数字调制技术讲稿.doc

BPSK^JDPSK BPSK即二相移相键控调制，亦称绝对移相键控调制。DPSK则是差分移相键控调制，亦称相对移 相键控调制。都是二相制，它们的原理比较简单，即用二进制数字信号来控制载波的和位。均信号 为“1”吋，载波相位不变，而信号为“0”吋，载波相位反转，即移相180° ,（也可以是相反的规 其频谱波形示于图2-2,从图屮可以看岀：它的主瓣为2/￡，并有较大和较多的旁瓣，这是不 连续相位调制波形的特点，由于在信号1，0交替转换处，相位有突乎（或叫突跳），因此旁瓣大。 可以计算这种调制的谱效率，所谓谱效率即信号传输速率与所占带宽之比。在肥“山信引马 元宽度为乙，故信号传输速率为fb = \/Tb，并以频谱的主瓣宽度为其传输带宽，忽略旁瓣的影响 （可以滤去旁瓣），故射频带宽为2/7；则谱效率为： 1 2 信号速率/带宽=彳/彳二a5h/s, Hz 即每赫兹带宽传输0?5b/s。注意这里是以射频带宽计算的。有的文献以基带带宽来计算，那就是每 赫兹lb/s。 BPSK在解调吋存在相位模糊问题，实际上较少采用，常用的是DPSK调制。 DPSK不像BPSK那样以-个参考载波的相位为基准、再按数字信号的0, 1来确定应移动的相位。 故称为差分移相键控，或相对移相键控。DBSK的波形如图2-1。注意，由于它的BPSK的相位参考不 同，虽然0, 1信号移相的规则一样，但调制后的波形是不同的。 MX~?已调制信号 基带数字信号宇 T载波cos如 图2-3 BPSK调制器 BPSK的调制器非常简单，只要把数字信号与载波频率Acos如相乘即可，不过这里数字信号的 “0”要用来表示(在数字通信中，符号“1”用“ + 1”来表示，“0”则用“-1”表示)。所 以它的调制器如图2-3所示。 解调有两种方法,一种称为相干解调，另一利称为非相干解调。 相干解调即在接收机111产生一个与收到的载波信号同频同相的参考载波信号，称为相干载波。 将它与收到的信号相乘后，再积分采样判决。如果收到的信号与载波信号同相，贝怖乘为正值，积 分后采样必为一?大于0的值，即可判为“1”。如果收到的信号与参考信号反相，则相乘之后必为负 值，积分采样后判为“0”，因此解调完成。但此时从信号小提取的参考载波相位有可能不是真正 与发方载波同相，而正好是反相的，故存在相位模糊的问题。 而在DPSK?|?,它是以前一比特的信号相位为参考的，故只有将收到的信号延迟一?比特的时间作 参考载波来进行相干解调就可以了，因此不会存在相位模糊问题，故现在大多采用DPSK。 DPSK的调制规则和BPSK-样，只是它以前一比特的和位为参考，因此只要在BPSK的调制器前加 -个差分编码器就可以。这个差分编码器符合如下规则： 心=叽?心 (2-1) 式屮心为差分编码器输出；Q为差分编码器前一此特的输出；d-为调制信号的输入。 图2-4即为差分移相调制器，它的前而即为差分编码器。由迟延电路和模2加法器构成。它的解 码也很简单，见图2-4(b),将前一比特的信号延迟一个比特的吋间用来作为参考信号，与本次比特 的信号相乘，输出经积分，抽样并比较判决后即得解调后的数字信号。 (a)调制 (a)调制 图2-4 DPSK的调制器和解调器 F 在仅考虑白噪声的条件下，相十解调后，它们的误码率和信噪比红有关。据推导 兀0 BPSK:(2-2)DPSK: BPSK: (2-2) DPSK: 式EJ为信号每比特的能量；％为白噪声的功率密度；erfc为误差函数的符号，其函数可查有关 数学表。 DPSK的误码性能比BPSK的略差，在￡ = 10时，DPSK约差ldB,但因它的电路简单又无相位模 糊，更适合实际应用。 QPSK（4PSK）, 0QPSK与龙/4QPSK QPSK是正交移相键堡 又称4相键控。它有四种相位状态，各对应于四进制是四种数据，即00, 01, 10, llo 如图2-5所示。 QPSK是两个互相正交的BPSK±和。它的输入码元经串-并电路之后分为两个支路，一路为奇数码 元，一路为偶数码元。这吋每个支路的码元宽度为原码元宽度7；的两倍。每个支路再按BPSK的方法 进行调制。不过两支路的载波相位不同，它们互为正交，即相差90°, —?个称为同相支路，即T支 路；另一称为正交支路，即Q支路。这两支路分别调制后，再将调制后的信号合并相加，就得到4相 移相键控（图2-5）。QPSK的四相各相差90。，它们仍是不连续相位调制，它的频谱形状和二相调制的 一样，仍是（沁『的形式，只是四相调制小经串/并变换后，每一符号宽度已变为所以它频谱 的第一?零点在//fb = 0.5处，而不是像二相在/ /办=1处（/严 丄为信码传输的比特速率，有的 文献用符号勺表示），因而四相的频谱占用宽度只是二相的一半（在东码速相同的条件下），