数字通信技术05-2解析

§5.3相移键控调制一、相移键控调制的基本概念MPSK：用载波的相位携带信息，相位有M个可能的取值，每个相位对应一个符号;MPSK信号的数学表达式: 其中u(t)：基带信号，fc：载波频率，

k

{0，2

/M，4

/M，……2(M-1)

/M}，

：载波的初始相位，T0：符号间隔M=2：BPSK；M=4：QPSK。随着M的增加，已调信号的频带效率增加，而功率效率则下降。(k-1)T0

t

kT03二、BPSK和QPSK调制1、相位取值BPSK：

k

{0，

}；QPSK：

k

{0+λ，

/2+λ，

+λ，3

/2+λ}，通常取

=0或

/42、信号的数学表达式BPSK:QPSK（两路正交的BPSK信号的合成）:u(t)、ui(t)、uq(t)是双极性NRZ波形。4二、BPSK和QPSK调制3、相位逻辑与相位转移图BPSK和QPSK信号相位转移图10（a）BPSK信号00011011（b）QPSK信号5二、BPSK和QPSK调制BPSK和QPSK调制器方框图成形滤波器cos

ctS(t)（a）BPSK调制器u(t)4、滤波的BPSK和QPSK调制器成形滤波器cos

ctS(t)90

成形滤波器串／并+u(t)（b）QPSK调制器ui(t)uq(t)6二、BPSK和QPSK调制（a）BPSK解调器5、滤波的BPSK和QPSK解调器带通滤波器s(t)+n(t)cos

ct载波恢复匹配滤波器门限判决u(t)t=kTb7二、BPSK和QPSK调制带通滤波器s(t)+n(t)cos

ct载波恢复匹配滤波器门限判决u(t)t=kTs匹配滤波器门限判决90相移符号定时恢复并/串I

Q

t=kTs（b）QPSK解调器8二、BPSK和QPSK调制相位路径：信号的相位随时间变化的轨迹180度相位跳变时，QPSK信号包络起伏为100%6、滤波的QPSK信号相位路径和包络9二、BPSK和QPSK调制7、滤波的QPSK信号基带相位矢量图10三、OQPSK信号1、问题的提出

如何取消QPSK信号相位矢量过原点的情况发生??2、OQPSK基本思想

使QPSK的I支路和Q支路有一定的相对时延，使两支路分时跳变，避免相位路径过原点，消除了滤波后信号包络过零点的现象。00011011QPSK相位矢量图OQPSK相位矢量图0001101111三、OQPSK调制OQPSK调制方框图成形滤波器cos

ctS(t)90

成形滤波器串／并

u(t)BPFTb3、滤波的OQPSK调制器12三、OQPSK调制带通CR90

STR判决判决并/串匹配滤波器匹配滤波器TbS(t)+n(t)OQPSK解调方框图u(t)4、滤波的OQPSK解调器13三、OQPSK调制5、滤波的OQPSK信号相位路径和包络OQPSK信号相位跳变最大90度，因此其包络起伏最大为30%14三、OQPSK调制6、滤波的OQPSK信号基带相位矢量图-0.4-0.200.20.4-0.4-0.200.20.4

a)

rootcosineroll-off,r=1.0Re{s(t)}

®Im{s(t)}®cosineroll-off,r=1-0.500.5-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.8Im{s(t)}15四、π/2-DBPSK和π/4-DQPSK

1、差分相位调制的原理BPSK和QPSK调制的缺点：存在相位模糊。解决方案：采用差分相位调制。以前一个符号的相位作为参考基准，用前后符号的相位变化来传送信息，从而消除相位模糊。这就是差分相位调制，表示为DPSK（DifferentialPSK)。16四、π/2-DBPSK和π/4-DQPSK2、π/2-DBPSK和π/4-DQPSK信号的相位逻辑π/2-DBPSKπ/4-DQPSKak

k=k-k-1ikqk

k=k-k-101-π/2π/200011110-3π/43π/4π/4-π/417四、π/2-DBPSK和π/4-DQPSK3、π/2-DBPSK和π/4-DQPSK信号的相位转移图11(a)

/2-DBPSK信号偶数符号奇数符号(b)

/4-DBPSK信号18四、π/2-DBPSK和π/4-DQPSK

/4-DQPSK信号具有五电平：/4-DQPSK信号眼图4、/4-DQPSK信号的眼图19四、π/2-DBPSK和π/4-DQPSK5、信号的包络起伏由π/2-DBPSK和π/4-DQPSK信号的相位矢量图可知，π/2-DBPSK的相位矢量图有4个信号点，π/4-DQPSK的相位矢量图则有8个信号点。而BPSK星座图只有两个信号点，QPSK的星座图仅有4个信号点。可以推断，经过带限滤波后，π/2-DBPSK信号包络起伏的最大值大约是BPSK信号包络起伏最大值的30%。π/4-DQPSK信号包络起伏的最大值约为QPSK信号包络起伏最大值的60%，是OQPSK包络起伏最大值的两倍。包络起伏值的减小,有利于改善信号在非线性信道中的传输特性。20++Tb{ak}{sk}ik成形滤波器cos

cts(t)90

成形滤波器

差分编码调制π/2-DBPSK调制器方框图（其中{si}是与{ai}同步的1、0交替序列）模2和模2和信号变换qkcos

ksin

k四、π/2-DBPSK和π/4-DQPSK6、滤波的π/2-DBPSK调制与解调21BPFLO90

匹配滤波器TbTb+_+

sin

k(b)π/2-DBPSK解调器方框图s(t)+n(t)频率校正sin

kcos

k差分译码匹配滤波器四、π/2-DBPSK和π/4-DQPSK6、滤波的π/2-DBPSK调制与解调22数据源串/并变换信号变换LPFLPF∑SISQQKIK

cosωt-sinωts(t)(a)

/4-DQPSK调制器方框图（图中Ik和QK具有NRZ波形）四、π/2-DBPSK和π/4-DQPSK7、滤波的π/4-DQPSK调制与解调23四、π/2-DBPSK和π/4-DQPSK7、滤波的π/4-DQPSK调制与解调LPFLPFWKWK-1+ZKZK-1ZKWK-1-WKZK-1判决并/串-sintwcostw判决BPFWKZKXKYKSISQs(t)+n(t)(b)

/4-DQPSK基带差分检测方框图{ak’}24(c)

/4-DQPSK中频差分检测方框图{ak}LPFLPF判决并/串判决TsBPFs(t)+n(t)四、π/2-DBPSK和π/4-DQPSK7、滤波的π/4-DQPSK调制与解调25总结本节课主要讲解了以下内容BPSK、QPSKOQPSKπ/2-DBPSK和π/4-DQPSK26