现代通信-22载波传输2.ppt

对应多进制（M进制M=2N），每个符号随携带最大平均信息量 当M 2，每个符号信息量大于 1bit（有效性） 对应多进制（M进制M=2N），要求M种物理状态表述M个符号； 当M 2，每个符号的差别减小（可靠性） * 采用多进制应注意： i. 有必要时才采用； ii. 应采用最佳传输方式； iii. 尽量扩大状态之间的差别； 调制方式：MASK、MFSK、MPSK、MQAM,2.多进制数字调制,一、MASK,载波的幅度分为M种取值，分别代表M个符号，每一TS 发送一种幅度的载波信号，频率不变；,其中,* 显然，M越大，A = Ai - Aj越小（越难分辨） （一般希望A 为均匀分布） * 频谱特性与 2ASK 相同 （带宽为基带信号带宽的2倍）B = 2/Ts,1. 时域波形,* 信息速率不变，但是发码速率改变； Rb = Rn log2M 当 M = 2n 时，Rb = n Rn 可见，降低了码元速率，提高了“有效性”；,Rb,Rn,2. 调制电路,时域波形：以M种频率表示M种符号，每一T周期发送一种频率信号（调频），幅度不变； 由于占用带宽较宽，过去很少应用，但是近来有所发展； 例如：“兰牙技术”（Bluetooth） 跳频通信,二. MFSK,三. MPSK,以M种“初相位”表示M种符号；每一T周期内一个“初相位”，频率、幅度不变； 对第 i 个符号发送信号,时域波形函数,其中，,为了提高分辨率，一般要求初相角均匀分布； 如：n = 2（M=4） ，0 = 0，则1 =0，2 = /2， 3 = ， 4= 3/2 以“旋转矢量”看，如图所示,1. 时域波形：,若n = 2而 ， 0 = /4 ，则1 = /4 ， 2 = 3 /4 3 = 5/4 ,4 = 7/4 即：可以在单位圆上任选相位角； 练习：当 n = 3， 0 = / 8 则，i = / 8 , 3/ 8 , 5/ 8, 为什么这样选取？,*为了便于实现调制:,此表达式，类似于单边带调幅（ SSB ）； 即：利用幅度调制方法来实现相位调制；,定义： 而,同相分量 正交分量,* “旋转矢量”图可以看成IQ平面图； * 因此，任意给定一组IQ数值，在IQ平面确定一个点； * 该点可以理解为频率 c 载波的一种状态（幅度、相位）； 例如：I 轴上取 4 个点， I = 0, 1/3 , 2/3 , 1 分别表示四种幅度，可以代表 4ASK 的 4 个符号； 若（I,Q）= 则表示幅度 = 1，而相位 = /4 的状态,2. IQ平面,以QPSK（即：4PSK）为例 表达式 其中 而 M = 4 = ( /4 , 3/4 , 5/4 , 7/4 ) 相应的 cos = ， sin = 因此 an = 1，bn = 1,3. 调制/解调,调制电路模型,* 码率变换 * 电平变换 an 1/2 ， bn 1/2 电路输出满足QPSK条件；,an,bn,基带信号1011=10 11 串并转换an=11 bn =01 电平转换10,电平转换11, 解调电路模型（可以求解此电路的输出信号）,假定，电路输入信号为 QPSK(t) 相干解调后 ，分别输出 为高频分量 而， 有低频分量 因此，滤波后信号仅保留低频成分 经过“判决”、并串转换，得到原始数码信号。,相位选择法产生4PSK信号原理图,4PSK正交调制器,4PSK信号相干解调原理图, 采用多进制调制的优点：相同码率（传输带宽）条件下，提高了信息速率； * 300Hz 3400Hz语音信息， i. 采用 8k 8 bit ，Rb = 64 kbit/s ii. 采用 QPSK 调制，Rs = 32 kbaud/s 采用多进制调制的缺点：误码率提高； M ，则各物理状态差距减小； 为表示物理状态的差距，在 IQ 平面测定“星点”间距； 2PSK 的最小间距 QPSK 的最小间距 8PSK 的最小间距 MPSK的最小间距,4. MPSK的抗干扰性能,8PSK信号矢量图,* 星座图（Constellation）可以表示MASK状态差异； 2ASK 4ASK QPSK * 可见 2ASK 抗干扰性能不如 QPSK ； * 能否更充分利用 IQ 空间？,* 正交幅度调制 考虑两路信号分别对 cos(t)和sin(t) 幅度调制，然后相加； 与 QPSK 的区别，I 和 Q 可以有多种取值； 当I 和 Q 分别为 2 进制，则 当I 和 Q 分别为 4 进制，则,四. 现代数字调制技术（QAM）,* 16QAM的星座图 I 、Q 分别取 四种值， 可在IQ平面构成16个星点； 分别对应 4 位二进制数： 1111，1110，1010，1011 * 编码方式：4位二进制 I1Q1I2Q2 ； I1, Q1