数字信号频带传输多进制调制多进制数字调制系统二进制数字调制.PPT

数字信号频带传输 多进制调制 多进制数字调制系统 二进制数字调制系统是数字通信系统最基本的方式， 具有较好的抗干扰能力。由于二进制数字调制系统频带利用率较低，使其在实际应用中受到一些限制。在信道频带受限时 为了提高频带利用率，通常采用多进制数字调制系统。其代价是增加信号功率和实现上的复杂性。 由信息传输速率Rb、码元传输速率RB和进制数M之间的关系 可知，在信息传输速率不变的情况下， 通过增加进制数M，可以降低码元传输速率，从而减小信号带宽，节约频带资源，提高系统频带利用率。由关系式 可以看出，在码元传输速率不变的情况下， 通过增加进制数M，可以增大信息传输速率，从而在相同的带宽中传输更多的信息量。 在多进制数字调制中，每个符号时间间隔0≤t≤Ts，可能发送的符号有M种，分别为s1(t)：s2(t)， …， sM(t)。在实际应用中，通常取M=2N，N为大于1的正整数。 与二进制数字调制系统相类似，若用多进制数字基带信号去调制载波的振幅、 频率或相位，则可相应地产生多进制数字振幅调制、 多进制数字频率调制和多进制数字相位调制。下面分别介绍三种多进制数字调制系统的原理。 1 MASK MASK 多进制数字振幅调制又称多电平调制，它是二进制数字振幅键控方式的推广。M进制数字振幅调制信号的载波幅度有M种取值，在每个符号时间间隔Ts内发送M个幅度中的一种幅度的载波信号。M进制数字振幅调制信号可表示为M进制数字基带信号与正弦载波相乘的形式。 四进制数字振幅调制信号的时间波形 M进制数字振幅调制系统的误码率Pe性能曲线 当M取不同值时， M进制数字振幅调制系统总的误码率Pe与信噪比r关系曲线如图所示。 由此图可以看出，为了得到相同的误码率Pe，所需的信噪比随M增加而增大。例如，四电平系统比二电平系统信噪比需要增加约 5 倍。 2 MFSK 2 多进制数字频率调制系统 多进制数字频率调制信号的带宽近似为 MFSK信号具有较宽的频带，因而它的信道频带利用率不高。多进制数字频率调制一般在调制速率不高的场合应用 3 MPSK MPSK MPSK信号使用M种不同的相位来对应M进制基带数字信号的状态。 2PSK、4PSK和8PSK相位配置图如图所示。 多相调制信号的产生 在MPSK系统中，进制数M的增加，会使相位之间的相位差2π/M减小，导致多相调制系统的可靠性降低。因此在MPSK系统中，M的取值不能太大。在实际的数字通信系统中，最常用的是4PSK和8PSK。 图6－４1　4进值数字相位调制信号功率谱 2PSK、4PSK和8PSK信号的单边功率谱。可以看出，M越大，功率谱主瓣越窄， 从而频带利用率越高 4PSK信号可以采用正交调制的方式产生，正交调制器可以看成由两个载波正交的2PSK调制器构成。 相位选择法产生4PSK 　　在2PSK信号相干解调过程中会产生180°相位模糊。 同样， 对4PSK信号相干解调也会产生相位模糊问题，并且是0°、 90°、180°和270°四个相位模糊。因此，在实际中更实用的是四相相对移相调制，即4DPSK方式。 4DPSK信号的产生与解调 4DPSK信号是利用前后码元之间的相对相位变化来表示数字信息。若以前一双比特码元相位作为参考，Δφn为当前双比特码元与前一双比特码元初相差，则信息编码与载波相位变化关系如表 6 － 5 所示。 4DPSK信号产生原理图如图 6 － 45 所示。 图中，串/并变换器将输入的二进制序列分为速率减半的两个并行序列a和b，再通过差分编码器将其编为四进制差分码， 然后用绝对调相的调制方式实现4DPSK信号。 双比特码元 载波下相位(φn ) a b 0 ０ 1 １ 0 １ 1 ０ ０° ９０° １８０° ２７０° 4.6.多进制绝对数字相位调制利用载波的多种（ ）来表示数字信息，而多进制相对（差分）移相则是利用载波的多种（ ）来表示数字信息。由于绝对移相中仍然存在（ ）的问题，实际通信中大多采用（ ）方式。 不同相位 不同相位差 相位模糊 相对移相调制 4.7． 四相绝对移相调制利用载波的（ ）相位来表征数字信息。由于每一种载波相位代表（ ）个二进制码元信息，故每个四进制码元又被称为（ ）码元。实现QPSK的调制方法与2