知识点四相调相系统

1、第第5 5章章 数字调制传输数字调制传输 第第5章章 数字调制传输数字调制传输 5.1 引言引言 5.2 幅度键控（幅度键控（ASK） 5.3 频移键控（频移键控（FSK） 5.4 二相调制键控二相调制键控 5.5 四相调制系统四相调制系统 5.6 其他调制方式其他调制方式 5.7 各种调制方式的信道频带利用率及误码性能比较各种调制方式的信道频带利用率及误码性能比较习题与思考题习题与思考题 第第5 5章章 数字调制传输数字调制传输 5.4 二相调制键控二相调制键控 移相键控分为绝对移相（2PSK）和相对移相（2DPSK）两种形式。 绝对移相利用载波信号的不同相位去传输数字信号的“1”码和“0”

2、码。 图5.10（a）是一组数字基带信号， 图5.10（b）是绝对移相信号波形。移相只改变载波信号的相位， 即对应不同的基带码载波起始相位不同。 在绝对移相（PSK）中， 载波起始相位与基带码的关系是： 载波0相位对应基带信号的“1”码； 载波相位对应基带信号的“0”码。 第第5 5章章 数字调制传输数字调制传输 图5.10 2PSK和两种定义的DPSK波形 t02DPSK相位差(e)t02DPSK向量差(d)t02PSK(c)t0载波(b)t0(a)1011001第第5 5章章 数字调制传输数字调制传输 图 5.11 二进制绝对移相信号的产生电路 (a) 直接调相法； (b) 相位选择法相乘

3、器0倒相相乘器基带信号相加输出s(t)倒相载频 fc(b)(a)输入载波fc输出s(t)f (t)D3D1基带信号(双极性脉冲)D4D2 1. 绝对移相信号的产生第第5 5章章 数字调制传输数字调制传输 图5.12 用模2加法器进行差分编码 模 2加 法 器bn延 迟 1 bitbn 1绝 对 码-相 对 码 变 换环 行 调 制 器2DPSK输 出载 波 fc基 带 信 号an 2. 相对移相信号的产生 相对移相信号的产生区别于绝对移相信号的产生的关键在于码形变换部分， 这个过程也称差分编码。 因其调制部分与绝对移相的方法相同， 这里就不再赘述了。下面着重介绍用模2加法器进行差分编码， 如图

4、5.12所示。 第第5 5章章 数字调制传输数字调制传输 图5.12电路差分编码的逻辑关系是： 本时刻的差分码bn （相对码）等于本时刻的基带码an（绝对码）与本时刻差分码经延迟1 bit的bn-1进行模2加； 即 1nnnbab绝 对 码 (an)10011101差 分 码 (bn)11101001第第5 5章章 数字调制传输数字调制传输 无论是PSK还是DPSK的已调波波形， 均可用两个ASK的已调波合成， 如图5.13所示。 根据式（5.6）可直接写出PSK的功率谱WPSK（f）。 )()(4)(222cscssPSKffTSaffTSaTAfW（5.9） 根据式（5.9）画出的功率谱包

5、络线的形状与图5.6相似， 但相应谱线的功率在数值上不应相等。 相位键控已调波的功率谱只有连续谱， 没有离散谱， 即没有载波fc的成分。 二相相位键控已调波所需的信道带宽为2fB。第第5 5章章 数字调制传输数字调制传输 图5.13 二相调制信号的功率谱1110100t(a) PSK11111t(b) ASK1000t(c) ASK2第第5 5章章 数字调制传输数字调制传输 二相调制信号有二相绝对移相信号和二相相对移相信号两种已调波， 因此， 对其解调也分为如下两种情况。 1. 二相绝对移相信号的解调 由于2PSK的已调波与抑制载波的双边带信号一样， 已调波中不含载波成分， 因此在收端应设法从

6、调制波中提取原载波信号， 称其为相干载波。 下面介绍一种可解调2PSK信号的相干检测法， 又称极性比较法， 电路原理方框图见图5.14（a）。 第第5 5章章 数字调制传输数字调制传输 图 5.14 二相绝对移相信号的解调(a) 原理方框图； (b) 各点波形图判 决抽 样 脉 冲低 通相 乘 器载 波限 幅二 分 频窄 带滤 波 器 2fc全 波整 流s(t)f (t) 2fc(a)10s(t)tt全 波 整流t解 调t判 决 输出102 fctt二 分 频(载 波 )t限 幅(b)第第5 5章章 数字调制传输数字调制传输 图5.15 延迟解调法原理图(a) 原理方框图； (b) 各点波形图

7、相 乘 器(a)DPSK信 号低 通判 决Tb时 延10110100t基 带DPSKt时 延 Tbt相 乘t低 通 输 出(b)0110100 2. 二相相对移相信号的解调二相相对移相信号的解调 对对2DPSK已调波的移相可用两种已调波的移相可用两种方法，方法， 一种是上面所讲的相干检测一种是上面所讲的相干检测法，法， 这时判决输出的是相对码，这时判决输出的是相对码， 必必须经过差分解码后才能恢复原基带码须经过差分解码后才能恢复原基带码（即绝对码）。（即绝对码）。 另一种是延迟解调另一种是延迟解调法，法， 也叫相位比较法，也叫相位比较法， 这种方法将这种方法将本时刻的相对码延迟本时刻的相对码延

8、迟1 bit（相当前一（相当前一时刻的相对码）作为相乘器的时刻的相对码）作为相乘器的“相干相干载波载波”， 根据前面讲过的相对调制根据前面讲过的相对调制逢逢“1”改变相位，改变相位， 逢逢“0”不改变相不改变相位的规则，位的规则， 组成了图组成了图5.15（a）的解）的解调电路原理方框图，调电路原理方框图， 图图5.15（b）是）是各点波形图。各点波形图。 第第5 5章章 数字调制传输数字调制传输 3. 相干解调过程中的相位模糊现象 在前面引出相对移相的概念时就提到相位模糊现象， 在这里进一步阐述关于相位模糊的问题。 在图5.14(a)提取相干载波的电路中， 为了从调制波中提取相干载波， 经过

9、了一系列的波形变换， 最后由二分频电路输出相干载波。 在实际电路中， 二分频器一般是由触发器构成的。 由于触发器的状态不确定， 故二分频器末级输出的方波相位可能随机地取0或相位。第第5 5章章 数字调制传输数字调制传输 为克服由于相干载波的相位模糊现象而造成的严重误码， 目前在调制方式中， 不采用绝对移相信号， 而采用相对移相信号。 根据相对移相信号本身的特点， 相干载波发生倒也不会使解调输出的基带信号发生误码， 可证明如下： 设发送端的绝对码序列为ai， 信道传输的相对码序列为bi， 则有1iiibab（5.10） 若解调之后， 差分解码的逻辑为 1iiibbc（5.11） 第第5 5章章 数字调制传输数字调制传输 则将式(5.10)带入式(5.11)得 ci = aibi-1bi-1 其中 bi-1bi-1= 0 所以 ci = ai0 = ai 第第5 5章章 数字调制传输数字调制传输 上面的结果说明， 若采用相对移相不发生相干载波