【正文】 率的傳輸 方式 。該種調(diào)制方式特點是： (1)它可以比二進(jìn)制系統(tǒng)有高得多的信息傳輸速 率； (2)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。 第六章 正弦波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)（ sine wave digital modulation system ） 79 第六章 正弦波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)（ sine wave digital modulation system ） ? 以下我們來證明：在相同信道傳輸速率下M(M2)電平調(diào)制具有相同的信號帶寬。 一個二進(jìn)制電平調(diào)制一般可表示為： ( ) [ ( ) ] c o so n s cne t a g t n T t????式中： na ?0, 。P概 率 為1, .P概 率 為 1為單個基帶信號波形，其持續(xù)時間為 。 sT()gt 80 第六章 正弦波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)（ sine wave digital modulation system ） 對于 M電平調(diào)制信號，其表達(dá)式可由式 () 推廣而得： 039。 ( ) [ ( ) ] c o sn s cne t b g t n T t????式中 : nb ?1 。P0 概 率 為2 。P1 概 率 為3 。P2 概 率 為。MMP1 概 率 為1 2 3:1 MP P P P? ? ? ? ?且 有 ? 81 ? 二電平調(diào)制波形和 M電平調(diào)制信號的波形 第六章 正弦波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)（ sine wave digital modulation system ） tttt(a ) 二 電 平 調(diào) 制 波 形( ) Mb 電 平 調(diào) 制 波 形()c 諸 波 形 疊 加圖 619 二電平和 M電平的調(diào)制波形 82 圖 c的各個波形可表示為： 第六章 正弦波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)（ sine wave digital modulation system ） 1[ c ( ) ] c o sscng t n T t???2[ c ( ) ] c o sscng t n T t???M[ c ( ) ] c o sscng t n T t???式中： 110 , cP? 概 率 為2221 0 , 1 PcP?? ??， 概 率 為概 率 為 MMM 1 0 , 1 MPcP?? ??， 概 率 為概 率 為 83 由此看到， 能夠看成由時間上不重疊的 M個不同振幅值的通斷信號的疊加。 因而， 的功率譜密度便是這 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)雜的，但就信號的帶寬而 言： M電平調(diào)制信號的帶寬與二電平調(diào)制信號 的帶寬相同。 第六章 正弦波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)（ sine wave digital modulation system ） 039。 ( )et039。 ( )et84 多進(jìn)制數(shù)字相位 調(diào)制又稱為 多相制 ,利用載波不 同相位 (或相位差 )來表征數(shù)字信息的調(diào)制方式 . 分類 :絕對移相 和 相對 (差分 )移相 . ?多相調(diào)制波形可看作是對 兩個正交載波進(jìn)行 多電平雙邊帶調(diào)制所得信號之和 . ?多相調(diào)制 信號帶寬與多電平雙邊帶調(diào)制相同 . 通常，多進(jìn)制中使用最廣泛的是 四相制和八相 制 ，下面將以 四相制為例 來說明多相制的原 理。 第六章 正弦波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)（ sine wave digital modulation system ） 多進(jìn)制數(shù)字相位調(diào)制的原理及抗噪聲性能 85 四相制可以分為 四相絕對移相調(diào)制 (亦稱為 四 相絕對移相鍵控 ，記為 4PSK或 QPSK)和四相 相對移相調(diào)制 (又稱 四相相對鍵控 ，記為 4DPSK或 QDPSK)兩種。 1）四相絕對移相鍵控 (4PSK 或 QPSK) 四相絕對移相調(diào)制 采用載波的四種不同相位 來表征數(shù)字信息。 每一種載波相位代表兩個 比特信息 ,故每個四進(jìn)制碼元又被稱為 雙比 特碼元。 雙比特碼元用 a b表示，用 a表示前一 比特，用 b表示后一比特， a b通常用格雷碼 排列。 第六章 正弦波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)（ sine wave digital modulation system ） 86 a b與載波相位關(guān)系如表 63所示 . 第六章 正弦波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)（ sine wave digital modulation system ） 表 6 3 雙比特碼元與載波相位的關(guān)系 雙比特碼元 載波下相位 ( ) a b A方式 B方式 0 1 1 0 0 0 1 1 0176。 90176。 180176。 270176。 225176。 315176。 45176。 135176。 k?87 矢量關(guān)系如圖 623所示。 第六章 正弦波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)（ sine wave digital modulation system ） 圖 6 23 QPSK 信號矢量圖 11011000參 考 相 位 參 考 相 位11011000045()bB 方 式 時()aA 方 式 時88 第六章 正弦波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)（ sine wave digital modulation system ） k?四相調(diào)制信號的表達(dá)式： 相位 在 內(nèi)等間隔地取四種可能相位。 由于正弦和余弦函數(shù)的互補特性，對應(yīng)于 的 四種取值，如 ，其幅度 與 只 有兩種取值 。 上式 恰好表示兩個正交的二相調(diào)制信號的合成。 四相絕對移相調(diào)制可以看作兩個正交的二相絕 對移相調(diào)制的合成，兩者的功率譜分布相同。 k? (0 2 )?、k?0 0 0 04 5 1 3 5 2 2 5 3 1 、 、22?ka kb? ?( ) [ ( ) ] c o s ( ) c o s ( ) s i no s c kks c s ckkkke t g t k T ta g t k T t b g t k T t?????? ? ???? ? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ????89 ? QPSK信號的產(chǎn)生方法與 2PSK信號一樣，可分為調(diào)相法和相位選擇法。 第六章 正弦波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)（ sine wave digital modulation system ） ? ?( ) [ ( ) ] c o s ( ) c o s ( ) s i no s ckks c s ckkkke t g t k T ta g t k T t b g t k T t?????? ? ???? ? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ????90 (1)調(diào)相法 用調(diào)相法產(chǎn)生 QPSK信號的組成方框圖如圖 6 24(a)所示。其相位編碼邏輯關(guān)系如表 64所示。 第六章 正弦波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)（ sine wave digital modulation system ） cos ct?sin ct?輸 出 串 /并 變換 輸 入 載波 振蕩 平衡 調(diào)制器 平衡 調(diào)制器 2?? 移 相 相加 圖 6 24(a) 調(diào)相法的組成方框圖 ab91 第六章 正弦波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)（ sine wave digital modulation system ） (1,0)(0)a (1)a(1)b(0)b(0,1)(0,0)(1,1)圖 6 24(b) 調(diào)相法（ B方式）的組成方框圖 雙比特碼元 載波下相位 ( ) a b A方式 B方式 0 1 1 0 0 0 1 1 0176。 90176。 180176。 270176。 225176。 315176。 45176。 135176。 k?92 (2)相位選擇法 用相位選擇法產(chǎn)生 QPSK信號的組成方框圖如 圖 625所示。 第六章 正弦波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)（ sine wave digital modulation system ） 串 /并 變換 帶通 濾波器 邏輯選相電路 四相載波發(fā)生器 圖 625 相位選擇法的組成方框圖 045 03150225013511 01 00 1093 由多進(jìn)制 ASK或 PSK系統(tǒng)的分析可以看出，在系統(tǒng)帶寬一定的條件下，多進(jìn)制調(diào)制系統(tǒng)的 頻帶利用率高 。但是，多進(jìn)制調(diào)制系統(tǒng)頻帶利 用率提高是通過 犧牲功率來換取的 。因為隨著 M 值的增加，在信號空間中，和信號點間的最小 距離減小，相應(yīng)的信號判決區(qū)域也隨之減小。 因此，當(dāng)信號受到噪聲和干擾的損害時，接收 信號錯誤概率也將隨之增加 。振幅相位聯(lián)合鍵 控方式就是克服上述問題而提出來的。 第六章 正弦波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)（ sine wave digital modulation system ） 振幅相位聯(lián)合鍵控 (APK)系統(tǒng) 94 在這種調(diào)制方式中，當(dāng) M較大時，可以獲得較 好的功率利用率，同時其設(shè)備組成也比較簡 單。因此，它是目前研究和應(yīng)用較多的一種 調(diào)制方式。 幅相鍵控信號的一般表示式為 ： 第六章 正弦波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)（ sine wave digital modulation system ） ( ) [ ( ) ] c o s ( )n s co nne t A g t n T t????? 式中， 是寬度為 的單個基帶脈沖。式 ()還可改變?yōu)榱硪恍问剑? ( )sg t nTsT( ) [ ( ) c o s ] c o sn s co nne t A g t n T t?????[ ( ) s i n ] s i nn s nA g t n T t??? 95 由此看出， APK信號可看作兩個正交調(diào)制信號之 和。 APK有時也稱為星座調(diào)制，因為在其矢量圖 平面上信號分布如星座。 當(dāng)前研究較多并被建議 用于數(shù)字通信中的一種 APK信號，是十六進(jìn)制的 正交振幅調(diào)制 (16QAM)信號。 第六章 正弦波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)（ sine wave digital modulation system ） 令： c o sn nnAX? ?sinn nnAY??? 則式 ()變?yōu)椋? ( ) [ ( ) ] c o s [ ( ) ] s i nn s c n s conne t X g t n T t Y g t n T t?????? 96 正交振幅調(diào)制系統(tǒng)的組成方框圖如圖 633所示。 圖中 和 是兩個獨立的帶寬受限的基帶信 號， 和 是相互正交的載波。發(fā)送端形成的正交振幅調(diào)制信號為： 第六章 正弦波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)（ sine wave digital modulation system ） ()Imt ()Qmt0cos t?0sin t?00co( ) ( ) s s i n()o IQem tt m t t t????式中： 項通常稱為同相信號，或稱 I信號； 0cos t????信 道低 通濾 波 器低 通濾 波 器()Imt()Qmt39。 ( )Imt39。 ( )Qmt0cos t?0sin t???0sin t?0cos t?6 3 3?圖 正 交 振 幅 調(diào) 制 系 統(tǒng) 組 成 方 框 圖項稱為正交信號，或稱 Q信號。 0sin t?97 第六章 正弦波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)（ sine wave digital modulation system ） ???? ?? ??????????i?xyiA6 3 4 1 6 Q A M?圖 信 號 的 星 座 圖? 16QAM的信號星座圖如圖 634所示，其中，第 i個信號的表達(dá)式為： ( ) c os( ) , 1 , 2 , , 16ii c is t A t i??? ? ?98 圖 635是在最大功率相等條件下