第五章 5.2 數字調制與解調.

1、數字調制與解調 (基帶信號)數字調制系統(tǒng)：調制信號：數字信號； 載 波：正弦信號；振幅鍵控 ASK ( Amplitude-Shift Keying )頻移鍵控 FSK ( Frequency -Shift Keying )相移鍵控 PSK ( Phase -Shift Keying )1、PSKPSK 系統(tǒng)抗干擾能力優(yōu)于 ASK、FSK，且頻帶利用率高，因此在中高速數字通訊系統(tǒng)中廣泛應用 PSK 方式。（）二進制絕對調相（2CPSK）以載波相位為基準： 2CPSK信號初相碼元 (代表二進碼)基帶信號 a(t) 電平相 邏輯 “” 電平相 邏輯 “” 電平因此 2CPSK 信號可表示為：2(

2、) sin CCPSKa tt sin, ( )0,sinsin, ( )0,CCCta ttta t二進制絕對調相 （2CPSK）(雙極性信號)調制：=(t)BPF2CPSK平衡調制濾除干擾sinCt載波1( ) sin sin(1 cos2) ( )2CCCa tttt a t解調：2CPSK全波整流BPF分頻LPFa(t)C2C載波提取為作圖方便，設碼元寬度 載波周期，可見，本地載波相位對解調結果有影響！載波提取時，先將調相波 2CPSK 全波整流為 ，再分頻，而由分頻得到的 初相位具有不確定性！2CC分頻時有種可能相位 相對調相時： 恢復載波的相位不確定性 不影響解調結果的正確性， 而

3、廣泛應用于實際設備。（）二進制相對調相 2DPSK（差分調相） 相對調相以前一碼元的載波相位為基準： “1” 碼元的載波相位與前一碼元的載波相位 相同 “0” 碼元的載波相位與前一碼元的載波相位 相反2CPSK 全波整流2 分頻( )a t得( )a t得二進制相對調相 （2DPSK）2DPSK為調制絕對碼 / 相對碼延時1Z2CPSK調相2DPSKkb1kbkaku延時電路： D 觸發(fā)器2DPSK 調制：1 kkkbab若11, 1 , 0 kkkkbaba時時則對 進行 2CPSK，相當于對 進行 2DPSK：kbka輸出序列：11sin()sin()kCkkCkutut對 進行 2CPS

4、K：kbkb 1 00 kk時時相當于對 進行 2DPSKkakb 111111 , 0 1 , 0kkkkkkkkkkkkbaba時即. 而此時時即. 而此時所以：（2）差動相干解調：前一碼元的載波作為解調后一碼元的相干信號LPF1Zku1kuka延時一個碼元寬度無須載波提取與碼元變換，電路簡單，應用廣泛。11 sin sinkkckkcubtubt111 1cos22kkkkCuub bt11LPF: 2okkVb b11, ( 0 ), ( 1 )kkkkkkbbabba時應時應ka解調：（1）2DPSK相干解調：kuLPFsinCt(sin)kCbt1Z11 ( )kkkkbbbb或

5、11111, , 00, , kkkkkkkkbbbb即即/kkbb11/kkbb載波提取相對碼 / 絕對碼=ka2、MASK 用載波的 M 種振幅電平表示 M 個基數。 如 4 進制數字信息 u(t) ：若用二進制表示 3 需要 2 位，故二進制傳送時傳兩個碼元 11改用四進制表示 3 只需 1 位，故四進制傳送時只傳一個碼元 3因此信息傳送速率可提高；或可加大碼元寬度，提高通信可靠性。但抗干擾能力差，僅適用于恒參信道（如有線信道）。多進制數字調制系統(tǒng)（M 進制） 2、 MASK( )u t4( )ASKutM 進制 ASK 信號可視為 M 個二進制 ASK 信號相疊加。調制：二進制N 位

6、D/ABPFcosCt載波M 進制每 N 位一組 N2 = M串并1b2bNbMASK解調：BPF包絡檢波LPFN 位 A/D二進制M 進制并 / 串1b2bNbMASK3、MFSK3、MFSK 調制：二進制每 N 位構成一個并行碼，譯碼為 M 進制，2MN解調：信道BPF1f包絡檢波BPF2f包絡檢波BPFMf包絡檢波取樣判決地址編碼并 / 串12M1b2bNb二進制包絡檢波器 + 取樣判決器：檢測信號有無串并地址譯碼1b2bNb二進制12M1f2fMf相加信道4、MPSK4、MPSK（M 進制調相） 用 M 個相位表示 M 進制的基數（碼元） MCPSK：以載波相位為基準。2CPSK 4C

7、PSK 8CPSK 1 bit 2 bits 3 bit2系統(tǒng)4系統(tǒng)（以為對稱軸）2（以為對稱軸）42-20002-22-24-44-4343-4343-48-8787-8585-8383-8（）4CPSK（）以載波相位為基準，分別用種相位 來表示進制的個基數對應于個正弦信號：4系統(tǒng)33, , - , - 444433sin, sin, sin, sin4444CCCCtttt統(tǒng)一表示為：sincossinsincos242424CCCtiititsincosICQCututsinCIutcosCQut1 10 10 01 0IQu u 4iuQuu1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1

8、2 1 2 1 2 11010010鍵控碼IQu uIQu u343- 4- 4相位IQIQu u u u 兩位一組：串并轉換BPFBPF2sinCtcosCt2sinCtcosCt載波提取LPF取樣LPF取樣并串轉換( )u t( )u tIQIQu u u uIuIuQuPMu調制：消除干擾解調：決定邏輯電平Qu優(yōu)點：碼元寬度 可靠性若碼元寬度不變，則碼率多相調制一般用軟件實現( )u t( )Iu t( )QutI Q 分解1 10 10 0 1 01 1 1 010100110111000IQu uIQu uIQu u兩位一組：調制：串 / 并絕對碼相對碼單極性雙極性絕對碼相對碼單極性

9、雙極性BPFBPF2sinCtcosCt( )PMutABABABDC解調：LPFLPF2sinCtcosCt( )PMut取樣相對碼絕對碼取樣相對碼絕對碼并串ABABABDC（）4DPSK正交振幅調制 QAM（正交：指 sin、cos 調制方式）雙重數字調制：用載波的不同振幅、相位表示不同信息。 8QAM： 把每 3bits 數字信息分為一組AB 2bits 決定相位 C 1bit 決定振幅A sinCtB cosCt1 1 10 1 10 0 11 0 1ABC0100001101008QAM 星座圖（相位正交）正交振幅調制（QAM）相位01350135045045幅度 雙極性信號調制：串

10、/并二進制數 ABC D / A二進 / 四進 D / A二進/四進ABC2sinCt8 QAMcosCt= ACsin + BCcosCCtt幅度符號 ACBC8 QAM解調：載波提取2sinCtcosCtA / D四進/二進A / D四進/二進并/串二進制數ABCABCLPFLPFACBCC 16QAM星座圖每 4-bits 為一組：ABCDABC表示相位D 表示振幅00000000 0 45 90 135 180135 90 4513時頻調制 TFSK 時頻調制 TFSK 對多個頻率出現次序進行編碼來表示數字信息。1T2T1T2TAfBfBfAf10數字信息時段1T2T10AfBfBfA

11、f二時二頻調制編碼：數字信息時段1T2T0001AfBf3T4TDfCfDfCf1110DfCfAfBfAfBfDfCfAfBf四時四頻調制編碼：時頻相調制 TFPSK 時頻相調制 TFPSK 對多個頻率、相位出現順序進行編碼來表示數字信息。 二頻二相調制編碼：數字信息頻 相AfBfBfAf0001111000 還有許多數字調制方式： 交錯四相調制 SQPSK 最小頻移鍵控 MSK 幅相復合調制 AMIPM 格形編碼調制 TCM 用模擬信號調制脈沖載波幅度：PAM寬度：PDM位置：PPM調制信號：模擬信號載 波：脈沖脈沖幅度調制 PAM：相當于模擬調制信號采樣PAM 信號可直接在導線中傳輸，若在空間傳輸，須二次調制： PAM / AM系統(tǒng)：還有 PAM / FM、PAM / PMLPFPAM采樣窄脈沖cosCtcosCt( )Vt( )Vt脈沖調制PCM：用二進編碼表示采樣值： 采樣：模擬信號振幅被等時間間隔采樣成離散序列（采樣定理）； 量化：把振幅采樣值量化成量化電平（量化誤差）； 編碼：將量化電平編碼成二進碼。為減小量化噪聲影響，希望小幅度信號的量化單位較小，故采用了 “壓縮擴張” 技術。發(fā)：對數壓縮變換采樣 量化 編碼A / D加密PSK(