现代通信理论第四章

现代通信理论第四章第1页，共196页，2023年，2月20日，星期六频带传输系统研究的意义从消息变换过来原始信号（基带信号）本身往往包含丰富的低频分量，甚至直流分量；在某些具有低通特性的有线信道中，特别是传输距离不太远的情况下，数字基带信号可以直接传输，即数字基带传输；而大多数信道，如各种无线信道和光信道，则是带通型的，数字基带信号必须经过载波调制，把频谱搬移到高频载波处才能在信道中传输，接收端需要有解调过程，这种传输称为频带传输。频带传输的理论主要研究调制与解调原理。第2页，共196页，2023年，2月20日，星期六§4.1调制的概念所谓调制，就是按调制信号的变化规律去改变载波某些参数的过程。调制涉及两个输入信号和一个输出信号。*两个输入信号为：调制信号(也称基带信号)m(t)：信源发出的包含信息的原始电信号，从零频附近开始，如语音信号为300~3400Hz，图像信号为0~6MHz,数字信号0~RB,。由于这种信号具有频率很低的频谱分量，一般不宜直接传输，这就需要把基带信号变换成其频带适合在信道中传输的信号。载波信号c(t)：用来承载信息、参数受调制信号控制，一般为高频，频率值由信道决定。*一个输出信号为：在信道中传输的已调信号sm(t)。一、调制的概念第3页，共196页，2023年，2月20日，星期六调制概念的说明在通信系统的发送端通常需要有调制过程，而在接收端则需要有调制的反过程——解调过程。需要进行调制和解调的通信系统为频带传输系统，不需要进行调制和解调的通信系统为基带传输系统。第4页，共196页，2023年，2月20日，星期六二、调制的作用1.进行频谱变换，把调制信号的频谱搬移到所希望的位置上，从而将调制信号转换成适合信道传输的已调信号。调制信号即为包含信息的原始信号，频率范围一般从零频附近开始，具有频率很低的频谱分量，不宜直接传输。每种信道都有特定的工作频率，多数为高频，即使是适合低频信号传输的某些有线信道如电话线、电缆，在直流和很低频率处衰减非常剧烈，因此需要按信道允许工作频率对调制信号进行频率搬移，实现匹配。如语音信号为300~3400Hz，图像信号为0~6MHz,数字信号0~RB。第5页，共196页，2023年，2月20日，星期六调制的作用在信道内同时传送多路信号称为复用，各路信号频率范围相同，会重叠，只有通过调制才有可能区分开不同路信号。复用方式分类频分复用（FDM）时分复用（TDM）码分复用（CDM）波分复用（WDM）2.实现信道多路复用，提高系统的传输有效性。各种复用都要通过调制实现。第6页，共196页，2023年，2月20日，星期六调制的作用3.通过选择不同的调制方式改善系统传输的可靠性。FM抗噪性能优于AM;2PSK抗噪性能优于2ASK;第7页，共196页，2023年，2月20日，星期六三、调制的分类

1．按照调制信号m(t)分:模拟调制：m(t)为模拟信号，如AM、DSB、SSB、VSB、FM、PM数字调制：m(t)为数字信号，ASK、FSK、PSK等。第8页，共196页，2023年，2月20日，星期六调制的分类连续波调制C(t)=cosωct为连续正弦波,AM、DSB、SSB、VSB、FM、PM、ASK、FSK、PSK等。

脉冲调制C(t)为周期性脉冲信号，PAM、PDM、PPM、PCM、ΔM、ADPCM等2．按照载波信号c(t)分

第9页，共196页，2023年，2月20日，星期六调制的分类3.按照m(t)对c(t)不同参数的控制分：幅度调制：载波的幅度随调制信号线性变化的过程，AM、DSB、SSB、VSB、ASK、频率调制：FM、FSK相位调制：PM、PSK、DPSK

第10页，共196页，2023年，2月20日，星期六线性调制（幅度调制，AM、DSB、SSB、VSB）非线性调制（角度调制FM、PM）。

正弦波模拟调制（简称模拟调制），又分成：第11页，共196页，2023年，2月20日，星期六§4.2模拟调制

§4.2.1线性调制（AM、DSB、SSB、VSB）

共同特点调制前后信号频谱只有位置变化，没有形状变化。一、调幅（AmplitudeModulation,AM）

1.表达式与波形其中m(t)的平均值为0，A0+m(t)≥0（包络检波不失真条件）SAM(t)=[A0+m(t)]cosωct，第12页，共196页，2023年，2月20日，星期六调幅信号波形第13页，共196页，2023年，2月20日，星期六2．频谱与带宽

C(ω)-

cc0M(）-

m

m0SAM()-ωc

c02

mSAM(ω)=πA0［δ(ω+ωc)+δ(ω-ωc)］+M(ω+ωc)+M(ω-ωc)］AM带宽：BAM=2fm第14页，共196页，2023年，2月20日，星期六3．功率分配其中P0称为载波功率，Pf称为边频功率（两个边频）第15页，共196页，2023年，2月20日，星期六4．调制框图

包络检波BPFSAM(t)mo(t)5.解调框图（1）包络检波法 要求A0+m(t)≥0第16页，共196页，2023年，2月20日，星期六包络检波电路及工作过程：第17页，共196页，2023年，2月20日，星期六（2）相干解调(同步检测）

要求：解调用的载波要与调制用的载波同频同相，否则会产生失真。6.问题：效率低。第18页，共196页，2023年，2月20日，星期六二、抑制载波的双边带调幅（DSB-SC，简称双边带DSB）

tm(t)0s(t)t0sDSB(t)t01．表达式与波形:sDSB(t)=m(t)cosωct第19页，共196页，2023年，2月20日，星期六2.频谱与带宽:

M(ω)ω-ωmωm0S(ω)ω-ωcωc0-

c

c02mSDSB(ω)=［M(ω+ωc)+M(ω-ωc)］BDSB=2fm第20页，共196页，2023年，2月20日，星期六3.功率分配

第21页，共196页，2023年，2月20日，星期六4.调制框图m(t)cosωctSDSB(t)cosωct

LPF

SDSB(t)S0(t)BPF5.解调框图—相干解调6.问题—带宽占用多第22页，共196页，2023年，2月20日，星期六

三、单边带调制(SSB)

产生SSB信号最直观的方法是让双边带信号通过一个边带滤波器，保留所需要的一个边带，滤除不要的边带。边带滤波其可以设计成理想低通特性H下(ω)或理想高通特性H上(ω)，就可分别取出下边带信号频谱S下(ω)或上边带信号频谱S上(ω)。DSB信号包含有两个边带，即上、下边带。由于这两个边带包含的信息相同，因而，从信息传输的角度来考虑，传输一个边带就够了。这种只传输一个边带的通信方式称为单边带通信。单边带信号的产生方法通常有滤波法和相移法。1.用滤波法形成单边带信号cosωct

H上/下(ω)m(t)SSSB(t)第23页，共196页，2023年，2月20日，星期六形成SSB信号的滤波特性

H上(w)10－wcwcw0－wcwcw1(a)(b)H下(w)第24页，共196页，2023年，2月20日，星期六SSB信号的频谱

带宽BSSB=fm第25页，共196页，2023年，2月20日，星期六2.相移法产生SSB信号框图-900移相网络相当于希尔伯特变换网络，即

m(t)。90-。90-tcoscw）（tm)+-tsincwS下(t)S上(t)第26页，共196页，2023年，2月20日，星期六

相移法形成SSB信号的困难在于宽带相移网络的制作，该网络要对调制信号m(t)的所有频率分量严格相移π/2，这一点即使近似达到也是困难的。为解决这个难题，可以采用混合法（也叫维弗法,Weaver）。3.用Weaver法形成SSB信号其中，ω2大于ω1，低通滤波器的截止频率为ω1，相加时，得到上边带，相减时得到下边带第27页，共196页，2023年，2月20日，星期六综上所述：SSB调制方式在传输信号时，不但可节省发射功率，而且它所占用的频带宽度为BSSB=fm，只有AM、DSB的一半，因此，它目前已成为模拟通信中的一种重要调制方式。SSB信号的解调和DSB一样不能采用简单的包络检波，因为SSB信号也是抑制载波的已调信号，它的包络不能直接反映调制信号的变化，所以仍需采用相干解调。说明第28页，共196页，2023年，2月20日，星期六5.单边带信号的解调—相干解调

cosωct

LPF

SSSB(t)m0(t)BPF6.应用：

载波通信，节省频带7.问题：

边带滤波器陡,实现困难,在低频成分较多的情况，往往采用残留边带调制。

第29页，共196页，2023年，2月20日，星期六它是介于双边带与单边带之间的一种线性调制，即克服了DSB占双倍带宽的缺点，又解决了SSB实现的难题。VSB不是将一个边带完全抑制，而是部分抑制，使其仍保留一小部分.1.产生方法—滤波法

HVBS(ω)cosωctm(t)SVSB(t)四、VSB（残留边带调制）第30页，共196页，2023年，2月20日，星期六VSB频谱带宽B＝fm2fm第31页，共196页，2023年，2月20日，星期六HVSB(ω)要满足互补对称特性－过渡部分称滚降第32页，共196页，2023年，2月20日，星期六2.解调方法-相干解调cosωct

LPF

SVSB(t)m0(t)BPF第33页，共196页，2023年，2月20日，星期六五、线性调制的一般模型

h(t)cosωctm(t)Sm(t)几种线性调制都可用一般形式表示,只是不同调制类型，h(t)的选择不同。第34页，共196页，2023年，2月20日，星期六六、相干解调的一般模型LPFcosωctSm(t)BPFm0(t)第35页，共196页，2023年，2月20日，星期六

§4.2.2非线性调制（角度调制FM,PM）

第36页，共196页，2023年，2月20日，星期六1.FM——瞬时频偏随调制信号（基带信号）成比例变化2.PM——瞬时相偏随调制信号（基带信号）成比例变化

二、FM与PMKF为频偏常数KP为相移常数第37页，共196页，2023年，2月20日，星期六假设调制信号为单频余弦观察FM与PM的波形调频

调相

第38页，共196页，2023年，2月20日，星期六例1.一个调角波

判断是FM还是PM？

调频调相思考答案：不能确定FM,PM,只有在m(t)给定时，才可确定第39页，共196页，2023年，2月20日，星期六

四、FM实现-调制框图第40页，共196页，2023年，2月20日，星期六

1.鉴频法(对WBFM和NBFM都适用）

限幅BPFLPF

鉴频器（FD）m0(t)微分包络检波SFM(t)2.NBFM的相干解调五、FM解调NBFM微分低通tsincw-

BPFm0(t)第41页，共196页，2023年，2月20日，星期六一、指标信噪比－在接收端分析()()tntsNSiiii22==率解调器输入噪声平均功均功率解调器输入信号平§4.2.3模拟调制系统的抗噪性能输出信噪比

调制制度增益

输入信噪比第42页，共196页，2023年，2月20日，星期六三、各种模拟调制系统的抗噪性能第43页，共196页，2023年，2月20日，星期六（1）DSB的G是SSB的两倍，但是如果输入噪声功率谱密度和输入信号功率Si相同，二者抗噪性能相同。（2）大信噪比条件下，AM系统包络检波器与相干解调抗噪性能相同。（3）在小信噪比条件下，AM系统出现门限效应——即输入信噪比到一定程度，输出信噪比急剧恶化的现象。相干解调器无门限效应。（4）FM鉴频法在小信噪比也有门限效应。说明：第44页，共196页，2023年，2月20日，星期六从有效性看，SSB最好，可靠性不比DSB差，应用多，载波通信中AM系统包络检波实现简单，广播中常用，但有门限效应VSB适用于低频丰富的信号传播，如图像，数据DSB有效性，可靠性，解调实现都无优势，模拟中少用，但在数字调制时多用。FM系统可靠性最好，广泛应用于长距离高质量的通信系统中，如空间和卫星通信、调频立体声广播、超短波电台等。有效性，带宽――SSB最好，FM最差可靠性，信噪比－FM系统最好,DSB、SSB次之，AM最差四、模拟调制系统的性能比较第45页，共196页，2023年，2月20日，星期六各种模拟调制系统的抗噪性能曲线第46页，共196页，2023年，2月20日，星期六

§4.3数字调制数字调制与模拟调制类似，也有调幅，调频，调相三种基本形式，并派生出多种其它形式。但由于调制信号为数字形式，呈离散状态，在状态切换时，类似于对载波进行开关控制，故称作键控。

如：基本形式QAMMSKGMSK等

又分二进制数字调制：2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK

多进制数字调制：MASK、MFSK、MPSK、MDPSK随着现代通信技术的发展，又出现了很多新型数字调制技术，如QAM、TCMOFDM、扩频调制等。第47页，共196页，2023年，2月20日，星期六

§4.3.1二进制数字调制系统一、二进制振幅键控（2ASK）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时，则为二进制振幅键控。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，且相互独立。该二进制符号序列可表示为s(t)=第48页，共196页，2023年，2月20日，星期六其中:

Ts是二进制基带信号时间间隔，g(t)是持续时间为Ts的矩形脉冲:则2ASK信号可表示为s2ASK(t)=2ASK信号表示式第49页，共196页，2023年，2月20日，星期六2ASK信号波形可以看出，2ASK信号的时间波形s2ASK(t)随二进制基带信号s(t)通断变化，所以又称为通断键控信号（OOK信号）。第50页，共196页，2023年，2月20日，星期六

2ASK信号的功率谱与带宽其中,Ps(f)为S(t)的功率谱，它由g(t)的形状决定。这里g(t)为矩形波B2ASK=2Bs=2RB第51页，共196页，2023年，2月20日，星期六2ASK信号调制原理框图乘法器coswcts2ASK（t）(a)coswct开关电路s(t)s2ASK（t）(b)s(t)图(a)是模拟相乘方法实现，图(b)是采用数字键控方法实现第52页，共196页，2023年，2月20日，星期六2ASK信号解调原理框图

⑴非相干解调（包络检波）

⑵相干解调（同步检测法）

cosct第53页，共196页，2023年，2月20日，星期六2ASK存在的问题2ASK对信道特性变化敏感（判决门限a/2,a为接收信号幅度，受信道衰减影响)抗噪性能差。第54页，共196页，2023年，2月20日，星期六在二进制数字调制中，若正弦载波的频率随二进制基带信号在f1和f2两个频率点间变化，则产生二进制移频键控信号（2FSK信号）。二进制移频键控信号可以看成是两个不同载波的二进制振幅键控信号的叠加。若二进制基带信号的1符号对应于载波频率f1，0符号对应于载波频率f2，则二进制移频键控信号的时域表达式为二、二进制移频键控（2FSK）第55页，共196页，2023年，2月20日，星期六二进制移频键控信号的时间波形第56页，共196页，2023年，2月20日，星期六s2FSK(t)=s1(t)cosω1t+s2(t)cosω2t根据二进制振幅键控，我们可以得到二进制移频键控信号的功率谱密度P2FSK(f)为2FSK信号的功率谱密度与带宽P2ＦＳＫ(f)=[Ps1(f+f1)+Ps1(f-f1)］+［Ps2(f+f2)+Ps2(f-f2)］第57页，共196页，2023年，2月20日，星期六相位不连续2FSK信号的功率谱示意图

若两个载波频差小于fs，则连续谱在fc处出现单峰；若载频差大于fs，则连续谱出现双峰。B2FSK=|f2-f1|+2fs=

|f2-f1|+2RB其中fs=1/Ts=RB,2FSK只是用于中低速率场合，如话带MODEM采用2FSK速率只能到1200Baud。第58页，共196页，2023年，2月20日，星期六

2FSK信号调制原理框图

⑴调频法

FMS(t)2FSK⑵

键控法

第59页，共196页，2023年，2月20日，星期六(b)相干解调s2FSK(t)BPFw1包络检波器抽样判决器输出定时脉冲BPFw2

包络检波器(a)s2FSK(t)BPFw1LPF抽样判决器输出定时脉冲BPFw2LPFcosw1tcosw2t(b)2FSK信号解调器原理图(a)非相干解调（使用条件有限制，频差不能太小）第60页，共196页，2023年，2月20日，星期六2FSK非相干解调过程的时间波形

第61页，共196页，2023年，2月20日，星期六2FSK存在的问题有效性差，只能适用于中低速率数据传输。第62页，共196页，2023年，2月20日，星期六在二进制数字调制中，当正弦载波的相位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(2PSK)信号。通常用已调信号载波的0°和180°分别表示二进制数字基带信号的1和0。二进制移相键控信号的时域表达式为s2PSK(t)=g(t-nTs)］cosωct其中,an与2ASK和2FSK时的不同，在2PSK调制中，an应选择双极性，即三、二进制移相键控（2PSK）1,发送概率为P-1,发送概率为1-P

an=第63页，共196页，2023年，2月20日，星期六可见，当发送二进制符号1时，已调信号s2PSK(t)取0°相位，发送二进制符号0时，s2PSK(t)取180°相位。若用φn表示第n个符号的绝对相位，则有

这种以载波的不同相位直接表示相应二进制数字信号的调制方式，称为二进制绝对移相方式。若g(t)是脉宽为Ts,高度为1的矩形脉冲时，则有s2PSK(t)=cosωct,发送概率为P-cosωct,

发送概率为1-P0°,发送1符号180°,发送0符号φn=第64页，共196页，2023年，2月20日，星期六2PSK信号的时间波形{an}:1001波形规律：异变同不变第65页，共196页，2023年，2月20日，星期六

2PSK信号的功率谱与带宽

B2PSK=2Bs=2RB第66页，共196页，2023年，2月20日，星期六2PSK信号的调制原理图

s(t)码型变换双极性不归零乘法器s2PSK(t)coswct(a)coswct0°开关电路s2PSK(t)p180°移相s(t)(b)(a)模拟调制的方法产生2PSK信号(b)数字键控法产生2PSK信号。第67页，共196页，2023年，2月20日，星期六2PSK信号的解调原理图

2PSK信号的解调通常都是采用相干解调，在相干解调过程中需要用到与接收的2PSK信号同频同相的相干载波。这种解调方法又称为极性比较法。BPFs2PSK(t)acLPFdbe抽样判决器输出coswct定时第68页，共196页，2023年，2月20日，星期六这种现象通常称为“倒π”现象（或反向工作现象）。由于在2PSK信号的载波恢复过程中存在着180°的相位模糊，所以2PSK信号的相干解调存在随机的“倒π”现象，从而使得2PSK方式在实际中很少采用。当恢复的相干载波产生180°倒相时，解调出的数字基带信号将与发送的数字基带信号正好是相反，解调器输出数字基带信号全部出错。2PSK数字调制方式存在的问题第69页，共196页，2023年，2月20日，星期六在2PSK信号中，信号相位的变化是以未调正弦载波的相位作为参考，用载波相位的绝对数值表示数字信息的，所以称为绝对移相。由于相干载波恢复中载波相位的180°相位模糊，导致解调出的二进制基带信号出现反向现象，从而难以实际应用。为了解决2PSK信号解调过程的反向工作问题，提出了二进制相对相移键控(2DPSK)。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。四、二进制差分相位键控（2DPSK）第70页，共196页，2023年，2月20日，星期六2DPSK信号调制过程波形图相对码{bn}10110010载波绝对码{an}10010110DPSK信号bn=anbn-1第71页，共196页，2023年，2月20日，星期六

2DPSK信号的功率谱与带宽

B2DPSK=2Bs=2RB第72页，共196页，2023年，2月20日，星期六2DPSK调制器原理图

2DPSK信号的实现方法可以采用：首先对二进制数字基带信号进行差分编码，将绝对码表示二进制信息变换为用相对码表示二进制信息，然后再进行绝对调相，从而产生二进制差分相位键控信号。coswct0°开关电路s2DPSK(t)p180°移相s(t)码变换anbn第73页，共196页，2023年，2月20日，星期六2DPSK信号相干解调器原理图和解调过程各点波形2DPSK信号可以采用相干解调方式(极性比较法)。其解调原理是对2DPSK信号进行相干解调，恢复出相对码，再通过码反变换器变换为绝对码，从而恢复出发送的二进制数字信息。在解调过程中，若相干载波产生180°相位模糊，解调出的相对码将产生倒置现象，但是经过码反变换器后，输出的绝对码不会发生任何倒置现象，从而解决了载波相位模糊度的问题。

(a)abcdef(b)BPFs2DPSK(t)acLPFdbe抽样判决器输出coswct定时脉冲码反变换器f1011000第74页，共196页，2023年，2月20日，星期六2DPSK信号差分相干解调器原理图和解调过程各点波形BPFacLPFdbe抽样判决器定时脉冲(a)TsabcdeDPSK信号二进制信息10001102DPSK信号也可以采用差分相干解调方式(相位比较法)，其解调原理是直接比较前后码元的相位差，从而恢复发送的二进制数字信息。由于解调的同时完成了码反变换作用，故解调器中不需要码反变换器。由于差分相干解调方式不需要专门的相干载波，因此是一种非相干解调方法。第75页，共196页，2023年，2月20日，星期六说明

2DPSK系统是一种实用的数字调相系统，但其抗噪声性能比2PSK的要稍差。第76页，共196页，2023年，2月20日，星期六五、二进制数字调制系统的抗噪声性能调制方式误码率相干解调非相干解调2ASK2FSK2PSK2DPSK第77页，共196页，2023年，2月20日，星期六误码率Pe与信噪比r的关系曲线

－8－4048121610－710－610－110－210－310－410－5Pe非相干FSK相干ASK非相干ASK差分相干DPSK相干FSK相干PSK相干DPSKr/dB第78页，共196页，2023年，2月20日，星期六六、二进制数字调制系统的性能比较下面我们将对二进制数字通信系统的误码率性能、频带利用率、对信道的适应能力等方面的性能做进一步的比较。

1.误码率（可靠性）二进制数字调制抗噪性能由好到差排列：2PSK2DPSK相干2DPSK差分相干2FSK相干2FSK非相干

2ASK相干2ASK非相干，

第79页，共196页，2023年，2月20日，星期六

2.频带宽度

若传输的码元时间宽度为Ts，则2ASK系统和2PSK(2DPSK)系统的频带宽度近似为2/Ts，即B2ASK=B2PSK=2/Ts=2RB二进制数字调制系统的性能比较（续）2ASK系统和2PSK(2DPSK)系统具有相同的频带宽度。2FSK系统的频带宽度近似为B2FSK=|f2-f1|+=|f2-f1|+2RB

大于2ASK系统或2PSK系统的频带宽度。因此，从频带利用率上看，2FSK系统的频带利用率最低。第80页，共196页，2023年，2月20日，星期六上抗噪声性能分析，都是针对恒参信道条件进行的。在实际通信系统中，除恒参信道之外，还有很多信道属于随参信道，也即信道参数随时间变化。因此，在选择数字调制方式时，还应考虑系统对信道特性的变化是否敏感。3.对信道特性变化的敏感性2FSK系统中，判决器根据上下两个支路解调输出样值的大小来作出判决，不需要人为地设置判决门限，因而对信道的变化不敏感。2PSK系统中，当发送符号概率相等时，判决器的最佳判决门限为零，与接收机输入信号的幅度无关。因此，判决门限不随信道特性的变化而变化。对于2ASK系统，判决器的最佳判决门限为a/2(当P(1)=P(0)时)，它与接收机输入信号的幅度有关。当信道特性发生变化时，接收机输入信号的幅度将随着发生变化，从而导致最佳判决门限也将随之而变。这时，接收机不容易保持在最佳判决门限状态，因此，2ASK对信道特性变化敏感，性能最差。二进制数字调制系统的性能比较（续）第81页，共196页，2023年，2月20日，星期六

通过从几个方面对各种二进制数字调制系统进行比较可以看出，对调制和解调方式的选择需要考虑的因素较多。通常，只有对系统的要求作全面的考虑，并且抓住其中最主要的要求，才能作出比较恰当的选择。在恒参信道传输中，如果要求较高的功率利用率，则应选择相干2PSK和2DPSK，而2ASK最不可取；如果要求较高的频带利用率，则应选择相干2PSK和2DPSK，而2FSK最不可取。若传输信道是随参信道，则2FSK具有更好的适应能力。

二进制数字调制系统的总结第82页，共196页，2023年，2月20日，星期六

§4.3.2数字信号的最佳接收一个通信系统的优劣在很大程度上取决于接收系统的性能。这是因为，影响信息可靠传输的不利因素（信道特性的不理想及信道中存在噪声等）将直接作用到接收端，对信号接收产生影响。从接收角度看，可以采用最佳接收理论，使接收效果达到最佳。最佳接收理论是以接收问题作为自己的研究对象，研究从噪声中如何最好地提取有用信号。最好或最佳并不是绝对的概念，它是在某个准则下的一个相对概念。在某个准则下最佳的接收机，在另一准则下不一定是最佳的。因此，最佳准则的确立至关重要。第83页，共196页，2023年，2月20日，星期六一、数字信号最佳接收准则在数字通信系统中，最直观且最合理的准则是“最小差错概率”准则。由于在传输过程中，信号会受到畸变和噪声的干扰，发送信号si(t)时不一定能判为ri出现，而是判决空间的所有状态都可能出现。这样将会造成错误接收，我们期望错误接收的概率愈小愈好。最小差错概率准则是数字通信系统最常采用的准则。由于影响接收端差错概率的因素有多个，所以数字信号最佳接收的准则也有多个。第84页，共196页，2023年，2月20日，星期六判为r1(即s1)判为r2(即s2)在加性高斯白噪声条件下，似然比准则和最小差错概率准则是等价的。似然比准则第85页，共196页，2023年，2月20日，星期六当s1(t)和s2(t)的发送概率相等时，即P(s1)=P(s2)时，则有fs1(y)＞fs2(y),判为r1(即s1)fs1(y)＜fs2(y),判为r2(即s2)其物理概念是，接收到的波形y中，哪个似然函数大就判为哪个信号出现。

以上判决规则可以推广到多进制数字通信系统中，对于m个可能发送的信号，在先验概率相等时的最大似然准则为最大似然准则fsi(y)＞fsj(y),判为si(i=1,2,…,m;j=1,2,…,m;i≠j)第86页，共196页，2023年，2月20日，星期六最大输出信噪比准则由于信道信噪比r大小直接影响接收机误码率Pe，r增加，Pe减小；若r达到最大，则Pe达到最小，最终实现最佳接收。这就是最大输出信噪比准则。实验证明，在接收机中加入匹配滤波器（MF)，MF能在某时刻给出最大输出信噪比。第87页，共196页，2023年，2月20日，星期六最小均方误差准则令(t)=x(t)-s(t)第88页，共196页，2023年，2月20日，星期六二、确知信号的最佳接收机所谓最佳接收机设计是指在一组给定的假设条件下，利用信号检测理论给出满足某种最佳准则接收机的数学描述和组成原理框图，而不涉及接收机各级的具体电路。第89页，共196页，2023年，2月20日，星期六相关接收机其中相乘器与积分器构成相关器。接收过程是分别计算观察波形y(t)与s1(t)和s2(t)的相关函数，在抽样时刻t=T，y(t)与哪个发送信号的相关值大就判为哪个信号出现。U1=lnP(s1)U2=lnP(s2)式中：第90页，共196页，2023年，2月20日，星期六二进制确知信号最佳接收机简化结构如果发送信号s1(t)和s2(t)的出现概率相等，即P(s1)=P(s2)，可得U1=U2。此时，两个相加器可以省去，先验等概率情况下的二进制确知信号最佳接收机得到简化。第91页，共196页，2023年，2月20日，星期六匹配滤波器形式的最佳接收机匹配滤波器可以看成是一个计算输入信号自相关函数的相关器。设发送信号为s(t)，则匹配滤波器的单位冲激响应为h(t)=s(T-t)第92页，共196页，2023年，2月20日，星期六

由于相关器形式的最佳接收机与匹配滤波器形式的最佳接收机是等价的，因此可以从两者中的任一个出发来分析最佳接收机的误码性能。下面从相关器形式的最佳接收机角度来分析这个问题。最佳接收机输出总的误码率为Pe=P(s1)Ps1(s2)+P(s2)Ps2(s1)其中,P(s1)和P(s2)是发送信号的先验概率。Ps1(s2)是发送s1(t)信号时错误判决为s2(t)信号出现的概率；Ps2(s1)是发送s2(t)信号时错误判决为s1(t)信号出现的概率。三、二进制确知信号最佳接收机误码性能第93页，共196页，2023年，2月20日，星期六最佳接收机误码率结果式中:为了分析方便，我们定义s1(t)和s2(t)之间的互相关系数为式中,E是信号s1(t)和s2(t)在0≤t≤T期间的平均能量。当s1(t)和s2(t)具有相等的能量时，有A越大，则误码率越小，抗噪性能越好。第94页，共196页，2023年，2月20日，星期六

E=E1=E2=Eb

将Eb和ρ代入得:

上式即为二进制确知信号最佳接收机误码率的一般表示式。它与信噪比及发送信号之间的互相关系数ρ有关。最佳接收机误码率结果（续）第95页，共196页，2023年，2月20日，星期六相干解调接收机结构与最佳接收机结构的比较BPFs2PSK(t)acLPFdbe抽样判决器输出coswct定时(b)相干解调接收机(a)相关式最佳接收机第96页，共196页，2023年，2月20日，星期六最佳接收理论的应用最佳接收机结构设计——相关式、匹配滤波式;最佳信号形式的设计——ρ=-1;加大信号点间距离d(或A)第97页，共196页，2023年，2月20日，星期六

§4.3.3多进制数字调制系统

二进制数字调制系统是数字通信系统最基本的方式，具有较好的抗干扰能力。由于二进制数字调制系统频带利用率较低，使其在实际应用中受到一些限制。在信道频带受限时,为了提高频带利用率，通常采用多进制数字调制系统。其代价是增加信号功率和实现上的复杂性。由信息传输速率Rb、码元传输速率RB和进制数M之间的关系RB=可知，在信息传输速率不变的情况下，通过增加进制数M，可以降低码元传输速率，从而减小信号带宽，节约频带资源，提高系统频带利用率。也可理解为在信道带宽不变的情况下，通过增加进制数M，可以提高信息传输速率，从而提高系统频带利用率。第98页，共196页，2023年，2月20日，星期六数子调制系统的频带利用率第99页，共196页，2023年，2月20日，星期六

多进制数字振幅调制又称多电平调制，它是二进制数字振幅键控方式的推广。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。M进制数字振幅调制信号可表示为M进制数字基带信号与正弦载波相乘的形式。一、多进制数字振幅调制系统（MASK)第100页，共196页，2023年，2月20日，星期六

它是M进制数字基带信号对正弦载波进行双边带调幅，已调信号带宽是M进制数字基带信号带宽的两倍。即BMASK=2RBM进制数字振幅调制信号每个符号可以传送log2M比特信息。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。除了双边带调制外，多进制数字振幅调制还有多电平残留边带调制、多电平相关编码单边带调制及多电平正交调幅等方式。在多进制数字振幅调制中，基带信号g(t)可以采用矩形波形，为了限制信号频谱g(t)也可以采用其他波形，如升余弦滚降波形，部分响应波形等。MASK第101页，共196页，2023年，2月20日，星期六MASK存在的问题与2ASK类似，判决门限受信道衰减影响，抗干扰能力差。第102页，共196页，2023年，2月20日，星期六多进制数字频率调制(MFSK)简称多频调制，它是2FSK方式的推广。MFSK信号可表示为sMFSK(t)=si(t)cosωit式中:si(t)=

A,当在时间间隔0≤t＜Ts发送符号为i时0,当在时间间隔0≤t＜Ts发送符号不为i时二、多进制数字频率调制系统（MFSK)多进制数字频率调制信号的带宽近似为MFSK信号具有较宽的频带，因而它的信道频带利用率不高。多进制数字频率调制一般在调制速率不高的场合应用。第103页，共196页，2023年，2月20日，星期六

1.多进制数字相位调制(MPSK)信号的表示形式多进制数字相位调制又称多相调制，它是利用载波的多种不同相位来表征数字信息的调制方式。与二进制数字相位调制相同，多进制数字相位调制也有绝对相位调制和差分相位调制两种。为了便于说明概念，我们可以将MPSK信号用信号矢量图来描述。以0°载波相位作为参考相位,2PSK信号矢量图，载波相位只有0和π或两种取值，它们分别代表1和0.三、多进制数字相位调制系统（MPSK)第104页，共196页，2023年，2月20日，星期六4PSK信号矢量图中,载波相位有0、、π和(或、、和），它们分别代表信息00、10、11和01。8PSK信号矢量图，8种载波相位分别为、、、、、、和分别表示信息111、110、010、011、001、000、100和101。在M进制数字相位调制中，是以载波相位的M种不同取值分别表示数字信息，因此M进制数字相位调制信号可以表示为sMPSK(t)=g(t-nTs)cos(ωct+φn)式中,g(t)通常为矩形波，Ts为码元时间宽度；ωc——载波角频率；MPSK信号矢量图第105页，共196页，2023年，2月20日，星期六4PSK(又称QPSK)信号矢量图1100参考相位1001参考相位01111000第106页，共196页，2023年，2月20日，星期六

8PSK信号矢量图第107页，共196页，2023年，2月20日，星期六

MPSK信号功率谱与带宽BMASK=2RB第108页，共196页，2023年，2月20日，星期六相位选择法产生4PSK信号原理图第109页，共196页，2023年，2月20日，星期六4PSK正交调制器图中，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的双极性序列a和b，然后分别对cosωct和sinωct进行调制，相加后即可得到4PSK信号。第110页，共196页，2023年，2月20日，星期六4PSK信号相干解调原理图

第111页，共196页，2023年，2月20日，星期六在2PSK信号相干解调过程中会产生180°相位模糊。同样，对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。因此，在实际中更实用的是四相相对移相调制，即4DPSK方式。4PSK也称QPSK.

第112页，共196页，2023年，2月20日，星期六4DPSK信号产生原理图第113页，共196页，2023年，2月20日，星期六4DPSK信号相干解调加码反变换器方式原理图

第114页，共196页，2023年，2月20日，星期六4DPSK信号差分相干解调方式原理图第115页，共196页，2023年，2月20日，星期六8PSK调制方法：第116页，共196页，2023年，2月20日，星期六MDPSK系统的误码率性能曲线第117页，共196页，2023年，2月20日，星期六思考多进制数字调制提高了频带利用率，同时也使抗噪性能下降。如何在保证高的频带利用率条件下，尽量去提高抗噪性能（或提高功率利用率）？如何满足传输更高速率的需求？如何有效控制带外衰耗？几种新型的现代数字调制技术可以解决。第118页，共196页，2023年，2月20日，星期六

§4.3.3现代数字调制技术调制技术是通信理论的重要内容，其中数字调制技术是主流。二进制数字调制存在频带利用率、抗多径衰落能力、带外辐射等问题。多进制数字调制、改进从某种程度上数字调制解决了一些问题；几十年来，人们不断提出一些新的数字调制解调技术，以适应各种通信系统的要求。研究的基本出发点是围绕减小信号带宽以提高频带利用率提高功率利用率以增强抗干扰性能适应各种随参信道以增强抗多径、抗衰落能力、控制带外衰减第119页，共196页，2023年，2月20日，星期六正交振幅调制(QAM)网格编码调制(TCM)OQPSK、恒包络调制MSK、GMSK、π/4DQPSKOFDM……现代数字调制技术第120页，共196页，2023年，2月20日，星期六

1.正交振幅调制(QAM)在现代通信中，提高频谱利用率一直是人们关注的焦点之一。近年来，随着通信业务需求的迅速增长，寻找频谱利用率高的数字调制方式已成为数字通信系统设计、研究的主要目标之一。正交振幅调制QAM(QuadratureAmplitudeModulation)就是一种频谱利用率很高的调制方式，其在中、大容量数字微波通信系统、有线电视网络高速数据传输、卫星通信系统等领域得到了广泛应用。在移动通信中，随着微蜂窝和微微蜂窝的出现，使得信道传输特性发生了很大变化。过去在传统蜂窝系统中不能应用的正交振幅调制也引起人们的重视。第121页，共196页，2023年，2月20日，星期六

MQAM的基本思想单独利用幅度或相位携带信息时，不能最充分地利用信号平面，这可以通过矢量图中信号矢量端点的分布直观地观察到。MASK时，矢量端点在一条轴上分布，MPSK时，矢量端点在一个园上分布。随着M增大，这些矢量端点之间的最小距离也随之减小，使判决空间减小，误判可能增加。MQAM将幅度与相位相结合进行调制，能充分利用整个平面，使信号矢量端点之间的最小距离增加。第122页，共196页，2023年，2月20日，星期六16QAM的星座图(－3,3)(－3,1)(－3,1)(－3,－3)(3,－3)(3,1)(3,3)(－1,－1)(－1,1)信号矢量端点的分布图称为星座图。通常，可以用星座图来描述QAM信号的信号空间分布状态。星座图第123页，共196页，2023年，2月20日，星期六

16QAM星座图第124页，共196页，2023年，2月20日，星期六MQAM信号的星座图M=4,16,64,256时星座图为矩形，而M=32,128时星座图为十字形。前者M为2的偶次方，即每个符号携带偶数个比特信息；后者M为2的奇次方，即每个符号携带奇数个比特信息。第125页，共196页，2023年，2月20日，星期六比较MPSK与MQAM星座图上信号点间的最小距离

M=16时MQAM与MPSK的星座图第126页，共196页，2023年，2月20日，星期六dMQAM=

式中，L为星座图上信号点在水平轴和垂直轴上投影的电平数，M=L2。由此可以看出，当M=4时，d4PSK=d4QAM，实际上，4PSK和4QAM的星座图相同。当M=16时，d16QAM=0.47，而d16PSK=0.39，d16PSK＜d16QAM。这表明，16QAM系统的抗干扰能力优于16PSK。

若已调信号的最大幅度为1，则MPSK信号星座图上信号点间的最小距离为dMPSK=2sin而MQAM信号矩形星座图上信号点间的最小距离为比较MPSK与MQAM星座图上信号点间的最小距离第127页，共196页，2023年，2月20日，星期六

QAM信号调制原理图2/L电平变换2/L电平变换预调制LPF预调制LPF串/并变换coswc

tsinwc

ty(t)已调MQAM信号输出∑输入二进制数字序列图中，输入序列经过串/并变换器输出速率减半的两路并行序列，再分别经过2电平到L电平的变换，形成L电平的基带信号。为了抑制已调信号的带外辐射，该L电平的基带信号还要经过预调制低通滤波器，形成X(t)和Y(t)，再分别对同相载波和正交载波相乘。最后将两路信号相加。

第128页，共196页，2023年，2月20日，星期六

MQAM信号带宽与频带利用率串/并变换器输出速率减半为Rb/22/L电平转换后的L电平信号速率为

Rb/2/log2L=Rb/log2M=RB上下支路基带信号的带宽为RB上下支路基带信号分别进行双边带调制后带宽为2RB因此MQAM信号带宽为2RBMQAM信号的频带利用率为

Baud/Hz=log2Mbit/s/Hz

MQAM信号理论上的最高频带利用率可达log2Mbit/s/Hz,即1Baud/Hz第129页，共196页，2023年，2月20日，星期六MQAM信号相干解调原理图LPF多电平判决定时恢复多电平判决LPFL/2电平变换并/串变换载波恢复L/2电平变换MQAM信号同样可以采用正交相干解调方法。解调器输入信号与本地恢复的两个正交载波相乘后，经过低通滤波输出两路多电平基带信号X(t)和Y(t)。多电平判决器对多电平基带信号进行判决和检测，再经L电平到2电平转换和并/串变换器最终输出二进制数据。第130页，共196页，2023年，2月20日，星期六MQAM的误码率曲线

第131页，共196页，2023年，2月20日，星期六MQAM小结M进制使频带利用率提高;幅度、相位调制使信号点间距离增加，判决空间加大，减少了误判，提高了功率利用率;目前已能实现2048QAM，其理论最高频带利用率可达11bit/s/Hz，设备也不太复杂。

第132页，共196页，2023年，2月20日，星期六2.网络编码调制(TCM)理论分析已经证明，采用多电平QAM调制时，符号数增加,需增加信号点平均功率，或提高信噪比，才能保持误码率不变。如果信噪比不变．则会增加误码率。为解决这一问题，提出了一种新的调制方式一网格编码调制(TrellisCodedModulation

，TCM)。TCM将纠错编码(卷积编码)与多电平QAM合于一体，突破了以码间汉明距离衡量纠错能力的传统观念，用星座图上符号点间的最小欧氏距离表征纠错能力，用“集合划分映射”方法增加了信号点间的有效最小距离，在不降低信息传输速率，不增加带宽的情况下，使得信号点由2M增加到2M+1个时，不需增加信号点平均功率，就能保持误码率不变，甚至在高信噪比时，误码性能有改善。第133页，共196页，2023年，2月20日，星期六补充：差错控制编码

（纠错编码或信道编码）

纠错编码的基本原理常用的几种简单编码线性分组码卷积码网格编码调制

第134页，共196页，2023年，2月20日，星期六

1.检错重发方式

2.前向纠错方式

3.混合纠错方式

差错控制方法

第135页，共196页，2023年，2月20日，星期六(1)根据纠错码各码组信息元和监督元的函数关系，可分为线性码和非线性码。如果函数关系是线性的，即满足一组线性方程式，则称为线性码，否则为非线性码。(2)根据上述关系涉及的范围，可分为分组码和卷积码。分组码的各码元仅与本组的信息元有关；卷积码中的码元不仅与本组的信息元有关，而且还与前面若干组的信息元有关。(3)根据码的用途，可分为检错码和纠错码。检错码以检错为目的，不一定能纠错；而纠错码以纠错为目的，一定能检错。纠错码的分类第136页，共196页，2023年，2月20日，星期六

码的最小距离d0直接关系着码的检错和纠错能力；任一(n,k)分组码，若要在码字内:(1)检测e个随机错误，则要求码的最小距离d0≥e+1;(2)纠正t个随机错误，则要求码的最小距离d0≥2t+1;(3)纠正t个同时检测e(≥t)个随机错误，则要求码的最小距离d0≥t+e+1。检错和纠错能力与最小码距的关系(续）第137页，共196页，2023年，2月20日，星期六对纠错码的基本要求检错和纠错能力尽量强；编码效率尽量高；编码规律尽量简单。实际中要根据具体指标要求，保证有一定纠、检错能力和编码效率，并且易于实现。第138页，共196页，2023年，2月20日，星期六常用的几种简单分组码1.奇偶监督码奇偶监督码是在原信息码后面附加一个监督元，使得码组中“1”的个数是奇数或偶数。或者说，它是含一个监督元，码重为奇数或偶数的(n,n-1)系统分组码。奇偶监督码又分为奇监督码和偶监督码。第139页，共196页，2023年，2月20日，星期六2.行列监督码（方阵码或二维奇区监督码）

(66,50)行列监督码-适用于检测突发错误第140页，共196页，2023年，2月20日，星期六3.恒比码

码字中1的数目与0的数目保持恒定比例的码称为恒比码。由于恒比码中，每个码组均含有相同数目的1和0，因此恒比码又称等重码，定1码。这种码在检测时，只要计算接收码元中1的数目是否正确，就知道有无错误。

第141页，共196页，2023年，2月20日，星期六纠错能力（t个）与监督位数r的关系1位校正子指示一个错误图样，2个校正子指示3个错误图样，r校正子指示2r-1个错误图样,错误图样的个数不能少于所有出错的各种组合，故有等号成立，称为完备码。例（7，4）码为完备码，纠1位；（31，21）纠2位；（63，51）纠2位线性分组码第142页，共196页，2023年，2月20日，星期六分组码存在的问题要达到一定的纠错能力，需要的监督位很长，造成延时增加。卷积码可以在码长较短时达到较强的纠错能力。第143页，共196页，2023年，2月20日，星期六卷积码内容回忆

1.基本概念(2,1,3)卷积码编码器第144页，共196页，2023年，2月20日，星期六起始状态，各级移位寄存器清零，即S1S2S3为000。S1等于当前输入数据，而移位寄存器状态S2S3存储以前的数据，输出码字C由下式确定(2,1,3)编码器的工作过程

第145页，共196页，2023年，2月20日，星期六卷积码的描述

第146页，共196页，2023年，2月20日，星期六2.网格图(2,1,3)码的网格图卷积码的描述

第147页，共196页，2023年，2月20日，星期六3.状态图(2,1,3)码的状态图卷积码的描述

第148页，共196页，2023年，2月20日，星期六理解卷积码给定编码器，就对应相应的网格图；反之建立了网格图，就有确定的编码器。第149页，共196页，2023年，2月20日，星期六传统数字传输带来的问题传统数字通信中，纠错编码与调制各自独立设计。纠错编码需要冗余度，编码增益（未编码系统所需要的Eb/n0与编码后系统的Eb/n0之差）是依靠降低信息传输速率来获得的。在功率受限信道中，功率利用率可以用频带利用率换取。在限带信道中，则可通过加大调制信号集（进制数）来为纠错编码提供所需冗余度，以避免信息传输速率因加纠错编码而降低。但若调制和编码仍按传统的相互独立设计，则不能得到令人满意的结果。第150页，共196页，2023年，2月20日，星期六调制和编码独立设计的后果举例考虑没有纠错编码的QPSK和采用2/3码率卷积编码的8PSK调制，两个系统的信息传输率相同。如果QPSK系统工作在10-5情况，则在相同的信噪比下，8PSK解调器输出的原始误码率超过10-2，这是由于8PSK具有更小的空间距离之缘故。第151页，共196页，2023年，2月20日，星期六调制和编码独立设计后果原因传统的纠错编码是以汉明距离作为量度进行设计，但对汉明距离而言为最佳的编码符号，在映射成非二进制调制信号时，并不能保证获得最好的欧氏距离。最佳的编码调制系统应按编码序列的欧氏距离为调制设计的量度。这就要求必须将编码器和调制器当作一个统一的整体进行综合设计，使得编码器和调制器级联后产生的编码信号序列具有最大的欧式自由距离。从信号空间来看，这种最佳编码调制的设计实际上是一种对信号空间的最佳分割。--这就是TCM的思想。第152页，共196页，2023年，2月20日，星期六MTCM基本思想在差错控制编码中，发送端的编码和调制是分开进行的，接收端的解码和解调也是分开的。在码流中增加监督比特可达到检错或纠错的目的。但此时码流的比特速率将增加，从而使码流速率增加，即增加了传输带宽，这实际上是利用频带利用率下降的代价换取功率利用率（或误码性能）的改善。TCM是将纠错编码与调制技术相结合的调制方式，它能够保证在不降低信息传输速率、不增加信道频带宽度，不增加发信功率的前提下，可获得3dB至6dB的编码增益，提高了整个系统的误码性能,是一种高效利用频带的数字传输技术。

第153页，共196页，2023年，2月20日，星期六MTCM发展过程

1982年,Ungerboeck发表了他的开创性论文，提出一种崭新的编码方案。该方案使用普通的二进制k／k+1卷积编码器，映射为有2k+1个调制信号点的集合中的一个信号，在接收端信号解调后经反映射变换为卷积码的码序列，并送入Viterbi译码器．在不增加带宽和相同的信息速速下可获得3-6dB的编码增益。为了避免带宽损失，采用了比实际需要大一倍的信号星座。然后，通过—个所谓的“子集划分映射”方法，将编码器对信息比特的编码转化为对信号点的编码，使得在信道中传输的信号点序列遵从一定的规则，即符合格状图中某条特定的路径。由于格状图中所有可能的路径之间存在着距离；因此，接收机就可以从所有可能路径中找到一条与接收信号序列之间距离最近的路径作为正确路径，从而完成信号检测。虽然星座扩大使得相邻信号间的欧氏距离下降，但经过恰当的设计，所有路径之间的最小距离一即自由距离甚至会超过星座扩大前的邻近信号点的距离，从而获得增益。第154页，共196页，2023年，2月20日，星期六

QAM与TCM星座图(a)64QAM星座图(b)128TCM星座图为了避免带宽损失，采用了比实际需要大一倍的信号星座第155页，共196页，2023年，2月20日，星期六TCM原理

TCM是利用编码效率为k/n的卷积码，并将每一码段映射为调制信号集中的一个信号。在收端信号解调后经反映射变换为卷积码，再送入维特比译码器译码。它有两个基本特点：(1)在信号空间中的信号点数目比无编码的调制情况下对应的信号点数目要多，这些增加的信号点使编码有了冗余，而不牺牲带宽。(2)采用卷积码的编码规则，使信号点之间引入相互依赖关系。信号点图样或序列按照特定网格状结构转移，使得该路径能获得欧氏距离大，因此又称为“格状”编码。第156页，共196页，2023年，2月20日，星期六

8PSK信号矢量图参考相位2(010)1(001)

0(000)7(111)6(110)5(101)4(100)3(011)每种编码状态对应空间中的一个点，可以通过集合划分，加大信号点之间的距离第157页，共196页，2023年，2月20日，星期六8PSK信号空间的集合划分第158页，共196页，2023年，2月20日，星期六上图画出了一种8PSK信号空间的集合划分，所有8个信号点分布在一个圆周上，都具有单位能量。连续3次划分后，分别产生2,4,8个子集，最小欧氏距离逐次增大，即信号空间的集合划分后距离的变化第159页，共196页，2023年，2月20日，星期六TCM编码调制器方框图卷积码编码器从子集中选择信号选择子集未编码数据比特信号点信号映射先确定编码器结构，再根据网格图确定编码符号到调制信号的映射函数。映射的原理是将调制信号集分割成子集，使得子集内的信号间具有更大的空间距离。第160页，共196页，2023年，2月20日，星期六16QAM经TCM编码后的信号星座图64QAM经TCM编码后的信号星座图第161页，共196页，2023年，2月20日，星期六2m+1TCM与2mQAM抗噪性能比较第162页，共196页，2023年，2月20日，星期六T-TCMTurbo码和TCM结合---T-TCM。Turbo码利用卷积码进行交织，抗突发干扰。Turbo码性能接近Shannon理论限，用于第三代移动通信。

第163页，共196页，2023年，2月20日，星期六3.改进的数字调制-恒包络调制前面讨论过QPSK信号，它的频带利用率较高，理论值达1b/s/Hz。但当码组0011或0110时，产生180°的载波相位跳变。这种相位跳变引起包络起伏，当通过非线性部件后，使已经滤除的带外分量又被恢复出来，导致频谱扩展，增加对相邻波道的干扰。为了消除180°的相位跳变，在QPSK基础上提出了交错正交相移键控（OQPSK）方式。

第164页，共196页，2023年，2月20日，星期六(1)OQPSKOQPSK是在QPSK基础上发展起来的一种恒包络数字调制技术。这里，所谓恒包络技术是指已调波的包络保持为恒定，它与多进制调制是从不同的两个角度来考虑调制技术的。恒包络技术所产生的已调波经过发送带限后，当通过非线性部件时，只产生很小