第17讲 频带传输：QPSK、信号的矢量表示.ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * 频带传输系统 四相移相键控（QPSK） 如果信号的载波的相位具有四种离散状态，那么在载波的周期内就具有四种不同的波形，分别从不同的相位起振，表示为： 两位二进制码有四种组合状态，即：“00” “01” “10” “11” 可以用四种相位所对应的四种波形分别表示一种组合状态，即每个载波相位的波形可以携带两个二进制位，这种信号称为四相移相键控信号，即QPSK信号 如果 ，则称为 系统； 如果 ，则称为 系统； 以 系统为例，将QPSK波形表达式展开 -1 1 1 1 1 -1 正交调制 同相支路 正交支路 串并变换过程及I、Q两路的基带信号 QPSK信号的载波相位与输入的双比特码元的关系： 1 (-1) 1 (-1) 0 (+1) 0 (+1) Q 0 (+1) 1 (-1) 1 (-1) 0 (+1) I 进入同相支路的序列 进入正交支路的序列 系统 系统 QPSK信号的相干解调 -1( ) -1( ) +1( ) +1( ) Q +1( ) -1( ) -1( ) +1( ) I 使用匹配滤波器接收QPSK信号 与 看成是一路2PSK信号 看成是一路2PSK信号 与 DQPSK QPSK信号的相干解调中，同样需要使用平方环法或是科斯塔斯环法提取相干载波，这两种方法因为存在相位模糊问题，在相干解调时会造成误码，因此可以模仿DPSK调制方法，先对基带信号进行差分编码再进行QPSK调制，这种调制方法称为DQPSK DQPSK信号与QPSK信号不同的是，它采用前后波形的相位变化表示码元信息，与DPSK类似。对比DQPSK信号与QPSK信号波形的相位与输入是双比特码元的关系 1 1 0 0 Q 0 1 1 0 I QPSK相位与双比特码元对应关系 1 1 0 0 Q 0 1 1 0 I DQPSK相位差与双比特码元对应关系 QPSK信号波形的绝对相位 DQPSK信号中前后两个相邻波形的相位差 分别表示进入同相和正交支路的未进行差分编码的原始序列 比如：当输入双比特码元“10”时，它的调相信号的相位相对于前一双比特码元的载波相位变化90° 由于前一双比特码元的载波相位有四种可能，则当前双比特码元的载波相位也有四种可能。仍以“10”为例，若其前一双比特码元载波相位是45°，那么“10”的载波相位应是135°；若其前一双比特码元载波相位是135°，那么“10”的载波相位应是225° 0 1 1 0 1 1 那么相加器的输出为： 因为载波具有如下形式： 那么对比相加器的输出波形表达式： “01”码的载波波形 +1 -1 在对本双比特码元，即“01”，进行差分编码前，先在前一双比特码元的差分码间进行差分运算，即： 若结果为0，则： 若结果为1，则： 继续上例： 若在双比特码“01”双比特码后出现了“10”双比特，那么根据上述过程，该双比特的调制过程应为： 1）现对双比特 “01”的差分编码“10”进行异或运算，结果为1 2）则当前的双比特码元“10”的差分编码为： 3）那么对其进行2PAM编码，结果为：“-1 -1” 4）与同相支路和正交支路的载波相乘并相加的输出为： 因此双比特码元“10”的载波波形为： 对比双比特码元“01”和“10”的载波相位： 1 1 0 0 Q 0 1 1 0 I DQPSK相位差与双比特码元对应关系 en-1 fn-1 θ 0 (+1) 0 (+1) 1 (-1) 0 (+1) 1 (-1) 1 (-1) 0 (+1) 1 (-1) cn dn 0 1 1 (-1) 1 (-1) 0 (+1) 1 (-1) 0 (+1) 0 (+1) 1 (-1) 0 (+1) θ fn en 如果只考虑差分编码，对其进行QPSK编码，所对应的相位为： 双比特码元“10”之前的差分编码具有四种可能的状态，那么当出现其他三种情形时，该双比特码元的QDPSK载波相位分别为： 以此类推同样可以推出当双比特码元为其他情形时，所对应的差分编码以及载波相位 DQPSK的解调：相干解调和差分相干解调 + + - + - - + - 两种方法恢复双比特码元： 1）再根据载波相位与双比特码元的对应关系得到相应的差分码，然后利用差分码得到绝对码 2）根据前后两个波形相位的变化得到绝对码 3、n维空间： 矢量正交概念 则称这两个矢量正交 1、平面空间：若矢量 2、三维空间： 若矢量 若矢量 信号的矢量表示 若有一组函数{?k(t)} 满足如下正交条件： 其