【正文】 對(duì)二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能做如下兩個(gè)方面的比較： （ 1） 同一調(diào)制方式不同檢測(cè)方法的比較 對(duì)于同一調(diào)制方式不同檢測(cè)方法，相干檢測(cè)的抗噪聲性能優(yōu)于非相干檢測(cè)。 名 稱(chēng) 2DPSK 2PSK 2FSK 2ASK 相干檢測(cè) （相干 碼變換） 相干檢測(cè) （相干 碼變換） 非相干 檢 測(cè) 帶 寬 備 注 rerfcrerfc21 221 rerfc 421 rerfc1??rrer??1rer??21 2/21 rer??4/1 rer??re?21 ? 2/21 re? 4/21 re?2/bTbTff 212 ??0* ?bU0* ?bU)0()1( PP ?2/* aU b ?2/bT 2/ bT 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的性能比較 ● 同一調(diào)制方式不同檢測(cè)方法的比較。 相干、包檢 。 ● 同一檢測(cè)方法不同調(diào)制方式的比較。 3dB 名 稱(chēng) 2DPSK 2PSK 2FSK 2ASK 相干檢測(cè) （相干 碼變換） 相干檢測(cè) （相干 碼變換） 非相干 檢 測(cè) 帶 寬 備 注 rerfcrerfc21 221 rerfc 421 rerfc1??rrer??1rer??21 2/21 rer??4/1 rer??re?21 ? 2/21 re? 4/21 re?2/bTbTff 212 ??0* ?bU0* ?bU)0()1( PP ?2/* aU b ?2/bT 2/ bT● 頻帶寬度： 2FSK調(diào)制系統(tǒng)最差。 ● 對(duì)信道特性變化的敏感性 ： 信道特性變化的靈敏度對(duì)最佳判決門(mén)限有影響。 2ASK系統(tǒng)最差、 2FSK系統(tǒng)和 2PSK系統(tǒng)較好。 ● 設(shè)備的復(fù)雜程度 多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制 引言 : 目的： 提高頻帶利用率，實(shí)現(xiàn)信息高效傳輸。 定義： 利用 多進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào) 去調(diào)制高頻載波的某個(gè)參量，如幅度、頻率或相位的過(guò)程。 分類(lèi)： 根據(jù)被調(diào)參量的不同，多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制可分為： ● 多進(jìn)制幅度鍵控（ MASK）； ● 多進(jìn)制頻移鍵控（ MFSK）； ● 多進(jìn)制相移鍵控（ MPSK、 MDPSK）。 ● 多進(jìn)制幅相鍵控（ MAPK－－振幅相位聯(lián)合鍵控）等。 特點(diǎn) : 與二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制相比，多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制有以下幾個(gè)特點(diǎn)： （ 1） RbM=kRBM， M=2k －－在碼元速率（傳碼率）相同條件下，可以提高信息速率（傳信率），使系統(tǒng)頻帶利用率增大。 （ 2） RBM=RB2/k（信息速率不變時(shí)） －－減小帶寬、增加碼元能量（能減小碼干影響）。 正是基于這些特點(diǎn)，使多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制方式得到了廣泛的使用。 代價(jià) :信號(hào)功率需求增加和實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度加大。 多進(jìn)制數(shù)字相位調(diào)制 （ MPSK） 1. 多相制信號(hào)表達(dá)式及相位配置 定義： 利用載波的多種不同相位狀態(tài)來(lái)表征數(shù)字信息的調(diào)制方式。又稱(chēng) 多相制 。有絕對(duì)相位調(diào)制（ MPSK）和相對(duì)相位調(diào)制（ MDPSK）兩種。 表達(dá)式： 設(shè)載波為 cosωct，則 M進(jìn)制數(shù)字相位調(diào)制信號(hào)可表示為 ( ) ( ) c o s ( )M P S K b c nns t g t n T t??? ? ??－－為第 n個(gè)碼元對(duì)應(yīng)的相位，共有 M種不同取值。且 ????????MMnPPP概率為概率為概率為??????2211121 ???? MPPP ?M?? 2?? ，易于實(shí)現(xiàn)。 改寫(xiě) )(s i ns i n)(c o sc o s)c o s ()()(bnncbnncncnbM P SKnTtgtnTtgttnTtgts????????????????分別為多電平信號(hào)。 －－ MPSK信號(hào)可以看成是兩個(gè)正交載波進(jìn)行多電平雙邊帶調(diào)制所得兩路 MASK信號(hào)的疊加。 nna ?co s? nnb ?s in?( ) [ ( ) ] c o s [ ( ) ] sin( ) c o s ( ) sinM P S K n b c n b cnnccs t a g t n T t b g t n T tI t t Q t t????? ? ? ?????令 有 這里 ])([)( ? ?? n bn nTtgatI])([)( ? ?? n bn nTtgbtQ－－同相分量 －－正交分量 －－各有 M種取值。 可視為為 M進(jìn)制基帶信號(hào)。 相量配置（ M＝ 8） ： 虛線為參考相位。對(duì) MPSK而言，參考相位為載波的初相；對(duì)MDPSK而言，參考相位為前一已調(diào)載波碼元的初相。 0 1 0 0010 00 10 11 01 01 11 11 1 11 1 11 1 01 0 01 0 01 0 11 0 10 0 10 0 10 1 10 1 10 1 00 1 00 0 00 0 01 1 0（ 2 相 制 ）（ 4 相 制 ）（ 2 相 制 ） （ 4 相 制 ）（ 8 相 制 ）（ 8 相 制 ）（ a ） A 方 式（ b ） B 方 式?2?2??43??4??4?43?4?83?8??2?2?2?? 43?43??4??2????83??8?85?85?? 87?? 87?0 相 位 0 相 位 0 相 位M?? 2??注：矢量端點(diǎn)分布圖稱(chēng)為星座圖 2. MPSK信號(hào)的頻譜、帶寬及頻帶利用率 MPSK信號(hào)可以看成是載波互為正交的兩路 MASK信號(hào)的疊加，因此， MPSK信號(hào)的頻帶寬度應(yīng)與 MASK時(shí)的相同。 ( ) [ ( ) ] c o s [ ( ) ] sin( ) c o s ( ) sinM P S K n b c n b cnnccs t a g t n T t b g t n T tI t t Q t t????? ? ? ?????其中 fb=1/Tb是 M進(jìn)制信號(hào)碼元速率。此時(shí)信息速率是 2ASK及2PSK的 k倍。也就是說(shuō)， MPSK系統(tǒng)的頻帶利用率是 2PSK的 k倍。 bM AS KM PS K fBB 2??])([)( ? ?? n bn nTtgatI])([)( ? ?? n bn nTtgbtQ－－同相分量 －－正交分量 3. 4PSK信號(hào)的產(chǎn)生與解調(diào) －－用的最為廣泛。 四相制： 4PSK－－四進(jìn)制絕對(duì)移相鍵控，又稱(chēng) QPSK； 4DPSK－－四進(jìn)制差分相位鍵控，又稱(chēng) QDPSK）。 原理： 利用載波的四種不同相位（相位差）來(lái)表征數(shù)字信息。 雙比特碼元 ab:由于每一種載波相位代表兩個(gè)比特信息，故每個(gè)四進(jìn)制碼元又被稱(chēng)為雙比特碼元 ab ，習(xí)慣上把雙比特的前一位用 a代表，后一位用 b代表。 矢量圖： 0 00 11 01 1 4??4?43?43??0 00 11 01 12?2???0 相 位A方式 B方式 矢量圖： 0 00 11 01 1 4??4?43?43??0 00 11 01 12?2???0 相 位00 9 00 1 8 00 2 7 00 A 方 式2 2 50 3 1 50 4 50 1 3 50 B 方 式0 0 1 0 1 1 0 1 碼 距 為 1 。Φk(4PSK)/△ Φk(4DPSK): ab（雙比特碼元） : A方式 B方式 對(duì)應(yīng)關(guān)系： 重要結(jié)論： ● 4PSK可看作兩個(gè)互為正交的 2PSK的合成。 ● 4PSK、 4DPSK與 2PSK功率譜密度分布規(guī)律相同。 ● A方式可視為 B方式順時(shí)針旋轉(zhuǎn) π/4（滯后）而得。 （ 1） 4PSK信號(hào)的產(chǎn)生 多相制信號(hào)常用的產(chǎn)生方法有： ● 直接調(diào)相法； ● 相位選擇法。 1）相位選擇法 －－以 B方式為例 0 00 11 01 1 4??4?43?43??串 / 并變 換邏 輯 選 相 電 路二 進(jìn) 制數(shù) 碼四 相 載 波 發(fā) 生 器帶 通濾 波 器ab ?45 ?135 ?225 ?3154 P S K 信 號(hào)－－ 相當(dāng)于鍵控法。 問(wèn)： 如何形成 A方式的 4PSK信號(hào)？？ 2）直接調(diào)相法 －－以 B方式為例 問(wèn)： 如何形成 A方式的 4PSK信號(hào)？？載波相位？ ( ) [ ( ) ] c o s [ ( ) ] sin( ) c o s ( ) sinM P S K n b c n b cnnccs t a g t n T t b g t n T tI t t Q t t????? ? ? ????? －－ 4PSK信號(hào)可以看成是由兩個(gè)載波正交的 2PSK調(diào)制器構(gòu)成，分別形成圖（ b）中的虛線矢量，再經(jīng)加法器合成后，得圖（ b）中實(shí)線矢量圖。 串 / 并變 換 tc?c os單 / 雙極 性 變 換相 移2?單 / 雙極 性 變 換＋ tc?sin?( 0 0 )( 0 1 )( 1 0 )( 1 1 )ab )1(b)0(b )1(a )0(aab )(tI)(tQ二 進(jìn) 制數(shù) 碼4 P S K 信 號(hào)（ a ） （ b ）（ 2） 4PSK信號(hào)的解調(diào) －－以 B方式為例。 原理： 正交分路、相干解調(diào)、并 /串還原。 －－此法也稱(chēng)為 極性比較法 。 問(wèn)： 如何解調(diào) A方式的 4PSK信號(hào)？ 基礎(chǔ)： 4PSK信號(hào)可以看成是由兩個(gè)載波正交的 2PSK調(diào)制器的合成。 )( tQ帶 通濾 波器 tc?c os并 / 串變 換相 移2?tc?s i n?ab)(tI二 進(jìn) 制信 息低 通 濾 波載 波 恢 復(fù)抽 樣 判 決低 通 濾 波 抽 樣 判 決4 P S K 信 號(hào)位 定 時(shí)( ) ( ) c o s ( ) sinM P S K c cs t I t t Q t t????4. 4DPSK信號(hào)的產(chǎn)生與解調(diào) （ 1） 4DPSK信號(hào)的產(chǎn)生 碼變換)4c o s (?? ?tc單 / 雙極 性 變 換單 / 雙極 性 變 換＋ab二 進(jìn) 制數(shù) 碼4 D P S K 信 號(hào)串 / 并變 換cd)4c o s (?? ?tc載 波振 蕩相 移4??相 移4?方法 :4PSK調(diào)制 + 碼變換器 。 －－以 A方式 為例 (較 B方式，滯后 π/4) 0 00 11 01 1 4??4?43?43??0 00 11 01 1 2?2?0 相 位問(wèn)： 采用相位選擇法如何產(chǎn)生 4DPSK信號(hào)？ 產(chǎn)生 B方式 4DPSK？ （ 2） 4DPSK信號(hào)的解調(diào) 原理： 正交分路、相干解調(diào)、 碼反變換 、并 /串還原。 問(wèn)： 解調(diào)的 B方式 4DPSK信號(hào)？ N 1）極性比較法 （相干解調(diào) 碼反變換器方式）： 帶 通濾 波器 tc?c os并 / 串變 換相 移2?tc?s i n?ab二 進(jìn) 制信 息低 通 濾 波載 波 恢 復(fù)抽 樣 判 決低 通 濾 波 抽 樣 判 決位 定 時(shí)碼 反變 換cd4 D P S K 信 號(hào)原理： 正交分路、差分相干解調(diào)、并 /串還原。 無(wú)須碼反變換！ 注： A、 B方式 4DPSK信號(hào)的解調(diào)，需適當(dāng)改變相移網(wǎng)絡(luò)。 2）相位比較法 （差分相干解調(diào)方式）： 延 遲T b帶 通濾 波器并 / 串變 換ab二 進(jìn) 制信 息低 通 濾 波 抽 樣 判 決低 通 濾 波 抽 樣 判 決位 定 時(shí)4 D P S K 信 號(hào)移 相