《通信原理概述：通信技术课件》.pptVIP

*************************************正交相移键控（QPSK）基本原理正交相移键控(QPSK)是PSK的扩展，它使用四个相位(通常为0°、90°、180°、270°)来表示数字信息。每个相位对应两个比特的组合(00,01,10,11)，因此QPSK的频谱效率是BPSK的两倍，每赫兹带宽可传输2bps。星座图QPSK的星座图由四个点组成，这些点分布在单位圆上，相位相差90度。星座图直观地显示了QPSK信号的幅度和相位特性，是分析和设计QPSK系统的重要工具。星座点之间的距离影响系统的误码性能，距离越大，抗噪性能越好。性能优势在相同带宽条件下，QPSK的数据传输率是BPSK的两倍。更重要的是，QPSK在AWGN信道中的误码率性能与BPSK相同，这意味着QPSK在不牺牲抗噪性能的情况下提高了频谱效率，这是QPSK的主要优势。QPSK是现代数字通信系统中广泛使用的调制方式。它的实现通常基于I/Q调制器，将输入比特流分成两路(I路和Q路)，分别进行BPSK调制，然后合并。解调同样基于I/Q解调器，将接收信号分解为同相分量和正交分量，分别判决。在实际应用中，QPSK的变种如差分QPSK(DQPSK)和偏移QPSK(OQPSK)也很常见。DQPSK编码信息在相位变化中，而不是绝对相位，可以避免相位模糊问题。OQPSK通过错开I路和Q路的定时，减小了相位跳变的幅度，有助于减小非线性失真。QPSK及其变种在卫星通信、移动通信、微波通信等领域有广泛应用。多进制调制技术1M进制ASKM进制ASK使用M个不同的幅度级别来表示数字信息，每个码元可携带log2M个比特。例如，4ASK使用四个幅度级别，每个码元携带2个比特。M-ASK的频谱效率高，但抗噪性能较差，主要用于信道条件较好的短距离通信。2M进制FSKM进制FSK使用M个不同的频率来表示数字信息。M-FSK的带宽需求随M增大而增加，但其抗噪性能也随M增大而提高。M-FSK在频谱资源充足但功率受限的场合具有优势，如深空通信。M-FSK也常用于需要抗干扰能力的军事通信。3M进制PSKM进制PSK使用M个均匀分布在单位圆上的相位来表示数字信息。常见的有8PSK(每码元3比特)和16PSK(每码元4比特)。随着M的增加，频谱效率提高，但抗噪性能下降。8PSK是一个较好的平衡点，在现代通信系统中较为常用。多进制调制技术是提高频谱效率的重要手段。通过增加调制阶数M，每个码元可以携带更多比特，从而在相同带宽内传输更多信息。然而，随着M的增加，相邻信号点之间的距离减小，系统对噪声和干扰的敏感性增加，需要更高的信噪比来保持相同的误码率。在实际应用中，选择合适的调制阶数需要权衡频谱效率和抗噪性能。现代通信系统通常采用自适应调制技术，根据信道条件动态调整调制阶数，在保证通信质量的前提下最大化数据传输率。例如，在信道条件良好时使用高阶调制(如64QAM)，在信道条件恶化时切换到低阶调制(如QPSK)。正交幅度调制（QAM）正交幅度调制(QAM)是一种结合了幅度调制和相位调制的数字调制技术。QAM通过同时调制同相(I)和正交(Q)载波的幅度来传输数字信息。在M-QAM中，每个码元携带log2M个比特。例如，16QAM每个码元携带4个比特，64QAM每个码元携带6个比特。QAM的星座图在I-Q平面上形成规则的格点，通常是正方形或矩形排列。例如，16QAM的星座图是4×4的正方形排列，64QAM是8×8的正方形排列。星座点的密度越高，频谱效率越高，但抗噪性能越差。在AWGN信道中，QAM的误码率性能介于PSK和ASK之间，但其频谱效率通常比同阶PSK更高。QAM在现代数字通信系统中应用广泛，特别是在要求高频谱效率的场合，如有线电视、数字用户线(DSL)、WiFi、4G/5G移动通信等。高阶QAM(如256QAM、1024QAM甚至更高)在有线通信和良好条件下的无线通信中使用，以实现极高的数据传输率。在实际系统中，常采用自适应QAM技术，根据信道条件动态调整调制阶数，平衡吞吐量和可靠性。扩频通信直接序列扩频（DSSS）DSSS通过将原始数据信号与一个高速伪随机噪声(PN)码相乘来扩展频谱。每个数据位被扩展为多个码片(chip)，形成一个码片序列。扩频后的信号带宽增大，但功率谱密度降低，呈现类似噪声的特性。DSSS具有良好的抗干扰和抗多径性能，能够在低信噪比环境下工作，且具有一定的必威体育官网网址性。DSSS广泛应用于CDMA移动通信系统、IEEE802.11bWiFi、GPS等。跳频扩频（FHSS）FHSS通过在预定的频率集合中按照伪随机序列快速切换载波频率来实现