【文章內(nèi)容簡介】 DQ圖 616 差分碼變換電路 第 6章 數(shù)字信號的頻帶傳輸 圖 616給出了兩種碼變換電路。圖 616 (a)完成式 (67)的運(yùn)算，其中 D觸發(fā)器作一位移位寄存器，延遲一個(gè)碼元的時(shí)間，即由 DN得到 DN1，則 an與 DN1模 2加即可得 DN。圖 616(b)是用一 JK觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)碼變換功能。當(dāng) an為“ 1”時(shí)， JK觸發(fā)器的 JK輸入端為高電位，定時(shí)脈沖使 Q的狀態(tài)翻轉(zhuǎn)；當(dāng) an為“ 0”時(shí)， JK端為低電位， Q狀態(tài)不變。 2DPSK的解調(diào)有兩種方法：極性比較法和相位比較法。圖 617所示是極性比較法的實(shí)現(xiàn)原理框圖。極性比較法是對2DPSK信號先進(jìn)行 2PSK解調(diào)，然后用碼變換器將差分碼變?yōu)榻^對碼。 第 6章 數(shù)字信號的頻帶傳輸 在進(jìn)行 2PSK解調(diào)時(shí)，可能會出現(xiàn)“ 1”，“ 0”倒相現(xiàn)象，但變換為絕對碼后的碼序列是唯一的，即與倒相無關(guān)。接收端碼變換器的功能是完成 Dn到 Dn1的變換，其變換電路如圖618所示。由式 (67)運(yùn)算，應(yīng)有 = (68) 2 P S K 解 調(diào)a n 輸 出碼 形 變 換D n2 P S K 輸 入na nD 1nD ??圖 617 2DPSK極性比較法解調(diào) 第 6章 數(shù)字信號的頻帶傳輸 +D 1a n定 時(shí) 脈 沖不 歸 零 絕 對 碼D n 1C PD Q不 歸 零 絕 對 碼 D nC PD QD 2圖 618 差分碼 /絕對碼變換 第 6章 數(shù)字信號的頻帶傳輸 圖 618電路可完成式 (68)的運(yùn)算，圖中 D1觸發(fā)器的作用是延遲一個(gè)碼元時(shí)間；定時(shí)脈沖的觸發(fā)沿對準(zhǔn)輸入相對碼的中間時(shí)刻，因?yàn)槟?2加電路的兩個(gè)輸入波形的變化沿是不對齊，所以用 D2使輸出絕對碼為不歸零碼。 2DPSK信號另一種解調(diào)方法是相位比較法，又稱差分相干解調(diào)法。由于 2DPSK信號的參考相位是相鄰前一碼元的載波相位，故解調(diào)時(shí)可直接比較前后碼元載波的相位，從而直接得到相位差攜帶的數(shù)字信息。相位比較法解調(diào)的原理框圖示于圖 619。解調(diào)過程的相應(yīng)波形如圖 620所示。 第 6章 數(shù)字信號的頻帶傳輸 乘 法 器4碼 形 成3低 通 濾 波6取 樣 判 決2倒 相5延 遲 T s17輸 入定 時(shí) 脈 沖圖 619 相位比較法解調(diào)的原理框圖 第 6章 數(shù)字信號的頻帶傳輸 如圖所示， 2DPSK信號分成兩路，一路直接到乘法器，另一路經(jīng)延遲一個(gè)碼元的時(shí)間后作為相干載波也加于乘法器。當(dāng)前后碼元相位相同時(shí)，輸出一個(gè)正極性脈沖，當(dāng)前后碼元相位相反時(shí)，輸出負(fù)脈沖，再經(jīng)低通、取樣判決、倒相以及碼形成電路形成輸出碼元。 由圖 620可以看到，經(jīng)輸出的形成碼元正確地解調(diào)出了原來的基帶信號 10110。這種解調(diào)方法電路實(shí)現(xiàn)較簡單，但解調(diào)過程是以延遲一個(gè)碼元的接收信號作為相干載波進(jìn)行解調(diào)，這時(shí)相當(dāng)于解調(diào)過程的噪聲干擾較大，故一般應(yīng)用于噪聲干擾不大的場合。 第 6章 數(shù)字信號的頻帶傳輸 1 1 10 0 ( 1 ) 2 D P S K 調(diào) 制基 帶 信 號1 1 10 0 ( 2 ) 2 D P S K 調(diào) 制 信 號 的 延 遲( 3 ) 相 乘 器 輸 出( 4 ) 低 通 濾 波 輸 出( 5 ) 定 時(shí) 脈 沖( 6 ) 抽 樣 判 決 輸 出( 7 ) 倒 相 及 碼 元 形 成圖 620 相位比較法解調(diào)過程 第 6章 數(shù)字信號的頻帶傳輸 正交幅度調(diào)制（ QAM） 正交幅度調(diào)制信號的產(chǎn)生和解調(diào) 我們知道 2ASK信號的帶寬是基帶信號帶寬的兩倍，所以在傳輸速率不變的情況下，數(shù)字傳輸?shù)念l帶利用率將降低 50%，也即傳輸?shù)挠行越档?，這顯然是不好的。因此我們可以考慮采用一種更好的傳輸方式，既能滿足調(diào)制又能使得有效性較高，所以提出了正交幅度調(diào)制 (QAM：Quadrature Amplitude Modulation)，又稱正交雙邊帶調(diào)制。 第 6章 數(shù)字信號的頻帶傳輸 正交幅度調(diào)制的基本思想是將兩路獨(dú)立的基帶波形分別對兩個(gè)相互正交的同頻載波進(jìn)行抑制載波的雙邊帶調(diào)制，所得到的兩路已調(diào)信號疊加起來的過程，稱為正交幅度調(diào)制。在 QAM系統(tǒng)中，由于兩路已調(diào)信號在相同的帶寬內(nèi)頻譜正交，可以在同一頻帶內(nèi)并行傳輸兩路數(shù)字信息，因此，其頻帶利用率和單邊帶系統(tǒng)相同， QAM方式一般用于高速數(shù)字傳輸系統(tǒng)中。在 QAM方式中，基帶信號可以是二電平的，又可以為多電平的，若為多電平時(shí)，就構(gòu)成多進(jìn)制正交幅度調(diào)制。正交幅度調(diào)制信號產(chǎn)生和解調(diào)原理圖如圖 621所示。輸入數(shù)字序列經(jīng)串／并變換得 A， B兩路信號，如圖中所示，A， B兩路信號通過低通后形成 S1(t)和 S2(t)兩路獨(dú)立的基帶波形，它們都是無直流分量的雙極性基帶脈沖序列。 第 6章 數(shù)字信號的頻帶傳輸 輸入信號 經(jīng)串 /并轉(zhuǎn)換過后分為 A路 和 B路 ，各自經(jīng)過低通后， A路的基帶信號 與載波 相乘，形成抑制載波的雙邊帶調(diào)幅信號 (69) B路基帶信號 與載波 cos( + )（等于 ）相乘，形成另一路抑制載波的雙邊帶調(diào)幅信號 (610) 12( ) ( )s t s t 1()st2()st 1()stco s c t?11( ) ( ) c o s ce t S t t??2()st ct? 2? sin ct??122( ) ( ) s i n ce t S t t???第 6章 數(shù)字信號的頻帶傳輸 S 1 ( t ) S 2 ( t ) e ( t )串 / 并 轉(zhuǎn) 換低 通低 通取 樣 判 決A 路tc?cos∑e 1 ( t )e 2 ( t )B 路tc?si n?S 1 ( t ) S 2 ( t )e ( t )串 / 并 轉(zhuǎn) 換低 通低 通 tc?costc?si n?e ( t )取 樣 判 決圖 621 正交幅度調(diào)制信號的產(chǎn)生和解調(diào) 第 6章 數(shù)字信號的頻帶傳輸 于是兩路合成的輸出信號為 e(t )= + = (611) 由于 A路的調(diào)制載波與 B路的調(diào)制載波相位相差，所以形成兩路正交的頻譜，故稱為正交調(diào)幅。正交調(diào)幅系統(tǒng)的功率譜示意圖如圖 622所示。 1()et 2()et1 ( ) c o s cSt ? 2 ( ) s i n cS t t??E ( f )ff c圖 622 正交調(diào)幅功率譜示意圖 第 6章 數(shù)字信號的頻帶傳輸 由圖可以看出，這種調(diào)制方法的 A、 B兩路都是雙邊帶調(diào)制，但兩路信號同處于一個(gè)頻段之中，所以可同時(shí)傳輸兩路信號。 下面我們看看正交幅度調(diào)制的頻帶利用率有何變化，根據(jù)公式 可知，采用正交幅度調(diào)制以后。帶寬 B沒有改變，對于每一路信號的傳輸速率 fb也沒有發(fā)生改變，但是由于在統(tǒng)一時(shí)間傳輸?shù)穆窋?shù)變成了兩路，總的 fb變成了原來的兩倍。故頻帶利用率是雙邊帶調(diào)制的兩倍，即與單邊帶方式或基帶傳輸方式的頻帶利用率相同。 )/( zb Hsb i tBf ???第 6章 數(shù)字信號的頻帶傳輸 正交幅度調(diào)制信號的解調(diào)必須采用相干解調(diào)方法，解調(diào)原理如圖 621所示。假定相干載波與信號載波完全同頻同相，且假設(shè)信道無失真、帶寬不限、無噪聲，則兩個(gè)解調(diào)乘法器的輸出分別為 (t) = = (612) t (613) /1s ? 1 ( ) c o s cSt ?2 ( ) s i n cS t t?? ? cos ct?? ?1 1 211( ) ( ) c o s 2 ( ) s in 222 ccS t S t t S t t????/2 ()st ? 1s?? ( ) c osct ?? 1( )cos cSt ??2 ( ) s i n cS t t?? sin c?? ?2 1 211 ( ) ( ) s in 2 ( ) c o s 222 ccS t S t t S t t??? ? ?第 6章 數(shù)字信號的頻帶傳輸 經(jīng)低通濾波器濾除高次諧波分量，上、下兩個(gè)支路的輸出信號分別為 (t) = (614) (t) = (615) 經(jīng)判決合成后即為原數(shù)字序列。這樣，就可以實(shí)現(xiàn)無失真的波形傳輸。通過正交幅度信號的調(diào)制和解調(diào)我們看到了其自身的優(yōu)越性，它可以成功的在傳輸信號頻帶不增加的情況下，通過兩路信號的正交來提高傳輸信號的有效性。而且正交幅度調(diào)制信號的產(chǎn)生和解調(diào)都相當(dāng)簡單，易于實(shí)現(xiàn)。 /1s11 ()2 St/2s21 ()2 St第 6章 數(shù)字信號的頻帶傳輸 正交幅度調(diào)制信號的矢量關(guān)系 對于 QAM，我們把正交的兩路信號的相位分別看成水平和垂直，如圖 623所示。 ●●A1 8 0 176。01B100 0S 1 ( t )