk).()1 (21中中僅僅一一個(gè)個(gè)錯(cuò)錯(cuò)誤誤kkebebeabbkkkkkkebeaeb21，時(shí)時(shí)當(dāng)當(dāng)kkkebeaeb時(shí)時(shí)，當(dāng)當(dāng)5 . 0PSKeDPSKe22)21 (PSKeDPSK

39、ePSKe2222, 1一一般般5959 特點(diǎn)：無(wú)須恢復(fù)載波信號(hào)，相對(duì)簡(jiǎn)單。特點(diǎn)：無(wú)須恢復(fù)載波信號(hào)，相對(duì)簡(jiǎn)單。 當(dāng)碼元寬度當(dāng)碼元寬度T Ts s與載波周期與載波周期T TC C滿足一定關(guān)系時(shí)才能用此方法解調(diào)滿足一定關(guān)系時(shí)才能用此方法解調(diào)2 2DPSKDPSK。 設(shè)設(shè)T TS S=KT=KTc c ， 則判決規(guī)則為：則判決規(guī)則為： 若若 ，則判決規(guī)則為：，則判決規(guī)則為：cp(t)abcedfakbk-1 BPF載波同步載波同步LPF位同步位同步抽樣判決抽樣判決TS2PSK解調(diào)解調(diào)碼反變換碼反變換bk01s0)kT(dcsT) 5 . 0K(T10s0)kT(d6060 當(dāng)碼元寬度當(dāng)碼元寬度TsT

40、s與載波周期與載波周期TCTC滿足一定關(guān)系時(shí)才能用此方法解調(diào)滿足一定關(guān)系時(shí)才能用此方法解調(diào)2DPSK2DPSK。 設(shè)設(shè)T TS S=KT=KTc c ， 則判決規(guī)則為：則判決規(guī)則為： 若若 ，則判決規(guī)則為：，則判決規(guī)則為：BPFTsLPF抽樣判決抽樣判決位同步位同步acdebcp(t)010)(skTdcsTKT) 5 . 0(100)(skTd6161001100011 a(t) b(t) c(t) d(t)cp(t) e(t) 抗噪聲性能：抗噪聲性能：ree216262一有效性一有效性 信號(hào)帶寬：信號(hào)帶寬：2ASK 2DPSK2ASK 2DPSK為為 2FSK 2FSK 為為 B=B=占用信道帶寬：占用信道帶寬：2ASK 2DPSK 2ASK 2DPSK 最小為最小為 2FSK 2FSK 最小為最小為 頻帶利用率：頻帶利用率：2ASK 2DPSK2ASK 2D