第7章 数字带通传输系统(下简)

1、通信原理通信原理第第7 7章章 数字带通传输系统数字带通传输系统（下）（下）7.4 7.4 多进制数字调制原理多进制数字调制原理概述概述1、多进制数字调制、多进制数字调制MASK：多进制振幅键控：多进制振幅键控MFSK：多进制频移键控：多进制频移键控MPSK：多进制相移键控：多进制相移键控2、与二进制相比，多进制数字调制的、与二进制相比，多进制数字调制的特点特点：（1）在在相同的码元速率相同的码元速率下，下，多进制系统的多进制系统的信息传输速率信息传输速率比二进制高；比二进制高；22logbMbrM r（3）每个符号可以传输）每个符号可以传输log2M的信息，当频带受限时，为的信息，当频带受限

2、时，为了提高频带利用率，最有效的办法是使一个码元传输多个了提高频带利用率，最有效的办法是使一个码元传输多个比特的信息。比特的信息。（2）在在相同的信息传输速率相同的信息传输速率下下，多进制的，多进制的码元速码元速率率比二进制低，则多进制比二进制低，则多进制码元持续的时间码元持续的时间长，码长，码元能量大，有利于减小码间串扰。元能量大，有利于减小码间串扰。代价：增加信号功率、实现过程复杂。代价：增加信号功率、实现过程复杂。2logbBrrM7.4.1 多进制振幅键控多进制振幅键控(MASK，属于属于一维调制一维调制)多进制振幅键控又称多进制振幅键控又称多电平调制。多电平调制。一般，一般，M=2n

3、，例如：，例如：2ASK、4ASK、8ASK1、表达式：、表达式：比较比较2ASK： ttsteccos)(2ASK( )()ksns ta g tnT 而：而：（ak：单极性二进制单极性二进制）对于对于MASK，bk：多进制：多进制( )co(s)kcnog tnbTse tt（1）bn为为非对称单极性非对称单极性分布时：分布时： 0 1 2 M-1n 表达式：表达式：( )co(s)kcnog tnbTse tt其中，其中，bn为基带信号：为基带信号：bn012M-1P0P1P2PM-1且满足：且满足：101MiiPbk分布：单极分布：单极功率谱有冲激功率谱有冲激 功率谱和带宽功率谱和带宽

4、PMASK(f)B22MASKssBfT频带利用率：频带利用率：1/221SKsBMAsTRB HzBT221log(/ /)122logMASKsbsMbit sMTHRzBT或或 优点：优点：相同传码率相同传码率的的MASK信号和信号和2ASK信号，其带信号，其带宽相同，故单位频带的信息传输速率高，即频带利用宽相同，故单位频带的信息传输速率高，即频带利用率高。率高。（2）bk为对称双极性分布时：为对称双极性分布时：3 1 1 3如如4ASK：B22MASKssBfT等概率时没有冲激等概率时没有冲激二进制时就是二进制时就是2PSK信号。信号。PMASK(f)2、产生框图、产生框图s(t)：多

5、进制（单极双极）：多进制（单极双极）由于终端为二进制，所以产生框图可进一步表示为：由于终端为二进制，所以产生框图可进一步表示为： cosct2/M bT0( )e tMTTM=nTb2(log)nM000011102113TM2Tb3、欧氏距离、欧氏距离d星座图上电平之间的距离称为星座图上电平之间的距离称为“欧氏距离欧氏距离” 最小的欧氏距离决定了误码率的高低：最小的欧氏距离决定了误码率的高低：欧氏距离欧氏距离d越大，误判的可能越小，误码率越低。越大，误判的可能越小，误码率越低。4、格雷码、格雷码（1）顺序编码：）顺序编码： 0 1 2 300 01 10 11 在判决时，最易发生在判决时，最

6、易发生相邻码元之间的误判相邻码元之间的误判，对于顺序，对于顺序编码，如编码，如4ASK时，最大的误判（如时，最大的误判（如“01”“10”）将是）将是2bit，而，而M越大，误判的比特也将数越多。越大，误判的比特也将数越多。克服：采用克服：采用格雷码编码格雷码编码。格雷码格雷码又称又称“反射码反射码”，使相邻码元之间仅有一使相邻码元之间仅有一位不同位不同，如果发生相邻码元之间的误判，只误判，如果发生相邻码元之间的误判，只误判1bit，使误信率最小。使误信率最小。一位一位二位二位三位三位01011000110110001101101100000011114位格雷码的编码方法：位格雷码的编码方法：

7、 序号序号 格雷码格雷码 自然码自然码 0 0 0 0 0 0000 1 0 0 0 1 0001 2 0 0 1 1 0010 3 0 0 1 0 0011 4 0 1 1 0 0100 5 0 1 1 1 0101 6 0 1 0 1 0110 7 0 1 0 0 0111 8 1 1 0 0 1000 9 1 1 0 1 1001 10 1 1 1 1 1010 11 1 1 1 0 1011 12 1 0 1 0 1100 13 1 0 1 1 1101 14 1 0 0 1 1110 15 1 0 0 0 1111格雷码和自然二进制码格雷码和自然二进制码 由于因相位误差造成错判至相邻

8、相位上的概率最大，故由于因相位误差造成错判至相邻相位上的概率最大，故格雷码编码可以使误码率最小。格雷码编码可以使误码率最小。(b) MASK信号信号(a) 基带多电平基带多电平单极性不归零单极性不归零信号信号0010110101011110000t0t010110101011110000MASK波形举例波形举例基带信号是多进制基带信号是多进制单极性单极性不归零脉冲不归零脉冲基带信号是多进制基带信号是多进制双极性双极性不归零脉冲不归零脉冲0101101010111100000t(c) 基带多电平基带多电平双极性不归零双极性不归零信号信号00000t01011010101111(d) 抑制载波抑制

9、载波MASK信号信号5、MASK解调框图解调框图（1）包络解调）包络解调 BPF 取取包包络络 抽抽判判器器 M/2 定时定时eo(t)注：不含注：不含对称双极性分布对称双极性分布的星座图。的星座图。（2）相干解调）相干解调 BPF 抽抽判判器器 M/2 cosctLPF 定时定时7.4.2 多进制频移键控多进制频移键控(MFSK)（属于（属于M维调制维调制）4FSK信号波形举例信号波形举例(a) 4FSK信号波形信号波形f3f1f2f4TTTTtf1f2f3f400011011(b) 4FSK信号的取值信号的取值2、产生和接收框图、产生和接收框图二进制二进制TbTs=kTb(M=2k)M进制

10、进制择大输出择大输出3、MFSK信号的功率谱信号的功率谱 1fMf1MsfT 11sfT f2()FSKPf2fB（1）带宽：）带宽： 12MFSKMsBffT（2）频带利用率：）频带利用率： 12(/ /)21logMASKMbssbit s HzBffTMRT（很低）（很低）7.4.3 多进制相移键控多进制相移键控(MPSK) （属于（属于二维调制二维调制）1、基本原理、基本原理一个一个MPSK信号码元可以表示为信号码元可以表示为( )cos()1,2,ckks tAtkM A 常数常数 k 一组一组间隔均匀间隔均匀的受调制相位的受调制相位M = 2n， n = 正整数正整数20,1,2,

11、1kkkMM 其中其中 ， 初相位初相位，一般选择：，一般选择：M 或或0 （B方式）方式）（A方式）方式） M=2， =/2时：时：0 （B方式）方式）20,12,1kkkMM 0102312 1 例如：例如： （1）M=2， =0时：时：1 0 （A方式，方案方式，方案1）01001 （2）M=4， =0时：时：01 00 使用格雷码：使用格雷码：11 10 0123010002103112 20,12,1kkkMM M=4， = /4时：时：01 00 使用格雷码：使用格雷码：11 10 0123014300451047114 （B方式）方式）（A方式）方式）（3）M=8， = 0时：时

12、：001 000 使用格雷码：使用格雷码：011 010 0 0 00 0 10 1 10 1 01 1 01 1 11 0 11 0 0110 111 101 100 M=8， = /8时：时：可以将可以将MPSK信号码元表示式展开写成信号码元表示式展开写成( )cos()kckstt kkacoskkbsin，并且，并且ak2 + bk2 = 1cossinkkcctbta 其中：其中： MPSK信号包含：信号包含： cosct sinct cosct sinct MPSK信号由两个信号由两个正交信号正交信号合成合成受调制的参数受调制的参数o(n)sic sckkcs tatbt 其中：其

13、中： cosckat 同相分量同相分量 sinkcbt 正交分量正交分量 若若ak、bk均为多进制，则：均为多进制，则：MASK（一维）（一维）MASK（一维）（一维）结论：结论： 多进制相位调制属于二维调制，可以看作是对正交载波多进制相位调制属于二维调制，可以看作是对正交载波（ ）分别进行）分别进行多电平双边带振幅调制多电平双边带振幅调制所得的信所得的信号（号（MASK）之和，即）之和，即MPSK(M4)是两路是两路MASK信号的叠加。信号的叠加。cos,sincctt MPSK信号带宽信号带宽= MASK信号带宽信号带宽（M=M/2）M4kkacoskkbsin例如：例如：8PSK信号信号

14、cosct sinct sinct cosct 4ASK4ASK特别地，对于特别地，对于4PSK信号：信号： cosct sinct cosct sinct 2PSK2PSK 所以，一般地，所以，一般地，MPSK信号信号(M4)可以看成两个可以看成两个MASK(M=M/2)信号的合成；信号的合成；特殊地，四进制相位调制（特殊地，四进制相位调制（4PSK）可）可以看作以看作 两个二进制相位键控信号（两个二进制相位键控信号（2PSK）之和）之和。2、正交相移键控、正交相移键控(4PSK/QPSK)4PSK常称为常称为正交相移键控正交相移键控(QPSK)（1） QPSK信号的编码信号的编码 4PSK

15、信号每个码元含有信号每个码元含有2 比特的信息，现用比特的信息，现用ab代表代表这两个比特。这两个比特。 两个比特有两个比特有4种组合，即种组合，即00、01、10和和11。它们和相位。它们和相位 k之间的关系通常都按之间的关系通常都按格雷码格雷码的规律安排，如下表所示。的规律安排，如下表所示。abA方式方式: kB方式方式: k0090 225 010 135 11270 45 10180 315 （2）QPSK信号矢量图信号矢量图/星座图星座图cosct abA方式方式: kB方式方式: k010 135 0090 225 10180 315 11270 45 01 00 11 10 11

16、 01 10 00 cosct A方式方式B方式方式（3）码元相位关系）码元相位关系 k称为称为初始相位初始相位，常简称为相位，而把，常简称为相位，而把( ct + k)称为信号的称为信号的瞬时相位瞬时相位 当码元中包含当码元中包含整数个载波周期整数个载波周期时，时，初始相位相同初始相位相同的的相邻码元的波形和瞬时相位才是连续的，如下图：相邻码元的波形和瞬时相位才是连续的，如下图：(a) 波形和相位连续波形和相位连续TT 若每个码元中的若每个码元中的载波周期数不是整数载波周期数不是整数，则即使初始，则即使初始相位相同，波形和瞬时相位也可能不连续，如下图相位相同，波形和瞬时相位也可能不连续，如下

17、图(b) 波形和相位不连续波形和相位不连续TT(c) 波形连续相位不连续波形连续相位不连续TT或者波形连续而相位不连续，如下图或者波形连续而相位不连续，如下图 在码元边界，当相位不连续时，信号的频谱将在码元边界，当相位不连续时，信号的频谱将展宽，包络也将出现起伏。展宽，包络也将出现起伏。 在后面讨论各种调制体制时，还将遇到这个问题。并在后面讨论各种调制体制时，还将遇到这个问题。并且有时将码元中且有时将码元中包含整数个载波周期包含整数个载波周期的假设隐含不提，认的假设隐含不提，认为为PSK信号的信号的初始相位相同初始相位相同，则码元边界的，则码元边界的瞬时相位一定瞬时相位一定连续连续。（4）QP

18、SK调制调制1） QPSK调制方法一调制方法一相乘电路法相乘电路法/调相法调相法-sin ct相干载相干载波产生波产生相乘相乘电路电路相乘相乘电路电路 /2相移相移串串/并并变换变换相加相加电路电路cos ctA(t)s(t)第一种第一种QPSK信号产生方法信号产生方法ab( )cossinkkckcstatbt Ts=2TbTb双极性序列双极性序列双极性序列双极性序列码元串并变换码元串并变换获得获得a,b011101t010t111tTbTs并行支路并行支路a码元码元输入基带码元输入基带码元并行支路并行支路b码元码元 串并变换器将输入的二进制序列依次分为两个并串并变换器将输入的二进制序列依次

19、分为两个并行的双极性序列行的双极性序列a、b。Ts=nTb(M=2n)为了保持同步，每个码元持续时间变为为了保持同步，每个码元持续时间变为Ts。调相法对应的矢量图调相法对应的矢量图B方式：方式：要产生如上的矢量图，则规定：要产生如上的矢量图，则规定：01110010a(1)a(0)b(1)b(0)二进制码元二进制码元“1” 双极性脉冲双极性脉冲“+1”二进制码元二进制码元“0” 双极性脉冲双极性脉冲“ 1”cosct sinct （单双变换）（单双变换） abB方式方式: k01135 00225 10315 1145 思考思考:如何获得如何获得A方式的星座图方式的星座图? cosct 01

20、00 11 10 A方式方式b、 QPSK调制方法二调制方法二选择法选择法/选相法选相法串串/并并变换变换相位相位选择选择带通带通滤波滤波4相载波相载波产生器产生器 1 4 3 2ab其矢量图其矢量图A、B型均可以。型均可以。abA方式方式: kB方式方式: k010 135 0090 225 10180 315 11270 45 （5）QPSK解调解调相干解调相干解调原理方框图原理方框图载波载波提取提取相乘相乘低通低通抽判抽判 /2相乘相乘低通低通抽判抽判并并/串串A(t)s(t)abcos 0t-sin 0t定时定时提取提取 用两路用两路正交正交的相干载波去解调，可以很容易地分离这的相干载

21、波去解调，可以很容易地分离这两路正交的两路正交的2PSK信号。信号。 相干解调后的两路并行相干解调后的两路并行单极性码元单极性码元a和和b，经过，经过并并/串变串变换换后，成为串行数据输出后，成为串行数据输出 。（6）补充：正交信道）补充：正交信道正交基：正交基： cos,sincctt 在载波的一频点在载波的一频点 c上一般只能传送一路信号上一般只能传送一路信号f(t)，而利用正交概念，在而利用正交概念，在 c上既能上既能传送传送f(t)，也能传送与，也能传送与f(t)正交的另一路信号正交的另一路信号g(t)。调制端调制端解调端解调端同相信道同相信道I正交信道正交信道QA点：点： cossi

22、n( )( )ccfg tttt B点：点： cossincos ( )( )cccf tg tttt 1cos2sin22( )( )2ccf ttttg C点：点： cossin ( )( )( sin)cccf ttttgt sin21cos22( )( )2cctfttg t D点：点： E点：点： ( )f t( )g t（两信号用同一信道）（两信号用同一信道）（7）QPSK的功率谱和带宽的功率谱和带宽u 由于由于a、b两路为双极性波形两路为双极性波形，所以在等概时，功率谱，所以在等概时，功率谱没有冲激。没有冲激。u 带宽：带宽： B=2/Tsu 频带利用率：频带利用率： 221lo

23、g 4log 41/ /2bBrrTsbit s HzBBTs 3、改进、改进1偏置偏置QPSK（OQPSK）QPSK体制的缺点：体制的缺点：它的相邻码元可能出现的最大相它的相邻码元可能出现的最大相位差达到位差达到180，这在频带受限的系统中会引起信号，这在频带受限的系统中会引起信号包络的很大起伏。包络的很大起伏。偏置偏置QPSK的改进：的改进：为了减小此相位突变，将两个正交分量为了减小此相位突变，将两个正交分量的两个比特的两个比特a和和b在时间上在时间上错开半个码元错开半个码元，使之不可能同时，使之不可能同时改变。这样安排后相邻码元相位差的最大值仅为改变。这样安排后相邻码元相位差的最大值仅为

24、90，从，从而减小了信号振幅的起伏。而减小了信号振幅的起伏。abA方式方式: kB方式方式: k010 135 0090 225 10180 315 11270 45 OQPSK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1 1 0 0 0 1 1 1 输入序列：输入序列： a路：路： 1001b路：路： 1011 ab k0090 010 11270 10180 a路：路： 1001b路：路： 1011QPSK信号波形信号波形OQPSK信号的波形信号的波形4、改进、改进2 /4相移相移QPSK 4相移相移QPSK信号是由两个相差信号是由两个相差 4的的QPSK星座星座图图交替

25、产生交替产生的，它也是一个四进制信号的，它也是一个四进制信号4 51110(a)星座图之一星座图之一(b)星座图之二星座图之二010011010010 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。例如，若连续输入。例如，若连续输入“11 11 11 11”，则信号码元，则信号码元相位为相位为“45 90 45 90 ”优点：优点：这种体制中相邻码元间总有相位改变、最大相移这种体制中相邻码元间总有相位改变、最大相移为为 135，比，比QPSK的最大相移小。的最大相移小。7.4.4 多进制差分相移键控多进制差分相移键控(MDPSK)1、基本原理、

26、基本原理 MDPSK信号和信号和MPSK信号类似，只需把信号类似，只需把MPSK信号用信号用的参考相位当作是前一码元的相位，把的参考相位当作是前一码元的相位，把相移相移 k当作是相对当作是相对于前一码元相位的相移。于前一码元相位的相移。（1）相差定义：）相差定义：1kkk 这里仍以这里仍以4进制进制DPSK信号为例作进一步的讨论。四进信号为例作进一步的讨论。四进制制DPSK通常记为通常记为QDPSK。abkA方式方式B方式方式010 45 0090 135 10180 225 11270 315 （2）QDPSK的编码方式：的编码方式： 参考相位：参考相位：k-100100111星座图：星座图

27、： 参考相位：参考相位：k-100100111A方式方式B方式方式(3) 波形和功率谱：波形和功率谱：与与QPSK一样一样2、 QDPSK产生方法产生方法（1）第一种方法：）第一种方法： 码变换调相法码变换调相法abcd码码变换变换相加相加电路电路s(t)第一种第一种QDPSKQDPSK信号产生方法信号产生方法A(t)串串/并并变换变换 /4载波载波产生产生相乘相乘电路电路相乘相乘电路电路- /4 图中图中a和和b为经过为经过串串/并变换并变换后的一对后的一对码元，它需要再经码元，它需要再经过码变换器变换成过码变换器变换成相对码相对码c和和d后才与后才与载波相乘。载波相乘。控制相对控制相对相位

28、差相位差控制绝对相位控制绝对相位cos()4ct cos()4ct u 码变换器：输入码变换器：输入ab和输出和输出cd间的间的16种可能关系种可能关系(A方式方式)：当前输入的一对码元及当前输入的一对码元及要求的要求的相对相移相对相移前一时刻经过码变换后的前一时刻经过码变换后的一对码元及所产生的一对码元及所产生的相位相位当前时刻应当给出的当前时刻应当给出的变换后一对码元和变换后一对码元和相位相位ak bkkck-1 dk-1 k-1ck dk k0 090 0 00 11 11 00 90 180 270 0 11 11 00 090 180 270 0 0 10 0 00 11 11 00

29、 90 180 270 0 00 11 11 00 90 180 270 1 1270 0 00 11 11 00 90 180 270 1 00 00 11 1 270 0 90 180 1 0180 0 00 11 11 00 90 180 270 1 11 00 00 1180 270 0 90 01110010载波相位载波相位u 上述表格对应的星座图：上述表格对应的星座图：ab绝对码绝对码星座图星座图 参考相位：参考相位：n-100100111A方式方式A方式方式cd相对码相对码星座图星座图ak bkkck-1 dk-1 k-10 090 0 00 11 11 00 90 180 27

30、0 0 10 0 00 11 11 00 90 180 270 1 1270 0 00 11 11 00 90 180 270 1 0180 0 00 11 11 00 90 180 270 ak bkkck-1 dk-1 k-1ck dk k0 090 0 00 11 11 00 90 180 270 0 11 11 00 090 180 270 0 01110010载波相位载波相位ak bkkck-1 dk-1 k-1ck dk k1 1270 0 00 11 11 00 90 180 270 1 00 00 11 1 270 0 90 180 参考相位：参考相位：n-100100111u

31、 码变换器码变换器的电路的电路只读只读存储器存储器TTakbkckdkdk-1ck-1码变换器码变换器cd二进制码元二进制码元“0” 和和“1”应为双极性：应为双极性：二进制码元二进制码元“0” “1”二进制码元二进制码元“1” “1”（单（单/双）双） 第二种产生方法和第二种产生方法和QPSK信号的第二种产生方法信号的第二种产生方法（选相法选相法）原理相同，只是在串）原理相同，只是在串/并变换后需要增加并变换后需要增加一个一个 “码变换器码变换器”。（2）第二种方法：码变换相位选择法）第二种方法：码变换相位选择法串串/并并变换变换相位相位选择选择带通带通滤波滤波4相载波相载波产生器产生器 1

32、 4 3 2ab码变换器码变换器cd3、 QDPSK解调方法解调方法（1）极性比较法（相干解调码反变换）极性比较法（相干解调码反变换）a、原理方框图（、原理方框图（A方式）方式）bacdA(t)+ /4相乘相乘电路电路相乘相乘电路电路- /4s(t)低通低通滤波滤波低通低通滤波滤波抽样抽样判决判决抽样抽样判决判决并并/串串变换变换逆码逆码变换变换定时定时提取提取载波载波提取提取原理和原理和QPSK信号的一样，只是多一步信号的一样，只是多一步“逆码变换逆码变换”。cos()4ct ( )cos()kcksttcos()4ct b、相干解调过程、相干解调过程设第设第k个接收信号码元可以表示为：个接

33、收信号码元可以表示为：( )cos()kcksttTktkT) 1( 相干载波：相干载波： 上支路上支路：cos()4ct 下支路：下支路：cos()4ct 信号和载波相乘的结果：信号和载波相乘的结果：上支路：上支路：11cos()cos()cos 2()cos()42424ckcckkttt 11cos()cos()cos 2()cos()42424ckcckkttt 下支路：下支路：低通滤波后：低通滤波后：上支路：上支路：1cos()24k1cos()24k下支路：下支路：上支路：上支路：11cos()cos()cos 2()cos()42424ckcckkttt 11cos()cos()

34、cos 2()cos()42424ckcckkttt 下支路：下支路：高高 频频判决规则：判决规则： 按照按照 k的取值不同，此电压可能为正，也可能为负，的取值不同，此电压可能为正，也可能为负，故是双极性电压。对应于故是双极性电压。对应于编码规则编码规则，译码规则为：，译码规则为：“” 二进制码元二进制码元“0”“” 二进制码元二进制码元“1”因此得出判决规则如下表：因此得出判决规则如下表：信号码元信号码元相位相位 k上支路上支路输出输出下支路下支路输出输出判决器判决器输出输出cd0 90 180 270 1cos()24k)4cos(21k上支路：上支路：下支路：下支路：“” “0”“” “

35、1”判决判决规则规则与编码时的星座图完全一致：与编码时的星座图完全一致： ck dk k0 00 11 11 00 90 180 270 00011 11 0cd相对码相对码星座图星座图逆码变换器逆码变换器 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，当前输出码元为码元为ak和和bk，前一输入码元为，前一输入码元为ck-1和和dk-1。 根据编码码变换时的规则，将根据编码码变换时的规则，将码变换表码变换表中的各行按中的各行按ck-1和和dk-1的组合为序重新排列，构成的组合为序重新排列，构成逆码变换表逆码变换表。码变换表：码变换表：,kkcd,kkab11,

36、kkcd,kkab11,kkcd,kkcd逆码变换表：逆码变换表：码变换器：码变换器：ab cd间的间的16种可能关系种可能关系(A方式方式)：当前输入的一对码元及当前输入的一对码元及要求的要求的相对相移相对相移前一时刻经过码变换后的前一时刻经过码变换后的一对码元及所产生的一对码元及所产生的相位相位当前时刻应当给出的当前时刻应当给出的变换后一对码元和变换后一对码元和相位相位ak bkkck-1 dk-1 k-1ck dk k0 090 0 00 11 11 00 90 180 270 0 11 11 00 090 180 270 0 0 10 0 00 11 11 00 90 180 270

37、0 00 11 11 00 90 180 270 1 1270 0 00 11 11 00 90 180 270 1 00 00 11 1 270 0 90 180 1 0180 0 00 11 11 00 90 180 270 1 11 00 00 1180 270 0 90 前一时刻输入的前一时刻输入的一对码元一对码元当前时刻输入的一对码元当前时刻输入的一对码元当前时刻应当给出的逆当前时刻应当给出的逆变换后的一对码元变换后的一对码元ck-1dk-1ck dkakbk000011011000111001010011011010011100110011011011000110100011011

38、001100011逆码变换表逆码变换表ak bkkck-1 dk-1 k-1ck dk k0 090 0 00 11 11 00 90 180 270 0 11 11 00 090 180 270 0 0 10 0 00 11 11 00 90 180 270 0 00 11 11 00 90 180 270 1 1270 0 00 11 11 00 90 180 270 1 00 00 11 1 270 0 90 180 1 0180 0 00 11 11 00 90 180 270 1 11 00 00 1180 270 0 90 ck-1dk-1ck 000011010011110011

39、100011逆码变换表逆码变换表码变换表码变换表分析一：由分析一：由码变换表码变换表获得逆码变换表获得逆码变换表分析二：通过星座图获得逆码变换表分析二：通过星座图获得逆码变换表ck-1dk-1ck dkakbk000011011000111001010011011010011100110011011011000110100011011001100011 01110010载波相位载波相位ab绝对码绝对码星座图星座图 参考相位：参考相位：n-100100111A方式方式A方式方式cd相对码相对码星座图星座图前一时刻输入的前一时刻输入的一对码元一对码元当前时刻输入当前时刻输入的一对码元的一对码元当前

40、时刻应当给出的当前时刻应当给出的逆变换后的一对码元逆变换后的一对码元ck-1dk-1ck dkakbk000011011000111001010011011010011100110011011011000110100011011001100011逆码变换表的码元关系：逆码变换表的码元关系：11kkkkkkaccbdd011kkdc（相同）时，有（相同）时，有(1) 当当11kkkkkkaddbcc111kkdc(2)当当(不同不同)时，有时，有逆码变换器的原理方框图：逆码变换器的原理方框图：控制控制011kkdc（相同）时，有（相同）时，有(1) 当当111kkdc(2)当当（不同）时，有（不

41、同）时，有11kkkkkkaccbdd11kkkkkkaddbcc 这样就能得到正确的并行绝对码输出这样就能得到正确的并行绝对码输出ak和和bk。它们经过。它们经过并并/串变换串变换后就变成为串行码输出。后就变成为串行码输出。（2）相位比较法（差分相干解调）相位比较法（差分相干解调）原理方框图原理方框图A(t)+ /4相乘相乘电路电路相乘相乘电路电路- /4s(t)低通低通滤波滤波低通低通滤波滤波抽样抽样判决判决抽样抽样判决判决并并/串串变换变换定时定时提取提取延迟延迟T 由此原理图可见，它和由此原理图可见，它和2DPSK信号相位比较法解调的原信号相位比较法解调的原理基本一样，只是由于现在的接

42、收信号包含理基本一样，只是由于现在的接收信号包含正交正交的两路已调的两路已调载波，故需用两个载波，故需用两个正交的支路差分相干解调正交的支路差分相干解调。ab k0090 010 11270 10180 例：例：设二进制信息为设二进制信息为10110001，试按照表，试按照表7-2和表和表7-4所示的所示的A、B方式编码规则，分别画出方式编码规则，分别画出QPSK和和QDPSK波形。波形。(1)表表7-2（QPSK）cosct 01 00 11 10 1 0 1 1 0 0 0 1载波：载波： 解：解：(2)表表7-4的的A方式（方式（QDPSK）abA方式方式0090 0100 11270

43、10180 1K 01 00 11 10 1 0 1 1 0 0 0 1abB方式方式00135 0145 11315 10225 (3)表表7-4的的B方式（方式（QDPSK）1 0 1 1 0 0 0 11K 01 00 11 10 小结：小结： MASK: MFSK: MPSK: 一维调制一维调制 （单极性（单极性/双极性）双极性）M维调制维调制二维调制二维调制 = 两路双极性两路双极性MASK信号的合成信号的合成 带宽：带宽： 122BsBRTTs：多进制码元周期：多进制码元周期带宽：带宽： 带宽：带宽： 12MFSKMsBffT122BsBRTt0+d-d+3d-3d+(M-1)d-

44、(M-1)d2d2d7.5 多进制数字调制系统的抗噪声性能多进制数字调制系统的抗噪声性能7.5.1 MASK系统的抗噪声性能系统的抗噪声性能（1）设抑制载波）设抑制载波MASK信号的基带调制码元可以有信号的基带调制码元可以有M个电个电平，如下图平，如下图:双极性对称双极性对称一维分布一维分布coscos3( )co3d()1)ds(1ccctdtds ttMddM当发送电平时当发送电平时当发送电平时(coscos3(3d(1)d)cos()( )1)( )cccn tn tdMtdtds ttMdn t当发送电平时当发送电平时当发送电平时( )( )cos( )sinccscn tn ttn

45、tt于是，此于是，此抑制载波抑制载波MASK信号的表示式可以写为信号的表示式可以写为 若接收端的解调前信号无失真，仅附加有若接收端的解调前信号无失真，仅附加有窄带高斯噪声窄带高斯噪声，则在忽略常数衰减因子后，解调前的接收信号可以表示为则在忽略常数衰减因子后，解调前的接收信号可以表示为其中：其中：3d(1)d3( )(1)( )( )( )cccddv tMdnn tMn tdt当发送电平时当发送电平时当发送电平时 设接收机采用设接收机采用相干解调相干解调，这时，信号和噪声在相，这时，信号和噪声在相干解调器中相乘，并滤除高频分量之后，得到解调器干解调器中相乘，并滤除高频分量之后，得到解调器输出电

46、压为：输出电压为：v(t)这个电压将被抽样判决。这个电压将被抽样判决。 BPF 抽抽判判器器 M/2 cosctLPF G=2v(t)t0+d-d+3d-3d+(M-1)d-(M-1)d2d2d（2）判决电平：）判决电平：应该选择在应该选择在0、 2d、 (M-2)d。当噪声抽样值当噪声抽样值|nc|超过超过d时，会发生错误判决。时，会发生错误判决。例外：对于信号电平等于例外：对于信号电平等于 (M-1)d的情况。的情况。当信号电平等于当信号电平等于+(M-1)d时，时，若若nc +d，不会发生错判；，不会发生错判；当信号电平等于当信号电平等于-(M-1)d时，时，若若nc d) 噪声抽样绝对值大于噪声抽样绝对值大于d的概率。的概率。因为因为nc是是均值为均值为0，方差为，方差为 n2的正态随机变量，故有的正态随机变量，故有将其代入误码率计算式，得：将其代入误码率计算式，得：22/21211122nxednnPedxerfcdMMt0+d-d+3d-3d+(M-1)d-(M-1)d2d2d（4）误码率和信噪比的关系）误码率和信噪比的关系信号平均功率信号平均功率：对于等概率的抑制载波：对于等概率的抑制载波MASK 信号，信号，信