【文章內(nèi)容簡介】 判決門限。 b)在 2PSK系統(tǒng) 中，判決器的最佳判決門限為 零 ，與接收機(jī)輸入信號的幅度無關(guān)。 c)在 OOK系統(tǒng) ，判決器的最佳判決門限為 a/2(當(dāng) P(l)＝ P(0)時 ),與接收機(jī)輸入信號的幅度 有關(guān) 。 4．設(shè)備的復(fù)雜程度 這三種方式，發(fā)送端設(shè)備的復(fù)雜程度相差不多， 接收端的復(fù)雜程度則與所選用的調(diào)制和解調(diào)方式有關(guān)。 對于同一種調(diào)制方式， 相干解調(diào) 的設(shè)備要比非相干解調(diào)時 復(fù)雜 ； 同為非相干解調(diào)時， 2DPSK的設(shè)備 最 復(fù)雜， 2FSK次 之， OOK最 簡單 。 多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng) ? 研究對象：多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng) ? 研究目的：在信道頻帶受限時多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制是如何增加信息的傳輸速率（即比特率），提高頻帶的利用率從而提高數(shù)字傳輸系統(tǒng)有效性的 ? 研究方法：原理及抗噪聲性能結(jié)論 多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng) 在相同傳輸速率條件下，多進(jìn)制系統(tǒng)的信息傳輸速率比二進(jìn)制系統(tǒng)高 在相同信息傳輸速率條件下，多進(jìn)制碼元傳輸速率比二進(jìn)制系統(tǒng)低 多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng) ? 定義：在碼元間隔 0≤t≤TS內(nèi)，可能發(fā)送的碼元有M種： si(t)， i=1， 2， ?， M。實(shí)際應(yīng)用中，通常取 M=2k（ k1為整數(shù)）。 ? 每個碼元可以攜帶 log2M比特信息，因此在信道頻帶受限時可以增加信息的傳輸速率（即比特率），提高頻帶的利用率。 多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng) 多進(jìn)制數(shù)字振幅調(diào)制系統(tǒng) 多進(jìn)制數(shù)字頻率調(diào)制系統(tǒng) 多進(jìn)制數(shù)字相位調(diào)制系統(tǒng) 振幅相位聯(lián)合鍵控系統(tǒng) 多進(jìn)制數(shù)字振幅調(diào)制系統(tǒng)：原理 ? 多進(jìn)制數(shù)字振幅調(diào)制又稱多電平調(diào)制，它是二進(jìn)制數(shù)字振幅鍵控方式的推廣。 ? 在最近幾年它成了十分引人注目的一種高效率的傳輸方式。所謂高效率，指它在單位頻帶內(nèi)有高的信息傳輸速率。 ? 其傳輸速率高的根本原因是：第一，它可以比二進(jìn)制系統(tǒng)有高得多的信息傳輸速率；第二，可以證明，在相同的碼元傳輸速率下，多電平調(diào)制信號的帶寬與二電平的相同。 多進(jìn)制數(shù)字振幅調(diào)制系統(tǒng)：原理 ? 定義： M進(jìn)制幅度鍵控（ MASK）使用 M種可能的取值對載波幅度進(jìn)行鍵控，在每個碼元間隔 TS內(nèi)發(fā)送其中一種幅度的載波信號。 ? 在相同信道傳輸速率下 M電平調(diào)制與二電平調(diào)制具有相同的信號帶寬。 多進(jìn)制數(shù)字振幅調(diào)制系統(tǒng)：原理 tA2 A3 AbT()st0ttt? ? ? ? tnTtgate cn snMA S K?c o s? ??基帶信號波形 碼元間隔 1122,nMMAPaAP????????發(fā) 送 概 率 為發(fā) 送 概 率 為發(fā) 送 概 率 為11M iiP???M進(jìn)制振幅調(diào)制信號可以看成由 M個時間上不重疊的二進(jìn)制振幅調(diào)制信號疊加。因而 M進(jìn)制數(shù)字振幅調(diào)制信號的功率譜就是這 M個信號的功率譜密度之和。于是我們得到，盡管疊加后的譜結(jié)構(gòu)是很復(fù)雜 a的，但就信號的帶寬而言，在符號速率（碼元速率）相等的情況下， M電平已調(diào)信號的帶寬與二電平的相同 發(fā)射信號 在一個碼元間隔內(nèi)，只能發(fā)射某一特定幅度的信號 ? ?( ) ( ) c o s 2i i cs t A g t f t??Ai表示與 M=2k個可能的 k個比特碼元對應(yīng)的 M個可能的離散幅值 接收信號 相干解調(diào) +d d +3d 3d (L1)d +(L1)d 0 +2d 2d +(L2)d (L2)d 2 2 1( | | ) ( | | )2e c cLP P n d P n dLL?? ? ? ? ?nc是均值為 0，方差為 高斯隨機(jī)變量 2n?22/22112 ( )2nxednLP e d xL???? ??? ?1 ( )2 nLde r f cL ???到達(dá)抽樣判決器之前的可能電平為 ?d， ?3d， ?， ?（ M1） d 抽樣判決器的門限電平應(yīng)選擇在 0， ?2d， ?， ?（ M2） d。 多進(jìn)制數(shù)字振幅調(diào)制系統(tǒng) 如果相鄰幅值之間的差值為 2d ? ?2 1 , 1 , ,iA i L d i L? ? ? ?單個碼元內(nèi)信號的能量 2 2 2 20011( ) ( )22ssTTi i i i gE s t d t A g t d t A E? ? ???MASK信號的平均能量 2/222121[ ( 2 1 ) ] / 26LmLE d m dL ??? ? ??認(rèn)為 g(t)具有單位能量 2 2 212 2 2 2d d dE ??? ? ?????L＝ 2 2221 2 .56LE d d???L＝ 4 在相鄰幅值間距相等的情況下，平均能量隨進(jìn)制數(shù)的增加而增加 多進(jìn)制數(shù)字振幅調(diào)制系統(tǒng) 22 16MEd ??(a)(b)(c)0 100 01 11 10000 001 011 010 110 110 101 100在平均能量相等的情況下，進(jìn)制數(shù)越大，則相鄰幅值的間距越小，間距越小，就意味著在傳輸過程中受到相同大小的噪聲干擾時更容易出現(xiàn)差錯；因此在相同信噪比條件下，進(jìn)制數(shù)越大，誤碼率也越大 Gray編碼：使相鄰的兩個幅值只相差一個二進(jìn)制數(shù)字， 2/ nrE??213()1eLrP e rf cLL???? ?????L=2 ? r=Eav/n0為信噪比 為得到相同的誤碼率，多電平調(diào)制需要比二進(jìn)制更高的信噪比 多電平調(diào)制盡管提高了頻帶利用率，但抗噪聲性能卻下降了，尤其抗衰落的能力不強(qiáng)，因而它一般只適宜在恒參信道中采用 多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng) 多進(jìn)制數(shù)字振幅調(diào)制系統(tǒng) 多進(jìn)制數(shù)字頻率調(diào)制系統(tǒng) 多進(jìn)制數(shù)字相位調(diào)制系統(tǒng) 振幅相位聯(lián)合鍵控系統(tǒng) 多進(jìn)制數(shù)字頻率調(diào)制系統(tǒng) ( ) c o s 2icsis t a f t tT??????????信號之間的頻率間隔為 1/(2Ts)Hz，因此信號間彼此正交 發(fā)送端 Ts是符號間隔 M個頻移鍵控信號具有相同的能量和相同的頻率間隔 采用鍵控選頻的方式，在一個碼元期間 Ts內(nèi)只有 M個頻率中的一個被選通輸出 多進(jìn)制數(shù)字頻率調(diào)制系統(tǒng) 非相干解調(diào) 11 ( ) Me k iPP ?? ?? ? ?ζk：包含發(fā)送信號通道所獲得的抽樣值 ζi：其他（ M1）條通道的抽樣值 122eMrP e rfc ?????? ?????? ??非相干解調(diào)時的誤碼率 212reMPe ????? ????相干解調(diào)時的誤碼率 多進(jìn)制數(shù)字頻率調(diào)制系統(tǒng) 12MsB f f T? ? ?多進(jìn)制數(shù)字頻率調(diào)制一般在調(diào)制速率不高的場合應(yīng)用 具有較寬的頻帶，因而它的信道頻帶利用率不高 0 5 10 15 20r ( d B )106105104103102101110710851024322eP實(shí)線為采用相干解調(diào)方式，虛線為采用非相干解調(diào)方式 信噪比 r越大，則誤碼率 Pe越??；在信噪比一定的情況下， M越大，則誤碼率 Pe也越大 多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng) 多進(jìn)制數(shù)字振幅調(diào)制系統(tǒng) 多進(jìn)制數(shù)字頻率調(diào)制系統(tǒng) 多進(jìn)制數(shù)字相位調(diào)制系統(tǒng) 振幅相位聯(lián)合鍵控系統(tǒng) 多進(jìn)制數(shù)字相位調(diào)制系統(tǒng)：原理 以載波相位的 M種不同取值分別表示數(shù)字信息 ( ) ( ) c o s ( )M P S K s c nne t g t n T t??? ? ??信號包絡(luò)波形，通常為矩形波，幅度為 1 碼元間隔 第 n個碼元對應(yīng)的相位，共有M種取值 M進(jìn)制數(shù)字相位調(diào)制信號的正交形式 ( ) ( ) c o s c o s ( ) s i n s i nM P S K s n c s n cnne t g t n T t g t n T t? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ???( ) c o s ( ) s i nn s c n s cnna g t n T t b g t n T t??? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ???( ) c os ( ) sinccI t t Q t t????參考相位10參考相位10二進(jìn)制數(shù)字相位調(diào)制信號矢量圖 以 0176。 載波相位作為參考相位 載波相位 0和?兩種取值 載波相位177。 ?/2兩種取值 參考相位0011參考相位00100110011145四進(jìn)制數(shù)字相位調(diào)制信號矢量圖 參考相位111101011100000001010 110八進(jìn)制數(shù)字相位調(diào)制信號矢量圖 多進(jìn)制數(shù)字相位調(diào)制系統(tǒng)：原理 ( ) ( )nsnI t a g t n T??? ( ) ( )nsnQ t b g t n T???( ) ( ) c o s ( ) sinM P S K c ce t I t t Q t t????0 , 10 , 1nnabba? ? ???? ? ??時時11nnab???????對于四相調(diào)制： 1/Ts20040601/2Ts3/2Ts2/Tsffc功率譜密度/d BM越大，功率譜主瓣越窄，從而頻帶利用率越高 2PSK 4PSK 8PSK 多進(jìn)制數(shù)字相位調(diào)制系統(tǒng)：產(chǎn)生與解調(diào) 串－并變　換電平產(chǎn)生電平產(chǎn)生載波發(fā)生器移相90?二進(jìn)制信息()It()Qt? ?c o s 2cA f t?? ?s in 2 cA f t?Q PS K 信 號aba (1)a (0)b (0)b (1)(1,0)(0,0)(0,1) (1,1)( b )a 1 0 0 1 b 1 1 0 0 a路調(diào)制器輸出 b路調(diào)制器輸出 合成相位 0186。 270186。 315186。 180186。 270186。 225186。 180186。 90186。 135186。 0186。 90186。 45186。 表 65 QPSK信號相位編碼邏輯關(guān)系 多進(jìn)制數(shù)字相位調(diào)制系統(tǒng)：產(chǎn)生與解調(diào) tc?c os2?tc?s i n?積分積分抽樣判決抽樣判決帶通輸出接收信號()rt)( tyA)( tyB)( tZA)( tZB抽樣脈沖)( txA)( txBAB圖 643 4PSK信號的正交解調(diào)器不考慮噪聲及傳輸畸變時，輸入到解調(diào)器的 4PSK信號碼元可表示為 ( ) c os ( )r t a t?????n=?/ 3?/ 5?/4和 7?/4 多進(jìn)制數(shù)字相位調(diào)制系統(tǒng)：產(chǎn)生與解調(diào) nnccAatattatz ?????? c o s2)2c o s (2c o s)c o s ()( ?????tc?c os2?tc?s i n?積分積分抽樣判決抽樣判決帶通輸出接收信號()rt)( ty A)( ty B)( tZ A)( tZ B抽樣脈沖)( tx A)( tx BAB圖 643 4PSK信號的正交解調(diào)器? ?( ) c o s ( ) s in s in ( 2 ) s in22B c n c c n naaz t a t t t? ? ? ? ? ??? ? ? ? ? ?nAatx ?c o s2)( ?nBatx ?s in2)( ?判決器是按極性來判決的。即正取樣值判為 1，負(fù)取樣值判為 0。兩路抽樣判決器輸出 A、 B，再經(jīng)并 /串變換器就可恢復(fù)串行數(shù)據(jù)信息 多進(jìn)制數(shù)字相位調(diào)制系統(tǒng)：產(chǎn)生與解調(diào) 表 相干正交解調(diào)的判決準(zhǔn)則 符號相位 ?n cos?n的極性