PAGE86.4各種二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的比較以上我們分別討論了三種二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的幾種主要性能，比如系統(tǒng)的傳輸帶寬、頻帶利用率、調(diào)制解調(diào)方式與誤碼率等。下面針對(duì)這幾個(gè)方面的性能做一個(gè)簡(jiǎn)單的比較。6.4.1傳輸帶寬和頻帶利用率1.傳輸帶寬在碼元速率相同的情況下，2ASK、2PSK和2DPSK占據(jù)的頻帶比2FSK窄，均為，而2FSK的帶寬為，因此如果信道帶寬緊張就不應(yīng)考慮使用2FSK方式。2.頻帶利用率2ASK、2PSK和2DPSK的頻帶利用率，而對(duì)于2FSK，。可見2PSK和2ASK的頻帶利用率高，系統(tǒng)有效性好；相位離散的2FSK的頻帶利用率比其他的低。故系統(tǒng)有效性差。6.4.2誤碼率二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制方式在不同接收情況下的誤碼率見表6.4.表6.4.1從表中可見：·在每一對(duì)采用相干解調(diào)和非相干解調(diào)的鍵控系統(tǒng)中，相干解調(diào)方式略優(yōu)于非相干解調(diào)方式。·三種相干（或非相干）方式之間，在抗加性高斯白噪聲方面，相干2PSK最好，2FSK次之，2ASK最差?！?duì)于相干解調(diào)，當(dāng)時(shí)，2ASK、2FSK和2PSK系統(tǒng)誤碼率分別為(6.4.(6.4.(6.4.6.5多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)1.概念多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制（可以理解為）是利用多進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)去調(diào)制連續(xù)載波。2.分類多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制分為多進(jìn)制數(shù)字幅度調(diào)制、多進(jìn)制數(shù)字頻率調(diào)制以及多進(jìn)制數(shù)字相位調(diào)制等三種基本方式。3.多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的特點(diǎn)(1)在碼元傳輸速率相同時(shí)，多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的信息傳輸速率高于二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)（是二進(jìn)制的倍）。(2)在相同信息傳輸速率下，多進(jìn)制數(shù)字幅度調(diào)制和相位調(diào)制系統(tǒng)的有效性指標(biāo)（頻帶利用率）優(yōu)于二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)（是二進(jìn)制的倍）?；蛘哒f(shuō)前者的信號(hào)有效傳輸帶寬窄（是后者的）。(3)在相同的噪聲干擾下，多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)低于二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)。6.5.1多進(jìn)制幅度調(diào)制原理一、多進(jìn)制幅度調(diào)制（MASK）信號(hào)及其帶寬1.MASK信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式MASK又稱為多電平調(diào)制。MASK信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式可由2ASK信號(hào)（通斷鍵控OOK）推廣而得，即(6.5式中，是一個(gè)多進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)（M進(jìn)制的隨機(jī)脈沖序列）。2.MASK信號(hào)波形當(dāng)數(shù)字基帶信號(hào)是進(jìn)制單極性不歸零脈沖序列時(shí)，幅度值的取值為且有，。在圖6.5.33322000111（b）（a）二進(jìn)制消息01111000010010110001圖6.3.抑制載波MASK信號(hào)波形若數(shù)字基帶信號(hào)是進(jìn)制雙極性不歸零脈沖序列，即式(6.5.1)中為。此時(shí)的MASK信號(hào)是振幅鍵控和相移鍵控結(jié)合的已調(diào)信號(hào)，稱為抑制載波MASK信號(hào)（又稱為抑制載波雙邊帶調(diào)幅信號(hào)）+1+1+3+3+3+1-1-3-3+1-1（b）（a）二進(jìn)制消息01111000010010110001圖6.54.矩形脈沖的持續(xù)時(shí)間為，設(shè)二進(jìn)制碼元持續(xù)時(shí)間為，進(jìn)制數(shù)（或），則有(6.55.MASK信號(hào)的功率譜密度與信號(hào)帶寬一個(gè)MASK信號(hào)能夠看成是由時(shí)間上不重疊的M個(gè)不同振幅值的2ASK信號(hào)疊加而成。于是我們得到：MASK信號(hào)的功率譜密度便是這M個(gè)2ASK信號(hào)的功率譜密度之和（迭加后的譜結(jié)構(gòu)是很復(fù)雜的）。因此，MASK信號(hào)帶寬為(6.5其中，是多進(jìn)制碼元速率，仍為二進(jìn)制碼元速率，兩者的關(guān)系為?？梢?，MASK信號(hào)帶寬是2ASK的。6.MASK系統(tǒng)的頻帶利用率(6.5.與2ASK系統(tǒng)相同。而(6.5.高于2ASK系統(tǒng)，是二進(jìn)制的倍。6.5.2多進(jìn)制頻率調(diào)制原理多進(jìn)制數(shù)字頻率調(diào)制（MFSK）基本上是2FSK方式的推廣，它是用多個(gè)頻率的載波分別代表不同的數(shù)字信息。1.MFSK信號(hào)的產(chǎn)生方法MFSK調(diào)制器原理方框圖如圖6.5.3所示。圖中：①串/并變換器將輸入的二進(jìn)制序列變換成路并行序列，并行碼的碼元間隔為(6.5.6)②譯碼邏輯電路實(shí)現(xiàn)運(yùn)算（串/并變換器和譯碼邏輯電路共同完成二/M變換）的同時(shí)打開對(duì)應(yīng)的門電路，讓與該門電路對(duì)應(yīng)的載波發(fā)送出去，經(jīng)相加器組合成MFSK的波形。輸入輸入1212串/并變換邏輯電路門電路門電路門電路相加器圖6.5.3產(chǎn)生MFSK信號(hào)的原理框圖2.MFSK信號(hào)的功率譜密度與2FSK信號(hào)相同，可將MFSK信號(hào)等效為個(gè)2ASK信號(hào)相加，它的相鄰載波頻率間隔應(yīng)大于進(jìn)制碼元速率的二倍，否則接收端的帶通濾波器無(wú)法將各個(gè)2ASK信號(hào)分離開。由此可知MFSK信號(hào)的功率譜密度示意圖由圖6.5.4所示。圖6.5.4MFSK信號(hào)的功率譜密度3.MFSK信號(hào)帶寬由圖可知，MFSK信號(hào)的帶寬為(6.5.7)其中為最高頻率，為最低頻率，。若相鄰載頻之差等于，即相鄰頻率的功率譜主瓣剛好互不重疊，這時(shí)MFSK信號(hào)的帶寬為(6.5.8)6.5.3多進(jìn)制相移調(diào)制原理多進(jìn)制相移鍵控（簡(jiǎn)稱多相調(diào)制）是利用載波的多種不同相位或相位差來(lái)表征數(shù)字信息的調(diào)制方式。這里，僅介紹多進(jìn)制絕對(duì)相移鍵控（MPSK）的基本原理。1.MPSK信號(hào)的時(shí)域表示及幾何表示(1)MPSK信號(hào)的時(shí)域表示式M進(jìn)制相移鍵控（MPSK）信號(hào)是一個(gè)M進(jìn)制的（載波）隨機(jī)序列，可以表示為(6.5其中脈沖載波的持續(xù)時(shí)間；為波形形成器的沖激響應(yīng)；隨機(jī)相位有M種不同取值。設(shè)受調(diào)相位的M種不同取值為，每個(gè)脈沖載波的持續(xù)時(shí)間內(nèi)MPSK各信號(hào)波形為，則（在一個(gè)內(nèi)）MPSK又可表示成(6.5將式(6.5(6.5令，(6.5.1將式(6.5.13)代入到式(6.5.1(6.5.14)由式(6.5.14)看到，MPSK各信號(hào)波形能分解為兩個(gè)正交函數(shù)的表示形式。(2)MPSK信號(hào)波形的幾何表示設(shè)是矩形脈沖，即(6.5.15)則式(6.5(6.5.16)式中，，。圖6.5.借助于信號(hào)與矢量之間的類比，由式(6.5.16)我們將得到MPSK各信號(hào)波形在正交信號(hào)空間的信號(hào)星座圖。信號(hào)星座圖是用矢量端點(diǎn)表示信號(hào)波形，則MPSK的M個(gè)能量有限信號(hào)波形可相應(yīng)的映射為二維信號(hào)空間中的M個(gè)點(diǎn)。令，由式(6.5.13)得，，再將它們代人到式(6.5.16)得到的M=2,4,8的MPSK信號(hào)空間圖如圖6.5.5所示。例如圖6.5.5(a)是，，，，；，，，，。又例如圖6.5.5(b)是，，，，；，，，，；，，，，；，，，，。對(duì)于圖6.5.5(c)是，，，，；，，，，；，，，，；，，，，；，，，，；，，，，；，，，，；，，，，。2.四相絕對(duì)相移鍵控（4PSK或QPSK）QPSK是利用載波的四種不同相位來(lái)表征數(shù)字信息。(1)雙比特碼元與載波相位關(guān)系①雙比特碼元：QPSK的四種相位代表了四種狀態(tài)，每一種狀態(tài)可用兩位二進(jìn)制碼（雙比特信息碼）表示，故每個(gè)四進(jìn)制碼元又稱為雙比特碼元。②設(shè)把組成雙比特碼元的前一信息比特用代表，后一信息比特用代表。為了減少多進(jìn)制碼元造成的比特差錯(cuò)率，雙比特碼元中兩個(gè)信息比特通常是按格雷碼的規(guī)律排列的，見表6.5.1表6.5四進(jìn)制碼二進(jìn)制雙比特碼元載波相位自然碼格雷碼A方式B方式012300011011000111100027001800900225013504503150表中：A方式的載波相位取、、、，故又稱為系統(tǒng)；B方式的載波相位取、、、，故又稱為系統(tǒng)。注：自然碼與格雷碼（反射碼）的變換邏輯關(guān)系為：或(6.5.17)(2