通信原理正弦載波數(shù)字調(diào)制學習教案

1、會計學1通信原理正弦通信原理正弦(zhngxin)載波數(shù)字調(diào)制載波數(shù)字調(diào)制第一頁，共85頁。通信(tng xn)原理第第6章章 正弦載波正弦載波(zib)數(shù)字調(diào)制數(shù)字調(diào)制為什么要調(diào)制為什么要調(diào)制(tiozh)？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)( fHf問題問題：數(shù)字基帶信號能在帶通型信道上直接傳輸數(shù)字基帶信號能在帶通型信道上直接傳輸嗎？嗎？第1頁/共85頁第二頁，共85頁。f(Hz)20001X(f)5000100001H(f)基帶信號基帶信號(xnho)帶通信帶通

2、信(tng xn)道道第第6章章 正弦正弦(zhngxin)載波載波數(shù)字調(diào)制數(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移要使信號通過信道，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過程，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)。第2頁/共85頁第三頁，共85頁。20001X(f)fc-fcmodulationfc-fc34001X(f)demodulation)()(21ccffXffX)()(21ccffXffX調(diào)制實現(xiàn)方法調(diào)制實

3、現(xiàn)方法(fngf)：用基帶信號控制載波的某個：用基帶信號控制載波的某個參量。參量。第第6章章 正弦載波數(shù)字正弦載波數(shù)字(shz)調(diào)制調(diào)制第3頁/共85頁第四頁，共85頁。根據(jù)基帶信號的不同，調(diào)制根據(jù)基帶信號的不同，調(diào)制(tiozh)分為：分為：數(shù)字數(shù)字(shz)調(diào)制：基帶信號為數(shù)字調(diào)制：基帶信號為數(shù)字(shz)信號信號模擬調(diào)制：基帶信號為模擬信號模擬調(diào)制：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：正弦正弦(zhngxin)載波調(diào)制：載波為正弦載波調(diào)制：載波為正弦(zhngxin)信號信號脈沖調(diào)制：載波為脈沖信號脈沖調(diào)制：載波為脈沖信號注：沒有特別指明，載波均為正

4、弦注：沒有特別指明，載波均為正弦(zhngxin)信號信號。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)制第4頁/共85頁第五頁，共85頁。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的某數(shù)字正弦載波調(diào)制：即用數(shù)字基帶信號去控制正弦波的某個參量個參量(cnling)，以達到數(shù)字基帶信號頻譜般移的目的，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）：數(shù)字基帶信號控制載波(zib)振幅振幅數(shù)字頻率調(diào)制（數(shù)字頻率調(diào)制（FSK）

5、：數(shù)字基帶信號控制載波）：數(shù)字基帶信號控制載波(zib)頻率頻率數(shù)字相位調(diào)制（數(shù)字相位調(diào)制（PSK）：數(shù)字基帶信號控制載波）：數(shù)字基帶信號控制載波(zib)相位相位數(shù)字基帶信號可以數(shù)字基帶信號可以(ky)同時控制載波的若干個參數(shù)。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)制第5頁/共85頁第六頁，共85頁。本章本章(bn zhn)主要內(nèi)容：主要內(nèi)容：1、2ASK2、2FSK3、2PSK4、2DPSK5、QPSK、OQPSK6、MSK7、QAM這些調(diào)制技術的實現(xiàn)方法及性能這些調(diào)制技術的實現(xiàn)方法及性能第第6章章 正弦載波數(shù)字正弦載波數(shù)字(shz)調(diào)制調(diào)制第6頁/共85頁第

6、七頁，共85頁。二進制數(shù)字振幅二進制數(shù)字振幅(zhnf)鍵控（鍵控（2ASK）一、一、2ASK調(diào)制調(diào)制(tiozh)方法方法載波(zib)發(fā)生器開關開關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第7頁/共85頁第八頁，共85頁。用相乘器實現(xiàn)用相乘器實現(xiàn)(shxin)2ASK(shxin)2ASK調(diào)制調(diào)制示意圖示意圖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(xnho)tfc2cos ts)(2tSASK形成形成(xngchng)單極性全占空信號單極性全占空信號二進制數(shù)字振幅鍵控（二進制數(shù)字振幅鍵控（2ASK）第8頁/共

7、85頁第九頁，共85頁。二、二、2ASK信號信號(xnho)解調(diào)解調(diào)2ASK信號的解調(diào)方法信號的解調(diào)方法(fngf)有兩種：相干解調(diào)和非相干解調(diào)（有兩種：相干解調(diào)和非相干解調(diào)（包絡解調(diào)）包絡解調(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 ztyitytfc2cos2ASK2ASK相干解調(diào)方框圖相干解調(diào)方框圖二進制數(shù)字二進制數(shù)字(shz)振幅鍵控（振幅鍵控（2ASK）第9頁/共85頁第十頁，共85頁。2、包絡、包絡(bo lu)解調(diào)解調(diào)2ASK2ASK信號的包絡信號的包絡(bo lu)(bo lu)解調(diào)解調(diào)帶通帶通濾波器濾波

8、器包絡包絡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)二進制數(shù)字振幅二進制數(shù)字振幅(zhnf)鍵控（鍵控（2ASK）第10頁/共85頁第十一頁，共85頁。包絡包絡(bo lu)解調(diào)各解調(diào)各點的波形點的波形二進制數(shù)字二進制數(shù)字(shz)振幅鍵控（振幅鍵控（2ASK）第11頁/共85頁第十二頁，共85頁。三、三、2ASK信號信號(xnho)的功率譜及的功率譜及帶寬帶寬NoImagefBbASK222ASK2ASK信號信號(xnho)(xnho)功率譜示意圖功率譜示意圖是數(shù)字是數(shù)字(shz)基帶信號的基帶信號的碼元速率碼元速率fb二進制數(shù)字振幅鍵控（二進制數(shù)字振

9、幅鍵控（2ASK）第12頁/共85頁第十三頁，共85頁。四、四、2ASK系統(tǒng)系統(tǒng)(xtng)性能（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計算由于噪聲影響所造成的碼元錯誤概率(gil)。方法是：方法是：（1）求出用于取樣判決的瞬時值的概率）求出用于取樣判決的瞬時值的概率(gil)密密度函數(shù)；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、相干(xinggn)解解調(diào)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”時時二進制數(shù)字振幅鍵控（二進制數(shù)字振幅鍵

10、控（2ASK）第13頁/共85頁第十四頁，共85頁。相干相干(xinggn)(xinggn)檢測時檢測時2ASK2ASK系統(tǒng)誤碼率的幾系統(tǒng)誤碼率的幾何表示何表示二進制數(shù)字二進制數(shù)字(shz)振幅鍵控（振幅鍵控（2ASK）第14頁/共85頁第十五頁，共85頁。221rerfc) 1/0() 1 () 0/ 1 () 0(PPPPpedxxbfPdxxbfPbxPPbxPP)(1)1()(0)0()()1()()0(判決判決(pnju)門限門限b=a/2，r為信為信噪比：噪比：222nar二進制數(shù)字二進制數(shù)字(shz)振幅鍵控（振幅鍵控（2ASK）第15頁/共85頁第十六頁，共85頁。2、包絡、包

11、絡(bo lu)解調(diào)解調(diào))()()()()(2222tntntntnatxscsc發(fā)發(fā)“1”時時發(fā)發(fā)“0”時時發(fā)發(fā)“1”時，瞬時值服從時，瞬時值服從(fcng)萊斯分布，發(fā)萊斯分布，發(fā)“0”時瞬時值時瞬時值服從服從(fcng)瑞利分布。瑞利分布。二進制數(shù)字振幅二進制數(shù)字振幅(zhnf)鍵控（鍵控（2ASK）第16頁/共85頁第十七頁，共85頁。421redxxbfPdxxbfPbxPPbxPP)(01)1()(0)0()()1()()0(條件條件(tiojin)是是“0”“”“1 ”等概，信等概，信噪比噪比r1時。時。) 1/0() 1 () 0/ 1 () 0(PPPPpe二進制數(shù)字二進制數(shù)

12、字(shz)振幅鍵控（振幅鍵控（2ASK）第17頁/共85頁第十八頁，共85頁。五、兩種解調(diào)方法五、兩種解調(diào)方法(fngf)的比較的比較（1）相干解調(diào)電路）相干解調(diào)電路(dinl)復雜，包絡解調(diào)電路復雜，包絡解調(diào)電路(dinl)簡單；簡單；（2）小信噪比時，相干解調(diào)的誤碼性能比包絡解調(diào)）小信噪比時，相干解調(diào)的誤碼性能比包絡解調(diào)好；好；（3）大信噪比時，兩者誤碼性能趨于一致。）大信噪比時，兩者誤碼性能趨于一致。結論：小信噪比時，使用結論：小信噪比時，使用(shyng)相干解調(diào)相干解調(diào) 大信噪比時，采用包絡解調(diào)大信噪比時，采用包絡解調(diào)二進制數(shù)字振幅鍵控（二進制數(shù)字振幅鍵控（2ASK）第18頁/共8

13、5頁第十九頁，共85頁。二進制數(shù)字頻率二進制數(shù)字頻率(pnl)鍵控（鍵控（2FSK）一、調(diào)制一、調(diào)制(tiozh)的實的實現(xiàn)現(xiàn)載波(zib)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)制第19頁/共85頁第二十頁，共85頁。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)輸出頻率鍵控頻率鍵控(jin kn)(jin kn)法產(chǎn)生法產(chǎn)生2FSK2FSK信號的方信號的方框圖框圖二進制數(shù)字二進制數(shù)字(shz)頻率調(diào)制頻率調(diào)制第20頁/共85頁第二十一頁，共85頁。二、二、2FSK的頻譜有帶寬

14、的頻譜有帶寬(di kun)2FSK信號信號(xnho)可分解成兩個可分解成兩個2ASK信號信號(xnho)二進制數(shù)字二進制數(shù)字(shz)頻率調(diào)制頻率調(diào)制第21頁/共85頁第二十二頁，共85頁。2FSK信號信號(xnho)頻譜頻譜帶寬帶寬(di kun)為：為：bFSKfffB2212二進制數(shù)字二進制數(shù)字(shz)頻率調(diào)制頻率調(diào)制第22頁/共85頁第二十三頁，共85頁。三、三、2FSK解調(diào)解調(diào)(ji dio)1、過零檢測法、過零檢測法 即用計算信號過零點即用計算信號過零點(ln din)數(shù)目的方法來解調(diào)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a

15、bcdef過零檢測法方框圖過零檢測法方框圖二進制數(shù)字頻率二進制數(shù)字頻率(pnl)調(diào)制調(diào)制第23頁/共85頁第二十四頁，共85頁。過零檢測各點波形圖過零檢測各點波形圖二進制數(shù)字頻率二進制數(shù)字頻率(pnl)調(diào)制調(diào)制第24頁/共85頁第二十五頁，共85頁。2、包絡、包絡(bo lu)檢測檢測) (tyi帶通帶通濾波器濾波器帶通帶通濾波器濾波器包絡包絡檢波器檢波器包絡包絡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輸出輸出包絡包絡(bo lu)(bo lu)檢測方框圖檢測方框圖二進制數(shù)字頻率二進制數(shù)字頻率(pnl)調(diào)制調(diào)制第25頁/共85頁

16、第二十六頁，共85頁。包絡包絡(bo lu)(bo lu)檢測法波形圖檢測法波形圖二進制數(shù)字頻率二進制數(shù)字頻率(pnl)調(diào)制調(diào)制第26頁/共85頁第二十七頁，共85頁。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)(1tz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 f12cos二進制數(shù)字頻率二進制數(shù)字頻率(pnl)調(diào)制調(diào)制第27頁/共85頁第二十八頁，共85頁。四、四、2FSK性能性

17、能(xngnng)1、包絡、包絡(bo lu)解調(diào)解調(diào)發(fā)發(fā)“1”時上支路取樣判決時上支路取樣判決(pnju)瞬時值服從萊斯分布，瞬時值服從萊斯分布，下支路瞬時值服從瑞利分布；發(fā)下支路瞬時值服從瑞利分布；發(fā)“0”時，上支路服從瑞處分時，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：。誤碼率為：)0/1()0()1/0()1(PPPPPe2221)1()0(21rrePPe二進制數(shù)字頻率調(diào)制二進制數(shù)字頻率調(diào)制第28頁/共85頁第二十九頁，共85頁。2、相干、相干(xinggn)解解調(diào)調(diào)發(fā)發(fā)“1”時，上支路取樣判決

18、瞬時值服從時，上支路取樣判決瞬時值服從(fcng)均值為均值為a的正態(tài)分布，下支路服從的正態(tài)分布，下支路服從(fcng)均值為均值為0的正態(tài)分布的正態(tài)分布；發(fā)；發(fā)“0”時，上支路為零均值正態(tài)分布，下支路為均值時，上支路為零均值正態(tài)分布，下支路為均值為為a的正態(tài)分布。經(jīng)計算誤碼率為：的正態(tài)分布。經(jīng)計算誤碼率為：)0/1()0()1/0()1(PPPPPe)2(21)1()0()2(21rerfcPPrerfc二進制數(shù)字二進制數(shù)字(shz)頻率調(diào)制頻率調(diào)制第29頁/共85頁第三十頁，共85頁。五、兩種解調(diào)五、兩種解調(diào)(ji dio)性能比校性能比校1、兩種檢測均可工作在最佳門限、兩種檢測均可工作在

19、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。差別不大。3、相干檢測需要插入兩個相干載波，因此、相干檢測需要插入兩個相干載波，因此(ync)電路復電路復雜；而包絡檢測電路簡單。雜；而包絡檢測電路簡單。結論結論(jiln)：小信噪比，用相干檢測；大信噪比，用包絡檢：小信噪比，用相干檢測；大信噪比，用包絡檢測。測。二進制數(shù)字頻率調(diào)制二進制數(shù)字頻率調(diào)制第30頁/共85頁第三十一頁，共85頁。載波載波(zib)移相移相180S(t

20、)e(t)二進制相位二進制相位(xingwi)(xingwi)調(diào)制波形調(diào)制波形圖圖二進制數(shù)字二進制數(shù)字(shz)相位鍵控（相位鍵控（2PSK、2DPSK）第31頁/共85頁第三十二頁，共85頁。有兩種相位調(diào)制有兩種相位調(diào)制(tiozh)方式：絕對調(diào)相（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。”1“使載波相位改變使載波相位改變180度，度，”0“使載使載 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“

21、控制相鄰控制相鄰(xin ln)碼元的載碼元的載 波相位差，當為波相位差，當為“1”時，相差為時，相差為180度度；為；為 “0”時，相差時，相差0度，反之亦然。度，反之亦然。二進制數(shù)字二進制數(shù)字(shz)相位鍵控（相位鍵控（2PSK、2DPSK）第32頁/共85頁第三十三頁，共85頁。兩種相位兩種相位(xingwi)調(diào)制調(diào)制的波形圖的波形圖二進制數(shù)字相位二進制數(shù)字相位(xingwi)鍵控（鍵控（2PSK、2DPSK）第33頁/共85頁第三十四頁，共85頁。練習：設數(shù)字信號練習：設數(shù)字信號(xnho)序列為，試畫出其序列為，試畫出其2PSK及及2DPSK信號信號(xnho)波形圖。（調(diào)制波形圖

22、。（調(diào)制規(guī)則自定）規(guī)則自定）二進制數(shù)字相位二進制數(shù)字相位(xingwi)鍵控（鍵控（2PSK、2DPSK）第34頁/共85頁第三十五頁，共85頁。一、相位一、相位(xingwi)調(diào)制調(diào)制的實現(xiàn)的實現(xiàn)1、2PSK調(diào)制調(diào)制(tiozh)用相位選擇用相位選擇(xunz)法實現(xiàn)法實現(xiàn)2PSK調(diào)調(diào)制制方法方法1二進制數(shù)字相位鍵控（二進制數(shù)字相位鍵控（2PSK、2DPSK）第35頁/共85頁第三十六頁，共85頁。方法方法(fngf)2：將進行調(diào)制的信息先經(jīng)極性：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，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)制載波相乘。再和調(diào)制載波相乘。極性變

23、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伎肇撁}沖；變?yōu)槿伎肇撁}沖；“0”變?yōu)槿優(yōu)槿伎照}沖。對應占空正脈沖。對應(duyng)的調(diào)制規(guī)則為：的調(diào)制規(guī)則為：“1”變變“0”不不變。變。相乘法相乘法(chngf)產(chǎn)生產(chǎn)生2PSK信號信號二進制數(shù)字相位鍵控（二進制數(shù)字相位鍵控（2PSK、2DPSK）第36頁/共85頁第三十七頁，共85頁。2、2DPSK信號信號(xnho)的產(chǎn)生的產(chǎn)生方法：將信息方法：將信息(xnx)（絕對碼）變換為相對碼，再進（絕對碼）變換為相對碼，再進行行2PSK調(diào)制。調(diào)制。絕對絕對(judu)(judu)碼和相對碼的相

24、互轉換碼和相對碼的相互轉換nnnabb1編碼編碼譯碼譯碼nnnbba1Tb延遲延遲anbn 1bnTbbn延遲延遲Tbanbn 1二進制數(shù)字相位鍵控（二進制數(shù)字相位鍵控（2PSK、2DPSK）第37頁/共85頁第三十八頁，共85頁。 an差分差分(ch fn)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信號信號(xnho)相乘法相乘法(chngf)產(chǎn)產(chǎn)生生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；而信號；而對相對碼來說是對相對碼來說是2PSK信號。所以對此信號可以用信號。所以對此信號可以用2PSK的的

25、解調(diào)方法解調(diào)出相對碼，再經(jīng)差分譯碼得絕對碼（即解調(diào)方法解調(diào)出相對碼，再經(jīng)差分譯碼得絕對碼（即信息）。信息）。二進制數(shù)字相位鍵控（二進制數(shù)字相位鍵控（2PSK、2DPSK）第38頁/共85頁第三十九頁，共85頁。二、調(diào)相信號二、調(diào)相信號(xnho)解調(diào)解調(diào)1、2PSK信號信號(xnho)解調(diào)解調(diào)2PSK信號的解調(diào)信號的解調(diào)(ji dio)只能采用相干解調(diào)只能采用相干解調(diào)(ji dio)方法（又稱極方法（又稱極性比較法）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用接

26、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。二進制數(shù)字相位鍵控（二進制數(shù)字相位鍵控（2PSK、2DPSK）第39頁/共85頁第四十頁，共85頁。2PSK相干解調(diào)相干解調(diào)(ji dio)各點波形各點波形注意：注意：2PSK相干解相干解調(diào)存在調(diào)存在(cnzi)反向反向工作這工作這一缺點一缺點。解決。解決的方法的方法是采用是采用2DPSK。第40頁/共85頁第四十一頁，共85頁。2、2DPSK信號信號(xnho)的解調(diào)的解調(diào)（1）極性比較）極性比較(bjio)碼變碼變換法換法2PSK解調(diào)器解調(diào)器 bn延遲延遲(ynch)Tbanbn 1差分譯碼器差分譯碼器 an2DPS

27、K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)）二進制數(shù)字相位鍵控（二進制數(shù)字相位鍵控（2PSK、2DPSK）第41頁/共85頁第四十二頁，共85頁。（2）相位）相位(xingwi)比較比較法法)(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(fngf)2（差分檢測或稱非相干檢測）（差分檢測或稱非相干檢測）二進制數(shù)字二進制數(shù)字(shz)相位鍵控（相位鍵控（2PSK、2DPSK）第42頁/共85頁第四十三頁，共85頁。相位比相位比較法解較法解調(diào)調(diào)(ji (ji dio)2Ddio)2

28、DPSKPSK信號信號波形圖波形圖二進制數(shù)字相位二進制數(shù)字相位(xingwi)鍵控（鍵控（2PSK、2DPSK）第43頁/共85頁第四十四頁，共85頁。三、三、2PSK、2DPSK信號信號(xnho)的功率譜及帶的功率譜及帶寬寬 2PSK( 2PSK(或或2DPSK)2DPSK)信號信號(xnho)(xnho)的功率譜的功率譜信號(xnho)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倍倍二進制數(shù)字相位鍵控（二進制數(shù)字相位鍵控（2PSK、2DPSK）第44頁/共85頁第四十五頁，共85頁。四、解調(diào)性能分析四、解調(diào)性能分析(fnx)(6.3的的部分內(nèi)容部分內(nèi)容

29、)1、相干、相干(xinggn)檢測檢測2PSK的誤碼率的誤碼率帶通濾波器輸出與同步帶通濾波器輸出與同步(tngb)載波相乘，經(jīng)低通濾波器載波相乘，經(jīng)低通濾波器輸出為：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”時時第45頁/共85頁第四十六頁，共85頁。 rerfcpe212PSK誤碼率誤碼率rerfceppe 22DPSK相干相干(xinggn)解調(diào)解調(diào)2PSK解調(diào)解調(diào)+差分譯碼差分譯碼2、2DPSK差分差分(c

30、h fn)檢測誤碼率（相位比較檢測誤碼率（相位比較法）法）epre21注：此公式?jīng)]有注：此公式?jīng)]有(mi yu)任任何附加條件何附加條件二進制數(shù)字相位鍵控（二進制數(shù)字相位鍵控（2PSK、2DPSK）第46頁/共85頁第四十七頁，共85頁。五、五、2PSK與與2DPSK比較比較(bjio)1、檢測這兩種信號時判決器均可工作在最佳門限電平、檢測這兩種信號時判決器均可工作在最佳門限電平(din pn)（零電平（零電平(din pn)）。）。2、2PSK系統(tǒng)的抗噪聲性比系統(tǒng)的抗噪聲性比2DPSK好，當信噪比很大好，當信噪比很大時，兩者性趨近一致。時，兩者性趨近一致。3、2PSK存在反向工作問題，而存在

31、反向工作問題，而2DPSK不存在反向工不存在反向工作問題。作問題。二進制數(shù)字二進制數(shù)字(shz)相位鍵控（相位鍵控（2PSK、2DPSK）第47頁/共85頁第四十八頁，共85頁。6.4 二進制數(shù)字調(diào)制二進制數(shù)字調(diào)制(tiozh)系統(tǒng)性能比較系統(tǒng)性能比較第48頁/共85頁第四十九頁，共85頁。bfB2bfB2212fffBb2ASK2PSK、2DPSK2FSK2ASK與與2PSK及及2DPSK的頻帶的頻帶(pndi)利用率相同，利用率相同，2FSK的頻帶的頻帶(pndi)利用率最低。利用率最低。6.4 二進制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)性能二進制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)性能(xngnng)比較比較第49頁/共85頁第五十頁

32、，共85頁。誤碼性能曲線誤碼性能曲線2PSK抗抗噪聲性噪聲性能能(xngnng)最好最好6.4 二進制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)二進制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)(xtng)性能比較性能比較第50頁/共85頁第五十一頁，共85頁。6.5 多進制數(shù)字多進制數(shù)字(shz)調(diào)制系統(tǒng)調(diào)制系統(tǒng)四進制相位四進制相位(xingwi)調(diào)制：調(diào)制：QPSK（4PSK） OQPSK QDPSK（4DPSK） DQPSK4第51頁/共85頁第五十二頁，共85頁。一、一、QPSK（四進制絕對（四進制絕對(judu)相位調(diào)制相位調(diào)制4PSK）四進制信息有四種：四進制信息有四種：00、01、10、11載波相位載波相位(xingwi)四種：四種：可以是

33、：可以是：4301411434547也可以也可以(ky)是：是：0223以第一種相位配置為例，設信息和載波相位的對應關系為以第一種相位配置為例，設信息和載波相位的對應關系為：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)第52頁/共85頁第五十三頁，共85頁。4(11)43(01)45(00)47(10) 相位相位(xingwi)配置配置)42cos(tfAc)432cos(tfAc)452cos(tfAc)472cos(tfAcXY當數(shù)字當數(shù)字(shz)基帶信號為基帶信號為11時，載波為：時，載波為：當數(shù)字當數(shù)字(shz)基帶信號為基帶信號為01時，載波為：時，載波為：當數(shù)字

34、當數(shù)字(shz)基帶信號為基帶信號為00時，載波為：時，載波為：當數(shù)字當數(shù)字(shz)基帶信號為基帶信號為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)字多進制數(shù)字(shz)調(diào)制系統(tǒng)調(diào)制系統(tǒng)第53頁/共85頁第五十四頁，共85頁。 型QPSK信號(xnho)串串/并變并變換器換器單單/雙極性變換雙極性變換(binhun)單單/雙極性變換雙極性變換(binhun) 相移相移 900輸入二進制序列輸入二進制序列tfAc2cos22QPSK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?/p>

35、矩形脈沖變?yōu)檎匦蚊}沖0變?yōu)樨摼匦蚊}沖變?yōu)樨摼匦蚊}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信號的帶信號的帶寬為多少？寬為多少？接收到兩位后送到兩個支路，每個支路各送一位接收到兩位后送到兩個支路，每個支路各送一位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)第54頁/共85頁第五十五頁，共85頁。QPSK調(diào)制器方框圖調(diào)制器方框圖2 型QPSK信號(xnho)串串/并變并變換器換器單單/雙極性變換雙極性變換(binhun)單單/雙極性變換雙極性變換(binhun) 相移相移 450tfAc2cos22

36、接收到兩位后送到兩個支路，每個支路各送一位接收到兩位后送到兩個支路，每個支路各送一位2 相移相移 -4501變?yōu)檎匦蚊}沖變?yōu)檎匦蚊}沖0變?yōu)樨摼匦蚊}沖變?yōu)樨摼匦蚊}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)第55頁/共85頁第五十六頁，共85頁。2、 QPSK 信號信號(xnho)的解調(diào)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抽樣(chu yn)判決判決抽樣抽樣(chu yn)判決判決并并/串變串變換換接收信號接收信號恢復的二進制序列恢復的二進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)(tx

37、B定時定時)cos()cos(coscos246.5 多進制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)多進制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)第56頁/共85頁第五十七頁，共85頁。設接收設接收(jishu)信號為：信號為：)2cos()(nctftr4(11)43(01)45(00)47(10)XY上支路上支路(zh l)：tftftzcncA2cos)2cos()(nncatfacos2)4cos(2nAatxcos2)(下支路下支路(zh l)：)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

38、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)第57頁/共85頁第五十八頁，共85頁。 信息載波相位 上支路極性下支路極性 11 正 正 01 負 正 00 負 負 10 正 負434547上下支路的判決上下支路的判決(pnju)規(guī)則為：取樣值大于規(guī)則為：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)字多進制數(shù)字(shz)調(diào)制系統(tǒng)調(diào)制系統(tǒng)第58頁/共85頁第五十九頁，共85頁。相移相移 450tfc2cos低通濾波低通濾波低通濾波低通濾波抽樣抽樣(chu yn)判決判決抽樣抽樣(chu yn)判決判決并并/串變串

39、變換換(binhun)接收信號接收信號恢復的二進制序列恢復的二進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()(ocncAtftfatz)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)第59頁/共85頁第六十頁，共85頁。)45cos(2)(onAatx)45cos(2)(onBatx 信息載波相位 上支路極性下支路極性

40、11 0 正 正 01 負 正 00 負 負 10 正 負223上下上下(shngxi)支路的判決規(guī)則為：取樣值大支路的判決規(guī)則為：取樣值大于于0，判，判1 取樣值小于取樣值小于0，判，判06.5 多進制數(shù)字多進制數(shù)字(shz)調(diào)制系統(tǒng)調(diào)制系統(tǒng)第60頁/共85頁第六十一頁，共85頁。二、二、OQPSKModulated signal QPSK串串/并變并變換器換器單單/雙極性變換雙極性變換(binhun)單單/雙極性變換雙極性變換(binhun) 相移相移 900輸入輸入(shr)二進制序列二進制序列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

41、二進位交將收到的二進位交替送到上下兩個支替送到上下兩個支路路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)第61頁/共85頁第六十二頁，共85頁。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，所之間的變化，所有相鄰載波有相鄰載波(zib)不會有不會有180度的變化。度的變化。特點特點(tdin)：帶外功率譜較小。：帶外功率譜較小。6.5 多進制數(shù)字多進制數(shù)字(shz)調(diào)制系統(tǒng)調(diào)制系統(tǒng)第62頁/共85頁第六十三頁，共85頁。三、三、DQPSK及及DQPSK41nn0223的四種取值的四種取值(11)(01)(00)(10)DQPSK相位相位(xingwi)配置配置

42、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)字多進制數(shù)字(shz)調(diào)制系統(tǒng)調(diào)制系統(tǒng)第63頁/共85頁第六十四頁，共85頁。1、 DQPSK信號信號(xnho)的產(chǎn)生的產(chǎn)生 （DQPSK）型型DQPSK調(diào)制器方框圖調(diào)制器方框圖 型DQPSK信號(xnho)串串/并變并變換器換器單單/雙極性變換雙極性變換(binhun)單單/雙極性變換雙極性變換 相移相移 450t fAc2cos22接收到兩位后送到兩個支路，每個支路各送一位接收到兩位后送到兩個支路，每個支路各送一位2 相移相移 -4501變?yōu)檎匦蚊}沖變?yōu)檎匦蚊}沖0變?yōu)?/p>

43、負矩形脈沖變?yōu)樨摼匦蚊}沖碼變換碼變換器器nanbncnd0223 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)第64頁/共85頁第六十五頁，共85頁。前一碼元相位及符號前一碼元相位及符號的狀態(tài)的狀態(tài)本碼元信息及所要求本碼元信息及所要求的相位差的相位差本碼元載波相位及符本碼元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

44、1 1 0 1 1 0 1 0 0 1 0 1 0 1 1 0 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 、 、 、 之之間的關系間的關系(gun x)。）。）ncnd1nc1ndnanb第65頁/共85頁第六十六頁，共85頁。2、DQPSK信號信號(xnho)的解調(diào)的解調(diào))45cos(2)(onAatx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/串串變換變換接收信號接收信號恢

45、復的二進制序列恢復的二進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)(txB定定時時2相移相移 -450)45cos(2)(onBatx碼反碼反變換變換器器 QPSK信號解調(diào)信號解調(diào)nanbncnd6.5 多進制數(shù)字多進制數(shù)字(shz)調(diào)制系統(tǒng)調(diào)制系統(tǒng)第66頁/共85頁第六十七頁，共85頁。前一碼元相位及符號前一碼元相位及符號的狀態(tài)的狀態(tài)本碼元信息及所要求本碼元信息及所要求的相位差的相位差本碼元載波相位及符本碼元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

46、 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 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 、 、 、 之間的關系之間的關系(gun x)。）。）ncnd1nc1ndnanb第67頁/共85頁第六十八頁，共85頁。相移相移 450低通濾波器低通濾波器低通濾波器低通濾波器抽樣抽

47、樣(chu yn)判決判決抽樣抽樣(chu yn)判判決決并并/串變串變換換(binhun)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信號信號恢復的二恢復的二進制信號進制信號)2cos()(1ncBtfaTty)452cos()()452cos()(1211onconctfatytfaty)(1ty)(BTty )(ty)(2ty)45cos(2)

48、(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)第68頁/共85頁第六十九頁，共85頁。)cos()cos(coscos2)452cos().2cos()(1oncncAtfatfatz)45cos(2)454cos(21212onnonncatfa)452cos().2cos()(1oncncBtfatfatz)45cos(2)454cos(21212onnonncatfa)45cos(2)(12onnAatx)45cos(2)(12onnBatx判決判決(pnju)規(guī)則：取樣值大于規(guī)則：取樣值大于0，判，判1 取樣值小于取樣值小于0，判

49、，判06.5 多進制數(shù)字多進制數(shù)字(shz)調(diào)制系統(tǒng)調(diào)制系統(tǒng)第69頁/共85頁第七十頁，共85頁。3、 信號信號(xnho)的產(chǎn)生的產(chǎn)生DQPSK4的四種取值的四種取值4(11)43(01)45(00)47(10)XY 相位相位(xingwi)配置配置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、可以(ky)采用差分檢測采用差分檢測4、帶外幅射比、帶外幅射比QPSK小（相位跳?。ㄏ辔惶兞孔畲鬄樽兞孔畲鬄?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)第70頁/共85頁第七十一頁，共85頁。

50、設本碼元（四進制）載波設本碼元（四進制）載波(zib)相位為相位為 ，則調(diào)制器輸出載波，則調(diào)制器輸出載波(zib)：k)2cos()(4kctftSDQPSKtfQtfItftfckckkckc2sin2cossin2sincos2cos)cos(cos1kkkkIkkkkkkkkQIsincossinsincoscos1111)sin(sin1kkkkQkkkkkkkkQIcossinsincoscossin11116.5 多進制數(shù)字調(diào)制多進制數(shù)字調(diào)制(tiozh)系系統(tǒng)統(tǒng)第71頁/共85頁第七十二頁，共85頁。串串/并并變換變換(binhun)差分差分(ch fn)相位相位編碼編碼tfc2

51、cos輸入輸入(shr)二二進制序列進制序列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信號信號低通低通濾波濾波器器低通低通濾波濾波器器增加低通濾波器目的是抑制已調(diào)信號增加低通濾波器目的是抑制已調(diào)信號的帶外幅射的帶外幅射調(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)第72頁/共85頁第七十三頁，共85頁。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)和解調(diào)方式常用的是基帶差分解調(diào)和(tio h)中頻差

52、分解調(diào)兩種。中頻差分解調(diào)兩種。低通濾低通濾波波抽抽樣樣判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)字多進制數(shù)字(shz)調(diào)制系統(tǒng)調(diào)制系統(tǒng)第73頁/共85頁第七十四頁，共85頁。11kkkkkzzwwx)sin().sin()cos().cos(11kkkkkkkcos)cos(111kkkkkzwwzy)sin().cos()cos().sin(11kkkkkkksin)sin

53、(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： 、 大于大于0，判，判1 小于小于0，判，判1kxky6.5 多進制數(shù)字多進制數(shù)字(shz)調(diào)制系統(tǒng)調(diào)制系統(tǒng)第74頁/共85頁第七十五頁，共85頁。7.3 最小頻移鍵控（最小頻移鍵控（MSK）第第7章部分章部分(b fen)內(nèi)容內(nèi)容特點：特點：1、恒定包絡、恒定包絡2、連續(xù)相位、連續(xù)相位FSK的一種的一種(y zhn)特殊形式特殊形式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/bffh第75頁/共85頁第七十六頁，共85頁。7.3 最小頻

54、移鍵控（最小頻移鍵控（MSK）1、MSK信號信號(xnho)的產(chǎn)生的產(chǎn)生相位相位(xingwi)連續(xù)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)制的一般形式也可以用角調(diào)制的一般形式(xngsh)表表示：示：)(2cos)(ttfAtsc其中：其中：)(2121fffctThtb)0()(bTt 0hhTb)0()(發(fā)發(fā)1發(fā)發(fā)0第76頁/共85頁第七十七頁，共85頁。7.3 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當調(diào)制指數(shù)當調(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110