《数字通信技术》课件第四章 数字信号频带传输

第四章数字信号的频带传输

4.1数字频带传输在大多数的数字通信系统中，通常选择正弦波信号为载波，这一点与模拟调制没有什么本质的差异，它们均属于正弦波调制。然而数字调制与模拟调制又有不同点，其不同点在于模拟调制需要对载波信号的参量连续进行调制，在接收端需要对载波信号的已调参量连续进行估值；而在数字调制中则可用载波信号参量的某些离散状态来表征所传输的信息，在接收端也只要对载波信号的调制参量有限个离散值进行判决，以便恢复出原始信号。4.2二进制数字调制

由于数字通信具有建网灵活，容易采用数字差错控制技术和数字加密，便于集成化，并能够进入ISDN，所以数字调制技术广泛应用在现代通信系统中。数字调制用数字基带信号改变正弦型载波的幅度、频率或相位中的某一个参数，产生相应的数字振幅调制、数字频率调制和数字相位调制。随着数字通信技术发展的需要，也可以用数字基带信号去改变正弦型载波的幅度、频率或相位中的某几个参数，产生新型的数字调制技术。

对于数字调制技术一般分为两种类型：一是将数字基带信号当作模拟信号的特殊情况处理，就可用模拟方法去实现数字调制；二是利用数字信号的离散取值特点键控载波，从而实现数字调制，称这种方法为键控法。

所谓“键控”是指一种如同“开关”控制的调制方式。比如对于二进制数字信号，由于调制信号只有两个状态，调制后的载波参量也只能具有两个取值，其调制过程就像用调制信号去控制一个开关，从两个具有不同参量的载波中选择相应的载波输出，从而形成已调信号。“键控”就是这种数字调制方式的形象描述。与模拟调制中的幅度调制、频率调制和相位调制相对应，数字调制也分为三种基本方式：幅度键控（ASK）、频移键控（FSK）和相移键控（PSK）。4.2.1一般原理与实现方法

二进制幅移键控是利用载波幅度随着二进制调制信号1和0的取值而在两个状态之间变化的调制方法。二进制幅度键控中最简单的形式称为通——断键控（OOK），即载波在数字信号1或0的控制下来使开关实现通或断，如图4.10(a)所示。产生2ASK信号的具体电路很多，但可用如图4.10(b)所示电路模型实现，即将调制器用一个乘法器来实现。输出2ASK信号,波形图如图4.10(c)所示。1.二进制幅移键控信号实现方法2ASK信号其数学表达式为：SASK(t)=e(t)cosωCt（4.3）2ASK信号的解调具体方法主要有两种：非相干解调法和相干解调法。2.二进制幅移键控信号的解调cosωCte(t)乘法器e(t)SASK(t)cosωcttcosωCtte(t)tSASK(t)图4.102ASK调制方法及波形(a)OOK示意图(b)2ASK调制框图(c)波形图(1)非相干解调法

包络检波法是常用的一种非相干解调的方法，包络检波器往往是半波或者全波整流器，整流后通过低通滤波器滤波（平滑），即可获得原来基带信号e(t)。2ASK信号的包络解调与AM信号的解调有相似之处，但不同的是2ASK信号解调在低通滤波器后增加抽样判决器和定时脉冲，这样才能将信号恢复为数字信号并提高接收机的性能，如图4.11所示。

相干解调又称同步解调，要实现相干解调，在接收端要有一个与发送端载波同频同相的载波信号，称为同步载波或相干载波。通过相乘器（即解调器）解调出原基带信号，然后通过低通滤波器即可滤出基带信号，如图4.12所示。由于相干解调需要在接收端产生一个本地的相干载波，设备复杂，因此在2ASK系统中很少使用。(2)相干解调法带通滤波器半/全波整流器低通滤波器抽样判决器定时脉冲SASK(t)x(t)y(t)e(t)tSASK(t)tx(t)ty(t)te(t)图4.11非相干解调原理框图及波形从图4.12可知，由乘法器输出的信号

式中，第一项是基带信号，第二项是以2ωC为载波的成分，两者频谱相差很远。经低通滤波后，即可输出e(t)/2

信号。由于噪声影响及传输特性的不理想，低通滤波器输出波形有失真，经抽样判决、整形后再生为数字基带脉冲。（4.4）带通滤波器低通滤波器抽样判决器定时脉冲SASK(t)x(t)y(t)e(t)cosωct图4.12相干解调原理框图

对于2ASK信号，若Pe(f)为e(t)的功率谱密度，Ps(f)为已调信号S(t)的双边功率谱密度，则有

PS(f)=0.25[PE(f+fc)+PE(f-fc)](4.5)

若数字基带信号为1和0等概率出现的单极性矩形随机脉冲序列(码元间隔为Tb时)，有由上式可画出2ASK信号功率谱示意图如图4.13所示。3.2ASK信号的功率谱及带宽（4.6）PS(f)fcffc2fb图5.13ASK信号的功率谱0

2ASK的功率谱由连续谱和离散谱组成。连续谱取决于单个矩形脉冲经线性调制后的双边带谱，而离散谱则由载波分量确定。

2ASK信号的带宽B=2fb=2/Tb(4.7)ASK系统的频带利用率（4.8）

由此可见，这种2ASK调幅的频带利用率低，即在给定信道带宽的条件下，它的单位频带内所能传送的数码率较低。从图4.13可知，如已调信号的功率谱中不含有fc的载波频率分量，称为抑制载频的双边带调制。二进制幅移键控方式在数字调制中出现较早，主要优点是易于实现，但其缺点是抗干扰能力不强，功率利用率和频带利用率较低，所以主要应用在低速数据传输中或者与其他调制方式结合应用。4.3数字频率调制(2FSK)

二进制频移键控是利用载波的频率变化来传递二进制数字信息的调制方法。在二进制情况下，1码元对应于载波频率f1，0码元对应于载波频率f2。根据FSK信号在码元变换点相位变化的不同情况，频移键控信号可分为相位连续的FSK信号和相位不连续的FSK信号。相位不连续的2FSK信号在形式上如同两个不同频率交替发送的2ASK信号相叠加。相位连续的FSK信号通常由如图4.14(a)所示的调频电路产生，其输出的已调信号波形如图4.14(b)所示。相位不连续的FSK信号可由如图4.15(a)频移键控法产生，其已调波形如图4.15(b)所示。频移键控法的特点是转换速度快，波形好，频率稳定度高，电路不是很复杂，故得到广泛应用。1.二进制频移键控调制原理SFSK(t)e(t)振荡电路tSFSK(t)(a)FSK信号产生(b)波形图图4.14相位连续的FSK信号产生及波形te(t)1101振荡器f1振荡器f2门1门2反相器＋二进制信号e(t)SFSK(t)(a)FSK信号产生(b)波形图te(t)1101tSFSK(t)图4.15相位不连续的FSK信号产生及波形2.二进制频移键控信号的解调

对于相位不连续的2FSK信号可以看成两个2ASK信号的叠加，用两路ASK信号的解调构成FSK信号的解调。FSK信号的解调分为相干解调和非相干解调。非相干解调采用包络解调，其原理与ASK信号的解调相同，如图5.16所示。相干解调原理及波形如图5.17所示。

相位不连续的2FSK信号可视其为两个2ASK信号的叠加，其中一个载波为f1，另一个载波为f2。因此，对相位不连续的2FSK信号的功率谱就可像2ASK那样，分别在频率轴上搬移然后再叠加。其功率谱曲线（正频域）如图4.18所示。3.二进制频移键控的功率谱及带宽(1)相位不连续的2FSK情况带通滤波器1包络检波器抽样判决器x1(t)y1(t)e(t)带通滤波器2包络检波器抽样脉冲SFSK(t)x2(t)y2(t)tSFSK(t)tx1(t)tx2(t)ty1(t)ty2(t)t抽样脉冲1101te(t)图4.162FSK的包络检波原理框图及各点的波形SFSK(t)cosωC2tcosωC1t带通滤波器1低通滤波器e(t)带通滤波器2低通滤波器抽样判决器抽样脉冲图5.172FSK的相干解调原理框图f1

f2ffbP(f)图4.18相位不连续2FSK的功率谱从图4.18看出：

1）相位不连续2FSK信号的功率谱与2ASK信号的功率谱相似，同样由离散谱和连续谱两部分组成。当频差△f=|f2-f1|较小时，连续频谱只有单峰；但频差加大相隔较远时为双峰。

2）第一个过零点之间频率间隔，即带宽为

B=|f2-f1|+2fb=(2+h)fb(4.9)（4.10）式中的h称为调频指数，定义为(2)相位连续的2FSK情况

相位连续的2FSK信号的功率谱，不可直接通过基带信号频谱在频率轴上搬移，也不能用这种搬移后频谱的线性叠加来描绘。因此对相位连续的2FSK信号频谱的分析是十分复杂的，在此不分析。图5.19给出了几种不同调频指数下相位连续的2FSK信号功率谱密度曲线。fcfh=0.5h=0.7h=1.5

图4.19相位连续的2FSK信号功率谱4.4数字相位调制(2PSK)1.2PSK信号调制

二进制相移键控（2PSK）是用二进制数字信号控制载波的两个相位来传递信息的调制方式。通常这两个相位相隔π，例如1和0用相位0和π分别表示，当然反之也可，所以这种调制又称二相相移键控（BPSK）。如图5.20所示为2PSK波形。在2PSK信号中，调制信号的1和0对应的是两个确定不变的载波相位（比如0和π），由于它是利用载波相位绝对数值的变化传送数字信息的，因此又称为绝对调相。

2PSK调制器可以采用相乘器，如图4.21(a)所示，但注意调制信号必须是双极性不归零码。如果基带信号是单极性码，则需转换为双极性码。2PSK调制器也可以用相位选择器来实现，如图4.21(b)所示。11010011te(t)tcosωCtSPSK(t)t图4.202PSK信号的波形电平转换cosωcte(t)SPSK(t)单极性NRZ双极性NRZSPSK(t)振荡器f反相器门1门2反相器＋二进制信号e(t)π相0相图4.212PSK调制器框图(a)采用相乘器的2PSK调制器框图(b)用相位选择器的2PSK调制器框图2.2PSK信号的解调2PSK信号解调只能采用相干解调方法，相干解调所需的本地载波可以单独产生也可从输入信号中提取。从2PSK调制波形已知，2PSK信号是以一个固定初相的载波为参考而形成。因此，解调时必须有与此同频同相的同步载波。在解调系统中，恢复同步载波出现与调制系统中载波相位相差1800称为相位模糊，用此恢复的载波解调时就容易造成错误判决。从图4.22看出，如果本地参考载波倒相，判决器输出数字信号全错，与发送数码完全相反，这种情况称为反向工作或者称之为倒“π”现象。反向工作时的波形见图4.22(c)。2PSK的主要缺点是解调系统载波容易产生相位模糊，造成反向工作。这也是它实际应用较少的主要原因。不过在卫星通信系统中BPSK获得广泛应用。在图4.22(a)所示的解调原理框图中，可以用鉴相器代替“相乘-低通”，这样解调过程实际上是已调信号2PSK与本地载波信号进行比较过程，所以也称为极性比较法解调。带通滤波器低通滤波器抽样判决器定时脉冲SPSK(t)x(t)y(t)e/(t)本地载波恢复11010te'(t)t本地载波SPSK(t)ttx(t)ty(t)t抽样脉冲t本地载波SPSK(t)ttx(t)ty(t)t抽样脉冲00101te'(t)(a)框图（b）正常工作波形图（c）反相工作波形图图4.222PSK相干解调框图及各点波形图4.4二进制差分相移键控(2DPSK)

为了克服相位模糊对输出信号的影响，通常采用差分相移键控（DPSK）。DPSK利用前后码元载波相位相对数值的变化传送数字信息，这种方法又称为相对调相。对于相对调相假若规定：已调信号（2DPSK信号）与前一已调信号相位比较，相对相位不变表示数字信号“0”，相对相位改变π表示数字信号“1”，如图4.23所示。由于假设的初始参考相位有两种可能，因此相对相移波形也有两种形式，如图4.23中的2DPSK1、2DPSK2所示，显然，两者相位相反。然而，从图5.23可以看出，无论是2DPSK1，还是2DPSK2，数字信号“1”总是与相邻码元相位突变相对应，数字信号“0”总是与相邻码元相位不变相对应。1.2DPSK信号的调制

相对调相信号的产生过程是，首先对数字基带信号进行差分编码，即由绝对码变为相对码（差分码），然后再进行绝对调相。基于这种形成过程的二相相对调相信号称为二进制差分相移键控信号（2DPSK或BDPSK）。2DPSK调制器方框图及波形如图4.23所示。

差分码可取传号差分码或空号差分码。传号差分码的编码规则为

从式中,⊕为模2相加，bn-1为bn的前一个码元，最初的bn-1可任意设定。（4.11）差分编码cosωct{an}SDPSK(t)绝对码相对码极性变换{bn}带通滤波器图4-232DPSK调制原理框图及波形10010110{an}11100100{bn}1载波2DPSK1信号00011011{bn}22DPSK2信号2.2DPSK信号的解调2DPSK的解调一般采用相干解调器和差分相干解调（又称延迟解调）。2DPSK的相干解调其实就是2PSK解调加差分译码，其方框图见图5.24所示。由于有差分译码器把2PSK解调器输出的相对码转换成绝对码，即使2PSK解码器的相干载波倒相，使输出的bn变为bn的反码。由于差分译码器的功能是bn⊕bn-1=an,，bn反向后，仍使等式成立。因此，在解调中即使相干载波倒相，2DPSK解调器仍然能输出正常代码，解调过程的波形图见图4.24。由于相对移相制无相位模糊问题，因此得到广泛的应用。2DPSK信号的差分相干解调方法解调时是直接比较前后码元的相位差，从而恢复出原始信息代码，不需要再进行码变换。差分相干解调将DPSK信号延时一个码元间隔Tb，然后与DPSK信号本身相乘（相乘器起相位比较的作用），相乘结果经低通滤波后再抽样判决即可恢复出原始数字信息，无需再进行码的变换，如图4.25所示。带通滤波器低通滤波器抽样判决器定时脉冲SDPSK(t)AB{an}本地载波恢复差分译码器CCSDPSK(t)载波AB10010110{an}图4.242DPSK相干解调原理框图及波形图图4.252DPSK差分相干解调原理框图及波形图带通滤波器低通滤波器抽样判决器定时脉冲SDPSK(t)BC{an}延迟TbASDPSK(t)B10010110{an}AC抽样脉冲3.二进制相移键控信号的功率谱及带宽

由于2PSK、2DPSK信号波形特点，已调2PSK信号、2DPSK信号频谱成分和带宽一致它们与双极性2ASK已调信号功率谱相似甚至相同的。当0和1码元出现的概率相同时，无离散分量，此时二相相移键控信号实际上相当于抑制载波的双边带信号了。因此，2PSK信号和2DPSK信号的带宽也是码元速率的两倍，即B=2fb。4.5多进制数字调制

在评价通信系统有效性时了解到，在不提高波特率的前提下，采用多进制信号可提高比特率log2M倍。因此，当信道频带受限时，采用多进制数字调制来增大信息传输速率，提高频带利用率，但是是以增加信号功率和实现上的复杂性为代价，而且其抗噪声性能低于二进制。用多进制的数字基带信号调制载波，就可以得到多进制数字调制信号。当已调信号携带信息的参数分别为载波的幅度、频率或相位时，数字调制信号分别为M进制幅度键控（MASK）、M进制频移键控（MFSK）或M进制相移键控（MPSK）。

多进制幅移键控又称为多电平调幅。MASK信号相当于M电平的基带信号对载波进行双边带调幅。图4.26画出四电平的MASK已调信号波形图。4.3.1多进制数字振幅键控(MASK)

te(t)01012tS4ASK(t)tS0(t)tS3(t)tS1(t)tS4(t)图4.264ASK信号波形3

从图4.26可看出，MASK信号可以看成是由时间上互不重叠的M个不同振幅值的2ASK信号的叠加而形成的。MASK信号的功率谱，就由M个2ASK信号的功率谱之和组成。尽管叠加后功率谱的结构是复杂的，但就信号的带宽而言，当码元速率RB相同时，MASK信号的带宽与2ASK信号的带宽相同，即B=2RB。但在信息速率相等的情况下，MASK信号的带宽仅为2ASK信号带宽的1/log2M。

MASK的调制与2ASK的调制方法相同，可由乘法器实现。MASK得解调可采用相干解调和非相干解调两种形式。【例4.1】设传码率为200Bd，如采用二进制2ASK系统，其带宽和信息速率为多少？如改为采用八进制8ASK系统，其带宽和信息速率又为多少？解：根据已知条件知RB=200Bd

采用二进制2ASK系统，带宽B=2RB=400Hz

信息速率Rb=RBlog22=200bit/s采用八进制8ASK系统，带宽B=2RB=400Hz

信息速率Rb=RBlog28=600bit/s4.5.2多进制数字频移键控(MFSK)

多进制数字频率键控简称多频制，是2FSK方式的简单推广。MFSK用多个频率不同的正弦波分别代表不同的数字信息，在某一码元时间内只发送其中一个对应频率的正弦波。一般的MFSK系统如图4.27所示。MFSK的调制可采用键控法产生MFSK信号，但其相位是不连续的，如图4.27(a)所示。MFSK信号的解调通常采用非相干解调，原理框图如图4.27(b)所示。因为相干解调实现起来比较复杂，要求有精确相位的参考信号，所以很少采用。MFSK信号可以看作由M个振幅相同、载频不同、时间上互不重叠的2ASK信号叠加形成。MFSK信号的带宽随频率数M的增大而线性增宽，频带利用率明显下降。因此，MFSK多用于调制速率不高的传输系统中。12

M12

M

12

M12

n并/串转换逻辑电路输出包络检波带通f1抽样判决包络检波带通f1包络检波带通f1

串/并转换逻辑电路输入门电路1f1门电路2f2门电路MfM+接收滤波器信道(a)调制器实现框图(b)非相干解调实现框图图4.27MFSK系统原理框图4.5.3多进制数字相移键控(MPSK)

多进制数字调相又称多相制，它是利用不同的相位来表征数字信息的一种调制方式。如果用载波有M种相位，那么就可以表示n比特码元的2n组合状态，故有M=2n。假若有四种相位，就可以表示二比特的四种组合状态。多进制相移键控分为多进制绝对相移键控和多进制相对相移键控两种。在实际通信中大多采用相对相移键控。1.多进制相移键控信号的表示对于MPSK信号可表示为

SMPSK(t)=Acos(ωct+θn)(4.12)设A=1,则有SMPSK(t)=cosθncosωct-sinθnsinωct=ancosωct-bnsinωct(4.13)

式（4.13）中的第一项称为同相分量，第二项称为正交分量，因此MPSK信号可以看成是两个正交载波进行多电平双边带调制后所得两路MASK信号的叠加。MPSK信号可以用正交调制的方法产生。其带宽和MASK信号带宽相同。

MPSK信号是相位不同的等幅信号，所以用矢量图也可对MPSK信号进行形象而简单的描述。在矢量图中通常以0相位载波作为参考矢量。图5.28中画出M=2、4、8时不同初始相位情况下的矢量图。

从图4.28的矢量图看出，相邻已调波矢量对应的多比特码之间仅有1位码不同。在多相调制信号进行解调时，这种码型有利于减少相邻相位角误判而造成的误码，可提高数字信号频带传输的可靠性。图4.28MPSK信号矢量图参考相位10π相A0相M=2,θ=0参考相位10π/2相A

0相M=2,θ=π/2参考相位0011π相0相1001

相相M=4,θ=π/2相相11000110相相参考相位M=4,θ=π/4相101相相110000011相相参考相位111001π相010100

相0相M=8,θ=π/8相相相010相相111000011101相001110100相参考相位相M=8,θ=π/4--2.四相绝对相移键控（QPSK）在多相相移键控中常用的是四相相移键控和八相相移键控。四相相移键控即4PSK又称为QPSK，用四种不同的载波相位携带数字信息，其信号矢量图见图5.28所示。四相相移键控具有较高的频谱利用率和较强的抗干扰性，同时在电路实现上比较简单，成为某些通信系统的一种主要调制方式。π/4QPSK是目前微波、卫星数字通信和数字蜂窝移动通信系统中常用的一种载波传输方式。以四相相移键控（QPSK）为例介绍多相相移键控的调制与解调。（1）QPSK信号的调制QPSK信号的产生方法有正交调制法、相位选择法等方法。正交调制法也称直接调相法，如图4.29所示为M=4，θ=π/4体系的QPSK信号产生原理框图。将输入的串行二进制码经串并变换，分为AB两路速率减半的序列，电平产生器分别产生双极性二电平信号，然后分别对同相载波cosωct和正交载波sinωct进行调制,每一路的工作与2PSK相同，然后两路调制后的信号相加即得到了QPSK信号。如果产生M=4，θ=π/2体系的QPSK信号，只需将载波分别移相±π/4后分别送入A路和B路的相乘器，调制后合成即可。两个调制系统双比特码与已调波起始相位的对应关系如表5.1所示。cosωct图4.29QPSK信号（π/4体系）的正交调制原理框图10π/2

B0SQPSK(t)输入串/并变换电平产生电平产生π/2相移10πA011000110ABA路B路表4.1四相调制已调波相位表π/2体系π/4体系双比特码元已调波起始相位双比特码元已调波起始相位ABAB00011π/410π/2013π/411π005π/4013π/2107π/4

用相位选择法也可以产生QPSK，用数字信号去选择所需相位的载波，从而实现相移键控，其原理框图如图4.30所示。四相载波发生器产生QPSK所需的4种相位的载波，输入的数字信息经串/并变换成为双比特码，经逻辑选择电路，每隔Tb时间选择其中一种相位的载波作为输出，然后经过带通滤波器滤除高频分量。这是一种全数字化的方法，适合于载波频率较高的场合。450135022503150串/并转换逻辑选相电路四相载波产生器带通滤波器输入输出

图4.30相位选择法产生QPSK信号（π/4体系）原理框图（2）QPSK信号的解调QPSK信号的解调采用正交相干解调法，又称极性比较法。因为QPSK信号就是两个正交2PSK信号组合而成，所以QPSK信号可以用两个正交的本地载波信号实现相干解调。如图4.31所示为相干解调器的框图。QPSK信号经信号分离器后的同相A路和正交B路信号同时送到解调器的两个信道，在相乘器中与对应的载波相乘，并从中取出基带信号送到低通滤波器，再经抽样判决后分别得到A路和B路的二进制信号，通过并/串变换，即可恢复原始信息。

从2PSK信号的解调已知，在解调过程中存在相位模糊的问题。QPSK也存在此问题，因此，在实际应用中大多采用的四相相对相移键控（4DPSK或QDPSK）。QDPSK信号的产生采取的是码变换加QPSK的方法，如图4.32所示。3.四相相对相移键控（QDPSK）图4.32QDPSK信号（π/2体系）的调制原理框图输入C路D路SQDPSK(t)C1000111001电平产生电平产生π/4cosωctB串/并变换码变换A-π/4D10并/串转换带通滤波器信号分离器载波恢复π/2相移低通滤波器抽样判决定时信号低通滤波器抽样判决定时信号QPSK信号输出图4.31QPSK信号（π/4体系）相干解调原理框图AB4.6

现代数字调制技术

随着现代数字新通信系统的开发和研究取得巨大进展，要求既要传输数字化的信令，又要传输数字化的信息，一般的数字调制技术，如ASK、FSK和PSK因传输效率低而无法满足现代通信的需要，因此专门研究出一些抗干扰性能强、误码性能好、频谱利用率高的调制技术，尽可能地提高单位频带内传输数据的比特率，以适用于现代通信的要求。

如果单独使用幅度或者相位携带信息时，随着M进制的增大，抗干扰性能下降。针对多进制调制存在的问题提出复合调制方法。幅相键控（APK）是对载波的幅度和相位两参量同时进行调制的一种数字复合调制方式。当APK信号为两个多进制正交调制信号之和时又称为正交振幅调制常称为正交幅度键控调制（QAM）。1正交振幅调制(QAM)

QAM的多进制体制MQAM，M值可以很大，如M=1024，即1024QAM。因此，MQAM是一种频谱利用率很高的调制方式，在中、大容量数字微波通信系统、有线电视网络高速数据传输、xDSL接入网和卫星通信系统领域得到广泛应用。

正交振幅调制是利用两个同频，相位差为π/2的正交载波对两种信号分别进行双边带抑制载波调幅的一种调制方法。图4.35(a)为16QAM调制原理框图。将输入的二进制序列信号经串/并转换后再进行2-4电平变换，形成4电平基带信号，通过低通滤波器再分别与同相载波和正交载波相乘，最后将两路调制后的信号相加可得到16QAM信号。在数字微波通信中16QAM信号的产生多采用四相叠加法，在此不介绍。1．MQAM的调制解调原理16QAM信号的解调同样可以采用正交相干解调方法，如图5.35(b)所示。在抽样判决后需经过4-2电平转换，然后再串/并转换输出二进制数字信号。QAM信号00011110A10110100B(a)调制原理框图图4.3516QAM调制解调原理框图A路B路SQAM(t)π/2相移输入串/并变换2-4电平转换2-4电平转换低通滤波器低通滤波器cosωct带通滤波器信号分离器载波恢复π/2相移低通滤波器抽样判决定时信号低通滤波器抽样判决定时信号并/串转换输出4-2电平变换4-2电平变换(b)解调原理框图2.MQAM信号的矢量表示

从图4.35(a)框图了解到，AB两路同时对同相载波和正交载波进行的MASK调制，两路输出信号合成矢量如图4.36(a)，为16矢量，它有3种幅度，12种相位。一般MQAM采用星座图来描述信号空间分布状态。所谓星座图为信号矢量端点分布图。图4.36(b)为16MQAM星座图，由于星点分布为矩形，所以称为矩形星座又称标准型16QAM星座。图4.36(c)的星点分布成星形称为星形的16QAM，他有2种幅度，8种相位。MQAM已调波的频谱取决于两个正交通道上的基带信号频谱。其带宽为两倍基带信号带宽。在理想情况下，频带利用率最高为log2M(bit/s.Hz)。当收发基带滤波器合成响应为升余弦滚降特性时，频带利用率为(bit/s.Hz)。

M进制越大，星座图的星点越多，频带利用率越高。星点之间距离愈远，抗干扰能力越强。1010111110111110001001100011011111011001110010000001010100000100(a)矢量图(b)

标准型16QAM星座图4.3616QAM矢量图和星座图(c)

星形的16QAM星座图3

最小频移键控(MSK)

对于频移键控2FSK信号的产生，如果采用如图4.15所示电路，由于载波由两个独立振荡电路产生，因此在频率转换点上相位是不连续的。相位不连续的2FSK信号的功率谱有很大的旁瓣分量，造成对邻近信号干扰，带限后会引起包络起伏变化，为了不失真传输，对信道的线性特性要求就很苛刻。最小频移键控MSK又称快速频率键控是2FSK的改进型，MSK使得两个频率在相邻的跳变码元之间相位保持连续的一种调制方式。当两频率为正交时2FSK信号的频差△