[工学]55 多进制数字调制与解调原理.ppt

第五章 数字调制与解调 数字通信原理 主要内容 5.5 多进制数字调制与解调原理 多进制数字调制的特点 5.5 多进制数字调制与解调原理 多进制数字振幅调制系统 M进制数字振幅调制信号的载波幅度有M种取值，在每个符号时间间隔Ts内发送M个幅度中的一种幅度的载波信号。 时间波形图 M进制数字振幅调制信号性能 功率谱：与2ASK信号具有相似的形式 带宽：在信息传输速率相同时，码元传输速率降低为2ASK信号的1/log2M倍，因此M进制数字振幅调制信号的带宽是2ASK信号的1/log2M倍。 误码率:为了得到相同的误码率，所需的信噪比随M增加而增大 5.5 多进制数字调制与解调原理 多进制数字频率调制系统 多进制数字频率调制(MFSK)简称多频调制，它是2FSK方式的推广。 M进制数字频率调制系统 带宽：多进制数字频率调制信号的带宽近似为 M进制数字频率调制信号性能 误码率：实线为采用相干解调方式，虚线为采用非相干解调方式 可见： 在M一定的情况下，信噪比r越大，误码率Pe越小； 在r一定的情况下，M越大，误码率Pe也越大。 相干解调和非相干解调的性能差距将随M的增大而减小； 同一M下，随着信噪比r的增加非相干解调性能将趋于相干解调性能。 5.5 多进制数字调制与解调原理 多进制数字相位调制系统 多进制数字相位调制 (MPSK) 信号 多进制数字相位调制（MPSK）是利用载波的多种不同相位来表征数字信息的调制方式。 多进制数字相位调制(MPSK)信号的表示形式 表示形式一（一般形式） 表示形式二（正交形式） 表示形式一（矢量图） 表示形式一（一般形式） M进制数字相位调制信号可以表示为 表示形式二（正交形式） M进制数字相位调制信号也可表示为正交形式 表示形式三（矢量图） 四进制数字相位调制信号矢量图 M进制数字相位调制信号的功率谱 图中给出了信息速率相同时2PSK、4PSK和8PSK信号的单边功率谱。 多进制数字相位调制系统 QPSK信号的产生与解调 四进制绝对移相键控(QPSK或4PSK)利用载波的四种不同相位来表示数字信息。 由于每一种载波相位代表两个比特信息，因此每个四进制码元可用两个二进制码元的组合来表示 双比特与载波相位的关系 QPSK信号的产生与解调 QPSK信号的矢量图 QPSK信号的产生与解调 QPSK信号产生的两种方法 相位选择法 正交调制法 相位选择法 相位选择法产生4PSK信号原理图 QPSK信号的产生与解调 QPSK信号产生的两种方法 相位选择法 正交调制法 正交调制法 QPSK信号也可采用正交调制的方式产生，看成由两个载波正交的2PSK调制器构成。 4PSK正交调制器 正交调制法波形 QPSK信号相位编码逻辑关系 QPSK信号的解调 QPSK信号可以看作两个载波正交2PSK信号的合成。 对QPSK信号的解调可以采用与2PSK信号类似的解调方法进行解调 QPSK信号的解调 在2PSK信号相干解调过程中会产生相位模糊。 对180°4PSK信号相干解调也会产生相位模糊问题，并且是0°、90°、180°和270°四个相位模糊。 在实际中更实用的是四相相对移相调制，即QDPSK方式。 5.5.3多进制数字相位调制系统 三、QDPSK信号的产生与解调 QDPSK信号是利用前后码元之间的相对相位变化来表示数字信息。 若以前一双比特码元相位作为参考，Δ?n为当前双比特码元与前一双比特码元初相差，则信息编码与载波相位变化关系如下表所示 QDPSK信号产生原理图 串/并变换器将输入的二进制序列分为速率减半的两个并行序列和，再通过差分编码器将其编为四进制差分码，然后用绝对调相的调制方式实现QDPSK信号。 4DPSK信号的解调方式 相干解调加码反变换器方式(极性比较法) 差分相干解调方式(相位比较法) 相干解调加码反变换器方式(极性比较法) 4DPSK信号的解调方式 相干解调加码反变换器方式(极性比较法) 差分相干解调方式(相位比较法) 差分相干解调方式(相位比较法) 多进制数字相位调制(MPSK)信号 QPSK信号的产生与解调 QDPSK信号的产生与解调 QPSK及QDPSK系统的误码率性能 双比特码元 载波相位(φn) a b 0 0 0 1 1 1 1 0 0° 90° 180° 270° 串/并 变换 输入 输出 a b 载波 振荡 －π/4 移相 码变换 －π/4 移相 c d 带通 滤波器 输入 输出 a b 载波 恢复 低通 滤波器 低通 滤波器 抽样 判决 抽样 判决 位定时 码反 变换 并/串 变换 重庆大学通信工程学院 CCEE 5.1 引 言 5.2 二进制数字调制与解调原理 5.3 二进制数字调制系统的抗噪声性能 5.4 二进制数字调制系统的性能比较 5.5 多进制数字调制与解调原理 5.6