cm-第7章 数字调制(新)

1、 制作：曹丽娜 美工设计：陈英 技术支持：张嘉等人 课 件 数字带通传输 通信原理（第7版）第7章樊昌信 曹丽娜 编著二进制数字调制/解调原理 2ASK 2FSK 2PSK/2DPSK 二进制数字调制系统抗噪声性能二进制数字调制系统的性能比较多进制数字调制原理和特点 本章内容: 第7章 数字调制 u数字调制：用数字调制：用数字基带信号数字基带信号控制载波某个参数的过程。控制载波某个参数的过程。u数字带通传输系统：包括调制数字带通传输系统：包括调制/ /解调过程的数字传输系统。解调过程的数字传输系统。 振幅键控 频移键控 相移键控q模拟调制法模拟调制法 q数字键控法数字键控法q二进制二进制和多进

2、制调制q基本调制基本调制和新型调制方法Amplitude Shift Keying Frequency Shift Keying Phase Shift Keying ASK PSK FSK 概 述n借用： 模拟调制 第5章的概念和方法 数字基带传输 第6章的分析方法和结论n对比： 共性 个性教学策略 “借用 和 对比” 二进制数字调制原理7.1 1 0 1 101s(t)载波2ASKt( )()snns tg tnTan 表达式： 2ASK 也称 OOKttn 原理：n 波形：单极性单极性Tss(t)载波幅度7.1.1 二进制振幅键控 （2ASK）n2ASK 产生u模拟调制法 u键控法 n

3、2ASK 解调 u 包络检波法u 相干解调法 n 2ASK 解调 u 包络检波法u 相干解调法 判决规则 调制规则 相呼应n原理：n波形：n表达式： 2FSK可视为两个不同载频的 2ASK的叠加s(t)7.1.2 二进制频移键控（2FSK） 模拟调频法：相邻码元之间的相位是连续变化的。 键控法：相邻码元之间的相位不一定连续。n 2FSK 产生 特点特点：转换速度快、电路简单、 产生的波形好、频率稳定度高。u 包络检波法n 2FSK 解调 0101判决规则：判决规则： s1 s2 判为判为“1” s1 s2 判为判为“0”调制规则：调制规则： 1 “1” 2 “0”s1s2 其他解调方法：鉴频法

4、、差分检测法、过零检测法等。鉴频法、差分检测法、过零检测法等。u 相干解调法u 过零检测法n FSK应用：应用： 在数字通信中应用较为广泛，尤其适用于衰落信道（如短波无线电信道）的场合。 国际电信联盟（ITU）建议在数据率低于1200 b/s的场合采用2FSK体制。 n原理：n波形：n表达式：2PSK( )( )coscets tt1,1,1nPaP00,1n， 发“ ”时发“ ”时2PSKAcos,( )Acos, 1cctPettP双极性双极性s(t)载波相位nsnnTtgats)()(7.1.3 二进制相移键控 （2PSK）n 2PSK 产生 u键控法n 2PSK 解调 u模拟调制法 2

5、PSK解调原理解调原理框图和各点波形框图和各点波形：2PSK： DPSK Differential PSK 载波相位模糊 倒现象(反相工作) 利用前后相邻码元的载波相对相位表示信息。 1001nn“ ”“”n 矢量图:B方式 A方式 基准 2PSK前一 2DPSKn 原理：7.1.4 二进制差分相移键控 （2DPSK） n 波形: 1 1 0 1 0 2DPSK0 0 0 00 0 二进制信码 信号相位示例:1nnnbabn 差分编码规则：为模2加bn-1为 bn的前一码元 最初bn-1可任意设定1001nn“ ”“”n 2DPSK 产生u 构思n2DPSK 解调 u 模型 （差分编码）（1）

6、 2DPSK 相干解调 + 码反变换法相位相位模糊模糊1nnnbba消除消除影响影响（2） 2DPSK 差分相干解调 (相位比较)法相乘结果 反映了前后码元的相位差相乘器 起着相位比较的作用不需要 差分译码 2ASK、2FSK 2PSK/2DPSK 波形 表达式 调制器 解调器 共性 个性对比 2ASK(c)os(cs tettn 分析目的：B 和 fcn 分析方法：借助于基带信号的功率谱Power Spectral Density7.1.5 二进制数字已调信号的功率谱 PSD 设 Ps (f) s(t) 的PSDn P2ASK (f) 2ASK信号的PSD则2ASK1( )(4(ccssP

7、fP fPfff1 2ASK可见， P2ASK (f) 是Ps (f)的线性搬移（属线性调制）。单极性单极性基带带宽基带带宽 2ASK信号的带宽是基带信号带宽的两倍。谱的主瓣带宽（谱零点带宽） ： 2ASK信号的传输带宽是码元速率的两倍。含有载波分量。 Why?BfB22ASKfB = 1/TB=RB2PSK信号的频谱与2ASK的十分相似；带宽也是基带信号带宽的两倍：区别仅在于当P=1/2时，谱中无离散谱（即载波分量）。22PSK/2DPSK双极性双极性BfBB222PSKDPSK11222FSK11221( )()()41()()4ssssPfPffPffPffPff3 2FSK信号 连续谱

8、形状随着两个载频之差的大小而变化 谱零点带宽：21212ssffffff双峰；单峰BfffB2122FSK 二进制数字调制系统 抗噪声性能7.2 概 述 n性能指标性能指标：系统的误码率 Pe：借用数字基带系统的方法和结论 n分析条件分析条件：恒参信道（传输系数取为 K ） 信道噪声是加性高斯白噪声n背景知识背景知识： 窄带噪声 正弦波+窄带噪声a = kA(cos1)(0)0()cn taty tn t发“”时发“ ”时7.2.1 2ASKn 2ASK-相干解调 ( )10( ),0( )ccannttxt， 发“”时发“ ”时(cos1)(0)0()cn taty tn t发“”时发“ ”

9、时( )cos( )si)n(ccscn ttttnnt( )cos( )sin( )cos( s)in()ccscccscan ttn ttn tttyntt （均值 a或 0，方差 n2），一维概率密度函数：()10 +()0ssccsxaknnTx kTkT发“”时发“ ”时2121()( )exp22nnaxf x2021( )exp22nnxfxnc(t)是高斯过程 （0， n2）抽样抽样：x 高斯发送“1”时发送“0”时 设判决门限为 b，则判决规则为：1(0/1)()( )bPP xbf x dx0(1/0)()( )bPP xbf x dxb x b ，判为 “1” x b ，

10、判为 “0” 咦？好像与单极性基带系统 的情况类似！ 因此，借助单极性基带系统的分析结果：=单极性基带信号+高斯噪声( )( )0( )RRntx tAnt/2dVA1()222enPerfcA2(0)ln(21)ndAAPVP等概时/2dVa1()222enPerfca2(0)ln(21)ndaaPVP等概时可方便地得到2ASK-相干相干系统的分析结果：借用借用： 2ASK信号相干相干解调时系统的总误码率为222narr 1时时解调器输入端信噪比 1()22 2enPerfca/241ePer crf/41rePer 包络检波器（整流低通）( )V t ”时”时发“发“”时”时发“发“001

11、)()(cos)(tntntatyc ttnttntncscc sin)(cos)()( n 2ASK-包络检波 正弦波+窄带高斯噪声 窄带高斯噪声 当发送“1”符号时，包络检波器的输出为 当发送“0”符号时，包络检波器的输出为 广义瑞利分布 瑞利分布222()/21022( )nVannVaVf VIe22/220( )nVnVf Ve式中，n2为窄带高斯噪声n(t)的方差。抽样值 V b 时，判为“1”抽样值 V b 时，判为“0”设判决门限为b b ，判决规则为l 发“1”错判为“0”的概率为利用Marcum Q函数：dtettIQt2/ )(022),(nnnabVt110()( )1

12、(0/1)( )bbP Vbf V dVf V dPV baVnndVeaVIVn22222021/ )( r = a2 / 2 n2 信号噪声功率比 b0 =b / n 归一化门限值则 P(0/1) 可借助Marcum Q函数表示为l 发“0”错判为“1”的概率为2/2/2/2202222bbbVneedVeVnn01(,)1( 2 ,(0 1)/nnabr bQQP 0()/0)( )(1bPP Vbf V dV)/()()/()(010101PPPPPe l 系统的总误码率为当 P(1) = P(0) 时，有包检系统的包检系统的Pe取决于信噪比取决于信噪比r 和归一化门限值和归一化门限值

13、b020200211/)(),()(bePbrQP202021/21),(21beebrQP l求最佳判决门限，令：令： 0bPe)()()()(*bfPbfP0101 )()(*bfbf01 当P(1)=P(0)时，有最佳判决门限: : 归一化最佳判决门限: : *0/2,121nrrbbr时，时*/2,121narbr时，时实际情况 系统工作在大信噪比情况下，最佳门限应取： 此时，系统的总误码率为：2ab *421reeP当 r 时，上式的下界为： */2,121narbr时，时421reeP / 411124rerrPerfcer 222nar归纳归纳相干相干解调： 包络包络检波： 条件

14、： 比较： 当 r 相同时，Pe相干 1时，两者性能相差不大。n接收端带通滤波器带宽为： 带通滤波器输出噪声平均功率为：信噪比为： 【7-1】 2ASK系统，RB = 4.8 106 波特，1、0等概，接收机输入信号幅度 a =1 mV，信道加性高斯白噪声的单边PSD为n0 = 2 10-15 W/Hz。试求： (1) 相干解调时系统的Pe； (2) 包络检波时系统的Pe 。解解例例(1) 同步检测同步检测法解调时系统的误码率为(2) 包络检波包络检波法解调时系统的误码率为当 r 相同时，Pe相干相干 1 时，两者的性能相差不大。评注评注 21cos( )01cosTAts tAt发送“”时发

15、送“ ”时 12cos( ),1cos( )0,iiiatn ty tatn t发送“”时发送“ ”时1111c( )1os( )( )0nattyttn，发“”时，发“ ”时2222( )co()s(y tatn tn t7.2.2 2FSK n 相干解调 n1(t)和n2(t)是ni(t)经过上、下带通滤波器的输出噪声窄带高斯噪声1111122222( )( )cos( )sin( )( )cos( )sincscsn tnttnttn tnttntt均值同为0方差同为 n2只是中心频率 不同而已发“1 1”时：经过相干解调后，送入抽样判决器的两路波形分别为： 上支路 下支路 ttnttn

16、atysc11111sin)(cos)()(ttnttntysc22222sin)(cos)()(式中，n1c(t) 和 n2c(t) 均为低通型高斯噪声，( 0， n2 )1212(0/1)()(0)-xxPP xxP x1 x2 时，判为“1” x1 x2 时，判为“0”l 发 “1” 错判为“0”的概率为0202(0)( )1()exp22zzPf z dzxadzz221rerfcz = (x1 x2) 高斯均值 a 方差 z2 = 2 n2判决规则上、下支路的对称性， P(1/0)= P(0/1)r 1时时l 发 “0” 错判为 “1” 的概率 l 2FSK-相干解调相干解调系统的总

17、误码率为2210121rerfcxxPP)()/(221rerfcPe212rer222nar 包络 检波器 包络包络 检波器检波器11111( )cos)()sincsanttnyttt22222( )cos( )sin)csy tnttntt发 “1” 符号（对应1）时：n 2FSK-包络检波 22212/ )(210211)(naVnneaVIVVf 2222/222)(nVneVVf 广义瑞利分布 瑞利分布一维概率密度函数分别为：上支路下支路 V1 V2 时， 判为 “1” V1 V2 时， 判为 “0”判决规则 l 发“1” 错判为“0”的概率为12(0/1)()PP VV21211

18、02()VVf V dVf VdV1212( ) ()cf V f V dVdV 1022212102122expdV/aV-aVIVnnn nVt12naz2 02022222110dt(zt)etIe/P)/z(tz 1)(0zQ02/ )(022 dtezttIzt，根据MarcumQ函数的性质:可得：可得：令令代入上式，简化为：222121102r/zee/P222nar对比：2FSK -相干解调相干解调系统的总误码率2212101reVVPP)()/(221reeP1/2e11222rrrPerfcer 因此，2FSK- 包络检波包络检波系统的总误码率为r 1l 发“0” 错判为“1

19、”的概率为 【7-2】采用2FSK方式在等效带宽为2400Hz的信道上传输二进制数字。f1 = 980 Hz，f2 = 1580 Hz，RB = 300波特 。接收端输入（信道输出端）的信噪比为6dB。试求： （1）2FSK信号的带宽； （2）包络检波时系统的误码率； （3）同步检测时系统的误码率。1200Hz30029801580B2FSKfffB212BB22H600 zBfR（2）上、下支路带通滤波器(BPF)的带宽近似为： 它仅是信道等效带宽（2400）的1/4，故噪声功率也减小为原来的1/4，因而BPF的输出信噪比 比输入信噪比提高了4倍解解例例（1）（3） 同步解调同步解调时系统的

20、误码率: 信道输出端信噪比为 6dB（即4），带通滤波器输出端（解调器输入端)的信噪比为：48107 . 1eePre21212581039. 3e321221reerP1644r因此，包络检波包络检波时系统的误码率：在任意一个TB内， 2PSK 和2DPSK都可表示为：2PSK 信号信号2DPSK 信号信号原始数字信息原始数字信息（绝对码绝对码）相对码相对码7.2.3 2PSK/2DPSKcos1(co)0sccTAtAtst，发送“”时， 发送“ ”时 1 2PSK相干解调系统相干解调系统 因此，x(t)的一维概率密度函数为:2121()( )exp122nnxaf x发“”时2021()

21、( )exp022nnxafx发“ ”时,1( )( ),0)ccn tn tx taa 发“”时发“ ”时高斯噪声( 0， n2 )高斯噪声( a， n2 )与双极性基带系统 的情况类似=双极性基带信号+高斯噪声( )( )( )RRAntx tAnt可见可见因此，借助双极性基带系统的分析结果：0dV1()22enPerfAc2(0)ln12( )ndPAVP等概时0dV1()22enPerfac2(0)ln12( )ndPaVP等概时可方便地得到2PSK-相干相干系统的分析结果： 2PSK信号相干相干解调系统的总误码率：222narr 1时时解调器输入端信噪比 1()22enPerfac1

22、2ePerrfc12erPer f点：绝对码绝对码序列。只需在Pe2PSK基础上考虑码反变换器 对误码率的影响即可。e点：相对码相对码序列。由2PSK误码率公式来确定： 2 2DPSK相干解调相干解调(极性比较) +码反变换 2PSK1122rePerfcrer（无误码） （bn错错1个个码码） （bn连错连错2个个码码） （ bn连错连错n 个个码码） an 总是错 2码反变换器码反变换器对误码的影响：对误码的影响：an 错 2个 在大信噪比（r 1）时，Pe 0，判为“1”正确 x 0 ，判为“0”错误判决判决 l发“1”错判为“0”的概率为：利用恒等式令上式中则0)(210) 1/0(2

23、121ssccnnnanaPxPPcnax11cnax22snay11snay22，2212122212120 1(2)()()() 0ccssccssP/Pannnnnnnn2212211)()2(ssccnnnnaR2212212)()(ssccnnnnRR12R22令令 类似 2FSK-包络检波 的情形 ！ 简 化 为n由随机信号理论可知：R1的一维分布服从广义瑞利分布，n R2的一维分布服从瑞利分布，其概率密度函数分别为：n将以上两式代入：n可得：102212112)()() 1/0(dRdRRfRfRRPPRRraRnnedReaRIRn212104/ )42(210212221l2

24、DPSK -差分相干解调差分相干解调系统的总误码率为：rePP 21)1/0()0/1(reeP21 l 发“0”错判为“1”的概率为： (1) 接收端带通滤波器的带宽为:输出噪声功率: 【7-3】采用2DPSK方式在微波线路上传送二进制数字信息。RB = 106 波特，信道高斯白噪声单边功率谱密度为n0 = 2 10-10 W/Hz。若要求 Pe 10-4。试求： (1)(1)差分相干解调时，接收机输入端所需的信号功率; (2)(2)相干解调-码反变换时，接收机入端所需信号功率。228.522nar可得:由解解例例21()=()eePPerfrerfcr 4109999. 0101)(4re

25、rf56. 7r因此，接收机输入端所需的信号功率为：（2）相干解调-码反变换的2DPSK系统：即有：查误差函数表，可得由 r = a2 / 2n2可得接收机输入端所需的信号功率： 7.3 二进制数字调制系统 性能比较 相干解调非相干解调精确值精确值近似值近似值2ASK2FSK2PSK2DPSK/41err124ePerfcr/412ePere122Perfcr/212err/212ePer12ePerrfc12rer()ePerfcr1rer12erPe 1 误码率 可靠性 表中：注：2FSK也如此。 相干解调非相干解调精确值精确值近似值近似值2ASK2FSK2PSK2DPSK/41err12

26、4ePerfcr/412ePere122Perfcr/212err/212ePer12ePerrfc12rer()ePerfcr1rer12erPel r 一定，相同解调方式（如相干解调），抗高斯白噪声 性能优劣的顺序：l Pe一定，所需的信噪比：2ASK2FSK2PSK2ASK2FSK2PSKr= 2r= 4rr= 2r= 4r2PSK、2DPSK、2FSK、2ASK讨论讨论相干解调非相干解调精确值精确值近似值近似值2ASK2FSK2PSK2DPSK/41err124ePerfcr/412ePere122Perfcr/212err/212ePer12ePerrfc12rer()ePerfcr

27、1rer12erPe讨论讨论l r 一定，相同调制方式 ： l Pe一定，所需的信噪比：2ASKdBdB2FSKdBdB2PSKdB(r)=3+(r)=6+(r)l r 一定，相同调制方式 ： l r 一定，相同解调方式（如相干解调），抗高斯白噪声 性能优劣的顺序： 2PSK、2DPSK、2FSK、2ASKl 大信噪比(r 1)时, 两者性能相差不大。讨论讨论 2ASK2FSK2PSK2ASK2FSK2PSKr= 2r= 4rr= 2r= 4r12.3 dB 已知包络检波 2ASK所需的信噪比为15.3 dB ， 若要求相同的误码率，则包络检波 2FSK所需的信噪比为多少dB ？lB2FSK不

28、仅与基带信号带宽有关，且与两个载频之差有关。l设基带信号的谱零点带宽为RB=1/TS，则有：l在RB一定时一定时，2FSK的频带利用率最低，有效性最差。 2 频带带宽有效性 易受信道参数变化的影响。易受信道参数变化的影响。 不适于在变参信道中传输不适于在变参信道中传输。2ASK： （等概时）（等概时） 不不易受信道参数变化的影响。易受信道参数变化的影响。 2PSK：*0b 不需要人为地设置判决门限，因而对信道不需要人为地设置判决门限，因而对信道 的变化不敏感。的变化不敏感。适适用用于变参信道传输于变参信道传输场合场合。2FSK： 3 对信道特性变化的敏感性 通常，通常，非相干非相干方式方式 比

29、比 相干相干方式方式简单简单。 这是因为相干解调需要提取相干载波，这是因为相干解调需要提取相干载波， 故设备相对复杂些，成本也略高。故设备相对复杂些，成本也略高。 4 设备的复杂度总之：总之：选择调制选择调制/解调方式时解调方式时，需考虑的因素较多。需考虑的因素较多。 应应全面全面综合综合考虑，抓考虑，抓住住主要主要问题问题。l 以上比较结果，为选择调制解调方式提供了一定的以上比较结果，为选择调制解调方式提供了一定的 理论参考依据。理论参考依据。l 目前常用的是目前常用的是相干相干2DPSK方式和方式和非相干非相干2FSK方式。方式。l 相干相干2DPSK主要用于中速数据传输主要用于中速数据传

30、输l 非相干非相干2FSK则用于中低速数据传输中，尤其适用于则用于中低速数据传输中，尤其适用于 随参（也称变参或衰落）信道的场合。随参（也称变参或衰落）信道的场合。综述综述 多进制 数字调制系统7.4 引言二进制进制：每个码元只携带每个码元只携带 1 bit 信息信息2log MbBRR Rb一定时，增加进制数一定时，增加进制数M，可以降低，可以降低RB ，从而减小，从而减小信号带宽、节约信道频率资源。信号带宽、节约信道频率资源。 RB 一定时，增加进制数一定时，增加进制数M，可以增大，可以增大Rb ，从而在相，从而在相同带宽同带宽内内传输更多比特的信息，传输更多比特的信息， b 。u 目的：

31、提高信道的 频带利用率 。Mlog 2Mu 代价：误码率增大（判决范围减小）; 系统复杂。u 种类： MASK 、MFSK、 MDPSK 、 MQAM换言之：若要保证一定的换言之：若要保证一定的误码率误码率， 则需增加发射功率，则需增加发射功率， 即信号即信号 的功率效率下降的功率效率下降。 注意：注意：MFSK信号的带宽较宽，信号的带宽较宽， 频带利用率频带利用率低低， 适用于频带资源不受限制的场合。适用于频带资源不受限制的场合。n MASK可看成是二进制振幅键控（可看成是二进制振幅键控（2ASK）的推广。）的推广。MASKsc1( )()cosMnneta g tnTt120,1,1,nM

32、PPaMP 以概率 以概率以概率且有且有11MiiP7.4.1 多进制振幅键控 （MASK）n 4ASK信号振幅有信号振幅有4种取值，每个码元含种取值，每个码元含2bit。n MASK调制调制: 与与2ASK的产生方法相似，区别在于的产生方法相似，区别在于: :发送端输入的发送端输入的进制数字基带信号需要先经过电平变进制数字基带信号需要先经过电平变换器转换为换器转换为M电平的基带脉冲，然后再去调制。电平的基带脉冲，然后再去调制。n MASK解调解调:与与2ASK信号解调也相似，有相干和非相干解调两种。信号解调也相似，有相干和非相干解调两种。lMASK信号的功率谱信号的功率谱 与与 2ASK信号

33、具有相似的形式信号具有相似的形式;l谱零点带宽是谱零点带宽是 M 进制数字基带信号带宽的两倍。进制数字基带信号带宽的两倍。l在在 Rb相同时，相同时，MASK信号带宽是信号带宽是 2ASK的的 1 / log2M 倍倍 。222logbBRBRM222logBbBTTMl MASK的抗噪声能力差，的抗噪声能力差，l 常用多进制正交振幅调制（常用多进制正交振幅调制（MQAM）来代替。）来代替。n MFSK可视为可视为2FSK方式的推广。方式的推广。n 4FSK采用采用 4种种不同的不同的频率频率分别表示分别表示双比特双比特信息：信息：7.4.2 多进制频移键控 （MFSK）n MFSK调制与解调

34、的原理框图：调制与解调的原理框图：l要求载频之间的距离足够大，以便用滤波器分要求载频之间的距离足够大，以便用滤波器分离不同频率的谱离不同频率的谱。lMFSK信号占用较宽的频带，信道频带利用率不高。信号占用较宽的频带，信道频带利用率不高。lMFSK一般用于一般用于 调制速率调制速率(1/TB) 不高的不高的衰落信道衰落信道 传输传输场合。场合。n 利用载波的利用载波的M种种不同不同相位相位表示数字信息。表示数字信息。n 信号矢量图（星座图）：信号矢量图（星座图）：7.4.3 多进制相移键控 （MPSK）1 基本概念101p多位格雷码的编码方法：p格雷码又称反射码。 序号 格雷码 二进码00 0

35、0 0000010 0 0 1000120 0 1 100103 0 0 1 000114 0 1 1 001005 0 1 1 101016 0 1 0 101107 0 1 0 001118 1 1 0 010009 1 1 0 1 100110 1 1 1 1 101011 1 1 1 0101112 1 0 1 0110013 1 0 1 1110114 1 0 0 1111015 1 0 0 01111格雷码编码规则格雷码编码规则abk0090010112701018001001011参考相位QPSK信号的矢量图l随着随着M的增加，的增加，多相制多相制信号可以在相同的带宽中传输信号可

36、以在相同的带宽中传输更多比特更多比特的信息，从而的信息，从而提高提高频带利用率频带利用率。l随着随着M的增加，星座图上的的增加，星座图上的相邻相邻信号点的信号点的距离距离会逐渐会逐渐减小减小（判决范围减小（判决范围减小/噪声容限减小），导致噪声容限减小），导致抗噪性能抗噪性能下降下降；设备设备复杂复杂。2 4PSK 调制l 4PSK，也称正交相移键控，也称正交相移键控 QPSK 利用载波的利用载波的 4 种不同相位种不同相位 来表示数字信息。来表示数字信息。l QPSK的每一种载波相位代表两个比特的每一种载波相位代表两个比特： （00、01、10 或或 11）l 两个比特的组合两个比特的组合

37、称做称做 双比特双比特 码元，记为码元，记为 a b1 1）双比特与载波相位的关系）双比特与载波相位的关系n 矢量图 注：注：对应关系可有不同对应关系可有不同规定，但相邻码组应符规定，但相邻码组应符合合格雷码格雷码编码规则编码规则n 波形 QPSK信号可视为两个互为信号可视为两个互为 正交的正交的2PSK信号的合成信号的合成。n 正交调相法2） QPSK调制107 根据当时的双比特根据当时的双比特ab，选相电路从候选的选相电路从候选的4 4个相位中选择相应相位的载波输出。个相位中选择相应相位的载波输出。n 相位选择法abB方式方式原理：原理：n 解决方案解决方案：采用四相采用四相相对相对相位调

38、制，即相位调制，即QDPSK。n 存在问题存在问题：存在存在900的相位模糊（的相位模糊（0, 90, 180, 270） n 原理原理：分解为两路2PSK信号的相干解调。3 QPSK 解调110l跳变周期跳变周期 2Tbl带宽带宽 B=Rbl误码性能与误码性能与BPSK相同相同n QPSK 特点：特点： 发生在发生在0011或或0110交替时，交替时， 即双比特即双比特abab同时同时跳变时，跳变时，信号点沿信号点沿对角线对角线移动。移动。 最大相位跳变：最大相位跳变：180l相位跳变：相位跳变：0, 90, 180l最大相位跳变最大相位跳变180，使使限带限带的的QPSK信号包络起伏信号包

39、络起伏很大，并出现包络零点。很大，并出现包络零点。l频谱扩展大，旁瓣对邻道干扰大。频谱扩展大，旁瓣对邻道干扰大。n QPSK 缺点：缺点： n 改进改进思路：思路： QPSK 相位路径相位路径 最大相位跳变最大相位跳变 180n 改进改进思路：思路： 信号点信号点不作不作对角线移动对角线移动即双比特即双比特ab不不同时跳变同时跳变 OQPSK 相位路径相位路径 相位跳变相位跳变 0或或 904 OQPSK (偏置或交错QPSK，Offset QPSK)n 如何实现？如何实现？ 在在QPSK调制基础上，调制基础上，将两个正交分量的比特将两个正交分量的比特a和和b错开错开半个码元（半个码元（1个比

40、特时间）个比特时间）使使 ab 不可能同时改变不可能同时改变见下图见下图n 改进改进思路：思路： 信号点信号点不作不作对角线移动对角线移动即双比特即双比特ab不不同时跳变同时跳变OQPSKn 限带限带OQPSK 与 限带限带QPSK 对比：对比： u最大相位跳变最大相位跳变180 包络起伏包络起伏大大 频谱扩展频谱扩展大大u相位跳变周期相位跳变周期 2Tb u最大相位跳变最大相位跳变90 包络起伏包络起伏小小 频谱扩展频谱扩展小小u相位跳变周期相位跳变周期 Tb影响影响主瓣主瓣带宽带宽2最大值最小值最大值最小值u功率谱形状：相同功率谱形状：相同u相干解调时：误码性能相同相干解调时：误码性能相同

41、u限带限带OQPSK比限带比限带QPSK信号的信号的 包络起伏包络起伏小小、频谱扩展、频谱扩展小小、邻道干扰、邻道干扰小小，u所以所以OQPSK比比QPSK应用广。应用广。l由两个相差由两个相差 4的的QPSK星座图交替产生：星座图交替产生： A方式方式: 0, 90,180 B方式方式: 45, 135u可能相位跳变：可能相位跳变： 45, 135 且且A组只能往组只能往B组跳，反之亦然组跳，反之亦然u相位跳变周期相位跳变周期 2Tb 主瓣带宽主瓣带宽 B=Rb，小于，小于OQPSK5 /4 - QPSK n 原理和特点原理和特点： n 4-QPSK优势：优势：u相邻码元间总有相位改变相邻码元间总有相位改变有利于接收端提取码元同步。有利于接收端提取码元同步。u存在多径衰落时，存在多径衰落时， 4-QPSK优于优于OQPSK。u可采用差分检测可采用差分检测 4-QPSK的信息蕴含在相邻码元间的相位差中。的信息蕴含在相邻码元间的相位差中。l 原理与原理与 2 2D DPSKPSK