【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 相信號(hào) (DPSK)的產(chǎn)生 相對(duì)移相信號(hào)（ DPSK）是通過(guò)碼變換加 CPSK調(diào)制產(chǎn)生， 其產(chǎn)生原理如圖 。這種方法是把原基帶信號(hào)經(jīng)過(guò)絕 對(duì)碼 — 相對(duì)碼變換后，用相對(duì)碼進(jìn)行 CPSK調(diào)制，其輸出便是 DPSK信號(hào)。 圖 相對(duì)移相信號(hào)產(chǎn)生方框圖 若假設(shè)絕對(duì)調(diào)相按“ 1” 碼同相，“ 0” 碼 π 相的規(guī)律調(diào) 制；而相對(duì)調(diào)相按“ 1” 碼相位變化（移相 π），“ 0”碼相位 不變規(guī)律調(diào)制。按此規(guī)定，絕對(duì)碼記為 ak，相對(duì)碼記為 bk， 絕對(duì)碼 — 相對(duì)碼變換電路如圖 。 圖 絕對(duì)碼－相對(duì)碼變換電路 絕對(duì)碼 — 相對(duì)碼之間的關(guān)系為 1??? kkk bab 按 圖 ，然后再按絕對(duì)調(diào)相的 規(guī)定畫(huà)出調(diào)相波，并把此調(diào)相波與按相對(duì)調(diào)相定義直接畫(huà)出 的調(diào)相波比較，如 圖 。為了作圖方便，這里設(shè) TB= TC， TB是碼元寬度， TC是載波周期。由圖可見(jiàn)，按相對(duì)碼進(jìn) 行 CPSK調(diào)制與按原基帶信號(hào)（即絕對(duì)碼）進(jìn)行 DPSK調(diào)制， 兩者波形完全相同，因此相對(duì)調(diào)相可以用絕對(duì)碼 — 相對(duì)碼變 換加上絕對(duì)調(diào)相來(lái)實(shí)現(xiàn)。 圖 按相對(duì)碼進(jìn)行 CPSK調(diào)制與按絕對(duì)碼進(jìn)行 DPSK調(diào)制的波形 根據(jù)上述關(guān)系，絕對(duì)碼與相對(duì)碼（差分碼）可以相互轉(zhuǎn) 換。圖 (a)， (b)分別為絕對(duì)碼變?yōu)橄鄬?duì)碼的電路及波形 。 圖 (a)， (b)分別為相對(duì)碼變?yōu)榻^對(duì)碼的電路及波形。 圖 絕對(duì)碼變?yōu)橄鄬?duì)碼的電路及波形 圖 圖 。輸 入不歸零的絕對(duì)碼序列 ak（圖中 ①）與位定時(shí)脈沖 CP（圖中 ②） ,兩者相“與”后變?yōu)闅w零的絕對(duì)碼序列 ak ′ （圖中③）， 然后加到觸發(fā)器。當(dāng) ak為“ 1”時(shí)，歸零脈沖作用到觸發(fā)器，使 其翻轉(zhuǎn)一次，輸出 bk（圖中 ④）改變一次極性。當(dāng) ak為“ 0”時(shí) 與門 M無(wú)輸出， ak′ 為 0，觸發(fā)器 S不翻轉(zhuǎn)，使輸出 bk的極性不 變。所以觸發(fā)器的輸出正好符合相對(duì)碼的變化規(guī)律，它的兩 個(gè)輸出（圖中④或圖中⑤）都可作為相對(duì)碼傳輸。 一種與相對(duì)碼變?yōu)榻^對(duì)碼相對(duì)應(yīng)的變換電路如 圖 示。由于相對(duì)碼中由“ 0”變“ 1”，或由“ 1”變“ 0”的極性變換點(diǎn) 圖 一種絕對(duì)碼變?yōu)橄鄬?duì)碼的變換電路及波形 圖 相對(duì)碼變?yōu)榻^對(duì)碼的變換電路 表示絕對(duì)碼中的“ 1” ，而極性不變的點(diǎn)表示絕對(duì)碼中的 “ 0” ，所以將相對(duì)碼先通過(guò)微分和整流，使其各極性變換 點(diǎn)都產(chǎn)生一個(gè)脈沖 c作用到雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，使其輸出為“ 1”, 雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的另一端輸入位定時(shí)脈沖 d。由于波形 c的幅度 遠(yuǎn)大于定時(shí)脈沖 d的幅度，所觸發(fā)器的狀態(tài)由波形 c決定。當(dāng) 整流器無(wú)脈沖輸出時(shí)，定時(shí)脈沖使觸發(fā)器輸出為“ 0” ，觸 發(fā)器輸出波形 e就是絕對(duì)碼。 DPSK信號(hào)的產(chǎn)生，先需將絕對(duì)碼變換為相對(duì)碼，然后用 相對(duì)碼對(duì)載波進(jìn)行絕對(duì)調(diào)相，即可得到相對(duì)碼調(diào)相 (DPSK) 信號(hào)。 DPSK信號(hào)的解調(diào)方法有兩種：極性比較法（又稱同步 解調(diào)或相干解調(diào)）和相位比較法（是一種非相干解調(diào)） 。 ⑴ 極性比較法電路 極性比較法電路如 圖 。由 圖 ，輸入的 CPSK信號(hào)經(jīng)帶通后加到乘法器，乘法器將輸入信號(hào)與載波極 性比較。極性比較電路符合絕對(duì)移相定義（因絕對(duì)移相信號(hào) 的相位是相對(duì)于載波而言的），經(jīng)低通和取樣判決電路后還 原基帶信號(hào)。 圖 極性比較法電路 若輸入為 DPSK信號(hào)，經(jīng)圖 ，還原的是相對(duì) 碼。要得到原基帶信號(hào)，還必須經(jīng)相對(duì)碼 — 絕對(duì)碼變換器， 該變換器電路如 圖 。因此 DPSK信號(hào)極性比較法解調(diào) 電路如圖 。 圖 DPSK信號(hào)比較法解調(diào)電路 由 圖 ，極性比較原理是將 DPSK信號(hào)與參考 載波進(jìn)行相位比較，恢復(fù)出相對(duì)碼，然后進(jìn)行差分譯碼，由 相對(duì)碼還原成絕對(duì)碼，得到原絕對(duì)碼基帶信號(hào)。 DPSK解調(diào)器由三部分組成，乘法器和載波提取電路實(shí)際 上就是相干檢測(cè)器。后面的相對(duì)碼（差分碼） — 絕對(duì)碼的變 換電路，即相對(duì)碼（差分碼）譯碼器，其余部分完成低通判 決任務(wù)。 比較 圖 圖 ，發(fā)現(xiàn)兩者電路完全相同，它們的 差別僅在于 圖 uCPSK(t)，而 圖 為 uASK(t)。 當(dāng)輸入為 “ 1” 碼時(shí) ， uCPSK(t)=uASK(t)=Acos(2π fct)， 因此 CPSK解調(diào)的情況完全與 ASK解調(diào)相同，此時(shí)低通輸出 x(t)=a + nc(t) 當(dāng)輸入為“ 0” 碼時(shí)， uCPSK(t)=Acos(2π fct+π )= Acos(2π fct)，此時(shí)與 ASK情況不同。 由于 uCPSK(t)=Acos(2π fct)，則 x(t)=A + nc(t) 總結(jié)以上分析可知 x(t)= A+nc(t) 發(fā)“ 1”碼 A+nc(t) 發(fā)“ 0”碼 ⑵ 相位比較法 DPSK相位比較法解調(diào)器原理框圖及其相應(yīng)的波形圖如圖 。其基本原理是將接收到的前后碼元所對(duì)應(yīng)的調(diào)相 波進(jìn)行相位比較，它是 以前一碼元的載波相位作為后一碼元 的參考相位，所以稱為相位比較法，或稱為差分檢測(cè)法 。該 電路與極性比較法不同之處在于乘法器中與信號(hào)相乘的不是 載波，而是前一碼元的信號(hào)，該信號(hào)相位隨機(jī)且有噪聲，它 的性能低于極性比較法的性能。 圖 DPSK相位比較法解調(diào)器 原理框圖 輸入的 uDPSK信號(hào)一路直接加到乘法器，另一路經(jīng)延遲線 延遲一個(gè)碼元的時(shí)間 TB后，加到乘法器作為相干載波。若不考慮噪聲的影響，設(shè)前一碼元載波的相位為 ，后一碼元載 波的相位為 ，則乘法器的輸出為 1?2?)]2c o s ()[ c o s (21)c o s ()c o s ( 212121 ????????? ??????? ttt ccc經(jīng)低通濾波器濾除高頻項(xiàng)，輸出為 ??? ???? c o s21)c o s (21)( 21tu o 式中 21 ??? ???，是前后碼元對(duì)應(yīng)的載波相位差。 由調(diào)相關(guān)系知 發(fā)送“ 0” 發(fā)送“ 1” ??? ?? ?? 0則取樣判決器的判決規(guī)則為 uo(t)0 判為“ 0” uo(t)0 判為“ 1” 可直接解調(diào)出原絕對(duì)碼基帶信號(hào)。 這里應(yīng)強(qiáng)調(diào)的是，相位比較法電路是將本碼元信號(hào)與前 一碼元信號(hào)相位比較，它適合于按相位差定義的 DPSK信號(hào) 的解調(diào)，對(duì)碼元寬度為非證書(shū)倍載頻周期的按向量差定義的 DPSK信號(hào)，該電路不適用。對(duì) CPSK信號(hào)解調(diào)，該電路輸出 端應(yīng)增加相對(duì)碼變?yōu)榻^對(duì)碼的變換電路。 二進(jìn)制載波數(shù)字調(diào)制的基帶數(shù)字信號(hào)只有兩種狀態(tài)即 1, 0或 +1， 1。隨著數(shù)字通信的發(fā)展，對(duì)頻帶利用率的要求不 斷提高，多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)獲得了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。在 多進(jìn)制系統(tǒng)中，一位多進(jìn)制符號(hào)將代表若干位二進(jìn)制符號(hào)。 在相同的傳碼率條件下，多進(jìn)制數(shù)字系統(tǒng)的信息速率高于二 進(jìn)制系統(tǒng)。在二進(jìn)制系統(tǒng)中，隨著傳碼率的提高，所需信道 帶寬增加。采用多進(jìn)制可降低碼元速率和減小信道帶寬。同 時(shí)，加大碼元寬度，可增加碼元能量，有利于提高通信系統(tǒng) 的可靠性。 多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng) 用 M進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)調(diào)制載波的幅度、頻率和相位， 可分別產(chǎn)生出 MASK、 MFSK和 MPSK三種多進(jìn)制載波數(shù)字調(diào)制信 號(hào)。下面介紹多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制方式，重點(diǎn)介紹 MPSK。 多進(jìn)制數(shù)字振幅調(diào)制（ MASK）系統(tǒng) 多進(jìn)制數(shù)字振幅調(diào)制又稱為多電平振幅調(diào)制，它用高頻 載波的多種振幅去代表數(shù)字信息。 圖 , 高頻載波有 u0(t)、 u1(t)、 u2(t)、 u3(t)四種，振幅為 0、 1A、 2A、 3A，分別代表數(shù)字信息 0、 3，或者雙比特二進(jìn)制 輸入信息 00、 0 11進(jìn)行振幅調(diào)制。 圖 MASK系統(tǒng)波形 已調(diào)波一般可表示為 tnTtgAtunSnM A S K 0c o s])([)( ????????式中 An= 0 概率為 P0 1 概率為 P1 2 概率為 P2 … … M1 概率為 PM1 g(t)是高度為 寬度為 TS的矩形脈沖，且有 110????MiiP。為易于 理解，將波形示于 圖 。顯然圖 (c)中各波形的疊加便構(gòu) 成了圖 (b)的波形。由 圖 ， M進(jìn)制 ASK信號(hào)是 M個(gè)二 進(jìn)制 ASK信號(hào)的疊加。那么， MASK信號(hào)的功率譜便是 M個(gè)二進(jìn) 制 ASK信號(hào)功率譜之和。因此，疊加后的 MASK信號(hào)的功率譜 將與每一個(gè)二進(jìn)制 ASK信號(hào)的功率譜具有相同的帶寬。所以 其帶寬為 SsM TfB22 ?? MASK信號(hào)與二進(jìn)制 ASK信號(hào)產(chǎn)生的方法相同，可利用 乘法器實(shí)現(xiàn)。解調(diào)也與二進(jìn)制 ASK信號(hào)相同，可采用相干解 調(diào)和非相干解調(diào)兩種方式。 實(shí)現(xiàn)多電平調(diào)制的方框原理如 圖 ，它與二進(jìn)制 振幅調(diào)制的原理非常相似。不同之處是在發(fā)信輸入端增加了 2M電平變換，相應(yīng)在接收端應(yīng)有 M2電平變換。另外該電路 的取樣判決器有多個(gè)判決電平，因此多電平調(diào)制的取樣判決 電路比較復(fù)雜。實(shí)際系統(tǒng)中，取樣判決電路可與 M2電平交換 圖 M進(jìn)制振幅調(diào)制方框圖 合成一個(gè)部件，它的原理類似于 A/D變換器。多電平解調(diào)與二 進(jìn)制解調(diào)相似，可采用包絡(luò)解調(diào)或同步解調(diào)。 多進(jìn)制數(shù)字振幅調(diào)制與二進(jìn)制振幅調(diào)制相比有如