1、、f、DPSK調(diào)制原理差分相移鍵控(DPSK)使用兩個相鄰符號的載波信號的初始相位的相對變化來表示傳輸?shù)姆枴＠?，當?”碼以二進制傳輸時，對應(yīng)于該碼的載波信號的初始相位相對于對應(yīng)于前一個碼的載波信號的初始相位具有變化或弧度；當發(fā)送“0”碼時，對應(yīng)于該符號的載波信號的初始相位相對于對應(yīng)于前一符號的載波信號的初始相位沒有變化(“1變?yōu)?并保持不變”)；當然，反過來也是可能的。2二進制差分相移鍵控(DPSK)，f，2二進制差分相移鍵控(DPSK)，初始相位為0相位，相位差與初始相位無關(guān)。表：數(shù)字信息序列和調(diào)制載波相位之間的關(guān)系，例如，如果它被定義為該符號的初始相位和2DPSK模式下的前一個符號之

2、間的差值，并且將相位設(shè)置為“1”和“0”。初始相位是0相位，初始相位是相位、f、2二進制差分相移鍵控(DPSK)(續(xù))、f、2二進制差分相移鍵控(DPSK)(續(xù))，DPSK調(diào)制原理2DPSK也有A和B模式矢量圖，圖中虛線表示的參考矢量代表前一個符號的調(diào)制載波的相位。在B模式下，每個符號的載波相位優(yōu)于參考相位，因此載波相位的跳變必須發(fā)生在相鄰符號之間，接收端可以據(jù)此確定每個符號的開始和結(jié)束時間(即提供符號定時信息)，而在A模式下，符號前后可能有載波相位的連續(xù)性。圖2是相移信號矢量圖，(A)模式A，(B)模式B，f，2二進制差分相移鍵控(DPSK)(續(xù))，2PSK信號是在2PSK模式下產(chǎn)生的，因為

3、在解調(diào)過程中會有“反轉(zhuǎn)”現(xiàn)象，即相位模糊(PSK信號的相干接收需要提供一個穩(wěn)定的本地載波，其初始相位是0相位或相位，所以在實踐中經(jīng)常使用2PSK。利用源代碼序列對載波進行相對(差分)相移鍵控，相當于將源代碼序列轉(zhuǎn)換成差分碼形式，然后對載波進行絕對相移鍵控。絕對碼和相對碼的關(guān)系是2DPSK信號的功率譜密度和帶寬與2PSK信號、2PSK(bk)、2PSK(AK)、2PSK調(diào)制、f，2二進制差分相移鍵控(DPSK)(續(xù))和2PSK信號的相干解調(diào)(同步檢測法或極性比較法)相同。然后：bk 1 1 0 1 1，2PSK模式：例如：在DPSK調(diào)制解調(diào)過程中，讓源代碼序列be=11010001011101，

4、假設(shè)沒有傳輸誤差，4正交相移鍵控(QPSK)，多電平數(shù)字調(diào)制的概念和特點，使用多電平數(shù)字基帶信號來調(diào)制載波的幅度。有三種基本模式：多級數(shù)字調(diào)幅、多級數(shù)字調(diào)頻和多級數(shù)字調(diào)相。多頻帶數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的特點是在相同的符號傳輸速率下(此時，多頻帶調(diào)制信號占用與二進制信號相同的帶寬，多頻帶數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的信息傳輸速率高于二進制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)，因此提高了信道帶寬利用率。在相同的信息傳輸速率下，多級數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的符號傳輸速率低于二進制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)，抗噪聲性能低于二進制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)。正交相移鍵控(QPSK)(續(xù))，多級數(shù)字相位調(diào)制原理多級數(shù)字相位調(diào)制，它使用載波的不同相位(或相位差)來表征數(shù)字信息的調(diào)制模式。m個相位

5、用于表示k位符號的狀態(tài)。假設(shè)相位數(shù)，位符號的持續(xù)時間為。m相調(diào)制波可以表示為調(diào)制相位，可以有不同的值；下面主要討論四相絕對相移調(diào)制(表示為4PSK或QPSK)和四相相對相移調(diào)制(表示為4DPSK或QDPSK)。正交相移鍵控(QPSK)(續(xù))，正交絕對相移鍵控QPSK四進制符號也稱為雙位符號。前一個信息用A表示，后一個信息位用B表示，雙位碼中的兩個信息位ab建議按照格雷碼(即反射碼)排列。它與載波相位的關(guān)系表示如下。矢量圖如下。正交相移鍵控(QPSK)(續(xù))、QPSK信號產(chǎn)生和相位調(diào)制方法(B模式)注：串行/并行輸入信號的碼速率等于、輸出信號的碼速率等于，A支路和B支路信號的符號寬度為，即二進制

6、信號的碼寬。、b(0)、b(1)、a(0)、a(1)、(1，0)、(1，1)、(0，1)、(0，0)、4正交相移鍵控(QPSK)(續(xù))、QPSK信號的產(chǎn)生QPSK信號的特點是：在信號空間(星座圖)的同一個圓(恒定包絡(luò))上均勻分布著四個信號點(星點)，四個不同的相位載波相互正交。也就是說，調(diào)制信號的幅度相等，并且信號通過不同的相位、串行/并行、變換、輸入、邏輯相位選擇電路、四相載波發(fā)生器、帶通、濾波器、輸出、A序列和B序列的符號周期是輸入二進制序列符號周期的兩倍，符號傳輸率是輸入二進制序列符號傳輸率的1/2。如果輸入二進制序列的符號傳輸速率為，則QPSK的第一個零點內(nèi)的帶寬為。此時，頻帶利用率為

7、1B/赫茲。正交相移鍵控(QPSK)(續(xù))，QPSK信號的解調(diào)相干解調(diào)QPSK可以看作是兩個正交2PSK信號的合成，所以QPSK解調(diào)器是由兩個2PSK信號相干解調(diào)器組成。DQPSK的正交相移鍵控(DQPSK)利用前后符號之間的相對相位變化來表示數(shù)字信息。DQPSK信號碼變換加相位調(diào)制法(模式a)的產(chǎn)生，4-正交相移鍵控(DQPSK)(續(xù))，轉(zhuǎn)碼器功能：將絕對碼轉(zhuǎn)換為相對碼(QDPSK參考相位為0，采用模式a的矢量圖)例：DQPSK信號(差分碼及其相位)，4-正交相移鍵控。前一對符號的相位狀態(tài)：DQPSK信號生成碼變換加相位選擇法(B模式)DQPSK信號相位選擇法與生成QPSK信號的框圖相同。不

8、同的是，這里的邏輯選相電路不僅要完成載波的選相，還要實現(xiàn)絕對碼到相對碼的轉(zhuǎn)換功能。4正交差分相移鍵控(DQPSK)(續(xù))，DQPSK信號解調(diào)相干解調(diào)(極坐標比較法)這里，代碼轉(zhuǎn)換器的功能與發(fā)送器的功能正好相反，它需要將判決器輸出的相對碼恢復為絕對碼。4正交差分相移鍵控(DQPSK)(續(xù))，差分相干解調(diào)(相位比較法)相位比較法適用于接收模式a中規(guī)定相位關(guān)系的QDPSK信號。與極性比較法相比，相位比較法的解調(diào)原理是直接比較符號前后的相位。4正交相移鍵控(DQPSK)(續(xù))，正交相移鍵控QPSK，是一個符號間隙，等于兩個位周期。上述公式可以進一步寫成：QPSK信號可以寫成：與BPSK系統(tǒng)相比，QPS

9、K頻帶利用率提高了一倍。載波相位有四個可能的值，它們對應(yīng)于四個調(diào)制信號的矢量圖。QPSK信號也可以看作是具有相互正交載波的兩個BPSK信號的和。圖4-5 QPSK信號矢量圖，(a) /4系統(tǒng)，(b) /2系統(tǒng)，QPSK for /4系統(tǒng)也可以用類似的方式實現(xiàn)。兩個載波coswct和sinwct需要分別由cos(wct 450)和sin(wct 450)代替。在加性白噪聲信道中，QPSK具有與BPSK相同的誤差性能。在同樣的帶寬下，QPSK發(fā)送的數(shù)據(jù)是BPSK的兩倍。因此，QPSK頻譜利用率加倍。QPSK信號的功率譜和帶寬為：與BPSK類似，QPSK也可以通過差分編碼進行非相干解調(diào)。QPSK信號

10、的振幅是恒定的。然而，當QPSK用于波形形成時，由于實際信道是帶限的，需要帶通濾波，帶限后的QPSK將失去恒定包絡(luò)的性質(zhì)。此外，偶然的180度相移會導致信號包絡(luò)在瞬間通過零點，這反映在頻譜中，并且會出現(xiàn)旁瓣和頻譜展寬現(xiàn)象。為了防止旁瓣再生和頻譜擴展，有必要用低效率線性放大器放大QPSK信號。對放大器線性度敏感。交錯QPSK(OQPSK)對旁瓣和頻譜展寬等有害現(xiàn)象不敏感，可以高效放大。QPSK因為兩個通道上的數(shù)據(jù)邊緣是對齊的，在符號轉(zhuǎn)換點，當兩個通道上只有一個通道的數(shù)據(jù)改變極性時，QPSK信號的相位將有90的突變；當兩個通道上的數(shù)據(jù)同時改變極性時，QPSK信號的相位會有180的突變。QPSK相圖

11、，當產(chǎn)生OQPSK信號時，輸入數(shù)據(jù)被數(shù)據(jù)分離器分成奇數(shù)和偶數(shù)路徑。它們在時間上錯開一個符號間隔，然后兩個正交載波被BPSK調(diào)制并疊加成OQPSK信號。調(diào)制框圖如圖4-10所示。OQPSK信號調(diào)制器、OQPSK信號解調(diào)器、I通道和q通道的兩個數(shù)據(jù)流，一次只有一個數(shù)據(jù)流經(jīng)歷極性轉(zhuǎn)換。輸出的OQPSK信號只有相位跳變，沒有相位跳變，濾波限幅后的功率譜旁瓣很小，這是OQPSK信號在實際信道中的頻譜特性優(yōu)于QPSK信號的主要原因。OQPSK、I、q通道波形和相位路徑圖、OQPSK相位關(guān)系圖、/4-QPSK特性、/4-QPSK調(diào)制是OQPSK和QPSK在實際最大相位變化方面的折衷。在/4-QPSK，最大相

12、位變化限制在135度，而QPSK是180度，OQPSK是90度。因此，帶限/4-QPSK信號比帶限QPSK信號具有更好的恒定包絡(luò)特性，但比OQPSK信號對包絡(luò)變化更敏感。/4-QPSK可以通過相干或非相干方法解調(diào)。非相干檢測將大大簡化接收機的設(shè)計。采用差分編碼后，/4-QPSK可以變成/4-DQPSK。在多徑傳播和衰落的情況下，/4-QPSK比OQPSK有更好的性能。通常，/4-QPSK在恢復載波中存在的相位模糊時采用差分編碼來實現(xiàn)差分檢測或相干解調(diào)。/4-QPSK信號性能，/4-QPSK信號具有頻譜特性好、功率效率高、抗干擾能力強的特點。它可以在25KHz帶寬內(nèi)傳輸32 Kb/s的數(shù)字信息，

13、有效地提高了頻譜利用率，增加了系統(tǒng)容量。對于大功率系統(tǒng)，容易進入非線性，破壞線性調(diào)制的特性，因此在數(shù)字移動通信中得到了應(yīng)用，特別是在低功率系統(tǒng)中。最小頻移鍵控(MSK)，MSK是一個特殊的CPFSK(相位連續(xù)頻移鍵控)。當調(diào)制指數(shù)為0.5 h=0.5時，滿足符號交替點相位連續(xù)的條件。當頻移鍵控允許最小調(diào)制指數(shù)h=0.5以確保良好的誤差性能時，波形相關(guān)系數(shù)為0，并且信號是正交的。MSK也是OQPSK的一種特殊形式。用半正弦脈沖代替OQPSK的基帶矩形脈沖。圖4-21可以使用MSK信號波形、MSK信號生成、MSK調(diào)制器、MSK信號解調(diào)、MSK信號解調(diào)、相干解調(diào)或非相干解調(diào)，并且有各種電路形式。非相

14、干解調(diào)不需要復雜的載波提取電路，但其性能稍差。相干解調(diào)電路必須產(chǎn)生本地相干載波，其頻率和相位必須與載波頻率和相位保持嚴格同步。在MSK信號中，載波頻率分量被抑制了，因此不能通過鎖相環(huán)或窄帶濾波器直接從信號中提取出來。因此，MSK信號必須進行非線性處理。MSK信號的特性，調(diào)制信號的幅度是恒定的。當信號在一個符號周期中包含1/4載波周期的整數(shù)倍時，連續(xù)無相位信號的頻偏嚴格等于1/4 Tb，調(diào)制指數(shù)為0.5。MSK信號的功率譜密度、高斯濾波最小頻移鍵控(GMSK)和MSK調(diào)制方式已經(jīng)在一些通信系統(tǒng)中得到應(yīng)用。然而，就移動通信系統(tǒng)而言，通常需要在25千赫的信道間隔內(nèi)發(fā)送16千比特/秒的數(shù)字信號，并且相

15、鄰信道的輻射功率低于-70至-80dB，這顯然是MSK信號所不能滿足的。而GMSK，另一種數(shù)字調(diào)制方法，可以很好地滿足要求。GMSK要求帶外輻射功率為-60-80分貝，是全球移動通信系統(tǒng)的首選方案。1.實現(xiàn)起來很簡單。2.它需要在原來的MSK調(diào)制器上增加一個前置濾波器。2.它具有窄帶寬和銳截止類型。它具有低過沖響應(yīng)，并保持輸出脈沖的面積不變。3.目的：抑制高頻成分，防止瞬時頻率偏移過大，滿足相干檢測的需要。4個高斯濾波器滿足上述要求。GMSK濾波完全可以由B和基帶符號持續(xù)時間T決定，圖4-30高斯低通濾波器的傳輸特性，圖4-31高斯低通濾波器的脈沖響應(yīng)，圖4-33 MSK和GMSK信號的相位路徑，GMSK信號的產(chǎn)生，GMSK信號的產(chǎn)生，最簡單的方法是使輸入的非歸零(NRZ)信息比特流通過高斯低通濾波器(GLPF)，然后進行調(diào)頻調(diào)制。這種方法被廣泛使用，包括GSM系統(tǒng)。NRZ數(shù)據(jù)、高斯LPF、調(diào)頻發(fā)射機、GMSK射