1、1l正弦形载波正弦形载波：或或式中，式中，A 振幅振幅(V)；f0 频率频率(Hz)；0=2 f0 角频率角频率(rad/s)；为初始相位为初始相位(rad)。l3种基本的调制制度：种基本的调制制度：振幅键控振幅键控ASK 频移键控频移键控FSK 相移键控相移键控PSK)cos()(0tAts)2cos()(0tfAtsTTT“1”“1”“0”“1”“1”“0”T2l矢量表示法和矢量图矢量表示法和矢量图tjtetjsincos36.2 二进制数字键控二进制数字键控 6.2.1.1 2ASK基本原理基本原理表示式：表示式：式中，式中，0 2 f0为载波的角频率；为载波的角频率；调制方法调制方法:
2、n相乘电路：包络可以是非矩形的相乘电路：包络可以是非矩形的n开关电路：包络是矩形的开关电路：包络是矩形的TtttAts0)cos()()(0”时。当发送“”时当发送“00,1)(AtA相乘器cos0ts(t)A(t)cos0ts(t)A(t)动画4N&ab带通滤波器周 期方波源s(t)基带信号E1E2cdee(t)5解调方法：解调方法：n包络检波法（非相干解调）包络检波法（非相干解调）不利用载波相位信息不利用载波相位信息：n相干解调法相干解调法 利用载波相位信息：利用载波相位信息：包络检波器全波整流带通滤波低通滤波抽样判决定时脉冲s(t)A(t)相干载波cos0t相乘电路带通滤波低通滤波抽样判
3、决定时脉冲s(t)A(t)动画动画66.2.1.2 2ASK功率谱密度功率谱密度设设2ASK随机信号序列的一般表示式为随机信号序列的一般表示式为：式中，式中，an 二进制单极性随机振幅；二进制单极性随机振幅；g(t)码元波形；码元波形；T 码元持续时间。码元持续时间。则可以计算出：则可以计算出：式中，式中，Ps(f)s(t)的功率谱密度；的功率谱密度；PA(f)A(t)的功率谱密度。的功率谱密度。若求出了若求出了PA(f)，代入上式就可以求出，代入上式就可以求出Ps(f)。tnTtgattAtsnn00cos)(cos)()()()(41)(00ffPffPfPAAs7求求PA(f)：由二进制
4、随机信号功率谱密度表示式：由二进制随机信号功率谱密度表示式:式中，式中，fc 1/T G1(f)基带信号码元基带信号码元 g1(t)的频谱的频谱 G2(f)基带信号码元基带信号码元 g2(t)的频谱的频谱现在，现在，g1(t)=0，上式变成：上式变成：式中，式中，G(f)=G2(f)现在基带信号是矩形脉冲，故由上一章数字基带信号现在基带信号是矩形脉冲，故由上一章数字基带信号功率谱表达式可知，对于所有功率谱表达式可知，对于所有n 0的整数，的整数，G(nfc)=0。所。所以上式变成以上式变成将将PA(f)代入代入Ps(f)式中，得到式中，得到mcccccAmffmfGPmfPGffGfGPPff
5、P)()()1()()()()1()(221221nccccAnffnfGPffGPPffP)()()1()()1()(2222)()0()1()()1()(2222fGPffGPPffPccA)()()0()1(41|)(|)(|)1(41)(002222020ffffGPfffGffGPPffPccs8求求Ps(f)：由上式：由上式当当P=1/2时，上式变为时，上式变为式中，式中，所以，有所以，有最终得出：最终得出：)()()0()1(41|)(|)(|)1(41)(002222020ffffGPfffGffGPPffPccs)()()0(161)()(161)(00222020ffffG
6、fffGffGffPccsfTfTTfGsin)(TG|)0(|TffTffTffG)()(sin|)(|000TffTffTffG)()(sin)(000)()(161)()(sin)()(sin16)(00200200ffffTffTffTffTffTfPs9PA(f)和和Ps(f)的曲线的曲线f/fcPA(f)(a)功率谱密度PA(f)的曲线(b)功率谱密度Ps(f)的曲线1011bbgASKfTBB2222)/(21221HzBuaudffTTrbbbbB12 6.2.2.1 2FSK基本原理基本原理表示式：表示式：产生方法：产生方法：n调频法：调频法：相位连续相位连续n开关法：开关法
7、：相位不连续相位不连续”时当发送“”时当发送“0)cos(1)cos()(0011tAtAtsA(t)开关电路频率源1频率源0s(t)f1f0调频器A(t)s(t)动画13振荡器1门1倒相器求和器振荡器2门2二进制信息(NRZ)2FSK信号14接收方法：接收方法：n相干接收：相干接收：n非相干接收：非相干接收：p包络检波法：包络检波法：定时脉冲低通滤波低通滤波抽样判决输出带通滤波f0带通滤波f1输入相乘相乘cos0tcos1tV0(t)V1(t)y1(t)y0(t)带通滤波f0带通滤波f1包络检波包络检波抽样判决定时脉冲输入输出V0(t)V1(t)动画动画15p过零点检测法过零点检测法带通滤波
8、放大限幅低通微分整流脉冲展宽abcedf166.2.2.2 2FSK功率谱密度功率谱密度 开关法产生的开关法产生的2FSK信号可以看作是两个不同频率信号可以看作是两个不同频率2ASK信号的叠加：信号的叠加：式中，式中，2ASK信号的功率谱密度可以表示为：信号的功率谱密度可以表示为：2FSK信号的功率谱密度是两个不同频率信号的功率谱密度是两个不同频率2ASK信号的功率信号的功率谱密度之和：谱密度之和：已知已知2ASK信号功率谱密度为：信号功率谱密度为：将其代入上式，得到将其代入上式，得到2FSK信号的功率谱密度为：信号的功率谱密度为：ttAttAts0011cos)(cos)()(nnatA)(
9、1nnatA)(01nnaa)()(41)(00ffPffPfPAAs)()(41)()(41)(00001111ffPffPffPffPfPAAAAs)()0()1()()1()(2222fGPffGPPffPccA17当发送当发送“1”和发送和发送“0”的概率相等时，概率的概率相等时，概率P=1/2，上式可以，上式可以化简为：化简为：式中，式中，G(f)为基带脉冲的频谱：为基带脉冲的频谱：及及将将G(f)代入上式，得到代入上式，得到2FSK信号功率谱密度最终表示式为：信号功率谱密度最终表示式为：)()()0(41)()()0()1(41)()()1(41)()()1(41)(0022211
10、22220202121ffffGPfffffGPfffGffGPPfffGffGPPffPccccs)()()()()0(161)()()()(161)(00112220202121fffffffffGfffGffGffGffGffPccsfTfTTfGsin)(TG)0()()()()(161)()(sin)()(sin)()(sin)()(sin161)(0011200200211211ffffffffTffTffTffTffTffTffTffTfffPs18由上式可以看出，前由上式可以看出，前4项是连续谱部分，后项是连续谱部分，后4项是离散谱。项是离散谱。曲线：曲线：带宽：带宽：)()(
11、)()(161)()(sin)()(sin)()(sin)()(sin161)(0011200200211211ffffffffTffTffTffTffTffTffTffTfffPsfsfs=(f0+f1)/2ff1+fcf0-fcf0f12fcf1fsff0fs=(f0+f1)/2fcf1+fcf0-fcfs=(f0+f1)/2f1+fcf0-fccffff201动画1921ssfffhRR20fc fsfcfc fsfP2FSK(f)h0.5h0.7h1.5216.2.2.3 最小频率间隔最小频率间隔在原理上，若两个信号互相正交，就可以把它完全分离在原理上，若两个信号互相正交，就可以把它完
12、全分离。对于非相干接收：设对于非相干接收：设:2FSK信号为信号为为了满足正交条件，要求为了满足正交条件，要求：即要求：即要求：上式积分结果为：上式积分结果为：假设，上式左端第假设，上式左端第1和和3项近似等于零，则它可以化简为项近似等于零，则它可以化简为”时当发送“”时当发送“0)cos(1)cos()(0011tAtAtsTdttt000110)cos()cos(Tdttt0010101010)cos()cos(210)()sin()()sin()sin()sin(01010101010101010101TT0 1)cos(sin()sin()cos(01010101TT22由于由于 1和
13、和 0是任意常数，故必须同时有是任意常数，故必须同时有和和上式才等于上式才等于0。即要求：。即要求：和和式中，式中，n和和m均为整数。均为整数。为了同时满足这两个要求，应当令为了同时满足这两个要求，应当令 即令即令所以，当取所以，当取m=1时是最小频率间隔，它等于时是最小频率间隔，它等于1/T。对于相干接收：可以令对于相干接收：可以令于是，式于是，式化简为：化简为：因此，要求满足：因此，要求满足：即，最小频率间隔等于即，最小频率间隔等于1/2T。0 1)cos(sin()sin()cos(01010101TT0)sin(01T1)cos(01TnT)(01mT2)(01mT2)(01Tmff/
14、010010)sin(01T0 1)cos(sin()sin()cos(01010101TTTnff2/01236.2.3.1 2PSK基本原理基本原理表示式：表示式：式中，式中，或或)cos()(0tAts”时当发送“”时当发送“100”时当发送“”时当发送“1)cos(0)cos()(00tAtAts”时当发送“”时当发送“1cos0cos)(00tAtAts24波形波形 “1 0 1”n整数个周期：图整数个周期：图a和和c相位不连续相位不连续n多半个周期：图多半个周期：图b和和d相位连续相位连续n上述例子说明，相邻上述例子说明，相邻码元的相位是否连续码元的相位是否连续与相邻码元的初始相与
15、相邻码元的初始相位是否相同不可混为位是否相同不可混为一谈。一谈。只有当一个码元中包只有当一个码元中包含有整数个载波周期含有整数个载波周期时，相邻码元边界处时，相邻码元边界处的相位跳变才是由调的相位跳变才是由调制引起的相位变化。制引起的相位变化。TTT“1”“1”“0”(c)(d)TTT(a)(b)“1”“0”“1”25产生方法产生方法：n相乘法：相乘法：用二进制基带不归零矩形脉冲信号用二进制基带不归零矩形脉冲信号A(t)去和载波相乘。去和载波相乘。n选择法：用开关电路去选择相位相差选择法：用开关电路去选择相位相差 的同频载波。的同频载波。动画26解调方法：解调方法：n必须采用相干接收法。必须采
16、用相干接收法。n难点：第一，难于确定本地载波的相位难点：第一，难于确定本地载波的相位 因有因有分频器的相位不确定性、信道不稳定性。分频器的相位不确定性、信道不稳定性。第二，信号波形长时间地为连续的正（余）弦波第二，信号波形长时间地为连续的正（余）弦波形时，使在接收端无法辨认码元的起止时刻。形时，使在接收端无法辨认码元的起止时刻。n 解决办法：解决办法：采用差分相移键控采用差分相移键控(DPSK)体制。体制。本地载波提取带通滤波低通滤波相 乘抽样判决V(t)动画276.2.3.2 2PSK功率谱密度功率谱密度由由2PSK信号码元的表示式信号码元的表示式 可知，它是一个特殊的可知，它是一个特殊的2
17、ASK信号，其振幅分别取信号，其振幅分别取A和和-A。信号码元随机序列仍可以用信号码元随机序列仍可以用2ASK信号的表示式表示：信号的表示式表示：式中，式中，为了简化公式书写，不失一般性，下面令为了简化公式书写，不失一般性，下面令A=1。”时当发送“”时当发送“1cos0cos)(00tAtAtstnTtgattAtsnn00cos)(cos)()()1PAPAan概率为（概率为28直接由直接由2ASK信号功率谱密度计算公式：信号功率谱密度计算公式：式中，式中，对于对于2PSK信号，信号，g(t)=-g(t)，G1(f)=-G2(f)，因此上式变为，因此上式变为当当“1”和和“0”出现概率相等
18、时，出现概率相等时，P=1/2，上式变为，上式变为，代入上面，代入上面Ps(f)式，得到式，得到 上式中没有离散频率分量。上式中没有离散频率分量。不能直接从接收信号中不能直接从接收信号中用滤波方法提取载波频率。用滤波方法提取载波频率。)()(41)(00ffPffPfPAAsmcccccAmffmfGPmfPGffGfGPPffP)()()1()()()()1()(221221)()0()1()0()()1(4)(22121fGPPGffGPPffPccA21)()(fGffPcA201201|)(|)(|41)(ffGffGffPcs29矩形脉冲的频谱为矩形脉冲的频谱为 代入上式：代入上式：
19、得到得到2PSK信号功率谱密度的最终表示式信号功率谱密度的最终表示式 2PSK和和2ASK信号功率谱密度比较信号功率谱密度比较2ASK信号的功率谱密度：信号的功率谱密度：n两者带宽相同两者带宽相同n2PSK信号没有离散分量信号没有离散分量 (f+f0)+(f-f0)fTfTTfGsin)(200200)()(sin)()(sin4)(TffTffTffTffTfPs201201|)(|)(|41)(ffGffGffPcs)()(161)()(sin)()(sin16)(00200200ffffTffTffTffTffTfPs30(a)2ASK信号的功率谱密度(b)2PSK信号的功率谱密度312
20、PSK和和2ASK信号波形关系信号波形关系A2AA(a)2ASK(c)载波(b)2PSK326.2.4.1 2DPSK基本原理基本原理表示式：表示式：设设为当前码元和前一码元的相位之差：为当前码元和前一码元的相位之差：则，信号可以表示为则，信号可以表示为 式中，式中，0 2 f0为载波的角频率；为载波的角频率；为前一码元的相位。为前一码元的相位。例：例：”时当发送“”时当发送“100Tttts0),cos()(00 0 0 0 0 0 0 0 0 2DPSK码元相位(+)0初始相位 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 1 1 0 11 1 1 0 0 1 1 0 1 基带信号33矢量图
21、矢量图A方式：可能长时间无相位突跳点方式：可能长时间无相位突跳点B方式：相邻码元之间必定有相位突跳。方式：相邻码元之间必定有相位突跳。000/2-/2参考相位参考相位(a)A方式(b)B方式34间接法产生间接法产生2DPSK信号信号n从接收码元观察：不能区分从接收码元观察：不能区分2DPSK和和2PSK信号信号若码元相位为：若码元相位为：0 0 0发发2DPSK信号时信号时:A=1 1 1 0 0 1 1 0 1（初相（初相0）发发2PSK信号时：信号时：B=1 0 1 1 1 0 1 1 0（1 ）n若将待发送的序列若将待发送的序列A，先变成序列，先变成序列B，再对载波进行，再对载波进行2P
22、SK调制，结果和用调制，结果和用A直接进行直接进行2DPSK调制一样调制一样:基带序列：基带序列：A=1 1 1 0 0 1 1 0 1（绝对码）（绝对码）变换后序列：变换后序列：B=(0)1 0 1 1 1 0 1 1 0（相对码）（相对码）2PSK调制后的相位调制后的相位:(0)0 0 0n变换规律：变换规律：绝对码元绝对码元“1”使相对码元改变；使相对码元改变；绝对码元绝对码元“0”使相对码元不变。使相对码元不变。35n变换方法：用一个双稳态触发器变换方法：用一个双稳态触发器 n间接法间接法2DPSK信号调制器原理方框图信号调制器原理方框图码变换器（双稳触发器）绝对码相对码A(t)载波移
23、相s(t)码变换动画362DPSK信号的解调信号的解调n相位比较法：相位比较法：缺点：对于延迟单元的延时精度要求很高，较难作到。缺点：对于延迟单元的延时精度要求很高，较难作到。n相干解调法：先把接收信号当作绝对相移信号进行相干相干解调法：先把接收信号当作绝对相移信号进行相干解调，解调后是相对码，再将此相对码作逆码变换，还解调，解调后是相对码，再将此相对码作逆码变换，还原成绝对码。原成绝对码。s0(t)相 乘带通滤波低通滤波抽样判决V(t)延迟Ts(t)A(t)s1(t)本地载波提取相 乘带通滤波低通滤波抽样判决逆码变换动画动画37p逆码变换器逆码变换器脉冲展宽逆码变换器微分整流cbabc 1
24、1 1 0 0 1 1 0 1（绝对码）a(0)1 0 1 1 1 0 1 1 0（相对码）(a)原理方框图(b)波形图386.3.1 2ASK误码率误码率设在设在T内，带通滤波后的接收信号和噪声电压等于内，带通滤波后的接收信号和噪声电压等于:式中，式中，n(t)是一个窄带高斯过程是一个窄带高斯过程，故有，故有将上两式代入将上两式代入y(t)式，得到：式，得到：或或上式为滤波后的接收电压，下面用它来计算误码率。上式为滤波后的接收电压，下面用它来计算误码率。Tttntsty0)()()(”时。当发送“”时，当发送“001cos)(0tAtsttnttntnsc00sin)(cos)()(”时发送
25、“”时发送“0sin)(cos)(1sin)(cos)(cos)(00000ttnttnttnttntAtyscsc”时发送“”时发送“0sin)(cos)(1sin)(cos)()(0000ttnttnttnttnAtyscsc39l 相干解调法相干解调法 的误码率：的误码率：抽样判决处的电压抽样判决处的电压x(t)为为式中，式中，nc(t)高斯过程。高斯过程。当发送当发送“1”时，时，x(t)的概率密度等于：的概率密度等于：当发送当发送“0”时，时，x(t)的概率密度等于：的概率密度等于：”时当发送“”时当发送“0)(1)()(tntnAtxcc2212/)(exp21)(nnAxxp22
26、02/exp21)(nnxxph*Pe0p0(x)p1(x)Pe1hA40l令令h为判决门限，则将发送的为判决门限，则将发送的“1”错判为错判为“0”的概率等于：的概率等于：式中，式中，将将“0”错判为错判为“1”的概率等于：的概率等于：当当P(1)=P(0)时，相干解调的总误码率为：时，相干解调的总误码率为：当当h值等于最佳门限值值等于最佳门限值h*时，时，当信噪比当信噪比r1时，时，h*Pe0p0(x)p1(x)Pe1hAhneAherfdxxpP21121211)(duexerfxu022)(hneherfdxxpP2002121)(nneeeherfaherfPPP2141214121
27、2101*)(*)(01xpxp2/21rerfcPe4/1reerP)2/(22nAr41l包络检波法包络检波法 的误码率的误码率2n”，发“”发“，001cos)(tAtsc ”发“，”发“，0sin)(cos)(1sin)(cos)(cos)(ttnttnttnttntAtntstycscccsccci42”，发“”，发“0)()(1)()()(2222tntntntnAtxscsc43)1/0(P)0/1(P00)()()0/1(SdxxfUUxPPdd 110)()1/0(SdxxfUUxPPdd44)0/1()0()1/0()1(PPPPPe2/AUUdd421reeP)2/(22
28、nAr45【例【例6.1】设有一个设有一个2ASK信号传输系统，其中码元速率信号传输系统，其中码元速率RB=4.8 10e+6 Baud，接收信号的振幅，接收信号的振幅A=1 mV，高斯噪声的单，高斯噪声的单边功率谱密度边功率谱密度n0=2 10-15 W/Hz。试求：。试求：1）用包络检波法时）用包络检波法时的最佳误码率；的最佳误码率；2）用相干解调法时的最佳误码率。）用相干解调法时的最佳误码率。解：解：基带矩形脉冲的带宽为基带矩形脉冲的带宽为1/T Hz。2ASK信号的带宽应该信号的带宽应该是它的两倍，即是它的两倍，即2/T Hz。故接收端带通滤波器的最佳带宽应为。故接收端带通滤波器的最佳
29、带宽应为:B 2/T=2RB=9.6 106 Hz 故带通滤波器输出噪声平均功率等于故带通滤波器输出噪声平均功率等于:因此其输出信噪比等于：因此其输出信噪比等于：（1）包络检波法时的误码率为：）包络检波法时的误码率为：（2）相干解调法时的误码率为：）相干解调法时的误码率为：WBnn8021092.11261092.121028622nAr45.64105.72121eePre45.641066.1261416.311eerPre466.3.2 2FSK误码率误码率设：接收滤波器输出电压波形为：设：接收滤波器输出电压波形为：l相干检测法的误码率相干检测法的误码率当发送码元当发送码元“1”时，通过
30、两个带通滤波器后的两个接收电压时，通过两个带通滤波器后的两个接收电压分别为：分别为：它们和本地载波相乘，并经过低通滤波后，得出它们和本地载波相乘，并经过低通滤波后，得出 和和”时当发送“”时当发送“0)(cos1)(cos)(01tntAtntAty定时脉冲低通滤波低通滤波抽样判决输出带通滤波f0带通滤波f1输入相乘相乘cos0tcos1tV0(t)V1(t)y1(t)y0(t)ttnttnAtysc11111sin)(cos)()(ttnttntysc00000sin)(cos)()()()(11tnAtVc)()(00tntVc47和和n1c(t)和和n0c(t)都是高斯过程，故在抽样时刻
31、其抽样值都是高斯过程，故在抽样时刻其抽样值V1和和V0都都是正态随机变量。而且，是正态随机变量。而且，V1的均值为的均值为A，方差为，方差为 n2；V0的均的均值为值为0，方差也为，方差也为 n2。当当 V1 0，则判为，则判为“0”，即接收正确；，即接收正确；若若V 7时，两者的时，两者的区别可以忽略。区别可以忽略。dAdueePMrAuAe122/2/2221211)()1(rerfcMPePerb(dB)906.6.3 多进制相移键控多进制相移键控(MPSK)基本原理：基本原理：MPSK信号码元可以表示为信号码元可以表示为式中，式中，k 受调制的相位，其值决定于基带码元的取值；受调制的相
32、位，其值决定于基带码元的取值；A 信号振幅，为常数；信号振幅，为常数；k=1,2,M。令令A=1，然后将其展开写成，然后将其展开写成 式中，式中，由上式看出，由上式看出，M-PSK信号码元可以看作是两个正交的信号码元可以看作是两个正交的MASK信号码元之和。因此，其带宽和后者的带宽相同。信号码元之和。因此，其带宽和后者的带宽相同。)cos()(0kktAtstbtattskkkk000sincos)cos()(kkacoskkbsin919201011011110110000000101101011011110110000000101101111000111000011010(a)M2,0(b
33、)M4,0(c)M8,0(d)M2,/2(e)M4,/4(f)M8,/89394正交相移键控正交相移键控(QPSK)n编码规则：编码规则：A和和B两种编码方式两种编码方式 n格雷格雷(Gray)码规律：码规律：n相邻相邻 k之间仅差之间仅差1比特。比特。格雷码优点：误比特率小。格雷码优点：误比特率小。abkA方式B方式0002251090315111804501270135序号序号12340 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 10 0 1 00 0 1 156780 1 0 10 1 1 10 1 1 00 1 0 00 1 0 0 0 1 0 10 1 1 00 1 1
34、 19101112131415161 1 0 01 1 1 01 1 1 11 1 0 11 0 0 11 0 1 11 0 1 01 0 0 0 1 0 0 01 0 0 11 0 1 01 0 1 11 1 0 01 1 0 11 1 1 01 1 1 10111001045参考相位00101101参考相位(a)A方式(b)B方式 95电平产生电平产生串并变换载波发生器90移相二进制信息已调信号I(t)Q(t)Acos2fctA sin2fct1001111011I(t)Q(t)101101001111111ttt(a)(b)0二进制信息96串 并 变 换选 相 电 路四 相 载 波发 生
35、 器带 通 滤 波输 入 信 号QPSK信 号02239798电平产生电平产生串并变换载波发生器90移相二进制信息8PSK信号I(t)Q(t)Acos2fctA sin2fct倒相b1b3b2(a)b399100积 分载 波恢 复QPSK信 号I(t)Q(t)90移 相积 分判 决判 决并 串变 换二 进 制 信 息位 定 时恢 复载波提取相乘低通抽判/2相乘低通抽判并/串A(t)s(t)abcos0t-sin0t定时提取101102n误码率误码率 若发送信号若发送信号“11”的相位为的相位为45，则判决门限应该设在，则判决门限应该设在0 和和90。设：设：f()接收矢量相位的概率密度，则错误
36、概率等于：接收矢量相位的概率密度，则错误概率等于：上式计算结果为：上式计算结果为：n误比特率误比特率由解调方框图可见，由解调方框图可见，正交的两路相干解调方法和正交的两路相干解调方法和2PSK中采用的解调方法中采用的解调方法一样。所以其误比特率的计算公式也和一样。所以其误比特率的计算公式也和2PSK的误码率公式的误码率公式一样。一样。011100109002/0)(1dfPe22/2111rerfcPe103MPSK信号的误码率信号的误码率当信噪比当信噪比r足够大时，足够大时，)/(sin2MreePPerb（dB）1046.5.4 多进制差分相移键控多进制差分相移键控(MDPSK)基本原理基
37、本原理以以4进制进制DPSK(QDPSK)信号为例信号为例 表中表中k是相对于前一相邻码元的相位变化是相对于前一相邻码元的相位变化 abkA方式00010901118001270105产生方法产生方法相乘的信号应该是不归零二进制双极性矩形脉冲相乘的信号应该是不归零二进制双极性矩形脉冲“+1”和和“-1”，对应关系是：对应关系是：二进制码元二进制码元“0”“1”二进制码元二进制码元“1”“1”abcd码变换相加电路s(t)A(t)串/并变换-/4载波产生相乘电路相乘电路/4A方式编码方式编码1062700901800 10 01 01 10901802700 01 01 10 12700 118
38、02700901 10 10 01 00901802700 01 01 10 11801 190180270 0 1 01 10 10 0090180 2700 01 01 10 190 1 00901802700 01 01 10 10901802700 01 01 10 100 0kck dkk-1ck-1 dk-1kak bk当前时刻应当给出的变换后一对码元和相位前一时刻经过码变换后的一对码元及所产生的相位当前输入的一对码元及要求的相对相移QDPSK码变换关系码变换关系:107解调方法解调方法n极性比较法极性比较法 和和QPSK信号极性比较法解调相似，只多一步逆码信号极性比较法解调相似，
39、只多一步逆码变换，将相对码变成绝对码。变换，将相对码变成绝对码。图6.7.15 A方式QDPSK信号解调方法bacdA(t)-/4相乘电路相乘电路/4s(t)低通滤波低通滤波抽样判决抽样判决并/串变换逆码变换定时提取载波提取108p码变换原理码变换原理设第设第k个接收信号码元可以表示为个接收信号码元可以表示为相乘电路的相干载波相乘电路的相干载波 上支路：上支路：下支路：下支路：相乘电路输出：相乘电路输出：上支路：上支路：下支路：下支路：经过低通滤波后，上支路：经过低通滤波后，上支路：下支路：下支路：)cos()(0kkttsTktkT)1()4cos(0t)4cos(0t)4cos(21)4(
40、2cos21)4cos()cos(000kkkttt)4cos(21)4(2cos21)4cos()cos(000kkkttt)4cos(21k)4cos(21k109判决规则：判决规则：“”二进制码元二进制码元“0”“”二进制码元二进制码元“1”判决输出将送入逆码变换器恢复出绝对码。判决输出将送入逆码变换器恢复出绝对码。设逆码变换器的当前输入码元为设逆码变换器的当前输入码元为ck和和dk，当前输出码元为，当前输出码元为ak和和bk，前一输入码元为，前一输入码元为ck-1和和dk-1。信号码元相位k上支路输出下支路输出判决器输出cD09018027001100011110前一时刻输入的一对码元
41、当前时刻输入的一对码元当前时刻应当给出的逆变换后的一对码元ck-1dk-1ck dkakbk000011011000110110010011011010010011110011011011001001100011011001101100QDPSK逆码变换关系逆码变换关系 111上表中的码元关系可以分为两类：上表中的码元关系可以分为两类：当当 时，时，当当 时，时，从上两式中画出逆码变换器的原理方框图如下：从上两式中画出逆码变换器的原理方框图如下：011kkdc11kkkkkkddbcca111kkdc11kkkkkkccbdda交叉直通电路bkakdk-1延迟T延迟Tdkckdk-1ck-11
42、12n相位比较法相位比较法 A(t)-/4相乘电路相乘电路/4s(t)低通滤波低通滤波抽样判决抽样判决并/串变换定时提取延迟T113 误码率误码率 在大信噪比条件下，误码率计算公式为在大信噪比条件下，误码率计算公式为 当当M=4时，上式变成时，上式变成)2/(sin22MreeP)8/(sin22reePPerb（dB）1146.5.5 振幅相位联合键控振幅相位联合键控(APK)lAPK信号的振幅和相位独立地同时受到调制信号的振幅和相位独立地同时受到调制：式中，式中，k=整数；整数；Ak和和 k分别可以取多个离散值。分别可以取多个离散值。上式可以展开为上式可以展开为令令 Xk=Akcos k
43、Yk=-Aksin k从上式看出，从上式看出，sk(t)可以看作是两个正交的振幅键控信号之和可以看作是两个正交的振幅键控信号之和若若 k值取值取0 和和90，Ak值取值取+A和和-A，则，则APK信号信号 QPSK信号信号 4QAM信号信号)cos()(0kkktAtsTktkT)1(tAtAtskkkkk00sinsincoscos)(tYtXtskkk00sincos)(代入上式，得到代入上式，得到115 MQAM又称星座调制又称星座调制(c)64QAM信号矢量图(d)256QAM信号矢量图 01110010Akk(a)4QAM信号矢量图 (b)16QAM信号矢量图116l16QAM信号的
44、产生方法信号的产生方法 正交调幅法正交调幅法 复合相移法复合相移法 AM(a)正交调幅法(b)复合相移法AMAM 16QAM信号的产生方法117串/并变换2 到 L电平变换2 到 L电平变换 预调制 LPF 预调制 LPFy(t)67cosctsinctAmBm231发数据(a)(b)LPF LPF多电平转换多电平判决L 到 2电平变换L 到 2电平变换并/串变换定时恢复载波恢复98101112输出数据QAM(t)451181.10110100tt2.1100t3.1100t4.t5.t6.t7.t8.t高 频t9.t高 频t10.0110t11.0110t12.10111000119(a)Q
45、I(b)QI(c)QI120MdMPSKsin21212MLdMQAM2/122)12(2)1(LiiLLk121M256M128M64M32M16M4122 LPF2到 L电平转换 LPF2到L电平转换串/并变 换c90移相二进信息2Rb2Rb LPF LPF判决(L-1)门限串/并变 换位定时恢 复载波恢复2Rb2Rb900判决(L-1)门限(a)(b)123(-1,1)(1,1)(3,1)(3,-1)(1,-1)(-3,1)(-3,-1)Pav=A28（42+410)=6A2(a)(-1,-1)Pav=A28（42+411.66)=6.83A2(c)(1,1)(C,C)(-2,2)Pav
46、=A28（44+48)=6A2(b)(0,2)(2,2)(2,0)(2,-2)(-2,-2)(-2,0)(1,1)(1+3,0)Pav=A28（42+47.464)=4.73A2(d)C=3+2 222A 2(0,-2)124MmmmedMAPav1222)(bccTttBmtAmty0,sincos)(AdAAeBmmmm125(-3,3)(-3,1)(-3,-3)(3,3)(3,1)(3,-3)(-1,-1)(1,-1)(a)(b)图5-53(0,4.61)(0,2.61)(2.61,0)(4.61,0)(0,-2.61)(0,-4.61)(-2.61,0)(-4.61,0)1262210
47、)18410824(16AAPav222203.14)61.4816.28(16AAPav127l16QAM信号和信号和16PSK信号的误码率信号的误码率16PSK信号的相邻点距离：信号的相邻点距离：16QAM信号的相邻点距离：信号的相邻点距离：16QAM和16PSK信号的矢量图AMAM(a)16QAM(b)16PSKMMAAd393.081MMAAd471.0322128 按上两式计算，按上两式计算，d2超过超过d1约约1.57 dB，但没有考虑两者的平，但没有考虑两者的平均功率差别。均功率差别。在平均功率相等条件下，在平均功率相等条件下，16QAM比比16PSK信号的噪声容信号的噪声容限大
48、限大4.12 dB。1296.5.6 多进制数字键控实用系统举例多进制数字键控实用系统举例几种调制解调器采用的调制体制的星座图和频谱几种调制解调器采用的调制体制的星座图和频谱 ：一种改进的一种改进的9600 b/s速率方案速率方案 图6.7.23 改进的16QAM方案130 11.2.1偏置正交相移键控（偏置正交相移键控（OQPSK）lOQPSK信号的波形与信号的波形与QPSK信号波形的比较信号波形的比较 lOQPSK优点：优点：相邻码元相位差的相邻码元相位差的最大值仅为最大值仅为90l OQPSK的抗噪声性的抗噪声性能和能和QPSK完全一样。完全一样。a2a4a1a3a5a7a6a8a1a3
49、a5a7a2a6a4a8131每相隔2Ts，相位跳变量可能为90或180使得星座图中信号点只能沿正方形的四个边移动，不再会出现没对角线移动 发生对角过渡，180相移时，限带之后所形成的包络起伏达到最大 132串并变换电平产生电平产生载波发生器移相90二进制信息()I t()Q tcos 2cAf tsin 2cAf tQPSK信号ab延时1330011()()cos 2()cos 2222sOQPSKIcQcTetd tf tdtf t134222sinsin()cscsQPSKbcscsffTffTPfEffTffT22sinsin()2cscssOQPSKbcscsffTffTEPfEff
50、TffT1356.6.2 4正交差分相移键控正交差分相移键控(4 QDPSK)l由两个相差由两个相差 4的的QPSK星座图交替产生的。星座图交替产生的。l当前码元的相位相对于前一码元的相位改变当前码元的相位相对于前一码元的相位改变 45或或 135。l优点：优点：由于相邻码元间总有相位改变，故有利于在接收端提取码由于相邻码元间总有相位改变，故有利于在接收端提取码元同步。元同步。最大相移为最大相移为 135，比，比QDPSK的最大相移小。的最大相移小。l 4 QDPSK信号的抗噪声性能和信号的抗噪声性能和QDPSK信号的相同。信号的相同。45输入二进制数字相位改变1 1450 11350 0-1
