通信原理教学第9章 现代数字调制解调技术.ppt

图 9 – 47 数字方式实现调制的原理图 对信号s(t)采用正交方式进行解调的一般模型如图 9 - 48 所示。图中包括正交解调、 载波恢复和位定时恢复。图 9 - 48 也可以采用数字的方式实现，其原理图如图 9 - 49 所示。输入信号经过A/D变换器转换为数字化信号，分别与正交载波相乘、低通滤波后分解为同相和正交分量，最后经过判决恢复出数据。载波恢复和位定时恢复电路由载波频差估计和位定时偏差估计算法来实现。  下面以 DQPSK信号为例分析数字式解调原理。  DQPSK属于数字相位调制方式的一种，解调过程涉及到信号相位检测、载波恢复和位定时恢复。解调原理是：对输入信号按码元速率的K倍进行采样，通过选择眼图平均张开最大的采样点来估计位定时；通过对眼图平均张开最大采样点处平均相位旋转得到载波频差估计；利用估计出的位定时和载波频差对信号作出判决。图 9 - 49 所示的解调器输入为 图4-48 正交解调原理图 图 9 – 49 数字化检测原理图 s(t)=Acos(ωct+φn+θ0)+n(t) (9.7 - 9) 若每个码元采样K个样点， 则第n个码元第k个采样时刻为(Kn+k)Ts，A/D转换器在该时刻的输出为 s(i)=Acos(ωciTs+θ0+φn)+n(iTs) (9.7 - 10) 式中，Ts为采样周期，i=Kn+k，A为输入信号振幅，φn为第n个码元相位，θ0为初相位，n(iTs)为第i个采样点噪声样值。 设接收端与发送端载波频差为Δω，则正交相乘、 低通滤波输出同相支路和正交支路信号分别为 X(i)=cos［ΔωiTs+φn+θ0+θx(i)］  Y(i)=sin［ΔωiTs+φn+θ0+θy(i)］ 式中，θx(i)和θy(i)分别是由同相支路和正交支路噪声样值所引入的相位噪声。由式(9.7 - 11)和式 (9.7 - 12)可计算第i点的信号相位: θ(i)=arctan =ΔωiTs+φn+θ0+θn(i) (9.7 - 13) 式中，θn(i)是由噪声引入的干扰相位。i时刻和i-1时刻两个采样点的差分相位为 Δθ(i)=θ(i)-θ(i-1)=ΔωT+Δφn+Δθn(i) 式中: T=KTs为码元时间间隔 Δφn=φn-φn-1 (9.7 - 15) Δθn(i)=θn(i)-θn(i-1) (9.7 - 16) 设两个函数I(n, k)和Q(n, k)为 I(n,k)=cos［4Δθ(i)］=cos4ΔωT+Δφn+Δθn(i)］｝ =-cos［4ΔωT+4Δθn(i)］ (9.7 - 17) Q(n,k)=sin［4Δθ(i)］=sin｛4ΔωT+Δφn+Δθn(i)］｝ =- sin［4ΔωT+4Δθn(i)］ (9.7 - 18) 式中， n=1, 2, …, N， k=1, 2, …, K。由式(9.7 - 17)和式(9.7 -] 18)可以得到N个码元的K组矢量［I(n,k), Q(n, k)］， 将每个码元的对应矢量求和可得: 式中， k=1, 2, …, K。  采用眼图最大准则选择最佳抽样点。其原理是：在最佳抽样点上噪声和码间干扰都最小， 相对应的N个矢量具有较好的一致性，相位旋转一致，其和的模值最大。通过比较这K个矢量和Z(k)，选择最大模值对应的抽样点作为最佳抽样点k*。在最佳抽样点，可以对由载波频差引起的相位旋转作出准确的估计。 设Δθ为载波频偏在一个码元期间内引起的相位旋转，则 Δθ=ΔωT= arctan 这样，通过从信号的差分相位中减去由频偏引起的相位旋转， 就可以得到正确的相位，从而恢复出数据信息。  9.7.2数字检测技术应用 目前，数字式解调专用集成电路有很多种，下面以Stanford公司STEL-2105为例，介绍其工作原理。   STEL-2105是一块用于BPSK或QPSK相干解调器的专用集成电路，在BPSK模式下处理速度达4 Mb/s以上，在QPSK模式下处理速度达