第七章 數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)

1、第七章第七章 數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)n發(fā)送端將消息轉(zhuǎn)換成通信硬件能夠接受和易于傳輸?shù)男盘枺惨?jīng)過四個過程：（1）第一，把各種信息用二進(jìn)制表示。包括字符編碼(ASCII)、PCM編碼等。（2）第二，把二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成脈沖信號（電信號），即碼型編碼。（3）第三，差錯控制編碼。（4）第四，基帶信號變成頻帶信號。7.1 引言基帶傳輸和頻帶傳輸n當(dāng)二進(jìn)制編碼的“0”、“1”符號用電脈沖的“正”、“負(fù)”表示時，形成的是基帶信號。n將基帶信號直接在信道中傳輸?shù)姆绞椒Q為基帶傳輸方式。n把數(shù)字信號調(diào)制成不同頻率的信號，再進(jìn)行傳輸?shù)姆椒ǚQ為頻帶傳輸。n它是把進(jìn)行完差錯編碼后的信號再一次進(jìn)行編碼，我們稱之

2、為第4次編碼。 為什么要要把基帶信號變成頻帶信號？n天線nf復(fù)用n當(dāng)基帶信號為連續(xù)1(或0)時會有直流成分產(chǎn)生。用頻帶傳輸能消除DC成份。 （大多數(shù)通信信道具有帶通特性，無法傳輸直流信號）調(diào)制器：調(diào)制器：將原始基帶數(shù)字信號將原始基帶數(shù)字信號頻帶信號，頻帶信號，適合于在信道中傳輸適合于在信道中傳輸基帶數(shù)字基帶數(shù)字信號輸入信號輸入調(diào)制器信道解調(diào)器基帶數(shù)字基帶數(shù)字信號輸出信號輸出噪聲頻帶信號在信頻帶信號在信道中傳輸?shù)乐袀鬏斀庹{(diào)器：解調(diào)器：將將頻帶信號頻帶信號基帶數(shù)字信號基帶數(shù)字信號，適合，適合于用戶接收于用戶接收數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu) 數(shù)字調(diào)制技術(shù)的分類q數(shù)字幅度調(diào)制技術(shù)n幅移鍵控（ASK: Amp

3、litude Shift Keying）q數(shù)字頻率調(diào)制技術(shù)n頻移鍵控（FSK: Frequency Shift Keying）q數(shù)字相位調(diào)制技術(shù)n相移鍵控（PSK: Phase Shift Keying）調(diào)制理論基礎(chǔ)n調(diào)制：調(diào)制：就是用欲傳輸?shù)脑夹盘柸タ刂聘哳l簡諧波或周期性的脈沖信號的某一參量，使它們隨f(t)線性變化。q通常把原始信號稱為調(diào)制信號調(diào)制信號或基帶信號；q把高頻簡諧波或周期性脈沖信號稱為載波信號載波信號，起著載運原始信號的作用Acos ；q把調(diào)制后得到的信號稱為已調(diào)信號已調(diào)信號，顯然已調(diào)信號中攜帶有原始信號中的信息。)(00t調(diào)制定理n調(diào)制定理：基帶信號f(t)和載波信號cos

4、（w0t）相乘得到已調(diào)信號f(t)cos（w0t）的頻譜和原始信號f(t)的頻譜F(jw)之間有如下關(guān)系：)()(21 )()(*)(21)cos()()(2*)( 121)(2)( 1)()()cos()(21)cos()(2)(21)()(0000000000000jwjwFjwjwFjwjwjwjwjwFtwtfjwFjwFtftfjwjwjwjwtweetwjwjwejwjwFtftjwtjwtjw根據(jù)頻域卷積定理調(diào)制定理調(diào)制定理調(diào)調(diào) 制制 定定 理理時域頻域結(jié)論n調(diào)制定理表明：將基帶信號f(t)乘以余弦信號cos（w0t）對應(yīng)于在頻域中把f(t)的頻譜F(jw)能量等分成兩部分（幅度

5、為原來1/2）并把其中一部分沿頻率軸右移w0（正），另一部分左移w0（負(fù)），如圖所示：-Wm+Wmf(t)F(jw)1-W0+W0)()()cos(000jwjwjwjwtw-W0+W0)()(21)cos()(000jwjwFjwjwFtwtf1/27.2 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理n2ASKn2FSKn2PSK7.2.1 二進(jìn)制振幅鍵控調(diào)制（2ASK）n數(shù)字幅度調(diào)制：數(shù)字幅度調(diào)制：用數(shù)字基帶信號去控制正弦載波的幅度，使載波信號的幅度隨基帶信號的變化而變化。n1. 2ASK信號的產(chǎn)生n2. 2ASK信號的解調(diào)n3. 2ASK所需帶寬2ASK信號的產(chǎn)生信號的產(chǎn)生基帶數(shù)字信號（單極性非

6、歸零矩形脈沖）： 0 Tt0 1 g(t) p 0 p)-1( 1 )()(S其它概率為概率為nnSnanTtgatm的矩形脈沖是持續(xù)時間為STg(t)1m(t) if t)Acos(w 0m(t) if 0 )cos( )()()(000)(twAnTtgatftmnSntASKn2ASK信號：信號：2ASK信號的產(chǎn)生n正弦載波信號：f(t)=Acos(w0t+0 )n一般 0 =0便于分析幅度載波an=0an=12ASK信號的時間波形ASK仿真波形仿真波形二進(jìn)制振幅鍵控信號的帶寬B2ASK是基帶信號波形帶寬的兩倍,即B2ASK=2B=2fs=2/Ts 基帶信號帶寬為fs（碼元速率）（因為頻

7、率為負(fù)無意義）2ASK信號功率譜由離散譜和連續(xù)譜組成G(t)矩形脈沖功率譜密度數(shù)字基帶信號功率譜密度2ASK已調(diào)信號功率譜密度(1)乘法器法（圖a）：平衡調(diào)制器(2)通斷鍵控方法（圖c） ：OOK（On-Off Keying）wm(t)m(t)乘法器乘法器BPF本地載波：本地載波： Acos(w0t+0 )LPF:low passing filter HPF:high passing filterBPF:band passing filter2ASK信號的產(chǎn)生（a）（c）（b）（d）乘法器法（圖a）：平衡調(diào)制器載波基帶信號開關(guān)旁邊并聯(lián)電容起什么作用開關(guān)旁邊并聯(lián)電容起什么作用n應(yīng)該說主要是為了在

8、開關(guān)斷開時減少開關(guān)斷開的兩個觸點之間形成的電弧。開關(guān)閉合時，則沒有消除電火花的作用。 因為開關(guān)所接的電路中，常常都屬于感性負(fù)載，感性負(fù)載在斷電時由于電流不能突變，因此會在斷開的兩個觸點之間形成的電弧，這個電弧一方面對觸點造成損壞作用（容易拉成毛刺），一方面影響電路的斷開時間，加上電容后，由于電容兩端電壓不能突變，使觸點兩端的電壓也不能突變，因此就沒有火花形成，起到保護(hù)觸點的作用和及時斷開電路的作用。 n變壓器是感性器件，開關(guān)，感性電壓，小Cn解調(diào)：從已調(diào)信號中檢出調(diào)制信號的過程稱為解調(diào)或檢波。n2ASK 信號的解調(diào)：即由已調(diào)信號二進(jìn)制基帶信號；解調(diào)的方法有相干解調(diào)相干解調(diào)和非相干解調(diào)非相干解調(diào)

9、兩種方法。n(1)非相干解調(diào)方法：包絡(luò)檢波法n包絡(luò)檢波：調(diào)幅信號的包絡(luò)線形狀與調(diào)制信號一致。只要能提取出調(diào)幅信號的包絡(luò)線即能實現(xiàn)解調(diào)。這種方法稱為包絡(luò)檢波。2 2ASK信號的解調(diào)2ASK信號的解調(diào)定時抽樣定時抽樣輸出基帶信號輸出基帶信號2ASK信號包絡(luò)檢波原理框圖抑制噪聲BPF包絡(luò)檢波器包絡(luò)檢波器抽樣判決器LPF輸入已調(diào)信號輸入已調(diào)信號取出基帶脈沖信號把取出的基帶脈沖信號還原成原始基帶信號抽樣判決器在定時脈沖的控制下，對LPF輸出的信號進(jìn)行抽樣，當(dāng)樣值大于判決門限里，判為“1”，反之判為“0”。包絡(luò)檢波器ab包絡(luò)檢波器n優(yōu)點：電路簡單、便宜、效率高、穩(wěn)定性號n但是：不適用于高速數(shù)字傳輸系統(tǒng)，因

10、為高速數(shù)字信號碼元較窄，無明顯包絡(luò)，則必須適用相干解調(diào)法。n(2)相干解調(diào)：同步解調(diào)法相干解調(diào)：同步解調(diào)法：BPF乘法器乘法器抽樣判決器LPF定時抽樣定時抽樣輸入已調(diào)信號輸入已調(diào)信號輸出基帶信號相干波發(fā)生器相干波發(fā)生器2ASK信號的解調(diào)信號的解調(diào)特點：特點：接收方需要產(chǎn)生一個與接收方需要產(chǎn)生一個與輸入已調(diào)信號同頻、同相的本地相輸入已調(diào)信號同頻、同相的本地相干載波信號。干載波信號。m(t)的傳輸系數(shù)為其中則解調(diào)器的輸出信號：當(dāng)且僅當(dāng)：的輸出信號為：乘法器和低通濾波器后相干載波信號：假定：已調(diào)信號LPFKtmKtmwwtwwtmKtm則經(jīng)twtftwtmtsLLffffLff)(21)( )()c

11、os()(21)( )cos()()cos()()(0000002ASK信號的解調(diào)同頻、同相，設(shè)備復(fù)雜度高，抗噪性能差相干解調(diào)法n相干解調(diào)法需要相干載波與已調(diào)信號嚴(yán)格同頻同相，設(shè)備復(fù)雜度高，抗噪聲性能差，實際應(yīng)用不多。2ASK功率譜密度)()(161)()(sin)()(sin16)(00200200ffffTffTffTffTffTfPs二進(jìn)制振幅鍵控信號的帶寬B2ASK是基帶信號波形帶寬的兩倍,即B2ASK=2B=2fs=2/Ts 基帶信號帶寬為fs（碼元速率）（因為頻率為負(fù)無意義）2ASK信號功率譜由離散譜和連續(xù)譜組成n2ASK信號功率譜由離散譜和連續(xù)譜組成n由于2ASK信號含有大的載波

12、分量，浪費能量，因此它的功率利用率很低。n改善：采用抑制載波的雙邊帶調(diào)制DSB-SC 將基帶信號采用雙極性矩形脈沖序列，使已調(diào)ASK信號頻譜不含載波分量n對于信號的頻率具有選擇性的電路稱為濾波電路，它的功能是使特定的頻率范圍內(nèi)的信號順利通過，而阻止其它頻率信號通過。n通常，按照濾波電路的工作頻率為其命名，分為：低通濾波器（LPF）、高通濾波器（HPF）、帶通濾波器（BPF）、帶阻濾波器（BEF）和全通濾波器（APF）。補(bǔ)充知識_濾波器n低通和高通濾波器低通和高通濾波器：設(shè)截止頻率為f fp p ,頻率低于f fp p的信號可以通過，高于f fp p的信號被衰減的濾波電路稱為低通濾波器低通濾波器

13、，反之，頻率高于f fp p的信號可以通過，而頻率低于f fp p的信號被衰減的濾波電路稱為高通濾波器高通濾波器。n全通濾波器：全通濾波器：對于頻率從零到無窮大的信號具有同樣的比例系數(shù)，但對于不同頻率的信號將產(chǎn)生不同的相移。補(bǔ)充知識_濾波器n帶通和帶阻濾波器：帶通和帶阻濾波器：設(shè)低頻段的頻率為fp1，高頻段的截止頻率為fp2，頻率為fp1到fp2之間的信號可以通過，低于fp1或高于fp2的信號被衰減的濾波電路稱為帶通濾波器帶通濾波器。而頻率是fp1到fp2之間的信號被衰減的濾波電路稱為帶阻濾波器帶阻濾波器。n帶通濾波器常用于載波通信或弱信號提取等場合，以提高信號比。帶阻濾波器用于在已知干擾或噪

14、聲頻率的情況下，阻止其通過。補(bǔ)充知識_濾波器7.2.2 二進(jìn)制頻率鍵控調(diào)制（2FSK）n1 2FSK信號的產(chǎn)生n2 2FSK信號的解調(diào)n3 2FSK所需帶寬 1 2FSK信號的產(chǎn)生n用數(shù)字基帶信號去控制正弦載波的頻率，使載波信號的頻率隨基帶信號的變化而變化，而載波振幅保持不變。n調(diào)制方法：直接法和間接法。 直接調(diào)頻法：m(t)直接控制振蕩電路參數(shù)，改變頻率 頻率選擇法： m(t)直接控制電子開關(guān)切換載波直接法直接調(diào)頻法直接調(diào)頻法是產(chǎn)生是產(chǎn)生2FSK2FSK信號最簡單的一種方信號最簡單的一種方法，它用基帶信號直接控制振蕩電路的參數(shù)（法，它用基帶信號直接控制振蕩電路的參數(shù)（L L或或C C的值）變

15、化以達(dá)到改變頻率的目的的值）變化以達(dá)到改變頻率的目的 。輸入基帶信號輸出已調(diào)波信號當(dāng)an =1時，VD1、VD2截止，振蕩頻率由L和C決定；當(dāng)an=1時，等效電路；當(dāng)an=0時，VD1、VD2導(dǎo)通，頻率由L、C、C1決定。n波形圖直接調(diào)頻法產(chǎn)生的2FSK信號相位是連續(xù)連續(xù)的頻率選擇法n原理：用基帶信號去控制開關(guān)電路的變換以達(dá)用基帶信號去控制開關(guān)電路的變換以達(dá)到輸出頻率變化的目的。到輸出頻率變化的目的。n適用于數(shù)字電路適用于數(shù)字電路 。n實現(xiàn)電路。 0m(t) if t)Acos(w 1m(t) if t)Acos(w 21 )(tFSKw1m(t)w2n數(shù)學(xué)表達(dá)式nsnnsntnTtgatnT

16、tgatS)cos()()cos()()(2211p-1 0 1 )()(概率為概率為 psnTtgnatm na其其中中q頻率選擇法：n原理圖如下：頻率選擇法是用數(shù)字矩形脈沖（基帶信頻率選擇法是用數(shù)字矩形脈沖（基帶信號）控制電子開關(guān)在兩個振蕩器進(jìn)行轉(zhuǎn)號）控制電子開關(guān)在兩個振蕩器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。從而輸出不同頻率的信號的方法換。從而輸出不同頻率的信號的方法。n波形圖頻率選擇法產(chǎn)生的2FSK信號相位是不連續(xù)的相位不連續(xù)會造成頻譜擴(kuò)展，浪費頻帶資源相干解調(diào)法（1）先S（t)用兩個中心頻率分別為1和2的帶通濾波器把代表“1”和“0”的振蕩分離出來，形成兩個不同頻率的2ASK信號。（2）再通過同步檢波器，經(jīng)抽

17、樣判決電路比較兩路輸出、的大小，最終決定輸出是1還是0。若x(t)y(t)，輸出0； x(t) y(t)，輸出1。 相干解調(diào)法缺點需要從2FSK信號中提取相干載波，復(fù)雜，少用非相干解調(diào)n抗干擾性不強(qiáng)，但無需本地相干載波，實現(xiàn)起來比較容易。q分路濾波解調(diào)法：用多路檢波器代替q鑒頻器法q過零檢測法q差分檢測法q最佳非相干解調(diào)法BPF抽樣判決器包絡(luò)檢波器抽樣脈沖抽樣脈沖輸入已調(diào)信號輸入已調(diào)信號輸出基帶信號輸出基帶信號BPF包絡(luò)檢波器w2w1V1(t)V2(t)兩個中心頻率分別為f1和f2的窄帶濾波器的作用是取出頻率為f1或f2的高頻信號判決的準(zhǔn)則是當(dāng)抽樣值滿足V1V2時判為f1頻率代表的數(shù)字基帶信號

18、，當(dāng)v1v2時判為f2頻率代表的數(shù)字基帶信號包絡(luò)檢波器將各自的包絡(luò)取出至抽樣判決器，抽樣判決在抽樣脈沖到達(dá)時對包絡(luò)的取值進(jìn)行判決，BPF抽樣判決器包絡(luò)檢波器抽樣脈沖抽樣脈沖輸入已調(diào)信號輸入已調(diào)信號輸出基帶信號輸出基帶信號BPF包絡(luò)檢波器w2w1(1) (1) 分路濾波解調(diào)法分路濾波解調(diào)法(2)最佳非相干解調(diào)法n 當(dāng)已調(diào)信號中的兩個載頻的頻差較小時，分路當(dāng)已調(diào)信號中的兩個載頻的頻差較小時，分路濾波解調(diào)法中的帶通濾波器不能很好的將信號分離，濾波解調(diào)法中的帶通濾波器不能很好的將信號分離，這時可采用最佳非相干解調(diào)法這時可采用最佳非相干解調(diào)法.n 與分路濾波法相比，最佳非相干解調(diào)法將帶通濾波器換與分路濾

19、波法相比，最佳非相干解調(diào)法將帶通濾波器換成了匹配濾波器，使它對成了匹配濾波器，使它對2FSK信號有良好的分路特性，信號有良好的分路特性，以消除兩個支路之間的相互干擾。以消除兩個支路之間的相互干擾。匹配濾波器：動態(tài)濾波器，當(dāng)輸入信號頻率與某匹配濾波器：動態(tài)濾波器，當(dāng)輸入信號頻率與某一路濾波器頻率相同時，該路濾波器的輸出信號一路濾波器頻率相同時，該路濾波器的輸出信號包絡(luò)將達(dá)到最大值，而另一路濾波器的輸出信號包絡(luò)將達(dá)到最大值，而另一路濾波器的輸出信號包絡(luò)為零。包絡(luò)為零。 （3） 鑒頻器法n鑒頻器的作用就是把輸入信號的頻率變化變換成輸出鑒頻器的作用就是把輸入信號的頻率變化變換成輸出電壓瞬時幅度的變化，

20、即鑒頻器輸出電壓的瞬時幅度電壓瞬時幅度的變化，即鑒頻器輸出電壓的瞬時幅度與輸入已調(diào)波的瞬時頻率偏移成正比。鑒頻器可由一與輸入已調(diào)波的瞬時頻率偏移成正比。鑒頻器可由一個帶微分器的包絡(luò)檢波器組成。個帶微分器的包絡(luò)檢波器組成。)()(0tmAtAdA(t)d)(cos)(0d0tmtAtS2FSK信號：經(jīng)微分器后幅度(4) 過零檢測法n過零檢測法是根據(jù)過零檢測法是根據(jù)2FSK2FSK信號的過零點數(shù)隨信號的過零點數(shù)隨載頻不同而變化，通過檢測載頻不同而變化，通過檢測2FSK2FSK信號的過信號的過零點數(shù)目來實現(xiàn)解調(diào)的方法。零點數(shù)目來實現(xiàn)解調(diào)的方法。 電壓跳變處產(chǎn)生雙向尖峰脈沖單向尖峰脈沖矩形波防止幅度畸

21、變?yōu)V高頻，取出DC分量(5) 差分檢波法將將FSK信號經(jīng)信號經(jīng) 移相后的信號，再與原移相后的信號，再與原FSK信號相乘，信號相乘，經(jīng)低通濾波得經(jīng)低通濾波得差分檢波法是基于輸入信號與延遲 的信號的比較，由于信道上的延遲失真會同時影響二者，因此假設(shè)信道有嚴(yán)重的延遲失真時，不會影響比較結(jié)果，此時差分檢波法性能比較優(yōu)越。2FSK信號的功率譜密度公式：)()()()(161)()(sin)()(sin)()(sin)()(sin161)(0011200200211211ffffffffTffTffTffTffTffTffTffTfffPs B2FSK=|f2-f1|+2fs其中fs=1/Ts。 相位不連

22、續(xù)2FSK信號的功率譜示意圖7.2.3 數(shù)字相位調(diào)制n用數(shù)字基帶信號去控制正弦載波的相位，使載波信號的相位隨基帶信號的變化而變化，分為： 絕對相位調(diào)制和相對相位調(diào)制。絕對相位調(diào)制和相對相位調(diào)制。n絕對相位調(diào)制：用載波的初相表達(dá)數(shù)字信息n相對相位調(diào)制：用載波相位的變化值表達(dá)數(shù)字信息1. 2PSKn二進(jìn)制/二相絕對移相調(diào)制，用載波相位的不同值表示不同的數(shù)字信號，如0相位表示1，相位表示0。2PSK信號q波形圖（下頁）q矢量圖：參考相位0o10二進(jìn)制信息1：相位00：相位DPSK波形要看絕對碼，相對碼只是中間過程波形要看絕對碼，相對碼只是中間過程n2PSK信號的產(chǎn)生：q調(diào)相法：q相位選擇法：m(t)

23、 碼變換2PSKcos(w0t)單極性雙極性調(diào)相法調(diào)相法2PSK信號的產(chǎn)生信號的產(chǎn)生正極性時載波相正極性時載波相位不變，負(fù)極性位不變，負(fù)極性時載波相位相反時載波相位相反w0t倒相器1m(t) if )Acos(wt 0m(t) if Acos(wt) )(tPSKm(t)0o相位選擇法相位選擇法2PSK信號的產(chǎn)生信號的產(chǎn)生預(yù)先產(chǎn)生兩種相位分別為0和的載波信號，由基帶信號控制電子開關(guān)接通哪一路的載波信號n2PSK信號的解調(diào)：q相干解調(diào)法：相干解調(diào)法：2PSK信號的解調(diào)信號的解調(diào)BPF乘法器乘法器抽樣判決器LPF定時抽樣定時抽樣2PSK信號信號基帶信號基帶信號相干波發(fā)生器相干波發(fā)生器acbdfec

24、os(w0t)2PSK信號信號BPF乘法器乘法器抽樣判決器LPF定時抽樣定時抽樣基帶基帶信號信號相干波發(fā)生器相干波發(fā)生器acbdfe11010010cos(w0t)抽樣判決器定時脈沖cosct輸出anx(t)z(t)y1(t)yi(t)(a)an10112PSK信號本地載波z(t)tttttx(t)ttt1000定時脈沖抽樣值anan10112PSK信號本地載波z(t)tttttx(t)ttt1011定時脈沖抽樣值an(b)(c)2PSK信號的解調(diào)(a) 方框圖；(b)正常工作波形圖； (c)載波同頻反相工作波形圖 BPTLPT2PSK信號的解調(diào)關(guān)鍵是產(chǎn)生同頻同相的相干載波，而相干載波相位容易

25、出現(xiàn)180o的倒相，即相位模糊，導(dǎo)致解調(diào)結(jié)果相反，因此很少采用，而經(jīng)常使用相對移相調(diào)制方式。2. 二相相對移相調(diào)制(2DPSK)n用前后相鄰碼元的載波相位變化來表達(dá)數(shù)字信息n只要前后碼元載波相位的變化量不變，就能解調(diào)出正確的數(shù)字信息，避免了絕對移相中相位模糊的問題。n書上P121 倒數(shù)第7 ，8行定義錯誤定義錯誤，不是利用載波初相的相位差，假如一個碼元占3/2載波周期an平衡調(diào)相法平衡調(diào)相法 碼變換2DPSK 2PSK調(diào)制絕對碼絕對碼相對碼相對碼 2DPSK 2DPSK信號產(chǎn)生信號產(chǎn)生既差分碼：用比特開始時刻電平的跳變來表示“1”每個脈沖代表碼元的值，前后脈沖之間互不相關(guān)。信號波形信號波形：

26、2DPSK信號調(diào)制過程波形圖絕對碼相對碼載波DPSK信號101100100轉(zhuǎn)換2PSK調(diào)制n解調(diào)q極性比較法q相位比較法（差分相干解調(diào)法） ：直接進(jìn)行前后碼元的相位比較。2PSK信號信號相干解調(diào)相干解調(diào)碼變換碼變換m(t)2DPSKLPF抽樣判決器抽樣判決器m(t)2DPSK延遲延遲Tsy1(t)y2(t)z(t)x(t)2DPSK信號解調(diào)信號解調(diào)相對碼絕對碼t10110ant2DPSK信號y1(t)ty2(t)tz(t)tx(t)t抽樣脈沖ann波形圖t10110 2PSK及及2DPSK信號的功率譜密度信號的功率譜密度 2PSK與2DPSK信號有相同的功率譜。 功率譜為 P2PSK(f)=)

27、()(sin)()sin(422ScScSccSTffTffTffffT fcOfcfP2PSK( f )2fs4TsB=2fs圖 7 - 212PSK(2DPSK)信號的功率譜密度 fcOfcfP2PSK( f )2fs4Ts2PSK、2DPSK與2ASK信號帶寬相同7.5 多進(jìn)制調(diào)制技術(shù) 7.7.1 多進(jìn)制幅度調(diào)制技術(shù) 7.7.2 多進(jìn)制頻率調(diào)制技術(shù) 7.7.3 多進(jìn)制相位調(diào)制技術(shù) 7.7.4 現(xiàn)代調(diào)制技術(shù) 1 抑制載波的雙邊帶調(diào)制(DSB) 2 正交幅度調(diào)制（QAM） 3 幅度相位混合調(diào)制(APK)7.5 多進(jìn)制調(diào)制技術(shù)n多進(jìn)制調(diào)制信號是指狀態(tài)數(shù)目M大于2的已調(diào)信號，又稱為多元調(diào)制信號。

28、n在二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制中(2ASK 2FSK 2PSK)，基帶數(shù)字信號只有兩種狀態(tài)1,0或+1,-1，所以一個碼元只攜帶一比特信息。n在多進(jìn)制系統(tǒng)中，一位多進(jìn)制（M進(jìn)制）符號代表若干位二進(jìn)制符號，所以一個碼元攜帶log2M比特信息。 采用多進(jìn)制調(diào)制技術(shù)原因n當(dāng)碼元速率相同時（碼長相同），可以增大信息傳輸速率n當(dāng)信息傳輸速率相同時，節(jié)省B多進(jìn)制調(diào)制技術(shù)q7.7.1 多進(jìn)制幅度調(diào)制技術(shù)q7.7.2 多進(jìn)制頻率調(diào)制技術(shù)q7.7.3 多進(jìn)制相位調(diào)制技術(shù)7.7.1 多進(jìn)制幅移鍵控n多進(jìn)制幅移鍵控：MASK（Multiple Amplitude Shift Keying）q用載波的多個振幅表達(dá)數(shù)字信息，用載波

29、的多個振幅表達(dá)數(shù)字信息，n比特可表達(dá)比特可表達(dá)2n個個振幅振幅nM M電平幅度調(diào)制信號電平幅度調(diào)制信號12101210MnPPPPMa概率為概率為概率為概率為110iMiPtnTtgattstecnsnccos )(cos)()(MASKt132012301(a)0s(t)TbTbt(b)e(t)0te0(t)0(c)te1(t)0te2(t)00e3(t)tM M電平幅度調(diào)制信號電平幅度調(diào)制信號n就帶寬而言，在碼元速率fs相同情況下，MASK信號與2ASK信號的帶寬都是相同的，都是基帶信號帶寬（fs）的2倍 。n在碼元傳輸速率相同的情況下，MASK信號的信息速率是2ASK信號信息速率的log

30、2M倍，即在相同的帶寬中可以傳輸更多的信息量。n在信息速率相同的情況下，MASK信號的帶寬僅為2ASK信號的1/log2M倍，即可以通過增加進(jìn)制數(shù)M，降低碼元速率，從而減小信號帶寬，提高系統(tǒng)頻帶利用率。 M M電平幅度調(diào)制信號電平幅度調(diào)制信號圖7.7.1-2 多進(jìn)制振幅鍵控系統(tǒng)的誤碼率Pe性能曲線7.7.2、多進(jìn)制頻率鍵控調(diào)制（多進(jìn)制頻率鍵控調(diào)制（MFSK）n用不同頻率的載波表達(dá)數(shù)字信息，即用用不同頻率的載波表達(dá)數(shù)字信息，即用n比特比特可表達(dá)可表達(dá)2n種頻率。種頻率。TTTTf3f1f2f4sMMFSKfffB211. 生成電路如果沒有串并變換，1bit只能控制2條路徑的通斷，n比特控制2n條

31、路徑2. MFSK信號的解調(diào)n 既可采用相干解調(diào)法，也可采用非相干解調(diào)法。 多頻制時的誤碼率曲線 實線：相干解調(diào)虛線：非相干解調(diào)7.7.3 多進(jìn)制相位調(diào)制(MPSK)n多進(jìn)制相位調(diào)制： M進(jìn)制中的每一種碼元組合對應(yīng)正弦載波的多個相位。n一個載波含M個相位，M進(jìn)制，可表示n bit信息，2n=Mn多進(jìn)制移相調(diào)制中，若M 的值越大，則相鄰兩個碼元的相位差 的值越小，接收解調(diào)時區(qū)分相位就越困難，失誤率增高，可靠性降低，n所以實際傳輸系統(tǒng)常用的是四相調(diào)制和八相調(diào)制。M2n4PSK：用4種不同相位表示數(shù)字信息，載波的每一相位代表兩比特信息，因此數(shù)字信息的每一個碼元稱為雙比特碼元。0/23/2/2相移相移/43/45/47/4/4相移相移（1） 4PSK（QPSK）（1）正交調(diào)相法： 4PSK信號實際上是兩個正交的2PSK信號的疊加串/并變換單/雙極性變換單/雙極性變換10 01BA BA0110cos(w0t)/2相移相移sin(w0t)4PSK3/4 015/4 00/4 117/4 10矢量圖矢量圖（2 2）4PSK4PSK信號的產(chǎn)生（調(diào)制）信號的產(chǎn)生（調(diào)制）AB信號波形圖 11Q(t)0110111I(t)0111