CH7数字带通传输系统

2024/5/121数字带通传输系统通信工程学院陈爱萍8171-1@163.com2第7-8章内容1.二进制数字调制原理2.二进制数字调制系统的抗噪声性能3.二进制数字调制系统的性能比较4.多进制数字调制原理5.多进制数字调制系统的抗噪声性能3基本要求数字载波键控概念；ASK、FSK、PSK调制解调原理，已调信号表示，频谱带宽；解调系统抗噪性能分析、性能比较；现代数字调制对二进制键控系统的性能改进：如MSK、QPSK、OQPSK、QAM等系统性能特点41.低通型/带通型信道分别有哪些？2.为什么一定要在带通型信道中传输数字信号呢？问题原因是带通型信道比低通型信道带宽大得多，可以采用频分复用技术传输多路信号；另外，若要利用无线电信道，必须把低频信号“变”成高频信号。5数字频带传输系统模型数字信号频带传输系统基带传输的基本理论同样适用于频带传输6基本概念数字信号的传输数字基带传输---适用于低通通道数字频带传输---适用于带通通道数字频带传输：对数字基带信号先进行调制（数字调制）变成已调信号后再传输数字调制调制信号：数字信号载波：正弦波（能否用其他波形呢？）数字调制与模拟调制的比较相同点：都是以正弦载波进行调制；都是进行频谱搬移；都有振幅调制AM（ASK）、频率调制FM（FSK）、相位调制PM（PSK）数字调制可以看成模拟线性调制和角度调制的特殊情况不同点：调制信号不同，强调的问题不同2024/5/1271.二进制数字调制原理！重点掌握的内容8二进制振幅键控(2ASK)基本原理：用数字基带信号控制载波振幅如:1

—

载波振幅有(接通)

0

—载波振幅无(断开)信号表达式:又称OOK(on-offkeying通断键控),2ASK中使用最多最简单的方式g(t)是幅度为1，持续时间为Ts的矩形脉冲，s(t)是数字基带信号，an是第n个符号的电平取值典型波形：其包络反映了基带信号的变化规律92ASK的调制与解调器调制器1）模拟调制法（相乘法）；2）OOK调制器（键控法）

解调器（与AM波的解调相似）2）相干解调（同步解调）包检1）非相干解调器——整流（作用：交流电变成直流电，整流+LPF：相当于包络提取）102ASK信号非相干解调过程的时间波形包检112ASK的功率谱功率谱：设Ps(f)是基带信号s(t)

的功率谱密度若s(t)为单极性NRZ码（+1,0），且等概，则（P183，式7.1-10）：与AM相像吗？带宽是基带信号带宽的2倍离散谱：{an}均值不为零连续谱：由基带信号波形g(t)确定由傅立叶变换的性质（调制性）可得：12小结：2ASK的功率谱特性2ASK的功率谱是基带信号s(t)的功率谱平移（±fc）并乘以系数1/4，因而2ASK信号属于线性调制（与AM对应）由于s(t)是单极性信号，有直流，因而调制（平移）后有载波分量。故2ASK信号的功率谱包含连续谱和离散谱连续谱取决于g(t)经线性变换后的双边带谱离散谱位于载波频率上（可用于相干解调）带宽：频带利用率：2ASK应用：Morse码的无线电传输（比模拟调制更早）；无线遥控；光纤通信；13二进制移频键控2FSK基本原理：用数字基带信号控制载波的不同频率1→f1,0→f2波形：可分解为两个2ASK信号之和数学表达式因2FSK信号可分解为两个不同频率的2ASK信号之和152FSK信号的调制与解调调制器

1）模拟调频法：产生相位连续的2FSK信号，亦称为CPFSK2）键控法：产生相位不连续的2FSK信号解调器1)非相干解调器包络检波器：在2FSK中功能类似于整流器r1>r2——判“1”r1<r2——判“0”谁大就取谁！2)相干解调器无需判决电平！

需要判决门限吗？3)过零检测法：载频不同，过零点数就不同，通过检测过零点数量区分不同频率码元abcdef增大信号的直流分量，因其大小与信号频率成正比有何作用？功率谱：2FSK可以看成2个不同频率（f1,f2）的幅度键控已调信号的功率谱之和（因属于非线性调制，直接导出其功率谱是很困难的）18相位不连续的2FSK信号的功率谱B与基带信号相比，频谱有何变化？19小结：相位不连续的2FSK的功率谱特性2FSK的功率谱包含连续谱和离散谱（f1、f2）；连续谱由两个双边谱叠加而成离散谱出现在两个载频位置上若|f1-f2

|较小，则为单峰曲线；而随|f1-f2

|的增大，逐步出现双峰，2FSK属于非线性调制（与FM对应）

；带宽：

频带利用率：2FSK应用：ITU建议用于速率低于1200bps体制（电话线、衰落信道/随参信道）20二进制移相键控2PSK基本原理：载波（绝对）相位随调制信号1或0改变，一般使用相位0°和180°表示1和0，即2PSK数学表达式：

波形：s(t)为双极性NRZ波形基带信号过零点处，载波相位180°跳变212PSK信号的调制与解调调制器模拟调制法（相乘法）：键控法：

0°180°与2ASK调制器有何不同？s(t)为双极性NRZ波形由于双极性码在等概时无直流，故

2PSK实为DSB-SC！解调器：2PSK信号振幅、频率恒定，只能采用相干解调相干解调（同步检测）：与2ASK信号的相干解调一致232PSK信号的功率谱密度由于等概时的2PSK信号实为DSB-SC，因而其功率谱就对应于2ASK信号功率谱中无冲击项时带宽和频带利用率与2ASK信号相同2PSK是线性还是非线性调制？242PSK传输系统的问题倒现象：相位模糊问题：恢复的本地载波与所需的相干载波可能同相或反相，存在其相位关系不确定性，可能造成解调出的数字基带信号与发送的数字基带信号正好是相反，即“1”变为“0”，“0”变为“1”，使解调器输出数字基带信号全部出错。该现象称为“倒

”现象位同步问题：随机信号码元序列中，信号波形可能出现长时间连续正弦波形，导致接收端无法确定信号码元的起始时刻应用：2PSK方式在实际中很少采用解决方案：采用差分相移键控（DPSK）体系

二进制差分相移键控2DPSK设计目标：解决2PSK的相位模糊问题和位同步问题基本原理：利用前后相邻码元的载波相对相位变化来传递数字信息相位关系定义：设当前码元与前一码元的载波相位差为，则：载波相位关系示例：绝对码相对码传号差分码：“1”变，“0”不变262PSK与2DPSK信号波形2PSK和2DPSK仅从波形上无法区别，必须确定是绝对相移还是相对相移；相对相移信号可以看成是对相对码进行绝对相移而来设计缺陷及其修正传号差分码方式：即“1”码相位跳变，“0”码相位不变）解决当前码元的相位可能是0或的相位模糊问题相移A方式：当前码元的相位相对于前一码元的相位变化为0或。对传号差分码出现长连“0”串或空号差分码出现长连“1”串时仍出现长连串无相位跳变现象，导致在接收端无法确定码元起始时刻问题相移B方式：当前码元的相位相对于前一码

元的相位变化为/2，在相邻码元之间必定

有相位跳变，在接收端

检测此跳变就可确定码

元起始时刻，提供码元

定时信息。广泛采用282DPSK信号的产生产生：表达式及功率谱：由于2PSK与2DPSK信号的差异仅在于差分编码，故2DPSK信号表达式、功率谱与2PSK相似，带宽相同2DPSK是ITU建议采用的一种数字调制方式29相干解调（极性比较—码反变换法）2DPSK信号的解调2PSK信号的解调相对码绝对码避免了“倒”现象！差分相干解调器：通过延迟器Ts直接比较前后码元之间的相位差，故又称相位比较法。相乘器的作用相当于鉴相。无需相干载波和码变换器解调的同时已完成码变换器的作用需增加延迟设备，误码率比2PSK高31二进制数字调制系统比较（1/2）类型载波受控参量对应的模拟调制表达式功率谱2ASK（OOK）振幅AM连续谱离散谱(

fc)2FSK频率FM连续谱离散谱(

f1,

f2)2PSK绝对相位DSB-SC连续谱2DPSK相对相位DSB-SC连续谱注：要以2ASK信号为基础来理解2FSK、2PSK信号的表达式、功率谱、带宽及产生和解调的方法32二进制数字调制系统比较（2/2）类型带宽频带利用率产生方法解调方法误码率2ASK（OOK）2fs0.51.模拟调幅2.键控相干解调非相干解调2FSK|f2-f1|+2fs1.模拟调频2.键控相干解调非相干解调2PSK2fs0.51.模拟调幅2.键控相干解调2DPSK2fs0.5差分编码+2PSK调制相干解调（同步检测）差分相干解调|f2-f1|+2fs2fs2024/5/12332.二进制数字调制系统的抗噪声性能！掌握的内容34抗噪声性能分析概述通信系统的抗噪声性能是指系统克服加性噪声影响的能力抗噪声性能分析的任务---系统由加性噪声产生的误码率相干解调时的误码率非相干解调时的误码率352ASK相干解调抗噪声性能分析相干解调的系统分析模型：

信号的表示：

OOK信号在一个码元间隔内的表达式：信号经传输后除有固定衰减外未受到畸变ni(t)是高斯白噪声，经过接收滤波器后变成窄带的高斯噪声相乘后的波形：经低通滤波器后的输出：a为信号成分，nc(t)为低通型高斯噪声，其均值为零，方差为σ2n。设对第k个符号的抽样时刻为kTs，则x(t)在kTs时刻的抽样值x为：nc是均值为零，方差为σ2n的高斯随机变量。由随机信号分析可得，发送“1”符号时的抽样值x=a+nc(nc=x-a)的一维概率密度函数f1(x)为：发送“0”符号时的抽样值x=nc的一维概率密度函数f0(x)为：假设抽样判决器的判决门限为b，则发“1”时，错误判决的概率为：发“0”时，错误判决的概率为：系统总的误码率为：误码率Pe等于图中阴影的面积。当P(1),P(0)及f1(x),f0(x)一定时，系统总的误码率Pe将与判决门限b有关!当b位于两曲线交点时，Pe最小最佳判决门限：当P(1)=P(0)=0.5时,392ASK包络检波的系统性能非相干解调的系统分析模型：

在一个码元间隔内，带通滤波器输出的包络：42结论在大信噪比r条件下在相同信噪比下，2ASK的同步解调性能总优于包络检波（误码率低），但性能相差不大；包络检波由于不需要稳定的本地相干载波，故电路上要简单些；同步解波较为复杂研究题目：小信噪比时非相干解调的误码率性能包络检波存在门限效应，但同步检测法无门限效应例7-1:

已知OOK信号RB=4.8×106Bd，已知接收端输入信号幅度为1mV，噪声单边功率谱密度n0=2×10-5W/Hz求包络检波法解调时系统的误码率求同步解调法解调时系统的误码率大信噪比！解:(式7.2-38)(式7.2-20)442FSK系统的抗噪声性能2FSK信号常用的解调系统包络检波同步解调在一个码元持续时间内信号的表示2FSK包络检波时的抗噪声性能进入抽样判决的是两路包络：

因上下支路是对称的x1(t)和x2(t)在t=kTs样值的一维概率密度函数为2FSK同步解调时的抗噪声性能例7-2:

2FSK在等效带宽为2400Hz的信道上传输1)2FSK的带宽2)使用包络检波的误码率3)使用相干解调的误码率2)上下两个支路接收滤波器带宽:B=2RB=600Hz它仅是信道等效带宽2400Hz的1/4，故噪声功率也减小为1/4，所以BPF输出信噪比r比输入信噪比提高了4倍:r=6+10

lg4=12dB(or:r=4×4=16)解:式7.2-64式7.2-5450512PSK系统的抗噪声性能信号的表示

抽样判决器输入信号

2PSK相干解调2DPSK差分相干解调波形表达式：

（极性比较-码变换法）

在码变换器前系统的误码率（和2PSK相干解调一样）：

码变换器的输入一个错码会带来两个输出错码，连续的n个错码也只会带来2个错码（Pn为连续出现n个错码的概率）

Pe

、Pe’分别为码变换器的输入、输出误码率

2PSK信号的解调2DPSK相干解调Pe’总是大于Pe将Pe代入得：53例7-3:2DPSK，RB=106Bd，n0=2×10-10W/Hz，要求Pe不大于10-41、求差分相干解调的输入信号功率2、采用相干——码反变换的输入信号功率说明，差分相干解调需要的信号功率稍高解:输入信号功率:2024/5/12553.二进制数字调制系统的性能比较！掌握的内容56调制方式误码率条件相干解调非相干解调2ASK等概,最佳门限:2FSK无2PSK最佳门限：零2DPSK最佳门限：零二进制系统误码率性能比较a---解调器输入端信号振幅，

---解调器输入端噪声方差r>>1互补误差函数形式指数形式57误码率Pe与信噪比r的关系对每种体制而言，相干解调性能优于非相干解调，但随r的增大两者逐渐接近相同误码率下，对r的要求是：2PSK最小、2FSK其次、2ASK要求最高（都相差3dB）；相同信噪比r下，相干解调2PSK误码率最低58二进制系统带宽和频带利用率比较当码元宽度为Ts

结论：从频带利用率来看2FSK最差

59对信道特性的敏感性幅度变化的影响：2FSK不需要判决门限，直接比较两路——对信道变化不敏感2PSK判决门限为0——不受信道变换影响2ASK判决门限为a

/2（等概时）——易受信道影响，难以实现衰落的影响：严重的衰落（此时不易提取载波），应该使用非相干解调功率的要求：严格功率要求时（信噪比要求小），用相干解调，但载波提取困难60总结抗噪声：相干2PSK、2DPSK优于2FSK优于2ASK带宽：2PSK、2DPSK、2ASK优于2FSK设备复杂度2DPSK>2PSK>2FSK>2ASK应用最广的调制：2DPSK：高速数据（可解决相位模糊问题）2FSK：中、低速数据传输（用于衰落信道）2024/5/12614~5.多进制数字调制及其抗噪声性能！了解的内容概述－1/2二进制系统:每个码元只能传输1bit信息，其频带利用率不高多进制系统是提高频带利用率的有效方法M进制码元信息容量：每个码元携带的信息量为IS=log2M实用化M进制取值：实际应用中取M=2k（k>1的正整数）M进制类型：MASK、MFSK、MPSK、MDPSK及其组合MAPK、MQAM（M进制正交幅度调制）多进制数字载波系统的利弊代价：增加信号功率和实现复杂性相同信息速率下，多进制传输速率比二进制低，即Ts加大，码元能量增加，能减小由于信道特性引起的码间干扰的影响多进制数字载波系统应用更为广泛概述－2/2信噪比r的含义：比特能量：比特信噪比rb：评价多进制数字载波系统误码率性能的重要参数。M进制的码元包含k比特信息，用码元信噪比描述系统性能已不再适宜进制MASK调制解调原理－1/3MASK的频带利用率据Nyquist准则，二进制基带信号的频带利用率最高为2bit/s·Hz2ASK信号带宽是基带信号的2倍，其频带利用率最高为1bit/s·HzMASK信号带宽与2ASK相同，故其频带利用率最高为kbit/s·HzMASK信号波形采用单极性NRZ脉冲，具有直流分量，属不抑制载波信号采用双极性NRZ脉冲，无直流分量，属抑制载波信号，可节省载波功率。应注意其每个码元的载波初始相位不同抑制载波2ASK信号为2PSK信号抑制载波MASK信号为ASK与PSK结合的调制信号MASK调制解调原理－2/3MASK时域表达式：MASK功率谱密度与带宽：与2ASK一样，带宽为基带信号的二倍，但可传送k=log2M信息量若要求传送信息量相同，则可加大Ts，减小带宽MASK调制解调原理－3/3调制解调

MASK与2ASK相同，不同的是基带信号由二电平→多电平，如±d、±3d、…±(M-1)d由于不同的幅度代表不同信息，只能用线性调制可用相干解调或包络捡波基带波形可用矩形、升余弦形或部分响应可用DSB、SSB调制方式67MASK系统的抗噪声性能为了得到相同的误码率Pe，所需的信噪比r随M增加而增大。例如，四电平系统比二电平系统信噪比需要增加约5倍抑制载波的MASK系统采用相干解调时的误码率：等于2PSK系统的误码率！！MFSK调制解调原理－1/3MFSK概念MFSK信号码元采用M个不同载频的正弦载波代表M进制信号不同载频之间的频率差足够大，使不同频率的码元频谱能够采用滤波器分离，即保证不同频率码元相互正交MFSK调制解调MFSK调制：与2FSK基本相同MFSK解调：相关解调和非相关解调MFSK的带宽与频带利用率MFSK信号带宽：B=fM-f1+f，其中fM为MFSK最高载频，f1为MFSK最低载频，f为单个码元带宽（其决定信号传输速率）MASK信号的每个码元携带kbit信息特点：抗衰落能力强；带宽大，频带利用率低，只适用于速率要求不高的衰落信道中传输（如短波信道、无线寻呼FLEX系统采用4FSK）MFSK调制解调原理－2/3MFSK调制原理：与2FSK基本相同；MFSK信号的相位一般不连续，它可看成是M个振幅相同、载频不同、时间上互不相容的2ASK信号的叠加MFSK解调原理非相干解调：当某个码元输入时，只有其对应的载波支路的带通滤波器输出为信号加噪声，其余支路的带通滤波器输出均只有噪声；判决方式与2FSK基本相同相干解调：用相关检波器代替非相干解调的包络检波器即可；其实现复杂，应用较少70MFSK信号的调制与解调原理-3/3二进制码11100100多进制码0001101171MFSK信号的抗噪声性能在M一定的情况下，信噪比r越大，误码率Pe越小；在r一定的情况下，M越大，误码率Pe也越大。相干解调和非相干解调的性能差距将随M的增大而减小。多进制数字相位调制MPSKMPSK概念：MPSK信号码元采用M个不同的载波初始相位代表M进制信号信号一般表达：正交信号表达：MPSK信号波形可看作是具有正交载频的两个特定MASK信号码元之和（令A0=0）73MPSK信号矢量图4PSK8PSK/8,3/8,5/8,7/8,9/8,11/8,13/8,15/8

2PSK0和π或/2双比特码元载波相位

kabA方式B方式000°45°0190°135°11180°225°10270°315°表1格雷码，使相邻相位所代表的2个比特只有1位不同MPSK的相位问题MPSK采用格雷码编码方式MPSK码元三种相位状况波形与相位连续波形与相位不连续：当码元载波周期数非整数时波形连续但相位不连续码元边界处相位不连续问题信号频谱展宽信号包络出现起伏隐含假设码元包含整数个载波周期PSK码元边界瞬间相位连续MPSK特点及应用特点：带宽效率高（比MFSK好）;抗噪声性能好（比MASK好）应用广泛：常用的是4PSK，8PSK，M再大就用MQAM（多电平正交振幅调制）；由于相位模糊，实际应用的是MDPSK。但MDPSK实际就是MPSK再加上差分编译码，故可以简单地说成MPSK。76四相绝对移相键控（4PSK或QPSK）表达式两个正交分量的合成，故得正交相移键控QPSK结论：QPSK信号可以看作是两路正交的2PSK信号之和同相支路I(t)、正交支路Q(t)比M低一级(M/2)，如对4PSK，I、Q为2PSKI(t),Q(t)为双极性NRZ77QPSK信号的产生调相法（正交调制法）框图将(a,b)变为双极性电平I(t),Q(t)I(t)被cos

ct调制，称为同相支路Q(t)被-sin

ct调制，称为正交支路相比输入序列，I(t),Q(t)速率减半Ts=2Tb，且相互是对齐的;相位跳变仅在码元跳变处发生将发生的最大相移78QPSK的相位逻辑关系符合格雷码的相位逻辑：相邻符号所对应的双比特码元只相差一个比特格雷码相位逻辑的优点：减小误比特率a0011b0110I支路相移180°180°0°0°Q支路相移270°90°90°270°合成相位225°135°45°315°最大相位跳变=？QPSK星座图和相位转意图相位选择法：按照串/并变换器输出的双比特码元的不同，逻辑选相电路输出相应的载波。45°135°225°

315°双比特码元载波相位

kab0045°01135°11225°10315°80

QPSK信号的功率谱两路2PSK信号功率谱密度的线性叠加当信息速率Rb相同时，QPSK功率谱的主瓣宽度是2PSK的一半，这是多进制带来的好处（降低符号速率，所以所需带宽缩小了）双极性NRZ2PSKQPSK81QPSK信号的解调相干解调：由两个2PSK信号相干解调器构成QPSK信号可以看成是两个正交的2PSK信号之和能采用非相干解调吗?82恒定包络和非恒定包络的QPSK-1/2QPSK相干解调的误比特率表达式为可见Eb越大，误比特率越低。当发射端的短时最大功率确定时，信号包络起伏越小，Eb越大理想QPSK，发送（成形）滤波器的冲击响应为矩形脉冲包络恒定，有最大的Eb，有最小的误比特率但功率谱旁瓣较大（矩形脉冲的频谱衰减很慢），带宽较大，而信道带宽往往是受限的83恒定包络和非恒定包络的QPSK-2/2实际发送的是限带QPSK非恒定包络（只能采用线性功放，其功率效率低;若用非线性功放就会产生频谱扩散在相邻符号的相位相差π时，在符号的边界处，信号包络为0（包络起伏大），Eb减小，误比特率增大。QPSK84解决办法如果有改进的QPSK调制方法，能在限带的情况下减小信号包络的起伏，则能增大Eb，减小误比特率。解决办法：偏置正交相移键控OQPSK85OQPSK信号的产生与QPSK的比较相同点：都是经串并变换后对两支路作正交调制速率减半，Ts=2Tb

不同点：I、Q支路码元在时间上不再是对齐的，而是偏移了一个比特间隔（半个码元宽度），即Tb任意时刻只有两路比特流中的一个改变它的值，故载波的最大相移=？86QPSK与OQPSK相位转移图

OQPSK不会发生π的相位突变，相位变化只会是π/2或-π/2（结合信号矢量图来理解）信号波形图限带的OQPSK信号的包络起伏比较小，Eb增大大，误码率减小QPSKOQPSK功率谱：与QPSK相同87小结OQPSK调制器输入的信号其正交支路比特流比同相支路比特流延迟了1个比特OQOSK信号的相位仅能产生

/2的跳变，而无的变化，信号包络变化小，经硬限幅后或非线性放大后，不会再生旁瓣，仍能保持其带限的性质，非常适合移动通信使用QPSK由于包络过零点，经硬限幅后或非线性放大后，会带来旁瓣再生和频谱扩散（由功率放大器“调幅-调相效应”引起）移动通信要求：高的带宽效率和功率效率QPSK和QQPSK信号不能采用非相干解调，只能采用相干解调

应用：IS-95CDMA下行：QPSK；上行：OQPSK88

/4QPSK

/4-ShiftQuadraturePhaseShiftKeying

/4-QPSK调制是OQPSK和QPSK的实际最大相位变化进行折衷在

/4-QPSK中，最大相位变化限制在

135

，而QPSK是±180

，OQPSK是±90度。因此带限

/4-QPSK信号比带限QPSK有更好的恒包络性质，但是对包络变化方面比OQPSK要敏感

/4-QPSK可以用相干或非相干方法进行解调非相干检测将大大简化接收机的设计。在采用差分编码后，

/4-QPSK可成为

/4-DQPSK。

/4-QPSK信号具有频谱特性好，功率效率高，抗干扰能力强等特点。可以在25KHz带宽内传输32Kb/s数字信息，从而有效地提高频谱利用率，增大了系统容量。对于大功率系统，易进入非线性，从而破坏了线性调制的特征，因而在数字移动通信中，特别是小功率系统，如PHS（即小灵通系统）中得到了应用89

/4DQPSK调制原理调制器Ik=Ik-1cos

k-Qk-1sin

k

Qk=Ik-1sin

k+Qk-1cos

k

k是当前码元的相位跳变xkyk

k00/4013/411-3/410-/4采用Gray编码的双比特（xk,yk）与相移

φk的关系

ykI、Q支路符号速率是输入数据速率的一半在第k个码元区间内，差分相位编码器的输出和输入有如下关系:Ik

和Qk共有五种取值,分别对应于8个相位点的坐标值相位跳变必定在“

”组和“

”组之间跳变。即在相邻码元，仅会出现从“

”组到“

”组相位点（或“

”组到“”组）的跳变，而不会在同组内跳变相当于由两个相差

/4的QPSK星座图交替产生91MPSK信号的功率谱密度M越大，功率谱主瓣越窄，频带利用率越高信息速率Rb=1/Ts相同时，2PSK,4PSK,8PSK信号的功率谱密度频带利用率：2PSK:0.5(b/s)/Hz，QPSK：1(b/s)/Hz，8PSK：1.5(b/s)/Hz92差分四相移相键控QDPSK与2PSK一样，QPSK也存在相位模糊问题，因而实际上采用QDPSKQDPSK：利用前后码元之间的相对相位变化

k来表示数字信息表达式：或ak、bk为绝对码ck、dk为相对码93QDPSK信号的调制与解调调制：是在QPSK调制的基础上插入码变换器（插在串/并变换器之后）解调：是在QPSK解调的基础上插入码反变换器（插在并/串变换器之前）。此外，也可采用差分相干解调。调制器：码变换器+调相法采用A方式编码码变换器有16种可能的输出见表7-5输入码元相移量

kabA方式B方式0090°135°010°45°11270°315°10180°225°表7-4QDPSK编码规则95一种QDPSK码变换器的逻辑功能（V.32建议）本时刻输入码元本时刻相移量前一时刻输出码元本时刻输出码元anbn

ncn-1dn-1

n-1cndn

n0090°0001111090°0°270°180°00011110180°90°0°270°010°0001111090°0°270°180°0111100090°0°270°180°11270°0001111090°0°270°180°

111000010°270°180°9°10180°0001111090°0°270°180°10000111270°180°90°0°？180

+90

=270

表7-5码变换器的作用：将00变成10本时刻载波相位

n：QDPSK解调器：与QPSK一样，只增加了码反变换器相干解调极性比较法差分相干解调（相位比较法）97MPSK系统抗噪声性能QPSK系统：MPSK系统（r>>1）：MDPSK系统（r>>1）：结论：当M很大时，MDPSK系统比相干MPSK系统约损失3dB功率。当M=4时，约损失2.3dB。98APK：同时利用载波的振幅和相位来传送信息ASK：利用载波振幅来传送信息PSK：利用载波相位来传送信息APK好处：既不多占频带，又可以通过星座图的合理分布来增大信号点间距离(距离小，判决区域也小，造成判决错误概率增加)，从而增强抗干扰能力。振幅相位联合键控（APK）MPSK和MASK的问题：MPSK、MASK单独使用都不能充分利用信号平面随着M的增加，矢量端点的最小距离随之减小两系统所占频带相同！99APK信号的一般表达式表达式：若基带信号采用矩形脉冲（NRZ），则APK信号表达式为：1）A是固定振幅，Xn、Yn为已调APK信号的振幅；2）cn、dn由输入数据确定，它们决定了已调APK信号在信号空间中的坐标点结论：APK信号可视为两个正交振幅键控(QAM)信号之和！APK信号中，最基本的是16QAM

n=±/4,An=±A此时为QPSK100MQAM星座图及相邻信号点间的距离星座图：描述信号矢量端点的分布图，有方型和星型对16QAM：(对方型：3种振幅，12种相位，L=4)第i个信号表达式为：

对16PSK：结论：d2超过d11.64dB16QAM的抗干扰性能优于16PSK（M>4即可满足）A16PSK16QAM相邻信号点间的距离：L为M个信号在x或y轴上投影的电平数(-3,-1,+1,+3)10116QAM星座图X1X2(Y1Y2)电平01-300-110+111+3接收端判决电平有3个：+2,0,-2用于带宽有限的场合，如电话信道上传数字信号MQAM星座图的特点：取矩形或十字形M=4、16、64、256...取矩形M=32、128...取十字形103数字调制分类的方法数字式调制不恒定包络ASK（振幅键控）QAM（正交幅度调制）MQAM（星座调制）恒定包络BFSK（二进制频移键控）MFSK（多进制频移键控）FSK(频移键控)BPSK（二进制相移键控）DPSK（差分二进制相移键控）QPSK(正交四相移相键控)OQPSK（参差QPSK）DQPSK（差分QPSK）PSK(相移键控)CPM(连续相位调制)MSK（最小频移键控）GMSK（高斯成型MSK）TFM（平滑调频）104总结数字调制的概念二进制数字调制比较（见表）与二进制数字调制相比，多进制数字调制有效性高可靠性差三种多进制数字调制比较MASK可靠性最差，MFSK的

b增大受限；MPSK（实为MDPSK）获得广泛应用，但受可靠性的限制，只用到QPSK、8PSKMQAMMPSK是MQAM的特例MPSK的信号点为一维分布，而MQAM为二维分布，故MQAM抗干扰能力比MPSK强，因而应用广泛MSK和GMSK属于改进的FSK体制105二进制数字调制系统比较（1/2）类型载波受控参量对应的模拟调制表达式功率谱2ASK（OOK）振幅AM连续谱离散谱(

fc)2FSK频率FM连续谱离散谱(

f1,

f2)2PSK绝对相位DSB-SC连续谱2DPSK相对相位DSB-SC连续谱注：要以2ASK信号为基础来理解2FSK、2PSK信号的表达式、功率谱、带宽及产生和解调的方法106二进制数字调制系统比较（2/2）类型带宽频带利用率产生方法解调方法误码率2ASK（OOK）2fs0.51.模拟调幅2.键控相干解调非相干解调2FSK|f2-f1|+2fs1.模拟调频2.键控相干解调非相干解调2PSK2fs0.51.模拟调幅2.键控相干解调2DPSK2fs0.5差分编码+2PSK调制相干解调（同步检测）差分相干解调|f2-f1|+2fsfs