通信原理第7章數字帶通傳輸系統(tǒng)

第7章數字帶通傳輸系統(tǒng)概述數字調制：數字基帶信號變換為數字帶通信號（已調信號）的過程。數字帶通傳輸系統(tǒng)：包括調制和解調過程的數字傳輸系統(tǒng)。數字調制技術的兩種方法利用模擬調制的方法去實現(xiàn)數字式調制；通過開關鍵控載波，通常稱為鍵控法?；炬I控方式：振幅鍵控、頻移鍵控、相移鍵控數字調制：二進制調制和多進制調制。第7章數字帶通傳輸系統(tǒng)7.1二進制數字調制原理7.1.1二進制振幅鍵控(2ASK）基本原理“通-斷鍵控(OOK)”信號表達式

第7章數字帶通傳輸系統(tǒng)2ASK信號的一般表達式Ts－碼元持續(xù)時間；g(t)－基帶脈沖－高度為1，寬度為Ts的矩形脈沖；第7章數字帶通傳輸系統(tǒng)2ASK信號產生方法模擬調制法（相乘器法）鍵控法第7章數字帶通傳輸系統(tǒng)2ASK信號解調方法

相干解調(同步檢測法)非相干解調(包絡檢波法)第7章數字帶通傳輸系統(tǒng)非相干解調過程的時間波形

第7章數字帶通傳輸系統(tǒng)功率譜密度由6.1.2節(jié)第7章數字帶通傳輸系統(tǒng)

當概率P=1/2，第7章數字帶通傳輸系統(tǒng)結論：

2ASK信號的功率譜由連續(xù)譜和離散譜兩部分組成；連續(xù)譜取決于g(t)經線性調制后的雙邊帶譜；離散譜由載波分量確定。2ASK信號的帶寬：（fs=1/Ts），2SK信號的傳輸帶寬是基帶信號帶寬的兩倍，是碼元速率的兩倍。第7章數字帶通傳輸系統(tǒng)7.1.2二進制頻移鍵控（2FSK）基本原理表達式：

n和n分別是第n個信號碼元（1或0）的初始相位，通常令其為零。第7章數字帶通傳輸系統(tǒng)典型波形：一個2FSK信號是兩個不同載頻的2ASK信號疊加。第7章數字帶通傳輸系統(tǒng)時域表達式（n和n為零）第7章數字帶通傳輸系統(tǒng)2FSK信號的產生方法

模擬調頻電路：相鄰碼元之間的相位連續(xù)變化。鍵控法：相鄰碼元之間的相位不一定連續(xù)。第7章數字帶通傳輸系統(tǒng)2FSK信號的解調方法非相干解調第7章數字帶通傳輸系統(tǒng)相干解調其他解調方法：鑒頻法、差分檢測法、過零檢測法等。第7章數字帶通傳輸系統(tǒng)過零檢測法的原理方框圖及各點時間波形

第7章數字帶通傳輸系統(tǒng)功率譜密度（相位不連續(xù)）

令概率P=?，將2ASK信號頻譜中的fc分別替換為f1和f2，代入上式，得到：第7章數字帶通傳輸系統(tǒng)第7章數字帶通傳輸系統(tǒng)結論：相位不連續(xù)2FSK信號的功率譜由連續(xù)譜和離散譜組成。連續(xù)譜的形狀隨著兩個載頻之差的大小而變化，若|f1–f2|<fs，在fc處出現(xiàn)單峰；若|f1–f2|>fs，出現(xiàn)雙峰；帶寬：

其中，fs=1/Ts為基帶信號的帶寬。第7章數字帶通傳輸系統(tǒng)7.1.3二進制相移鍵控（2PSK）2PSK信號的一般表達式：

當第7章數字帶通傳輸系統(tǒng)二進制絕對相移方式：發(fā)“0”碼，an取+1，e2PSK取0相位；發(fā)“1”碼，an取-1，e2PSK取π相位。典型波形第7章數字帶通傳輸系統(tǒng)2PSK信號的調制器原理方框圖模擬調制的方法

鍵控法

第7章數字帶通傳輸系統(tǒng)2PSK信號的解調器原理方框圖和波形圖：第7章數字帶通傳輸系統(tǒng)存在問題：

“倒π”現(xiàn)象（“反相工作”）：由于2PSK信號的載波恢復過程中存在著的相位模糊，即恢復的本地載波與所需的相干載波可能同相，也可能反相，這種相位關系的不確定性將會造成解調出的數字基帶信號與發(fā)送的數字基帶信號正好相反，即“1”變?yōu)椤?”，“0”變?yōu)椤?”，判決器輸出數字信號全部出錯。隨機信號碼元序列中信號波形有可能出現(xiàn)長時間連續(xù)的正弦波形，致使在接收端無法辨認信號碼元的起止時刻。一般采用差分相移鍵控（DPSK）。第7章數字帶通傳輸系統(tǒng)功率譜密度由6.1.2節(jié)知，雙極性的全占空矩形隨機脈沖序列的功率譜密度第7章數字帶通傳輸系統(tǒng)

若P=1/2，矩形脈沖的頻譜

2PSK信號的功率譜密度第7章數字帶通傳輸系統(tǒng)功率譜密度曲線結論：二進制相移鍵控信號的頻譜特性與2ASK的相似，帶寬是基帶信號帶寬的兩倍。區(qū)別僅在于當P=1/2時，無離散譜（即載波分量）。第7章數字帶通傳輸系統(tǒng)7.1.4二進制差分相移鍵控（2DPSK）2DPSK原理利用前后相鄰碼元的載波相對相位變化傳遞數字信息，又稱相對相移鍵控。為當前碼元與前一碼元的載波相位差第7章數字帶通傳輸系統(tǒng)第7章數字帶通傳輸系統(tǒng)2DPSK信號的矢量圖B方式：相鄰碼元必有相位突跳。接收端檢測此相位突跳就能確定每個碼元的起止時刻。(a)A方式(b)B方式第7章數字帶通傳輸系統(tǒng)2DPSK信號的產生方法

方法：先把絕對碼變換成相對碼（差分碼），然后進行絕對調相。第7章數字帶通傳輸系統(tǒng)2DPSK信號調制器原理方框圖

差分編碼（碼變換）:差分譯碼（碼反變換）:an為絕對碼，bn為差分碼第7章數字帶通傳輸系統(tǒng)相干解調法

第7章數字帶通傳輸系統(tǒng)差分相干解調(相位比較）法第7章數字帶通傳輸系統(tǒng)2DPSK系統(tǒng)是一種實用的數字調相系統(tǒng)，但抗加性白噪聲性能比2PSK要差。功率譜密度

2DPSK信號和2PSK信號的功率譜密度完全一樣。與2ASK相同，是碼元速率的兩倍。第7章數字帶通傳輸系統(tǒng)7.2二進制數字調制系統(tǒng)的抗噪聲性能概述抗噪聲性能：指系統(tǒng)克服加性噪聲影響的能力，即求誤碼率。分析條件：假設信道特性是恒參信道，在信號頻帶范圍內具有理想矩形的傳輸特性；信道噪聲為加性高斯白噪聲。噪聲只對信號的接收影響，分析系統(tǒng)性能在接收端進行。第7章數字帶通傳輸系統(tǒng)7.2.1二進制振幅鍵控(2ASK)系統(tǒng)的抗噪聲性能同步檢測法的系統(tǒng)性能分析模型第7章數字帶通傳輸系統(tǒng)計算：設在碼元持續(xù)時間Ts內，發(fā)送端輸出

接收端輸入

ui(t)為uT(t)經信道傳輸后的波形。ni(t)是均值為0的加性高斯白噪聲。第7章數字帶通傳輸系統(tǒng)假定信號經信道傳輸后只受到固定衰減，未產生失真（信道傳輸系數取為K)，a=AK接收端帶通濾波器具有理想矩形傳輸特性

n(t)是高斯白噪聲ni(t)經過帶通濾波器的輸出噪聲。第7章數字帶通傳輸系統(tǒng)由于有抽樣判決器輸入端：

x(t)也是一個高斯隨機過程，均值分別為a（發(fā)“1”）和0（發(fā)“0”），方差等于n2。第7章數字帶通傳輸系統(tǒng)設第k個符號的抽樣時刻為kTs，發(fā)送“1”時，x的一維概率密度函數發(fā)送“0”時，x的一維概率密度函數第7章數字帶通傳輸系統(tǒng)f1(x)和f0(x)的曲線若取判決門限為b，判決規(guī)則x>b時，判為“1”;x

b時，判為“0”第7章數字帶通傳輸系統(tǒng)發(fā)送“1”時，錯誤接收為“0”的概率是抽樣值x小于或等于b的概率：

發(fā)送“0”時，錯誤接收為“1”的概率是抽樣值x大于b的概率：設發(fā)“1”的概率P(1)，發(fā)“0”的概率P(0)，2ASK同步檢測系統(tǒng)的總誤碼率

表明，系統(tǒng)的誤碼率Pe與判決門限b的選擇相關。最佳門限曲線求解b*時為最佳判決門限

第7章數字帶通傳輸系統(tǒng)第7章數字帶通傳輸系統(tǒng)公式求解 將f1(x)和f0(x)代入第7章數字帶通傳輸系統(tǒng)若發(fā)送“1”和“0”的概率相等，最佳判決門限b*=a/2。

為解調器輸入端的信噪比

當r>>1，大信噪比第7章數字帶通傳輸系統(tǒng)包絡檢波法的系統(tǒng)性能分析模型：將（相乘-低通）替換為包絡檢波器（整流-低通）計算發(fā)送“1”符號，包絡檢波器的輸出波形發(fā)送“0”符號，包絡檢波器的輸出波形第7章數字帶通傳輸系統(tǒng)發(fā)“1”時的抽樣值是廣義瑞利型隨機變量；發(fā)“0”時的抽樣值是瑞利型隨機變量，一維概率密度函數

n2為窄帶高斯噪聲n(t)的方差。第7章數字帶通傳輸系統(tǒng)

判決門限為b，判決規(guī)則

抽樣值V>b時，判為“1” 抽樣值V<b時，判為“0”

發(fā)送“1”時錯判為“0”的概率

積分值可用MarcumQ函數計算，MarcumQ函數的定義:第7章數字帶通傳輸系統(tǒng)令

P(0/1)公式用MarcumQ函數表示

r=a2/n2為信號噪聲功率比；

b0=b/n

為歸一化門限值。第7章數字帶通傳輸系統(tǒng)發(fā)送“0”時錯判為“1”的概率系統(tǒng)總誤碼率當P(1)=P(0)時第7章數字帶通傳輸系統(tǒng)表明：包絡檢波法的系統(tǒng)誤碼率取決于信噪比r和歸一化門限值b0。其中b0*為歸一化最佳判決門限值。第7章數字帶通傳輸系統(tǒng)最佳門限

當P(1)=P(0)時

由f1(V)和f0(V)和上式，可推出—超越方程第7章數字帶通傳輸系統(tǒng)近似解歸一化最佳門限值b0*結論：對于任意的信噪比r，b0*介于21/2和(r/2)1/2之間。第7章數字帶通傳輸系統(tǒng)實際中，系統(tǒng)工作在大信噪比，最佳門限取系統(tǒng)的總誤碼率當r

結論：在相同的信噪比條件下，同步檢測法的抗噪聲性能優(yōu)于包絡檢波法，但在大信噪比時，兩者性能相差不大。包絡檢波法不需要相干載波，設備比較簡單。包絡檢波法存在門限效應，同步檢測法無門限效應。第7章數字帶通傳輸系統(tǒng)[例7.2.1]設有一2ASK信號傳輸系統(tǒng)，其碼元速率為RB=4.8106波特，發(fā)“1”和發(fā)“0”的概率相等，接收端分別采用同步檢測法和包絡檢波法解調。已知接收端輸入信號的幅度a=1mV，信道中加性高斯白噪聲的單邊功率譜密度n0=210-15W/Hz。試求(1)同步檢測法解調時系統(tǒng)的誤碼率；(2)包絡檢波法解調時系統(tǒng)的誤碼率?！窘狻?1)接收端帶通濾波器 帶通濾波器輸出噪聲平均功率第7章數字帶通傳輸系統(tǒng)

同步檢測法解調時系統(tǒng)的誤碼率

包絡檢波法解調時系統(tǒng)的誤碼率

結論：對大信噪比，包絡檢波法解調性能接近同步檢測法解調性能。第7章數字帶通傳輸系統(tǒng)7.2.2二進制頻移鍵控(2FSK)系統(tǒng)的抗噪聲性能同步檢測法的系統(tǒng)性能分析模型

第7章數字帶通傳輸系統(tǒng)分析計算 設“1”符號載波頻率1，“0”符號載波頻率2，在碼元持續(xù)時間Ts內，發(fā)送端的2FSK信號 其中第7章數字帶通傳輸系統(tǒng)

在時間(0,Ts)內，接收端的輸入合成波形

即

ni(t)為加性高斯白噪聲，其均值為0。第7章數字帶通傳輸系統(tǒng)

接收端上下支路兩個帶通濾波器的輸出波形

其中，n1(t)和n2(t)分別為窄帶高斯噪聲，其均值同為0，方差同為n2，中心頻率不同。第7章數字帶通傳輸系統(tǒng)

設在(0,Ts)內發(fā)送“1”符號（對應1），上下支路兩個帶通濾波器的輸出波形

經相干解調后，抽樣判決器輸入波形

上支路

下支路 其中，a為信號成分，n1c(t)和n2c(t)均為低通型高斯噪聲，其均值為零，方差為n2。第7章數字帶通傳輸系統(tǒng)

x1(t)和x2(t)抽樣值的一維概率密度函數

當x1(t)的抽樣值x1小于x2(t)的抽樣值x2時，判決器將“1”判為“0”

其中，z=x1–x2，z均值為a，方差為z2=2n2是高斯型隨機變量，z的一維概率密度函數：第7章數字帶通傳輸系統(tǒng)

同理發(fā)送“0”錯判為“1”的概率

總誤碼率:

大信噪比:第7章數字帶通傳輸系統(tǒng)包絡檢波法的系統(tǒng)性能

分析模型第7章數字帶通傳輸系統(tǒng)分析計算

兩路包絡檢波器的輸出上支路：下支路：

V1(t)的抽樣值V1服從廣義瑞利分布，V2(t)的抽樣值V2服從瑞利分布。其一維概率密度函數第7章數字帶通傳輸系統(tǒng)發(fā)送“1”時，若V1小于V2，則發(fā)生判決錯誤。錯誤概率

令第7章數字帶通傳輸系統(tǒng)

根據MarcumQ函數的性質 同理求得發(fā)送“0”時判為“1”的錯誤概率

總誤碼率：第7章數字帶通傳輸系統(tǒng)結論在大信噪比條件下，2FSK信號包絡檢波時的系統(tǒng)性能與同步檢測時的性能相差不大，但同步檢測法的設備卻復雜得多。因此，在滿足信噪比要求的場合，多采用包絡檢波法。第7章數字帶通傳輸系統(tǒng)[例7.2.2]采用2FSK方式在等效帶寬為2400Hz的傳輸信道上傳輸二進制數字。2FSK信號的頻率分別為f1=980Hz，f2=1580Hz，碼元速率RB=300B。接收端輸入（即信道輸出端）的信噪比為6dB。試求：（1）2FSK信號的帶寬；（2）包絡檢波法解調時系統(tǒng)的誤碼率；（3）同步檢測法解調時系統(tǒng)的誤碼率。【解】（1）（2）由于FSK接收系統(tǒng)中上、下支路帶通濾波器的帶寬近似為第7章數字帶通傳輸系統(tǒng)

僅是信道等效帶寬（2400Hz）的1/4，噪聲功率也減小了1/4，帶通濾波器輸出端的信噪比比輸入信噪比提高了4倍。又由于接收端輸入信噪比為6dB，即4倍，故帶通濾波器輸出端的信噪比包絡檢波法解調時系統(tǒng)的誤碼率（3）同步檢測法解調時系統(tǒng)的誤碼率第7章數字帶通傳輸系統(tǒng)7.2.3二進制相移鍵控(2PSK)和二進制差分相移鍵控(2DPSK)系統(tǒng)的抗噪聲性能信號表達式2PSK或2DPSK，在碼元持續(xù)時間Ts內其中說明：sT(t)代表2PSK信號時，為原始數字信息（絕對碼）；sT(t)代表2DPSK信號時，為相對碼。第7章數字帶通傳輸系統(tǒng)2PSK相干解調系統(tǒng)性能

分析模型分析計算：接收端帶通濾波器輸出波形

經過相干解調后，送入抽樣判決器的輸入波形第7章數字帶通傳輸系統(tǒng)x(t)的一維概率密度函數

在發(fā)送“1”符號和發(fā)送“0”符號概率相等時，最佳判決門限b*=0。發(fā)“1”而錯判為“0”的概率

發(fā)送“0”而錯判為“1”的概率第7章數字帶通傳輸系統(tǒng)2PSK信號相干解調時系統(tǒng)的總誤碼率

在大信噪比條件下第7章數字帶通傳輸系統(tǒng)2DPSK信號相干解調系統(tǒng)性能分析模型：相干解調法2DPSK的相干解調法，又稱極性比較-碼反變換法，總誤碼率需在2PSK信號相干解調誤碼率基礎上考慮碼反變換器對誤碼率的影響。第7章數字帶通傳輸系統(tǒng)簡化模型：碼反變換器對誤碼的影響第7章數字帶通傳輸系統(tǒng)誤碼率

令Pn表示一串n（1,2,3,…）個碼元連續(xù)出錯的概率，碼變換器輸出的誤碼率

Pn是“n個碼元同時出錯，而其兩端都有1個碼元不錯”事件的概率。

………………代入上式第7章數字帶通傳輸系統(tǒng)

因為

若Pe很小，則有Pe/Pe2 若Pe很大，即Pe

1/2，則有Pe/Pe1

說明：反變換器總是使誤碼率增加，增加的系數在1~2之間變化。2DPSK信號的系統(tǒng)誤碼率當Pe<<1時第7章數字帶通傳輸系統(tǒng)2DPSK信號差分相干解調系統(tǒng)性能分析模型第7章數字帶通傳輸系統(tǒng)

分析計算：假設當前發(fā)送的是“1”，且令前一個碼元也是“1”

其中n1(t)和n2(t)為窄帶高斯噪聲，且相互獨立。

經過低通濾波器及抽樣后的樣值第7章數字帶通傳輸系統(tǒng)判決規(guī)則：若x>0，則判為“1”——正確接收 若x<0，則判為“0”——錯誤接收將“1”錯判為“0”的錯誤概率利用恒等式令誤碼率第7章數字帶通傳輸系統(tǒng)

令

化簡

其中，n1c+n2c，n1s+n2s、n1c-n2c、n1s-n2s都是零均值，方差為2n2的高斯隨機變量。

由隨機信號分析理論可知，R1的一維分布服從廣義瑞利分布，R2的一維分布服從瑞利分布第7章數字帶通傳輸系統(tǒng)同理，可以求得將“0”錯判為“1”的概率總誤碼率

第7章數字帶通傳輸系統(tǒng)[例7.2.3]假設采用2DPSK方式在微波線路上傳送二進制數字信息。已知碼元速率RB=106B，信道中加性高斯白噪聲的單邊功率譜密度n0=210-10W/Hz。誤碼率不大于10-4，試求(1)采用差分相干解調時，接收機輸入端所需的信號功率；(2)采用相干解調-碼反變換時，接收機輸入端的信號功率?！窘狻?1)接收端帶通濾波器的帶寬 輸出的噪聲功率

2DPSK采用差分相干接收的誤碼率第7章數字帶通傳輸系統(tǒng)

求解可得 接收機輸入端的信號功率 （2）對于相干解調-碼反變換的2DPSK系統(tǒng)：

查誤差函數表 接收機輸入端的信號功率

7.3二進制數字調制系統(tǒng)的性能比較誤碼率2DPSK2PSK2FSK2ASK非相干解調相干解調第7章數字帶通傳輸系統(tǒng)第7章數字帶通傳輸系統(tǒng)誤碼率曲線第7章數字帶通傳輸系統(tǒng)頻帶寬度2ASK系統(tǒng)和2PSK(2DPSK)系統(tǒng)的頻帶寬度

2FSK系統(tǒng)的頻帶寬度第7章數字帶通傳輸系統(tǒng)對信道特性變化的敏感性2FSK系統(tǒng)，判決器是根據上下兩個支路解調輸出樣值的大小來作出判決，不需要人為地設置判決門限，對信道的變化不敏感。2PSK系統(tǒng)，判決器的最佳判決門限為零，與接收機輸入信號的幅度無關。接收機總能保持工作在最佳判決門限狀態(tài)。2ASK系統(tǒng)，判決器的最佳判決門限與接收機輸入信號的幅度有關，對信道特性變化敏感，性能最差。第7章數字帶通傳輸系統(tǒng)7.4多進制數字調制原理概述提高頻帶利用率的最有效辦法是使一個碼元傳輸多個比特的信息。誤碼率取決于信噪比r 可改為碼元能量E和噪聲單邊功率譜密度n0之比：第7章數字帶通傳輸系統(tǒng)設多進制碼元的進制數為M，碼元能量為E，一個碼元中包含信息k比特，k=log2

M，若碼元能量E平均分配給每個比特，每比特的能量Eb等于E/k。研究不同M值下的錯誤率時，適合用rb為單位來比較不同體制的性能優(yōu)略。7.4.1多進制振幅鍵控(MASK)概述多進制振幅鍵控又稱多電平調制優(yōu)點：MASK信號的帶寬和2ASK信號的帶寬相同，單位頻帶的信息傳輸速率高，即頻帶利用率高。第7章數字帶通傳輸系統(tǒng)第7章數字帶通傳輸系統(tǒng)舉例基帶信號是多進制單極性不歸零脈沖

(b)MASK信號(a)基帶多電平單極性不歸零信號0010110101011110000t0t0101101010111100第7章數字帶通傳輸系統(tǒng)基帶信號是多進制雙極性不歸零脈沖

二進制抑制載波雙邊帶信號就是2PSK信號。

0101101010111100000t(c)基帶多電平雙極性不歸零信號00000t01011010101111(d)抑制載波MASK信號第7章數字帶通傳輸系統(tǒng)7.4.2多進制頻移鍵控(MFSK)4FSK信號波形舉例

f3f1f2f4TTTTtf1f2f3f400011011MFSK信號的帶寬：B=fM-f1+f

其中，f1

－最低載頻，fM

－最高載頻，f

－單個碼元的帶寬第7章數字帶通傳輸系統(tǒng)MFSK非相干解調器的原理方框圖

V1(t)抽樣判決帶通濾波f1包絡檢波帶通濾波fM包絡檢波輸入輸出VM(t)定時脈沖帶通濾波f2包絡檢波........第7章數字帶通傳輸系統(tǒng)7.4.3多進制相移鍵控(MPSK)基本原理A－常數k

－

一組間隔均勻的受調制相位一般M=2K，K為二進制位數（整數），例M＝8，k

∈[0,π/4,π/2,3π/4,π,5π/4,3π/2,7π/4],K=3第7章數字帶通傳輸系統(tǒng)當1=0時，能夠正確接收的相位范圍在/8內。對于多進制PSK信號，不能簡單地采用一個相干載波進行相干解調，會存在模糊，需要用兩個正交的相干載波解調。

圖7-348PSK信號相位K=3第7章數字帶通傳輸系統(tǒng)說明：sk(t)是由正弦和余弦兩個正交分量合成的信號，ak2+bk2

=1。帶寬和MASK信號的帶寬相同。本節(jié)主要以M=4為例，對4PSK作分析。第7章數字帶通傳輸系統(tǒng)正交相移鍵控(QPSK)4PSK常稱為正交相移鍵控(QPSK)格雷(Gray)碼4PSK信號每個碼元含有2比特的信息，用ab代表這兩個比特。ab和相位k之間的關系按格雷碼的規(guī)律安排。abk0090010112701018001001011參考相位圖QPSK矢量圖第7章數字帶通傳輸系統(tǒng)格雷碼的優(yōu)點：相鄰相位所代表的兩個比特只有一位不同，僅造成一個比特誤碼的概率最大。多位格雷碼（反射碼）的編碼規(guī)則：序號格雷碼二進碼0 0000 00001 0001 00012 0011 001030010 001140110 010050111 010160101 011070100 011181100 100091101 1001101111 1010111110 1011121010 1100131011 1101141001 1110151000 1111第7章數字帶通傳輸系統(tǒng)碼元相位關系當碼元中包含整數個載波周期時，初始相位相同的相鄰碼元的波形和瞬時相位才是連續(xù)的；若每個碼元中的載波周期數不是整數，即使初始相位相同，波形和瞬時相位也可能不連續(xù)，或者波形連續(xù)而相位不連續(xù)；碼元邊界，當相位不連續(xù)時，信號的頻譜將展寬，包絡出現(xiàn)起伏。通常假定碼元中包含整數個載波周期，即PSK信號的初始相位相同，碼元邊界的瞬時相位一定連續(xù)。第7章數字帶通傳輸系統(tǒng)QPSK調制相乘電路法-sin0t相干載波產生相乘電路相乘電路/2相移串/并變換相加電路cos0tA(t)s(t)圖7-37第一種QPSK信號產生方法ab01110010a(1)a(0)b(1)b(0)圖7－39QPSK信號矢量圖第7章數字帶通傳輸系統(tǒng)碼元串并變換：012345(a)輸入基帶碼元t024(b)并行支路a碼元t135(c)并行支路b碼元t碼型變換：二進制信號碼元“0”和“1變換成不歸零雙極性矩形脈沖：二進制碼元“1”雙極性脈沖“+1”；二進制碼元“0”雙極性脈沖“-1”。第7章數字帶通傳輸系統(tǒng)選擇法

串/并變換相位選擇帶通濾波4相載波產生器1432aba1001b1100a路調制器輸出b路調制器輸出合成相位0o90o45o180o90o135o180o270o225o0o90o315oQPSK信號相位編碼邏輯關系第7章數字帶通傳輸系統(tǒng)QPSK解調用兩路正交的載波解調，分離兩路正交的2PSK信號。解調后的兩路并行碼元a和b，經并/串變換后輸出。載波提取相乘低通抽判/2相乘低通抽判并/串A(t)s(t)abcos0t-sin0t定時提取第7章數字帶通傳輸系統(tǒng)偏置QPSK(OQPSK)QPSK體制的缺點：相鄰碼元最大相位差達到180°，在頻帶受限的系統(tǒng)中會引起信號包絡的很大起伏。偏置QPSK的改進：為減小相位突變，將兩個正交分量的兩個比特a和b在時間上錯開半個碼元，使之不可能同時改變。相鄰碼元相位差的最大值僅為90°，減小信號振幅的起伏。OQPSK和QPSK的唯一區(qū)別在于：對于QPSK，兩個比特a和b的持續(xù)時間原則上可以不同；而對于OQPSK，a和b的持續(xù)時間必須相同。abk00900101127010180第7章數字帶通傳輸系統(tǒng)OQPSK信號的波形與QPSK信號波形的比較

a1a3a5a7a2a6a4a8a2a4a1a3a5a7a6a8第7章數字帶通傳輸系統(tǒng)/4相移QPSK

4相移QPSK信號是由兩個相差4的QPSK星座圖交替產生的，是一個4進制信號：當前碼元的相位相對于前一碼元的相位改變45°或135°。例如，若連續(xù)輸入“11111111…”，則信號碼元相位為“45904590…”優(yōu)點：相鄰碼元間總有相位改變、最大相移為135°，比QPSK的最大相移小。45°1110(a)星座圖之一 (b)星座圖之二010011010010第7章數字帶通傳輸系統(tǒng)7.4.4多進制差分相移鍵控(MDPSK)基本原理把MPSK信號用的參考相位當作是前一碼元的相位，把k當作是相對于前一碼元相位的相移。4進制DPSK又稱QDPSK。編碼方式：abkA方式B方式0090135010451127031510180225第7章數字帶通傳輸系統(tǒng)產生方法第一種方法abcd碼變換相加電路s(t)圖7-43第一種QDPSK信號產生方法A(t)串/并變換-/4載波產生相乘電路相乘電路/4第7章數字帶通傳輸系統(tǒng)碼變換器：輸入ab和輸出cd間的16種可能關系(A方式)：當前輸入的一對碼元及要求的相對相移前一時刻經過碼變換后的一對碼元及所產生的相位當前時刻應當給出的變換后一對碼元和相位ak

bkkck-1

dk-1k-1ck

dkk009000011110900270180100111101809002700100001111090027018001111000900270180112700001111090027018011100001027018090101800001111090027018010000111270180900第7章數字帶通傳輸系統(tǒng)碼變換器電路二進制碼元“0”和“1”與相乘電路輸入電壓關系：

二進制碼元“0”“＋1” 二進制碼元“1”“－1”第二種方法： 與QPSK信號選擇法原理相同，只是在串/并變換后面增加“碼變換器”。只讀存儲器TTakbkckdkdk-1ck-1第7章數字帶通傳輸系統(tǒng)解調方法：極性比較法、相位比較法。極性比較法原理方框圖（A方式）bacdA(t)-/4相乘電路相乘電路/4s(t)低通濾波低通濾波抽樣判決抽樣判決并/串變換逆碼變換定時提取載波提取第7章數字帶通傳輸系統(tǒng)相干解調過程設第k個接收碼元：

相干載波：上支路：

下支路：信號和載波相乘：上支路：

下支路：第7章數字帶通傳輸系統(tǒng)

低通濾波：上支路：

下支路：判決規(guī)則

“＋”二進制碼元“0” “－”二進制碼元“1”

信號碼元相位k上支路輸出下支路輸出判決器輸出cd090180270＋－－＋＋＋－－01100011前一時刻輸入的一對碼元當前時刻輸入的一對碼元當前時刻應當給出的逆變換后的一對碼元ck-1dk-1ck

dkakbk000011011000110110010011011010010011110011011011001001100011011001101100逆碼變換器第7章數字帶通傳輸系統(tǒng)(1)當 時

(2)當時說明：根據前一時刻碼元ck-1和dk-1之間的關系不同，逆碼變換的規(guī)則不同。第7章數字帶通傳輸系統(tǒng)逆碼變換器原理方框圖