现代通信原理与技术第06章正弦载波数字调制系统

1、第六章第六章 正弦载波正弦载波 数字调制系统数字调制系统 目录目录 6.1 引言引言 6.2 二进制数字调制原理二进制数字调制原理 6.3 多进制数字调制原理多进制数字调制原理 6.4 改进的数字调制系统改进的数字调制系统 6.1 引言引言 数字基带传输系统中，为使数字基带信 号能够在信道中传输，要求信道应具有低通 形式的传输特性；而大多数实际信道具有带 通传输特性，基带信号不能在这种带通传输 特性的信道中传输，必须进行调制。数字调 制与模拟调制原理相同，一般可以采用模拟 调制的方法实现数字调制信号 。 6.1 引言引言 数字调制是用载波信号的某些离散状态来表征所传送 的信息，在接收端只需对载

2、波信号的离散调制参量进行 检测就可以实现信号的解调。 根据已调信号的频谱结构特点，数字调制也可分为线 性调制和非线性调制；在线性调制中，已调信号的频谱 结构与基带信号的频谱结构相同，只不过频率位置发生 了搬移；在非线性调制中，已调信号的频谱结构与基带 信号的频谱结构不同，不仅频率位置发生了搬移，而且 产生了新的频率分量。 二进制数字调制信号有振幅键控(ASK)、移频键控 (FSK)和移相键控(PSK)三种基本形式；其中振幅键控 6.1 引言引言 。 本章目的要求及重点： 二进制数字调制、解调系统原理及抗噪性能； 介绍多进制数字调制、现代数字调制原理； 6.1 引言引言 数字调制原理图： m(t

3、) 调制器发滤波器 e 0(t) 信道 噪声 收滤波器解调 m(t) 6.2 二进制数字调制原理二进制数字调制原理 一、二进制振幅键控一、二进制振幅键控(2ASK)(2ASK)： 1. 2ASK信号的调制： 设发送的二进制符号序列由0、1序列组成，发送0符号 的概率为P，发送1符号的概率为1-P，该二进制符号表示 为： 则2ASK信号可表示为： 其中：g(t)是持续时间为 的矩形脉冲； p p anTtgats n n sn 1, 1 , 0 )()( 发送概率 发送概率 其中： n csnASK tnTtgatecos)()( 2 m(t) tcos c tcos) t (m) t (e c

4、o NRZ 模拟法 键控法 电子开 关 tcos c eo(t) m(t) 10信息代码 2ASK 图 二进制振幅键控信号时间波形 载波信号 2ASK信号 s(t) 1011 Tb 001 t t t 6.2 二进制数字调制原理二进制数字调制原理 2 频 谱 显然s(t)可看作是单极性随机矩形脉冲序列，设其功率谱 密度为 ，且： 其中G( f )是g(t)的频谱函数，且： )()()(cos)()()()( 22 tCostmttmteteR ccASKASKeo )( 4 1 cos)( 2 1 )(coscos)()( cc jj mcmcc eeRRtttmtm )()( 4 1 )(

5、cscseo ffPffPfP 6.2 二进制数字调制原理二进制数字调制原理 所以 的功率谱密度 为： 当P = 1/2时： ps(f) -fs0fs 零点带宽 B=2fs=2RB ；发滤波器最小带宽可为 fs(理论值)；可将基带信号处理后再进行2ASK调制； 6.2 二进制数字调制原理二进制数字调制原理 推论：(1)2ASK信号的功率谱由连续谱和离散谱两部分信号的功率谱由连续谱和离散谱两部分 组成，连续谱取决于组成，连续谱取决于g(t)经线性调制后的双边经线性调制后的双边 带功率谱，而离散谱则由载波分量确定；带功率谱，而离散谱则由载波分量确定； (2)2ASK信号相当于双边带信号相当于双边带

6、(DSB)信号，其带宽是信号，其带宽是 基带信号的两倍，故其频带利用率为基带信号的两倍，故其频带利用率为1/2；若采；若采 用单边带用单边带(SSB)形式，则其带宽与基带信号相形式，则其带宽与基带信号相 同，频带利用率则为同，频带利用率则为1； 3 2ASK的解调 2ASK信号的解调可采用包络检波法或相干解调法。 （1）包络检波（非相干解调）： BPF 整流 LPF 抽样判决 位同步器 y(t) r(t) cp(t) So(t) 图 2ASK信号非相干解调过程的时间波形 11100000101 a b c d （2）相干解调（同步检测法） BPF LPF 抽样判决 位同步器 y(t) r(t)

7、 cp(t) 载波同步 cosct x(t) So(t) 6.2 二进制数字调制原理二进制数字调制原理 二、二进制移频键控二、二进制移频键控(2FSK)： 1. 2FSK信号的调制：信号的调制： 设信息流是由二进制符号0、1组成的 序列，它们相互独立，且0符号出现的概 率为P，1符号出现的概率 1-P； 若正弦载波的频率随二进制基带信号 变化在f1 和f2 两个频率间变化，则产生二 进制移频键控信号。 如图，(a)表示产生相位连续的2FSK信号；(b) 表示产生相位不连续的2FSK信号；（c）为波形； 图 数字键控法实现二进制移频键控信号的原理图 振 荡 器 1 f1 选 通 开 关 反 相

8、器 基 带 信 号 选 通 开 关 振 荡 器 2 f2 相 加 器 e2FSK(t) 若二进制基带信号的1符号对应于载波频率 f1(or 1)，0符号对应于载波频率f2(or 2),则二进制移 频键控信号的时域表达式： 其中：g(t)是持续时间为 的矩形脉冲； 和 分别是第n个信号码元的初相位； 令所有信号码元的初相位为零，即 = = 0 ，则： 形成波形： 6.2 二进制数字调制原理二进制数字调制原理 2 频 谱 于是2FSK信号可以看作是两个2ASK信号的叠加，则由 2ASK信号的频谱可得 的功率谱密度 ： 6.2 二进制数字调制原理二进制数字调制原理 当P = 1/2时： 推论：(1)

9、2FSK信号的功率谱同样由连续谱和离 散谱两部分组成，其中连续谱由两个双边谱 叠加而成，而离散谱则出现在载频位置上； 6.2 二进制数字调制原理二进制数字调制原理 (2)若两个载频之差较小（小于 ），则连续谱 出现单峰；若两个载频之差逐步增大（大于 ），则连续谱出现双峰； (3)2FSK信号的第一零点带宽约为： s2c1c f2|ff | s2c1c f2|ff | 2FSK信号带宽： s2c1c f2|ff |B （针对相位不连续的情况，相位连续的情况频谱十分复杂）； 2 解调 (1) 包络检波（非相干解调）： BPF1 BPF2 整流LPF 整流LPF 位同步 抽样判决 f1 f2 a(t

10、) b(t) s fff2| 21 0 1 )()( kTsbkTsa 条件： 。 判决准则： ； （2）相干解调（同步解调）： BPF1 BPF2 LPF LPF 位同步 抽样判决 a(t) b(t) 载波同步 cos1t 载波同步 cos2t 判决准则同（1） （3）过零检测： 基本原理：二进制移频键控信号的过零 点数随载波频率不同而异，通过检测过零点 数从而得到频率的变化。输入信号经过限幅 后产生矩形波，经微分、整流、波形整形， 形成与频率变化相关的矩形脉冲波，经LPF 滤除高次谐波，便恢复出与数字信号对应的 基带数字信号。 判决准则： 0 1 )( 2 1 )( BAkTsf 三三2P

11、SK（BPSK 绝对调相）绝对调相） 当正弦载波的相位随二进制数字基带信 号离散变化时，产生二进制移相键控 （2PSK）信号。时域表达式： 0,cos 1,cos cos )()( 2 t t tnTtgate c c c n snPSK 其中： 的矩形脉冲高为为脉宽为且设 发送概率 发送概率 1,)( 1, 1 , 1 sn Ttg p p a 则，当发送二进制符号1时，已调信号取00相 位；发送二进制符号0时，取1800相位。若用表示 第n个符号的绝对相位，则： 注：1、常用相位00和1800来分别表示1和0，但也 可以相反；2、此相位为各码元波形的初始相位， 它是以此码元中未调载波的相位

12、作为参考基准； 说 明：在2PSK信号中，相位变化是以各码 元中未调载波的相位作为参考基准的。由 于它是利用载波相位的绝对值来传送数字 信息，因而称为绝对调相。 符号发送 符号发送 0180 10 0 0 n 1 调 制 电子开关 180 m(t) BNRZ cosct 2PSK cosct m(t) NRZ 2PSK 1 0 01 1 0信息代码 cosct 2PSK cosct 2PSK 信息代码2PSK规律： “异变同不变”，即本码元与前一码元 相异时，本码元内2PSK信号的初相相对于 前一码元内2PSK信号的未相变化180，相 同时则不变。 2频 谱 Peo(f)中无离散谱fc； ps

13、(f)为m(t)的频 谱；当p(1)=p(0)时ps(f)中无直流， 带宽： B=2fs； )ff (p)ff (p 4 1 )f (P cscseo 3. 解 调：只能用相干解调法； 不考虑收、发滤波器及信道对2PSK信号的影响， 载波同步器： 2PSK信号各点波形如下： 载波提取电路中的二分频器有“1”和“0” 两个不同的初始状态，故其输出信号有0、 两个不同相位。用其它方法（如castos环 等）提取相干载波时也会出现上述现象， 此为相干载波相位模糊现象。由于有两种 相干载波，使解调输出有两种可能，即m(t) 或。故工程上一般不用2PSK（除非在发端 插入导频），而用2DPSK。 2PS

14、K的缺陷： 四 2DPSK（差分相位键控，相对调相） 2DPSK方式是用前后相邻码元的载波 相对相位变化来表示数字信息。假设前后 相邻码元的载波相位差为 ，定义数字信 息与 之间的关系： ”表示数字信息“ ”表示数字信息“ 1, 0, 0 提 示： 1、可理解 为前后相邻码元初始相位 差。2 、 2DPSK利用前后码元载波相位的 差值传送数字信息，因此称为相对调相或 差分调相。 1调 制： 码变换2PSK调制 绝对码、相对码的转换： (a)绝对码转换成相对码； (b) 相对码转换成 绝对码 绝对码ak相对码bk变化规律： “1变0不变” ，设bk初始值为1，各点波 形如图，第一个码元内信号的初

15、相可任意假设。 1 kkk bab 图： 2DPSK调制波形 ak2DPSK规律： “1变0不变”，即信息代码（绝对码） 为“1”时，本码元内2DPSK信号的载波初 相相对于前一码元内2DPSK信号的未相变 化180，信息代码为“0”时，则本码元内 2DPSK信号的载波初相相对于前一码元内 2DPSK信号的末相不变化。 2频 谱： （同2PSK） 3解 调： （1）相干解调 设收发滤波器及信道对2DPSK信号波形无影响， 则各点波形如下： 信息代码 （发aK） 011100 a(t) b(t) c(t) d(t) cp(t) e(t) f(t) a -a 1 1 0 0 1 0 0 1 0 1

16、 1 （2）差分相干解调（相位比较法） 当码元宽度Ts与载波周 期TC满足一定关系时才能 用此方法解调2DPSK； 设TS=KTc 则判决规则为： 若 则判决规则为： 0 1s 0)kT(d cs T)5 . 0K(T 1 0s 0)kT(d 例：例： 63 二进制数字调制系统的抗噪声性能二进制数字调制系统的抗噪声性能 通信系统的抗噪性能是指系统克服加性噪声影响 的能力。在数字通信系统中，衡量系统抗噪性能的 重要指标是误码率，因此，分析二进制数字调制系 统的抗噪性能，也就是分析在信道等效加性高斯白 噪声的干扰下系统的误码性能，得出误码率与信噪 比之间的数学关系。 条 件：信道特性是恒参信道，在

17、信号的频带范围内 其具有理想矩形的传输特性(可取为k)；噪声为加性 高斯白噪声，其均值为0，方差为 ； 2 一、数字调制系统无码间串扰条件 线性数字调制系统（二进制或多进制ASK、 PSK、QAM等）： Gmc(f) gm(t) (t) g(t)Hc(f) 波形 形成 Gm(f) 发滤 波器 信 道 G T c (f) Cc(f) h(t)H(f) 收滤 波器 GRc(f) LPF 调 制 gmc(t) 抽样 判决 x(t)xc(f) cosct Hc(f) H(f) 当h(t)、H(f)与基带系统相同时，系统无 码间串扰，调制系统频率特征： 式中 , 设Hc(f)为降 系数为的余弦特性。 )

18、f (G)f (C)f (G)f (H RCcTcc )f (G)f (G)f (G TcmcTc 0 Wfc1 c fWfc1 c f f fH c f fX c W1c f 2 W1 c f 2 0 LPF的作用是滤除高频，在0（1+） W的范围内可为一常数，则频率特性H(f)如 下图： 无码间串扰的最大码速率为RB=2W （B）；占用信道带宽Bc=2(1+)W； W 1W1 0 fH 系统的频带利用率（信道的频带利用 率）： 当=0时， 无码间串扰码速率 数字调制系统无码间串扰频域条件为： )( 1 log ,)/( 1 1 )1 (2 2 2 Hzbps M HzB W W bB )(

19、log,)/(1 2 HzbpsMHzB bB k W RB 2 CnRfH Bc )( 二二2ASK2ASK系统的抗噪性能系统的抗噪性能 1包络检波 BPF 包络检波 y(t) 抽样判决 低通 V(t) cp(t) tsim) t (ntcos) t (n) t (s) t (y csccm 设 ，且包络检波及低通的增益为1，则： 0, 0 1, a )KT(s sm ”码发“ ”码发“ 0 1 )kT(n)kT(na )KTs(v n s 2 s 2 sc 式中 ，是一个功率 的瑞利分布随机变量。 )()( 22 ssscn kTnkTn 2 n f0(v)f 1(v) P10 V*a v

20、 P01 发“1”和发“0”时V(kTs)的分布 、 分别为：)v(f1)v(f0 2 n 22 2/ )av( 2 n o 2 n 1 e av I v )v(f 2 n 2 2/v 2 n 0 e v )v(f 广义瑞利分布如图： )0/1 ( 2 1 ) 1/0( 2 1 )0/1 ()0() 1/0() 1 (pppppppe （设“1”、“0”等概，下 同） Pe最小时门限为最佳的限V*，显然V*应满足 *)v(f*)v(f 10 2 n 2 2 n 2 a r 1r,2 1r,2/a *v 式中是BPF输出信号的信噪比； 2ASK系统中应满足r1要求，此时： 2 )av( exp

21、2 1 )v(f 2 n 2 2 n 1 2 3 1 2 1 )()() 1/0( a a dvvfdvvfp dz z n a n ) 2 exp( 2 1 2 2 2 4/r e r 1 ) 4 r (erfc 2 1 ) 2 r (Q n av z 式中 4 2/ 2 22 2 )0/1 ( r v n edve v p n a ) 1/0()0/1 (pp 4/ 2 1 r e ep 2相干解调 yi(t) BPF LPF 抽样判决 cosct V(t) cp(t) y(t) 设LPF增益为2,在一个码元的时间间隔Ts内，发送端输出 的信号波形sT(t)为： t Ttta tu tu

22、ts sc T T T 其他 其中： ”时发送“ ”时发送“ 0 0cos )( 00 1)( )( ”时发送“ ”时发送“ 0sin)(cos)()( 1sin)(cos)()()( )( ttnttntn ttnttnatnts ty cscci cscciT ”发送“ ”发送“ 0)(2sin)(2cos)()( 1)(2sin)(2cos)()( cos)(2)( tnttnttntn tnattnttnatna ttytV ccsccc ccsccc c 则： 0, 1 , )( n n a kTsv 是一个均值为0功率为 的正分布随机变量。 )(kTsnc n 2 n 2 )( e

23、xp 2 1 )( 2 2 1 nn ax xf 2 exp 2 1 )( 2 2 0 nn x xf f0(x) f1(x) Vd x f(0/1)f(1/0) 利用基带系统的结论，当发送的二进制符号“0”和“1”等概时，可得： ) 4 r (erfc 2 1 2 r QPe 式中， 为BPF输出信号的信噪比； 2 n 2 2 a r 设某2ASK系统中二进制码元传输速率为9600波特， 发送“1”符号和“0”符号的概率相等，接收端分别采用同 步检测法和包络检波法对该2ASK信号进行解调。已知接收端 输入信号幅度a=1mV，信道等效加性高斯白噪声的双边功率 谱密度 =410-13W/Hz。

24、试求: (1) 同步检测法解调时系统总的误码率； (2) 包络检波法解调时系统总的误码率。 解 (1) 对于2ASK信号，信号功率主要集中在其频谱的主 瓣。因此，接收端带通滤波器带宽可取2ASK信号频谱的主瓣 宽度，即 2 0 n B=2RB=29600=19200 Hz 带通滤波器输出噪声平均功率为 2n= 2B=410-13219200=1.53610-8W 信噪比为 2 1 55.32 10072. 3 101 10536. 12 101 2 8 6 8 6 2 2 n a r 因为信噪比r32.551， 所以同步检测法解调时系统总 的误码率为 Pe= 5138. 8 4 1089. 2

25、 55.321416. 3 11 42 1 ee r r erfc r (2) 包络检波法解调时系统总的误码率为 Pe= = e-8.138=1.4610-4 比较两种方法解调时系统总的误码率可以看出，在大信噪 比的情况下，包络检波法解调性能接近同步检测法解调性能。 2 1 2 1 4 r e 三三2FSK 1、非相干解调： BPF 1 BPF 2 检波 检波 低通 低通 抽样判决 V1(t) V2(t) cp(t) y1(t) y2(t) 若在（0，Ts）发送“1”信号，则上下支路两个带通滤波器的输出波 形及包络分别为： ttnttnaty sc111 sin)(cos)()( ttnttn

26、ty sc222 sin)(cos)()( )kTs(n)kTs(na )kTs(v 2 s 2 c1 )kTs(n)kTs(n)kTs(v 2 s 2 c2 2/ )av(exp) av (I v )v(f 2 n 22 1 2 n 1 o 2 n 1 1 )2/vexp( v )v(f 2 n 2 2 2 n 2 2 V1 f(V2) p(V10判决为“1”正确判决；若x 2 )数字调 制系统的传信率高于二进制数字调制系统： (2)在相同的信息传输速率下，N进制( N 2 )数字调 制系统的传码率低于二进制数字调制系统： 6.5 多进制数字调制系统多进制数字调制系统 (3)在相同的噪声下，

27、多进制数字调制系统的抗噪声 性能低于二进制数字调制系统； 二、多进制数字振幅调制的原理及抗噪声性能：二、多进制数字振幅调制的原理及抗噪声性能： 多进制数字振幅调制又称为多电平调制，在相同的码 元传输速率下，其传信率比二进制系统高的多，而其传 输带宽与二进制系统相同，因而它的传输效率较高，其 最高频带利用率将超过2 bit /sHz 。 三、多进制数字振幅调制系统（三、多进制数字振幅调制系统（MASK 多电平调制）多电平调制） 6.5 多进制数字调制系统多进制数字调制系统 其中： 且： 6.5 多进制数字调制系统多进制数字调制系统 如图所示，比较M电平调制信号波形与2ASK信号波形可 以发现，M

28、电平调制信号可以由M个在时间上互不重叠且振 幅各不相同的2ASK信号叠加而成，其功率谱密度就是M个 2ASK信号的功率谱密度之和。 6.5 多进制数字调制系统多进制数字调制系统 其中： 系统总的误码率为： 其中：r为接收端输入信噪比； 6.5 多进制数字调制系统多进制数字调制系统 四、多进制数字频率调制的原理及抗噪声性能：（四、多进制数字频率调制的原理及抗噪声性能：（MFSK 多频调制）多频调制） 多进制数字频率调制简称多频制，其系统组成框图如下： 6.5 多进制数字调制系统多进制数字调制系统 多频制的信号带宽定义为： ，其中 为最 高选用频率， 为最低选用频率， 为单个码元信号 的宽度；由于

29、占据频带较宽，多频制一般用于低速场合。 多频系统相干检测和非相干检测时的误码率都仅与信噪 比r以及进制数M有关：在M一定的情况下，r越大，则 越小；在r一定的情况下，M越大，则 越大；相干检测性 能与非相干检测性能之间的差距将随M的增大而减小，而 且在同一M下，二者将随信噪比r的增加而趋于同一极限值。 三、三、4PSK与与4DPSK 14PSK(QPSK) MPSK，特别是4PSK是目前微波和卫星数字通信中最 常用的一种数字调制方式，它具有较高的频谱利用率，较 强的抗干扰性能，同时在电路中易于实现，成为通信中的 主要调制方式。 MPSK是把2周期等间隔地分为L个相位点： 分别对应每个码元的载波

30、信号的初始相位。 （1）调 制 MPSK调制信号表达式： L , 21 其中， ttQttI tnTtgts cc nc n sMPSK sin)(cos)( )cos()()( n ns n sn nTtgnTtgatIcos)()()( n ns n sn nTtgnTtgbtQsin)()()( 串/并 单/双 单/双 -90 xy x y I(t) Q(t) cosct sinct I(t)cosct=2PSKI Q(t)sinct=2PSKQ 4PSK 且g(t)为信号包络，通常为矩形波； 是第n个码 元载波信号对应的初始相位。对于4PSK信号， 串/并输入信号码速率等于Rb,输出信

31、号码速率等于， X，Y，I(t),Q(t)信号的码元宽度为2Ts，Ts为二进制 信号码之宽度。 n 双比特码元 载波相位 abA方式 B方式 0005/4 10/2 7/4 11 /4 013/2 3/4 4PSK=2PSKI+2PSKQ 1 1 0 1 1 0 0 0 x y cosct-cosct cosct-cosct I(t) sinctsinct -sinct -sinct Q(t) 4PSK初相 45135-45-135 0 11 1 1 00 0 4PSK星座图 S4PSK(t)=cosct-k=I(t)cosct+Q(t)sinct k = 45, 135, -135, -45

32、 频 谱 fc+fs/2 fc fc-fs/2 fs=Rb B=fs 解 调 当CI（t）= 时可正确解调，载 波同步存在相位模糊，如： 抽样判决 BPF载波同步 90 LPF LPF 位同步 抽样判决 串/并 CI(t) CQ(t) x y xy ttCtCos cQc sin)(, 四次方 BPF 4fC 4 BPF fC -90 4PSK Cos4ct CI(t) CQ(t) CI(t)cos c t - c o s c t sin c t - s i n c t CQ(t) sin c t - s i n c t - c o s c t cos c t 24DPSK（QDPSK） 4D

33、PSK信号是利用前后双比特码元之间的载波 信号波形的相对相位变化来表示数字信息。 为当 前双比特码与前一双比特码的载波初相位差。 (1) 调 制 n 串/并 xy 单/双 单/双 -90 x y cosct sinct 4PSK（ZK相） 码变换 4DPSK（ZK绝） y x 绝对 码 相对 码 ZK绝 ZK相 Zk绝 00 10 11 01 k 0 90 180 270 ；其中， 为本双比特码元 内4DPSK信号的初相； 为前一双比特码元 内4DPSK信号的末相； （2）频 谱 同4PSK （3）解 调： a相干解调： 1 kkk k 1k 抽样判决 BPF 载波同步 90 LPF LPF

34、位同步 抽样判决 并/串 码反变换 ZK相 ZK绝 ZK相有四种不同情况，对它们进行码反变换后得到同一个 ZK绝。 b差分相干解调： 设载波周期TC与双比特码元宽度TS4之间的关系为 TS4=KTC，此时一个码元内4DPSK的初与末相相同； BPF Ts4 -45 45 LPF LPF 抽样判决 抽样判决 位同步 并/串 y(t) y1(t) y2(t) I(t) Q(t) x y xy )tcos() t (y kc )45tcos() t (y 1 kc1 )45tcos() t (y 1 kc2 )45cos( 2 1 ) t ( I k )45cos( 2 1 ) t (Q k k I

35、(t) Q(t) x y 0 + + 0 0 /2 + 1 0 1 1 3/4 + 0 1 6.5 多进制数字调制系统多进制数字调制系统 四、正交振幅调制四、正交振幅调制(QAM)的原理及抗噪声性的原理及抗噪声性 能：能： 正交振幅调制是利用两个独立的基带波 形对两个相互正交的同频载波进行抑制载 波的双边带调制，实现两路并行的数字信 息传输，其系统框图如下： 6.5 多进制数字调制系统多进制数字调制系统 其中： 和 是两个独立的限带基带信号； 和 是相互正交的同频载波； 所以： 6.5 多进制数字调制系统多进制数字调制系统 当 是 的希尔伯特变换时，正交振幅调制就变成 了单边带调制；当 和 的

36、取值为1时，正交振幅 调制信号与QPSK信号完全相同。 由于正交振幅调制信号与QPSK信号形式完全相同，因此 采用相干解调时，系统的误码性能与QPSK信号采用相干解 调时的误码性能相同。 以 说明之 16N 16QAM星座图16PSK星座图 a b c d 1 1 1 1 1 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 a c -3 -113 01001011 -3 -1 1 3 01 00 10 11 b d Q(t) Q(t) I(t)I（t） A 6.6 现代数字调制系统现代数字调制系统 随着数字通信技术的发展，一些改进的数字调制 方式在现代数字通信系统中得到广泛的应用，主要包括 最小移

37、频键控(MSK)方式、高斯最小移频键控(GMSK)方 式、时频调制方式、TFM调制方式等，其特点是： 频带利用率高； 功率利用率高； 恒定包络； 功率谱集中、频带外功率小； 一、最小移频键控一、最小移频键控(MSK)方式：方式： 最小移频键控(MSK)方式又称快速移频键控(FFSK) 1 MSK调制原理 MSK是一种调制指数h=0.5的恒定包络连续相 位的频率调制。MSK信号表示为： ) 2 cos()( k s k cMSK t T a ttS 其中， ，Ts为码元宽度， 是第 k个码元信号波形的瞬时相位偏移；第k个码元 ； 第k个码元的相位常数 ，在 中保持不 变，其作用是保证在 时刻信号

38、相位连续。 ss TktkT) 1( k s k k t T a t 2 )( 1 k a k ss TktkT) 1( s kTt 为满足MSK信号在 时刻的载波相位连续， 前一码元 在时刻 的载波相位与当前码元 在该时刻的载波相位相同，即：它们的瞬时相位 偏移亦相同。有： s kTt 1k a s kT k a ks s k ks s k kT T a kT T a 22 1 1 11 11 11 , , )( 2 kkk kkk kkkk aak aa aa k 由MSK信号的表示式可以得到第k个码元的瞬时 频率： （传号频率）， （空号 频率），对应信号： ； 且 ；在 时，两个信号 波形的相关系数为： s cm T2 s cs T2 1),cos()( kkmm attS 1),cos()( kkss attS1 k a ssm ssm ssm ssm T s T sm T m T sm T T T T dttS dttStS dttS dttStS s s s s )( )sin( )( )sin( )( )()( )( )()(