【正文】 )2 St第 6章 數(shù)字信號(hào)的頻帶傳輸 正交幅度調(diào)制信號(hào)的矢量關(guān)系 對(duì)于 QAM，我們把正交的兩路信號(hào)的相位分別看成水平和垂直，如圖 623所示。通過(guò)正交幅度信號(hào)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(hào)頻帶不增加的情況下，通過(guò)兩路信號(hào)的正交來(lái)提高傳輸信號(hào)的有效性。假定相干載波與信號(hào)載波完全同頻同相，且假設(shè)信道無(wú)失真、帶寬不限、無(wú)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(hào)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(hào)分別為 (t) = (614) (t) = (615) 經(jīng)判決合成后即為原數(shù)字序列。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。 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。正交調(diào)幅系統(tǒng)的功率譜示意圖如圖 622所示。輸入數(shù)字序列經(jīng)串／并變換得 A， B兩路信號(hào)，如圖中所示，A， B兩路信號(hào)通過(guò)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(wú)直流分量的雙極性基帶脈沖序列。在 QAM方式中，基帶信號(hào)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。 第 6章 數(shù)字信號(hào)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(duì)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(hào)疊加起來(lái)的過(guò)程，稱為正交幅度調(diào)制。 第 6章 數(shù)字信號(hào)的頻帶傳輸 1 1 10 0 ( 1 ) 2 D P S K 調(diào) 制基 帶 信 號(hào)1 1 10 0 ( 2 ) 2 D P S K 調(diào) 制 信 號(hào) 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(guò)程 第 6章 數(shù)字信號(hào)的頻帶傳輸 正交幅度調(diào)制（ QAM） 正交幅度調(diào)制信號(hào)的產(chǎn)生和解調(diào) 我們知道 2ASK信號(hào)的帶寬是基帶信號(hào)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。 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(lái)的基帶信號(hào) 10110。 第 6章 數(shù)字信號(hào)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(hào)的頻帶傳輸 如圖所示， 2DPSK信號(hào)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。相位比較法解調(diào)的原理框圖示于圖 619。 2DPSK信號(hào)另一種解調(diào)方法是相位比較法，又稱差分相干解調(diào)法。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。極性比較法是對(duì)2DPSK信號(hào)先進(jìn)行 2PSK解調(diào)，然后用碼變換器將差分碼變?yōu)榻^對(duì)碼。 2DPSK的解調(diào)有兩種方法：極性比較法和相位比較法。圖 616(b)是用一 JK觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)碼變換功能。 +D Na n相 對(duì) 碼不 歸 零 絕 對(duì) 碼D N 1C P 定 時(shí) 脈 沖JKC PQ不 歸 零 絕 對(duì) 碼D N 相 對(duì) 碼定 時(shí) 脈 沖a n( b )( a )DQ圖 616 差分碼變換電路 第 6章 數(shù)字信號(hào)的頻帶傳輸 圖 616給出了兩種碼變換電路。 由圖 614可見(jiàn)，只要將輸入的基帶數(shù)字序列變換成相對(duì)序列，即差分碼序列，然后用相對(duì)序列去進(jìn)行絕對(duì)調(diào)相，便可得到 2DPSK信號(hào)。也即在 Dn的前面加上一位 1或者 0，不影響計(jì)算結(jié)果。我們?cè)O(shè) an、 Dn分別表示絕對(duì)碼序列和差分碼序列，由于相對(duì)碼是在絕對(duì)碼的基礎(chǔ)上變化而成的。 )f c ( 1 8 0 176。解決這一問(wèn)題的方法就是采用 2DPSK方式。 或 180176。 第 6章 數(shù)字信號(hào)的頻帶傳輸 這種 2PSK信號(hào)的解調(diào)存在一個(gè)問(wèn)題，即 2分頻器電路輸出存在相位不定性或稱相位模糊問(wèn)題，如圖 613所示。一般采用倍頻／分頻法，如圖 612(b)所示。 2輸 入 基 帶 信 號(hào)( b )倒 相門 2門 1( a )∑π 相0 相振 蕩 器窄 帶濾 波圖 612 2PSK信號(hào)的產(chǎn)生和解調(diào) 第 6章 數(shù)字信號(hào)的頻帶傳輸 圖 612(b)為 2PSK信號(hào)的解調(diào)電路原理框圖。 相位載波，經(jīng)合成電路輸出即為 2PSK信號(hào)。 、 180176。 圖 612(a)給出的是一種用相位選擇法產(chǎn)生 2PSK信號(hào)的原理框圖。故可知，相移鍵控信號(hào)功率譜密度就是載波頻率為的抑制載波的雙邊帶譜，與抑制載波的 2ASK功率譜相同。的變化是相對(duì)于已調(diào)信號(hào)的前一碼元的相位，或者說(shuō)，這里的變化是以已調(diào)信號(hào)的前一碼元相位作參考相位的。這里的 0176。 相位（正弦變余弦或者余弦變正弦）；數(shù)字信號(hào)的“ 0”碼使已調(diào)信號(hào)的相位變化 0176。 相位作參考相位的。 和 180176。 （余弦波）相位，或反之。圖中 (a)是二進(jìn)制數(shù)字序列對(duì)應(yīng)的脈沖信號(hào)； (b)是載波信號(hào)； (c)為二相制絕對(duì)相移鍵控信號(hào)，記為 2PSK； (d)為初相為 π相的相對(duì)相移鍵控，記為 2DPSK， (e)為初相為 0相的相對(duì)相移鍵控或稱差分相移鍵控信號(hào)，記為 2DPSK。相對(duì)相移鍵控又稱為差分相移鍵控。 h12ccbffhf??12ccff? bf第 6章 數(shù)字信號(hào)的頻帶傳輸 二進(jìn)制相移鍵控（ 2PSK） PSK信號(hào)及功率譜密度 以基帶數(shù)字信號(hào)控制載波的相位，使載波的相位隨基帶信號(hào)的變化而變化稱為數(shù)字調(diào)相，又稱相移鍵控，簡(jiǎn)寫為 PSK。按照調(diào)頻指數(shù)的定義，應(yīng)有 ＝ ，即 ＝ 。MSK又稱快速移頻鍵控 FFSK。 MSK方式在功率利用率和頻帶利用率上均優(yōu)于 2PSK， MSK調(diào)制方式在移動(dòng)通信等領(lǐng)域得到了很廣泛的應(yīng)用。 第 6章 數(shù)字信號(hào)的頻帶傳輸 帶 通取 樣 判 決數(shù) 據(jù) 輸 出帶 通－f 1u 0u 1f 02 F S K定 時(shí) 脈 沖(a) 分路濾波非相干解調(diào)器 帶 通 限 幅 鑒 頻 整 形數(shù) 據(jù) 基 帶信 號(hào) 輸 出2 F S K(b) 限幅鑒頻非相干解調(diào)器 圖 610 2FSK信號(hào)非相干解調(diào) 第 6章 數(shù)字信號(hào)的頻帶傳輸 最小移頻鍵控 (MSK) 連續(xù)相位的移頻鍵控是在傳統(tǒng)的頻率調(diào)制技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種調(diào)制方式。故這種解調(diào)方式頻帶利用率較低。用分路選通濾波器進(jìn)行 2FSK信號(hào)的非相干解調(diào)，當(dāng) 2FSK信號(hào)的頻偏較大時(shí)，可以把 2FSK信號(hào)當(dāng)作兩路不同載頻的 2ASK信號(hào)接收。下圖示出了相位連續(xù)的 2FSK信號(hào)的產(chǎn)生過(guò)程，其中圖 69（ a）的頻率穩(wěn)定度和準(zhǔn)確度較差；改進(jìn)的方法是采用數(shù)字式調(diào)頻器，如 69（ b）圖所示。 hh第 6章 數(shù)字信號(hào)的頻帶傳輸 2FSK信號(hào)的產(chǎn)生和解調(diào) 1． 2FSK信號(hào)的產(chǎn)生 由于 2FSK信號(hào)可認(rèn)為是兩個(gè) 2ASK信號(hào)之和，因此，2FSK信號(hào)的產(chǎn)生可用兩個(gè)數(shù)字調(diào)幅信號(hào)相加的辦法產(chǎn)生，如圖 68所示的就是相位不連續(xù)的 2FSK信號(hào)產(chǎn)生的原理圖。 （ 2）當(dāng)較大時(shí)，大部分功率集中在（ 2＋ ） fb 范圍內(nèi)。 2FSK信號(hào)的功率譜密度也是由連續(xù)譜和離散譜構(gòu)成，其中連續(xù)譜由兩個(gè)雙邊帶疊加而成，而離散譜出現(xiàn)在 和 的位置上。 若“ 1”和“ 0”碼出現(xiàn)的概率相同， 則可效仿 ASK已調(diào)波的功率譜寫出 FSK已調(diào)波的功率譜，并可畫出 2FSK已調(diào)波的功率譜，如圖 67所示。 設(shè)兩個(gè)載波頻率分別為 和 ，且 ， 則有： = + Δ ， = Δ 設(shè) 為 中的“ 1”碼序列； 為 中的“ 0”碼序列。 相乘器是一個(gè)門電路，基帶信號(hào)的“ 1”碼和“ 0”碼（“ 0”碼經(jīng)過(guò)倒相器變換為“ 1”碼，送給下面的相乘器）分別控制兩個(gè)門電路就可獲得 FSK已調(diào)波，如圖 66（ b）所示。 頻移鍵控的原理圖如圖 66（ a）所示。當(dāng)傳送“ 1”碼時(shí)送出一個(gè)頻率 ，傳送“ 0”碼時(shí)送出一個(gè)頻率 ，且有 ≠ ，稱為二元頻移鍵控（ 2FSK）。圖 65 (b)是由雙極性信號(hào)作調(diào)制信號(hào)，由于雙極性信號(hào)中不含有直流分量，即 G(0)=0，所以，已調(diào)信號(hào)的功率譜中就不含有 ωc的載波頻率分量，稱為抑制載頻的雙邊帶調(diào)制。 ? ?1 ( ) ( )4 S s S sP f f P f f? ? ?Ep14 sf?22( ) ( )ccG f f G f f??? ? ???1