通信原理樊昌信版第7章数字带通传输系统1

1、1第第 7 章章 数字带通传输系统数字带通传输系统 7.0 引言引言 7.2 二进制数字调制系统抗噪声性能二进制数字调制系统抗噪声性能 7.1 二进制数字调制原理二进制数字调制原理 7.3 二进制数字调制系统的性能比较二进制数字调制系统的性能比较 2 7.0 引言引言 在实际信道中，大多数信道具有在实际信道中，大多数信道具有带通传带通传输特性输特性，数字基带信号不能直接在这种信道，数字基带信号不能直接在这种信道中传输，因此，必须用数字基带信号对载波中传输，因此，必须用数字基带信号对载波进行调制，产生已调数字信号，才能在无线进行调制，产生已调数字信号，才能在无线信道、光纤信道等媒质中传输。信道、

2、光纤信道等媒质中传输。3数字调制数字调制：利用数字基带信号改变载波参：利用数字基带信号改变载波参数的过程，把数字基带信号变换为数字带通数的过程，把数字基带信号变换为数字带通信号（已调信号）。信号（已调信号）。数字键控：数字键控：利用数字脉冲信号对载波进行利用数字脉冲信号对载波进行开关形式的控制而实现。开关形式的控制而实现。 载波的波形载波的波形是任意的，但大多数的数字调是任意的，但大多数的数字调制系统都选择单频信号作为载波，因为便于制系统都选择单频信号作为载波，因为便于产生与接收。产生与接收。 常用的载波信号为常用的载波信号为 。1、概念、概念cnAcos(t)42、数字调制分类、数字调制分类

3、(1) 根据控制载波波形参量不同，分为：根据控制载波波形参量不同，分为：v 振幅键控振幅键控(ASK)用数字消息控制载波的振幅用数字消息控制载波的振幅 v频移键控频移键控(FSK)用数字消息控制载波的频率用数字消息控制载波的频率 v相移键控相移键控(PSK)用数字消息控制载波的相位用数字消息控制载波的相位 (2) 根据已调信号频谱结构特点不同，分为：根据已调信号频谱结构特点不同，分为：v线性调制线性调制(如如ASK) 频谱结构相同，只不过搬频谱结构相同，只不过搬移了一个频率位置，无新的频率成分出现。移了一个频率位置，无新的频率成分出现。 v非线性调制非线性调制(如如FSK) 频谱结构不同，有新

4、的频谱结构不同，有新的频率成分出现。频率成分出现。 53、数字载波调制与模拟调制的异同、数字载波调制与模拟调制的异同相同点相同点：调制：调制目的相同目的相同，都是进行频谱搬移，都是进行频谱搬移，以适合信道传输；调制以适合信道传输；调制种类相同种类相同，都是通过，都是通过改变载波的幅度、相位或频率达到调制的目改变载波的幅度、相位或频率达到调制的目的；的；不同点不同点：模拟调制是以模拟信号对载波参量：模拟调制是以模拟信号对载波参量作连续调制；数字调制是以数字信号对载波作连续调制；数字调制是以数字信号对载波参量作离散调制。参量作离散调制。67.1 二进制数字调制原理二进制数字调制原理7.1.1二进制

5、振幅键控（二进制振幅键控（2ASK)7.1.2二进制频移键控（二进制频移键控（2FSK)7.1.3二进制相移键控（二进制相移键控（2PSK)7.1.4二进制差分相移键控（二进制差分相移键控（2DPSK) 77.1.1二进制振幅键控（二进制振幅键控（2ASK) ASK: Amplitude Shift Keying 振幅键控是正弦载波的幅度随数字基带信号振幅键控是正弦载波的幅度随数字基带信号而变化的数字调制。当数字基带信号为二进制而变化的数字调制。当数字基带信号为二进制时，则为二进制振幅键控。时，则为二进制振幅键控。 设发送的二进制符号序列由设发送的二进制符号序列由0、1序列组成，序列组成，发送

6、发送1和和0符号的概率分别为为符号的概率分别为为P和和1-P，且相互，且相互独立。该二进制符号序列可表示为：独立。该二进制符号序列可表示为：8)()(SnnnTtgatsttstecASKcos)()(2发送概率为发送概率为P 发送概率为发送概率为1-P 01na2ASK信号时域表达式信号时域表达式g(t)是持续时间为是持续时间为Ts的矩形脉冲的矩形脉冲tnTtgacSnncos)(92ASK信号波形信号波形ttstecASKcos)()(22ASK信号波形信号波形tnTtgatecSnnASKcos)()(2102ASK 调制方式调制方式模拟调制方式模拟调制方式 键控方式键控方式 也称也称

7、OOK 信号信号 开关开关K的动作由的动作由s(t) 决定，决定， 乘法器乘法器S( t ) e2ASK( t ) 滤波器滤波器cosc t10e2ASK( t ) cosc tK当当s(t ) = 0 K 接接01 K 接接1112ASK 解调方式解调方式非相干解调非相干解调带通滤波器全波整流器低通滤波器抽样判决器定时脉冲输出)(2teASKabcdl 带通滤波器带通滤波器（BPF）恰好使）恰好使2ASK信号完整地信号完整地通过。通过。l 低通滤波器低通滤波器（LPF）的作用是滤除高频杂波，）的作用是滤除高频杂波，使基带信号（包络）通过。使基带信号（包络）通过。l 抽样判决器抽样判决器 包括

8、抽样、判决及码元形成器。包括抽样、判决及码元形成器。12带通滤波器全波整流器低通滤波器抽样判决器定时脉冲输出)(2teASKabcd11100000101abcd132ASK 解调方式解调方式相干解调相干解调带通滤波器相乘器低通滤波器抽样判决器定时脉冲输出)(2teASKtccos 相干解调就是同步解调，要求接收机产相干解调就是同步解调，要求接收机产生一个与发送载波生一个与发送载波同频同相同频同相的本地载波信号，的本地载波信号，称其为同步载波或相干载波。称其为同步载波或相干载波。14ASKe(t)y(t)ccost 带通滤波器相乘器低通滤波器抽样判决器定时脉冲输出)(2teASKtccos15

9、ASKce(t)s(t)cost 相干解调相干解调 低通滤波器的截止频率与基带数字低通滤波器的截止频率与基带数字信号的最高频率相等。信号的最高频率相等。ttsttetyccASK2cos)(cos)()(2cos1)(21ttsc)(ts低通162ASK频谱频谱设设 e2ASK(t)的功率谱为的功率谱为P2ASK(f)，s(t)的功率谱为的功率谱为Ps(f)，则：，则： tnTtgatecSnnASKcos)()(2ttsccos)()()(41)(2cscsASKffPffPfP2)()1 ()(fGPPffPss)(| )(|)1 (222smssmffmfGPf式（式（7.17）推导推导

10、单极性的随即脉冲序列功率谱的一般表达式：单极性的随即脉冲序列功率谱的一般表达式：17 设设 s( t ) 的功率谱密度为的功率谱密度为Ps ( f ), e0( t ) 的功率谱密的功率谱密度为度为 PE( f ) ttsteccos)()(0非严格推导：非严格推导：ttstec2220cos)()()()(41)()(21)()(21cos)()(21cos)()()()(2220ccccccccccsEfffffffffffftfffftfPtSfPte )ff(P)ff(P41)f(PcscsE 证毕证毕18sfTjsssefTfTTfGsin)(222)()(sin)()(sin16)

11、(scscscscsASKTffTffTffTffTfP)()(161ccffff矩形波形矩形波形g(t)的频谱为：的频谱为： 当当P=1/2时时（7.110）192ASK频谱频谱f0sfsf )f(PsP2ASK(f)cfffc+fscf0fc-fs-fc+fs-fc-fs20v2ASK信号的信号的功率谱密度由离散谱和连续谱功率谱密度由离散谱和连续谱两部分组成两部分组成。连续谱取决于。连续谱取决于g(t)经线性调制后经线性调制后的双边带谱，而离散谱由载波分量确定。的双边带谱，而离散谱由载波分量确定。v2ASK信号的带宽信号的带宽B2ASK是基带信号带宽的两是基带信号带宽的两倍，若只计谱的主瓣

12、，则有倍，若只计谱的主瓣，则有 B2ASK=2B=2fs =2*RB2ASK信号的传输带宽是码元速率的两倍。信号的传输带宽是码元速率的两倍。2ASK频谱频谱P2ASK(f)cfffc+fscf 0fc-fs-fc+fs-fc-fs21 B2ASK=2B=2fs =2*RBv2ASK系统的频带利用率为系统的频带利用率为:)/(2122HzBaudffBRssASKB2ASK频谱频谱P2ASK(f)cfffc+fscf 0fc-fs-fc+fs-fc-fs22例例 已知某已知某OOK系统的传码率为系统的传码率为103B，所用的，所用的载波信号为载波信号为Acos(4103t)。(1)设传送数字信设

13、传送数字信息为息为011001，画出相应的，画出相应的2ASK信号波形信号波形; (2)求求2ASK信号的带宽。信号的带宽。(2)二进制振幅键控信号的带宽二进制振幅键控信号的带宽B2ASK是基带信是基带信号波形带宽的两倍号波形带宽的两倍3BB2R2 102000Hz 3 33 32 102 10每每个个码码元元内内有有=2=2个个载载波波波波形形1010解：解：(1)3BR10 B 331042104ccfHzfc3102237.1.2二进制频移键控（二进制频移键控（2FSK) (Frequency Shift-Keying)在二进制数字调制中，若正弦载波的频率随在二进制数字调制中，若正弦载波

14、的频率随二进制基带信号在二进制基带信号在f1和和f2两个频率点间变化，两个频率点间变化，则产生二进制频移键控信号则产生二进制频移键控信号(2FSK信号信号) 。 “1” f1 “0” f2 FSK是用不同频率的载波来传递数字消息的。是用不同频率的载波来传递数字消息的。241、 2FSK信号的表示信号的表示 若二进制基带信号的若二进制基带信号的1符号对应于载波频符号对应于载波频率率f1，0符号对应于载波频率符号对应于载波频率f2，则二进制移，则二进制移频键控信号的时域表达式为频键控信号的时域表达式为: 时”“”“0),cos(A1),cos(A)(212FSK发发送送时时发发送送nnttte25

15、na是是 an 的反码的反码 其中其中:=na1 以以1-p为概率出现为概率出现0 以以 p为概率出现为概率出现an = 01)cos()()cos()(2111nnttSttS将一路将一路 2FSK信号看成两路信号看成两路 2ASK信号的合成。信号的合成。S1(t)为单极性信号为单极性信号)cos()()(12nSnnFSKtTntgate)cos()(2nnSntnTtga二进制移频键控信号的时域表达式为二进制移频键控信号的时域表达式为: 262FSK 信号波形信号波形1 0 0 1 0 1 1+ E V S( t )载波载波w12FSK- - E V S1( t ) S1( t )+ E

16、 V0 V+ E V0 V载波载波w2)cos()()cos()()(21112nnFSKttSttSte)cos()(11nttS)cos()(21nttS272、2FSK 调制方式调制方式模拟调制方式模拟调制方式：键控方式键控方式 0 K 接接0 开关开关K的动作由的动作由s(t)决定，决定， 当当s( t ) = 1 K 接接1s( t ) e2FSK( t ) 压控压控 VCO 1e0( t ) cos1 tK0cos2t 2FSK信号的产生，可采用模拟调频电路来实信号的产生，可采用模拟调频电路来实现，也可采用现，也可采用数字键控数字键控的方法来实现。的方法来实现。28振 荡 器 1f

17、1选 通 开 关反 相 器基 带 信号选 通 开 关振 荡 器 2f2相 加 器e2FSK(t)cos()()cos()()(21112nnFSKttSttSte293、2FSK 解调方法解调方法v 非相干解调法（包络检波）非相干解调法（包络检波） （一路一路2FSK视为视为2路路2ASK信号的合成）信号的合成）v 相干解调法相干解调法v 鉴频法鉴频法v 过零检测法过零检测法（2FSK特有）特有）v 差分检测法差分检测法303.1 2FSK 包络检波法解调包络检波法解调条件：条件：| f1 - f2 | 2 fs 抽样抽样判决判决e0(t)S( t ) 定时脉冲定时脉冲 2 fs带通带通2 包

18、络检波包络检波 带通带通1 2 fs 包络检波包络检波 两个两个带通滤波器带宽带通滤波器带宽皆为相应的皆为相应的2ASK信号带信号带宽（中心频率不同宽（中心频率不同)，起分路作用；，起分路作用； 包络检测包络检测后分别取出它们的包络后分别取出它们的包络s(t) 及及 ； 抽样判决器抽样判决器 起比较器作用。起比较器作用。s(t)演示演示31若上、下支路若上、下支路 及及 的抽样值分别用的抽样值分别用v1、v2 表示，则抽样判决器的判决准则为：表示，则抽样判决器的判决准则为：32图图 2FSK非相干解调过程的时间波形非相干解调过程的时间波形 111000001012FSK信号信号v1下支路全下支

19、路全波整流波整流输出输出v2上支路全上支路全波整流波整流33 3.2 2FSK 相干解调相干解调条件：条件：| f1 - f2 | 2 fs ttSttSte21110cos)(cos)()(抽样抽样判决判决e0 ( t )S( t ) 定时脉冲定时脉冲 带通带通1 低通低通 cos1 t2 fs带通带通2 低通低通 cos2 t2 fs带通滤波器的作用同包络检波法，起带通滤波器的作用同包络检波法，起分路作用分路作用; ;抽样判决器抽样判决器在抽样脉冲到来时对两个低频信号在抽样脉冲到来时对两个低频信号的抽样值的抽样值 进行比较判决（判决规则同于包络检进行比较判决（判决规则同于包络检波法），即可

20、还原出基带数字信号。波法），即可还原出基带数字信号。343.3 2FSK信号的鉴频法信号的鉴频法原理：鉴频器原理：鉴频器输出电压与输入信号频率偏输出电压与输入信号频率偏移成正比。移成正比。带通滤波带通滤波器器鉴频鉴频器器 低通滤波低通滤波器器抽样判抽样判决决353.4 2FSK 过零检测法过零检测法特点：特点：“1”、“0” 码元对应的载波频率不同，码元对应的载波频率不同，即在单位时间内载波的过零点数目不同，利用即在单位时间内载波的过零点数目不同，利用此特点，还原基带信号。此特点，还原基带信号。 e0 ( t )整形整形 微微分分 宽脉冲宽脉冲发生器发生器 整流整流 S( t )abcdef判

21、决判决 低通低通 思路：思路：把过零数目不同转换为电压不同。把过零数目不同转换为电压不同。36限 幅e2FSK(t)ab微 分c整 流d脉 冲 形成低 通ef输 出(a)abcdef0 0 1 1 0 0各各点点波波形形示示意意图图图图 7-10 过零检测法原理图和各点时间波形过零检测法原理图和各点时间波形37输入信号经放大限幅后产生矩形脉冲序列；输入信号经放大限幅后产生矩形脉冲序列； 微分及全波整流微分及全波整流形成与频率变化相应的尖脉冲形成与频率变化相应的尖脉冲序列，这个序列就代表着调频波的过零点；序列，这个序列就代表着调频波的过零点； 尖脉冲尖脉冲触发一宽脉冲发生器，变换成具有一定触发一

22、宽脉冲发生器，变换成具有一定宽度的矩形波，该矩形波的直流分量便代表着信宽度的矩形波，该矩形波的直流分量便代表着信号的频率；号的频率； 低通滤波器低通滤波器得到脉冲波的直流分量。完成得到脉冲波的直流分量。完成频率频率幅度幅度变换，根据直流分量幅度还原出变换，根据直流分量幅度还原出“1” “0”。限 幅e2FSK(t)ab微 分c整 流d脉 冲 形成低 通ef输 出(a)abcde383.5 2FSK 差分检波法差分检波法抽样抽样判决判决带通带通低通低通2 fs + | f1 - f2 |e0 ( t )S( t )e ( t )延时延时差分检波法基于输入信号与其延迟差分检波法基于输入信号与其延迟

23、的信号的信号相比较相比较,信道上的失真将同时影响相邻信号，信道上的失真将同时影响相邻信号，故不影响最终鉴频结果。故不影响最终鉴频结果。实践表明，当延迟失真为实践表明，当延迟失真为0时，这种方法的时，这种方法的检测性能不如普通鉴频法，但当信道有较严重检测性能不如普通鉴频法，但当信道有较严重延迟失真时，其检测性能优于鉴频法。延迟失真时，其检测性能优于鉴频法。39近似分析法：近似分析法：2 路路 2ASK 信号的叠加信号的叠加 4、2FSK 频谱结构频谱结构 tcos)t(Stcos)t(S)t(e21110 且且 S1( t )、 均为均为 NRZ 信号，脉宽为信号，脉宽为Ts )t (S1)()

24、(41)()(41)(221121111ffPffPffPffPfPssssFSK)()()()(161)()(161)()(161)(2211222212122ffffffffTffSaTffSaTffSaTffSafPssssFSK当当 p = 时时, （7.1-21）40频谱图频谱图f0sfsf )f(P1s)f(P1sf1f0)f(PEf2f1|2212fffBsFSK41v 相位不连续的相位不连续的2FSK信号的功率谱由离散谱信号的功率谱由离散谱和连续谱所组成；和连续谱所组成；v 离散谱位于离散谱位于载频载频f1和和f2处；连续谱由两个中处；连续谱由两个中心位于心位于f1和和f2处的

25、双边谱叠加形成；处的双边谱叠加形成；v 若若|f1-f2|fs，连续谱在，连续谱在fc处出现单峰；处出现单峰； 若若|f1-f2|fs，则连续谱出现双峰。，则连续谱出现双峰。v 所需传输带宽所需传输带宽BFSK=|f1 -f2|+2 fs 42例例 设某设某2FSK调制系统的码元传输速率为调制系统的码元传输速率为1000B，已调信号的载频为已调信号的载频为1000Hz或或2000Hz： 1）发送数字信息为）发送数字信息为011010，画出相应的，画出相应的2FSK信信号波形；号波形； 2）这时的）这时的2FSK信号应选择怎样的解调方法。信号应选择怎样的解调方法。解：解： 1）设载频）设载频10

26、00Hz对应对应“1”,2000Hz对应对应“0”。43解：解： 2）由于）由于2FSK载波频差载波频差|f2-f1|=1000=fs, 功率功率谱密度会出现单峰，频谱有较大重叠，用包络检谱密度会出现单峰，频谱有较大重叠，用包络检测法不合适，上下两支路有较大串扰，调制性能测法不合适，上下两支路有较大串扰，调制性能降低，所以可以用相干解调或过零检测法解调。降低，所以可以用相干解调或过零检测法解调。例例 设某设某2FSK调制系统的码元传输速率为调制系统的码元传输速率为1000B，已调信号的载频为已调信号的载频为1000Hz或或2000Hz： 1）发送数字信息为）发送数字信息为011010，画出相应

27、的，画出相应的2FSK信信号波形；号波形； 2）这时的）这时的2FSK信号应选择怎样的解调方法。信号应选择怎样的解调方法。447.1.3相移键控信号相移键控信号( 2PSK)PSK(Phase shift-keying)模拟调相：载波的模拟调相：载波的相位相位随调制信号的变化随调制信号的变化而变化而变化数字相移：以载波不同的数字相移：以载波不同的初始相位初始相位值去表值去表示不同的数字信号。示不同的数字信号。一、相移原理一、相移原理45载波载波初相初相 ：每个码元起始时刻对应的载波相位：每个码元起始时刻对应的载波相位 0 00 1二进制相移键控二进制相移键控（2PSK） 在二进制数字调制中，当

28、正弦载波的在二进制数字调制中，当正弦载波的相位相位(初相初相)随二进制数字基带信号离散变化时，则随二进制数字基带信号离散变化时，则产生二进制移相键控产生二进制移相键控(2PSK)信号。通常用已调信号。通常用已调信号载波的信号载波的0和和180分别表示二进制数字基分别表示二进制数字基带信号的带信号的0和和1。462PSK信号的时域表达式为：信号的时域表达式为： 式中，式中， n表示第表示第n个符号的绝对相位：个符号的绝对相位：因此，上式可以改写为：因此，上式可以改写为：)cos(A)(2PSKnctte时时发发送送发发送送”“”“，1,00时nPtPttecc1,cosA,cosA)(2PSK概

29、率为概率为概率为概率为 由于两种码元的波形相同，极性相反，故由于两种码元的波形相同，极性相反，故2PSK信号可以表述为一个信号可以表述为一个双极性全占空矩形双极性全占空矩形脉冲序列脉冲序列与一个正弦载波的相乘。与一个正弦载波的相乘。47式中式中 这里，这里，g(t)是脉宽为是脉宽为Ts的单个矩形脉冲，而的单个矩形脉冲，而an的的统计特性为统计特性为 发送二进制符号发送二进制符号“0”时时(an取取+1), e2PSK(t)取取0相位相位;发送二进制符号发送二进制符号“1”时时(an取取 -1),e2PSK(t)取取 相位。相位。以载波的不同相位直接去表示相应二进制数字以载波的不同相位直接去表示

30、相应二进制数字信号的调制方式，称为二进制信号的调制方式，称为二进制绝对相移绝对相移方式。方式。ttsteccos)()(2PSKnsnnTtgats)()(PPan1, 1, 1概概率率为为概概率率为为482PSK ：绝对相移信号：绝对相移信号 0 表示表示 “0” 表示表示 “1”载波初相载波初相0 1 1 0 1 0 0+ E S( t )- E 0 0 0 0ttsttecnccos)()cos(A)(2PSKtccosttsccos)(492PSK ：绝对相移信号：绝对相移信号0 1 1 0 1 0 0+ E S( t )- E 0 0 0 0ttsccos)( 0 表示表示 “0”

31、表示表示 “1”载波初相载波初相ttsttecnccos)()cos(A)(2PSK50模拟调制的方法模拟调制的方法 键控法键控法 乘法器)(2tePSK双极性不归零tccos)(ts码型变换tccos) (t s) (2tePSK开关电路移相018002PSK信号的调制器原理方框图信号的调制器原理方框图51带通滤波器相乘器低通滤波器抽样判决器定时脉冲输出)(2tePSKtccosabcde2PSK信号的解调器原理方框图和波形图：信号的解调器原理方框图和波形图：52波形图中，假设相干载波的基准相位与波形图中，假设相干载波的基准相位与2PSK信号的调制载波的基准相位一致。信号的调制载波的基准相位

32、一致。由于在由于在2PSK信号的载波恢复过程中存在着的信号的载波恢复过程中存在着的相位模糊，这种相位关系的不确定性将会造成相位模糊，这种相位关系的不确定性将会造成解调出的数字基带信号与发送的数字基带信号解调出的数字基带信号与发送的数字基带信号正好相反，即正好相反，即“1”变为变为“0”，“0”变为变为“1”，判决器输出数字信号全部出错。这种现象称为判决器输出数字信号全部出错。这种现象称为2PSK 方式的方式的“倒倒”现象或现象或“反相工作反相工作”。这。这也是也是2PSK方式在实际中很少采用的主要原因。方式在实际中很少采用的主要原因。53另外，在随机信号码元序列中，信号波形另外，在随机信号码元

33、序列中，信号波形有可能出现长时间连续的正弦波形，致使在有可能出现长时间连续的正弦波形，致使在接收端无法辨认信号码元的起止时刻。接收端无法辨认信号码元的起止时刻。为了解决上述问题，可以采用为了解决上述问题，可以采用7.1.4节中将节中将要讨论的差分相移键控（要讨论的差分相移键控（DPSK）体制。）体制。54功率谱密度功率谱密度比较比较2ASK信号表达式和信号表达式和2PSK信号表达式：信号表达式： 2ASK： 2PSK： 两者区别仅在于基带信号两者区别仅在于基带信号s(t)不同不同(an不同不同)，前者为单极性，后者为双极性。因此，可以直前者为单极性，后者为双极性。因此，可以直接引用接引用2AS

34、K信号功率谱密度的公式来表述信号功率谱密度的公式来表述2PSK信号的功率谱，即信号的功率谱，即ttsteccos)()(2ASKPtPttecc1,cosA,cosA)(2PSK概率为概率为)()(41)(2cscsPSKffPffPfP55 由由6.1.2节知，双极性的全占空矩形随机脉节知，双极性的全占空矩形随机脉冲序列的功率谱密度为冲序列的功率谱密度为将其代入上式，得将其代入上式，得: )()0()21 ()()1 (42222fGPffGPPffPsss)()()0()21 (41)()()1 (222222PSKccsccsffffGPfffGffGPPfP 注意，这里的注意，这里的P

35、s(f)是双极性矩形脉冲序列的功是双极性矩形脉冲序列的功率谱。率谱。)()(41)(2cscsPSKffPffPfP56若若P =1/2，并考虑到矩形脉冲的频谱：，并考虑到矩形脉冲的频谱：则则2PSK信号的功率谱密度为信号的功率谱密度为)()(SSTfSaTfGSTG) 0 (222)()(sin)()(sin4)(scscscscsPSKTffTffTffTffTfP)()()0()21 (41)()()1 (222222PSKccsccsffffGPfffGffGPPfP57f0sfsf )f(Ps2PSK 频谱图频谱图B2PSK = 2 fs 2PSK信号的频谱特性与信号的频谱特性与2A

36、SK的十分相似，带的十分相似，带宽也是基带信号带宽的两倍。区别仅在于当宽也是基带信号带宽的两倍。区别仅在于当P=1/2时，其谱中无离散谱时，其谱中无离散谱(载波分量载波分量)，2PSK信信号实际上相当于抑制载波的双边带信号。因此，号实际上相当于抑制载波的双边带信号。因此，可看作是双极性基带信号作用下的调幅信号。可看作是双极性基带信号作用下的调幅信号。- fcfc + fsfc - fsf0cf)f(PE58 7.1.4 二进制差分相移键控（二进制差分相移键控（2DPSK）相对相对载波载波初相初相 ：后码元的：后码元的载波初相载波初相2与前相邻码元载波初与前相邻码元载波初相相1的差值的差值 =2

37、 - 1 012 利用前后码元载波相位利用前后码元载波相位相对数值相对数值的变化也同的变化也同样可以传送数字信息，这种方法称为相对调相。样可以传送数字信息，这种方法称为相对调相。2DPSK：利用前后码元载波相位相对数值的变：利用前后码元载波相位相对数值的变化传送数字信息，所以化传送数字信息，所以又称又称相对相移键控相对相移键控。59 假设假设为当前码元与前一码元的载波相位差，为当前码元与前一码元的载波相位差，定义数字信息与定义数字信息与 之间的关系为之间的关系为一组二进制数字信息与其对应的一组二进制数字信息与其对应的2DPSK信号信号的载波相位关系示例如下：的载波相位关系示例如下： ”“，”“

38、10, 0表表示示数数字字信信息息表表示示数数字字信信息息 0 0 0 02DPSK0 1 1 0 0 1 0 1 1：信号相位信号相位二进制数字信息二进制数字信息 0 0 0 0 0 0 或或60相应的相应的2DPSK信号的波形如下：信号的波形如下： 0 0 0 0 0 0 0 0 0 02DPSK0 1 1 0 0 1 0 1 1 或或信信号号相相位位二二进进制制数数字字信信息息：t参考参考2DPSK10101绝对码绝对码2DPSK信号的相位并不直接代表基带信号，而信号的相位并不直接代表基带信号，而前后码元的前后码元的相对相位才决定信息符号相对相位才决定信息符号。61 与与2PSK的波形不

39、同，的波形不同，2DPSK波形的同一波形的同一相位并不对应相同的数字信息符号相位并不对应相同的数字信息符号，而，而前后前后码元的相对相位才唯一确定信息符号码元的相对相位才唯一确定信息符号。 解调解调2DPSK信号时，并不依赖于某一固定信号时，并不依赖于某一固定的载波相位参考值，只要前后码元的相对相的载波相位参考值，只要前后码元的相对相位关系不破坏，则鉴别这个相位关系就可正位关系不破坏，则鉴别这个相位关系就可正确恢复数字信息。这就确恢复数字信息。这就避免了避免了2PSK方式中的方式中的“倒倒 ”现象发生现象发生。说明说明:621 0 0 1 0 1 1+ E S( t )- - E0 0 0 0

40、 2PSK2DPSK判判0 1 1 0 1 0 0到到 现象：现象：0判判0 0 0 1 0 1 1全错全错错错1 1位位 0 0 063v 单从波形上看，单从波形上看，2DPSK与与2PSK是无法分辩是无法分辩的，比如图的，比如图717中中2DPSK也可以是另一符号也可以是另一符号序列（见图中的相对码序列，而将原符号序列序列（见图中的相对码序列，而将原符号序列称为绝对码）经绝对移相而形成的。称为绝对码）经绝对移相而形成的。t参考参考2DPSK10101绝对码绝对码0 0 0 101100相对码相对码64只有已知移相键控方式是绝对的还是相对只有已知移相键控方式是绝对的还是相对的，才能正确判定原

41、信息；的，才能正确判定原信息；相对移相信号可以看作是把数字信息序列相对移相信号可以看作是把数字信息序列（绝对码）变换成相对码，然后再根据相对（绝对码）变换成相对码，然后再根据相对码进行绝对移相而形成。这就为码进行绝对移相而形成。这就为2DPSK信号信号的调制与解调指出了一种借助绝对移相途径的调制与解调指出了一种借助绝对移相途径实现的方法。实现的方法。65 相对相移本质上就是对差分码信号的绝对相对相移本质上就是对差分码信号的绝对相移。相移。那么，那么，2DPSK信号的表达式与信号的表达式与2PSK的的形式应完全相同，所不同的只是此时式中的形式应完全相同，所不同的只是此时式中的s(t) 信号表示的

42、是差分码数字序列。即信号表示的是差分码数字序列。即: 2( )( )cosDPSKcsts tt其中其中s(t)是由绝对码变换而成的相对码。是由绝对码变换而成的相对码。66 数字信息与数字信息与之间的关系也可定义为之间的关系也可定义为 2DPSK信号的信号的矢量图矢量图 在在B方式中，当前码元的相位相对于前一码方式中，当前码元的相位相对于前一码元的相位改变元的相位改变/2。因此，在相邻码元之间。因此，在相邻码元之间必定有相位突跳。在接收端检测此相位突跳必定有相位突跳。在接收端检测此相位突跳就能确定每个码元的起止时刻。就能确定每个码元的起止时刻。”“，”“01, 0表表示示数数字字信信息息表表示

43、示数数字字信信息息参 考 相 位参 考 相 位/2/2(a) A方式方式 参 考 相 位参 考 相 位/2/2(b) B方式方式 671 0 0 1 0 1 1+ E S( t )- E A 方式：方式： B 方式：方式： 绝对码绝对码相对码相对码参考点参考点0002 2 2 2 000 001 1 1 0 0 1 0码变换码变换A 方式：方式： 0 表示表示 “0” 表示表示 “1” 表示表示 “0”表示表示 “1”B 方式：方式： 2 2 68 2DPSK信号的产生方法信号的产生方法 先对二进制数字基带信号进行差分编码，即先对二进制数字基带信号进行差分编码，即把表示数字信息序列的绝对码变换成把表示数字信息序列的绝对码变换成相对码（差相对码（差分码），分码），然后再根据相对码进行绝对调相，从而然后再根据相对码