通信原理樊昌信版数字带通传输系统3概述.ppt

第 7 章 数字带通传输系统;7.4 多进制数字调制原理;7.4.0 引言;在信息传输速率不变的情况下，通过增加进制数M，可以降低码元传输速率，从而减小信号带宽，节约频带资源，提高系统频带利用率。;多进制数字调制，就是利用多进制数字基带信号去调制高频载波的某个参量，如幅度、频率或相位的过程。 根据被调参量的不同，多进制数字调制可分为: 多进制幅度键控（MASK） 多进制频移键控（MFSK） 多进制相移键控（MPSK或MDPSK）;也可以把载波的两个参量组合起来进行调制，如把幅度和相位组合起来得到多进制幅相键控（MAPK）或它的特殊形式多进制正交幅度调制（MQAM）等。;7.4.1 多进制振幅键控（MASK） ; 分析：四进制信号有四种状态，但两位二进制码也有四种状态，我们这里将两位二进制码称为双比特码元，即在4ASK中，每个双比特码元对应一种幅度的载波。如: ;M电平调制信号的时间表达式为:; 4进制数字振幅调制信号的时间波形;(a) 基带多电平单极性不归零信号;0;MASK信号的频带利用率 超过奈奎斯特准则： 基带信号 － 2 b/s?Hz 2ASK信号 － 1 b/s?Hz MASK信号缺点： 受信道衰落影响大。;7.4.2 多进制频移键控（MFSK）;(a) 4FSK信号波形;MFSK非相干解调器的原理方框图 ;7.4.3 多进制相移键控（MPSK）;1、多进制相移键控(MPSK)基本原理; 一个MPSK信号码元可以表示为： 式中，A － 常数， ?k － 一组间隔均匀的受调制相位 它可以写为： 通常M取2的某次幂： M = 2k， k = 正整数 ;图7-34 8PSK信号相位; 可以将MPSK信号码元表示式展开写成： 式中 上式表明，MPSK信号码元sk(t)可以看作是由正弦和余弦两个正交的MASK信号码元之和，并且ak2 + bk2 = 1 。因此，其带宽和MASK信号的带宽相同。 本节下面主要以M = 4为例，对4PSK作进一步的分析。;4PSK（QPSK）信号编码;序号;码元相位关系 ?k称为初始相位，常简称为相位，而把(?0t + ?k)称为信号的瞬时相位。 当码元中包含整数个载波周期时，初始相位相同的相邻码元的波形和瞬时相位才是连续的，如下图：;若每个码元中的载波周期数不是整数，则即使初始相位相同，波形和瞬时相位也可能不连续，如下图： 或者波形连续而相位不连续，如下图：;2、QPSK调制;(1) 相乘电路 由两路相互正交的2PSK相加构成。;二进制信号码元“0”和“1在相乘电路中与不归零双极性矩形脉冲振幅的关系如下： 二进制码元“1” ? 双极性脉冲“+1”； 二进制码元“0” ? 双极性脉冲“-1”。 符合上述关系才能得到B方式编码规则。;串/并 变换;载波 提取;QPSK体制的缺点：它的相邻码元最大相位差达到180?，这在频带受限的系统中会引起信号包络的很大起伏。 偏置QPSK的改进：为了减小此相位突变，将两个正交分量的两个比特a和b在时间上错开半个码元，使之不可能同时改变。这样安排后相邻码元相位差的最大值仅为90? ，从而减小了信号振幅的起伏。;a1;OQPSK和QPSK的唯一区别在于：对于QPSK，表7-2中的两个比特a和b的持续时间原则上可以不同；而对于OQPSK，a和b的持续时间必须相同。;??4相移QPSK信号是由两个相差??4的QPSK星座图交替产生的，它也是一个4进制信号： ;当前码元的相位相对于前一码元的相位改变?45?或?135?。如：若连续输入“11 11 11 11…”，则信号码元相位为“45? 90? 45? 90? …” 优点：这种体制中相邻码元间总有相位改变、最大相移为?135?，比QPSK的最大相移小。 ;7.4.4 多进制差分相移键控(MDPSK);a;a;当前输入的一对码元及 要求的相对相移;只读 存储器;图7-46 A方式QDPSK信号极性比较解调方法;相干解调过程 设第k个接收信号码元可以表示为 相干载波： 上支路： 下支路： 信号和载波相乘的结果： 上支路： 下支路： ;低通滤波后：上支路： 下支路： 判决规则 按照?k的取值不同，此电压可能为正，也可能为负，故是双极性电压。在编码时曾经规定： 二进制码元“0” ? “＋1” 二进制码元“1” ? “－1”;信号码元相位?k;逆码变换器;前一时刻输入的一对码元;表中的码元关系可以分为两类： (1) 当 时，有 (2)当 时，有 上两式表明，按照