华东理工大学《通信原理》第七章(正弦载波数字调制系统2)

1、1在信道频带受限时，为了提高频带利用率，可以采在信道频带受限时，为了提高频带利用率，可以采用多进制数字调制系统；利用多进制数字基带信号用多进制数字调制系统；利用多进制数字基带信号去调制载波的振幅、频率或相位即可实现多进制数去调制载波的振幅、频率或相位即可实现多进制数字调制；相应的有字调制；相应的有多进制数字调幅多进制数字调幅、多进制数字调多进制数字调频频和和多进制数字调相多进制数字调相等三种基本方式。等三种基本方式。多进制数字调制的特点：多进制数字调制的特点：信息传输速率信息传输速率Rb (bit/s) 、码元传输速率、码元传输速率Rs (Baud/s)和进和进制数制数M之间的关系之间的关系在

2、相同的背景噪声下，多进制数字调制系统抗噪声性能在相同的背景噪声下，多进制数字调制系统抗噪声性能低于二进制数字调制系统低于二进制数字调制系统7.4 多进制数字调制系统多进制数字调制系统MRRMRRbssb22loglog2基带信号波形MASK信号波形y(t)sMASK(t)0123MASKMASK调制器及其波形调制器及其波形多进制数字振幅调制也称多进制数字振幅调制也称多电平调制多电平调制，它是利用多个不同，它是利用多个不同电平来表征数字信息的方法；在电平来表征数字信息的方法；在MASK信号中，每个符号信号中，每个符号时间间隔时间间隔Ts内发送内发送M个幅度中的一种幅度的载波信号个幅度中的一种幅度

3、的载波信号3MASK信号波形sMASK(t)MASK信号可以看成时间上不重叠的M个不同振幅的OOK信号的叠加4MASKMASK调制器及其波形调制器及其波形脉冲成形脉冲成形滤波器滤波器 bnnTtb )(snnTtga tA0cos tsMASK二进制变二进制变换换M进制进制二进制信二进制信息序列息序列bbTR1 M进制幅进制幅度序列度序列 snnTta KbsMKTT2 ssTR1 MPAM tAnTtgatsonsnMASK cos 5矩形脉冲基带信号的矩形脉冲基带信号的MASKMASK信号功率谱信号功率谱KRRTBbssMASK222 MASKMASK信号带宽：信号带宽：Sy( ) 0 c

4、- cSx( ) 02 /TSKbsMKTT2 6MASK信号的特点信号的特点v将二进制信息序列分为n(=log2M)个一组，然后经电平变换器转换为M电平基带信号后，经调制后可得到MASK信号。vMASK信号可以看成时间上不重叠的M个不同振幅的OOK信号的叠加。v在相同码元速率情况下，MASK已调信号的带宽与二进制数字振幅键控信号相同。vMASK信号的误码率为 NSMMMPNSMerfcMMPeNSe13exp111312127-505101520253010-810-610-410-2100SNR,dBPeMASK多电平调幅系统性能多电平调幅系统性能M=2,4,8,168MFSKMFSK调制

5、器及其波形调制器及其波形串串/ /并并变换变换逻辑逻辑电路电路f1f2fM门电路门电路门电路门电路门电路门电路相相加加器器信道信道接收接收滤波器滤波器带通带通f1带通带通f2带通带通fM检波器检波器检波器检波器检波器检波器抽抽样样判判决决器器逻辑逻辑电路电路9多进制数字频率调制多进制数字频率调制MFSKvMFSK信号的带宽近似为vMFSK调制的可靠性能为：p相干解调p非相干解调sMTffB21NSMPNSe2exp211NSerfcMPNSe221110tbnTtgtanTtgtSbatnTtgtnTtgtnTtgtScnnscnnsMPSKnnnncnnscnnsnncsPSK sin)(c

6、os)()(sincossinsin)(coscos)()cos()()( ，令令已已调调信信号号 MPSKMPSK信号的正弦载波有信号的正弦载波有M M个可能的离散相位状态，个可能的离散相位状态，每个载波相位携带每个载波相位携带K K（M=2M=2K K）个二进制符号，其信）个二进制符号，其信号表示式为号表示式为 多进制数字相位调制多进制数字相位调制MPSKMPSK信号可以近似看作为两个正交载波进行多电平信号可以近似看作为两个正交载波进行多电平MASK调制后的叠加信号。调制后的叠加信号。11常用的常用的MPSK数字相位调制数字相位调制v数字相位调制中多个相位通常是等间隔取值，即相0相相0相/

7、2相3/2相相0相/2相3/2相/4相-/4相3/4相-3/4相/4相相-/4相3/4相-3/4相/2相相-/2相参考相位/8相相3/8相5/8相7/8相-/8相-3/8相-5/8相-7/8相MnMnn, 1 , 0,202,000M4,000M8,000M2,9000M4,4500M8,5 .2200M12 QPSK信号的正弦载波有4个可能的离散相位状态，每个载波相位携带2个二进制符号，其信号表示式为 sTti0 4 , 3 , 2 , 1四相绝对移相键控（四相绝对移相键控（QPSK）iiiicicioicobatAbtAatetAtesin,cos),sin()cos()(),cos()(

8、13四相绝对移相键控（四相绝对移相键控（QPSK）s2(01)s1(00)s3(11)s4(10)2两位二进制数字两位二进制数字载波相位载波相位ab000o0190o11180o10270oi2)1( ii14s2(01)s1(00)s3(11)s4(10)4两位二进制数字两位二进制数字载波相位载波相位ab0045o01135o11225o10315oi /4-QPSK信号信号4)12( ii15s2(00)s1(10)s3(01)s4(11)4两位二进制两位二进制数字数字载波相位载波相位ab1045o00135o01225o11315oi16s2(01)s1(11)s3(00)s4(10)4

9、两位二进制两位二进制数字数字载波相位载波相位ab1145o01135o00225o10315oi17 /4 QPSK信号产生信号产生(1) sin)(cos)(2s 21sin21cos )sinsincos(cos )cos()(ittQttIAtttAtAtscciiicicici 1)(, 1)( tQtI4) 12(ii181, 10 , 1 ,1, 11 , 1 ,1, 11 ,0,1, 10 ,0,babababa)47cos(2)sin()cos()4cos(2)sin()cos()43cos(2)sin()cos()45cos(2)sin()cos()(tttttttttttt

10、tecccccccccccco19+1 +1 -1 +1 +1 -1 +1 -1b +1 +1 -1 -1 a +1 -1 +1 +1Tb2Tb2Tb串并转换示意串并转换示意Tb20 /4QPSK信号的产生信号的产生(续续)v相位选择法串并串并变换变换四相载波发生器四相载波发生器anRb=1/TbTs=2Tba2nTs=2Tb /4QPSK信号信号带通滤带通滤波器波器a2n-1逻辑选逻辑选相电路相电路i21ab)sin(2)()cos(2)(ibLPFiaLPFAtrAtr22四相相对移相键控四相相对移相键控(QDPSK)v以前一码元相位为参考，令以前一码元相位为参考，令 代表当前码元代表当前

11、码元与前一码元的相位差，信息编码与载波相位与前一码元的相位差，信息编码与载波相位的变换关系为的变换关系为ii两位二进制数字两位二进制数字相邻载波相位差相邻载波相位差ab000o0190o11180o10270o23载波相位载波相位cn dn载波相位载波相位cn-1 dn-1相差相差an bn45135225 3151 0 0 00 11 1135225315 450 00 11 11 0 2701 031545135 2251 11 0 0 00 1135225315 450 00 11 11 0 1801 122531545 1350 11 11 00 0135225315 450 00 1

12、1 11 0 900 1135225315 450 00 11 11 0135225315 450 00 11 11 000 0本时刻应出现的码元状本时刻应出现的码元状态态前一码元的状态前一码元的状态本时刻到达的本时刻到达的ab及所需及所需求的相对相位变化求的相对相位变化24本章小结本章小结2ASK2ASK、2FSK2FSK及及2PSK2PSK已调信号波形已调信号波形调制基本原理调制基本原理解调基本原理解调基本原理2DPSK2DPSK采用采用2DPSK2DPSK调制原因？调制原因？2DPSK2DPSK波形波形调制、解调基本原理调制、解调基本原理7 7种误码率公式应用（表种误码率公式应用（表7-17-1）多进制数字调制的特点多进制数字调制的特点25本章小结（续）本章小结（续）几种二进制调制系统性能比较：几种二进制调制系统性能比较：已调信号带宽已调信号带宽 设基带信号为速率等于设基带信号为速率等于r r