教字通信原理 (8-3) 2001 Copyright SCUT DT&P Labs
2001 Copyright SCUT DT&P Labs 1 数字通信原理 （8-3）
第八章数字信号的载波传輪 (多进制数字调制) 2001 Copyright SCUT DT&P Labs
2001 Copyright SCUT DT&P Labs 2 第八章 数字信号的载波传输 （多进制数字调制）
103多进制数字调制 多进制:码元的状态数>2 多(M)进制调制的特点 对ASK、PSK等信号,信号带宽一般由信号波形及波特率RB决定 对M进制信号,其比特率:RbM=R、Mbog2M 与二进制数字调制相比 (1)若信号有相同的带宽,则多进制调制有更高的信息速率 (2)若有相同的信息速率,其所需的带宽较小; (3)通常设备较复杂 2001 Copyright SCUT DT&P Labs 3
2001 Copyright SCUT DT&P Labs 3 10.3 多进制数字调制 多进制：码元的状态数 > 2 多（M）进制调制的特点 对ASK、PSK等信号，信号带宽一般由信号波形及波特率RB决定， 对M进制信号，其比特率： 与二进制数字调制相比 （1）若信号有相同的带宽，则多进制调制有更高的信息速率； （2）若有相同的信息速率，其所需的带宽较小； （3）通常设备较复杂 Rb,M = RS ,M log 2 M
10.3多进制数字调制 1多进制幅度键控(MASK) (1)信号飛式: MASK (1)=∑,ang(-nl) cosOPt 式中:wc为载波频率;Ts为码元周期 1,2,,M 信号幅度取值空间: M-1 M-1 po pi p2 (2)调制的原理电路 ..010011101. ucr(t) 串/并变换模/数变换AM-调制 2001 Copyright SCUT DT&P Labs
2001 Copyright SCUT DT&P Labs 4 10.3 多进制数字调制 1.多进制幅度键控（MASK） （1）信号形式： 式中：wc 为载波频率；TS为码元周期， 信号幅度取值空间： （2）调制的原理电路 S t a g t nT t c n MASK ( ) = n ( − S )cos an Ai , i =1,2,...,M −1 1 ... ... 1 0 0 1 2 1 0 1 2 1 = − = − − M i i M M p p p p p A A A A 串/并变换 模/数变换 AM-调制 ...010011101... SMASK(t)
1多进制幅度键控(MASK) 10.3多进制数字调制 (3)MASK信号的频带利用率 如右图际示:MASK信号可视为M-1个 信号幅度不同的2ASK的组合; LUU L 所以,所占带宽与2ASK信号相同。 一般已调信号为基带信号gt)的两倍 与g(υ)信号的波形有关,如 g(t)对应的频谱可以是: 理想低通; 升余弦滚降脉冲 部分响应信号;等 2001 Copyright SCUT DT&P Labs
2001 Copyright SCUT DT&P Labs 5 1.多进制幅度键控（MASK） 10.3 多进制数字调制 （3）MASK信号的频带利用率 如右图所示：MASK信号可视为M-1个 信号幅度不同的2ASK的组合； 所以，所占带宽与2ASK信号相同。 一般已调信号为基带信号g(t)的两倍 与g(t)信号的波形有关，如 g(t)对应的频谱可以是： 理想低通； 升余弦滚降脉冲； 部分响应信号；等
1多进制幅度键控(MASK) 10.3多进制数字调制 (4)MASK信号的解调方式 相干解调; 包络检浪;等。 (6)误符号率P计算 若采用相干解调(线性系统),基带信号上叠加的噪声仍为 高斯噪声,直接由M电平基带系统的性能分析,可得: 2(M-Q\M 3S_2(M-1) 3 ER S MASK M I N M-1 nB 2(M-1) 3E,R、log,M M no B 式中,Eb为比特能量,R和Rs分别为比特率与符号速率。 2001 Copyright SCUT DT&P Labs 6
2001 Copyright SCUT DT&P Labs 6 1.多进制幅度键控（MASK） 10.3 多进制数字调制 （4）MASK信号的解调方式 相干解调； 包络检波；等。 （6）误符号率PS计算 若采用相干解调（线性系统），基带信号上叠加的噪声仍为 高斯噪声，直接由M电平基带系统的性能分析，可得： 式中，Eb为比特能量，Rb和RS分别为比特率与符号速率。 − − = = − − = − − = n B E R M M Q M M n B E R M Q M M N S M Q M M P b S b b S MASK 0 2 2 0 , 2 2 log 1 2( 1) 3 1 2( 1) 3 1 2( 1) 3
10.3多进制数字调制 2多进制相移键控(MPSK) (1)信号形式:SMmx()=,ang(-n7ysot+(m)] 式中:Wc为载波频率;Ts为码元周期,典型的信号包络 g(t为短形函数。 o(n) i=01.2M Φ2m+boi=0,2,M-1,-初相位 M 信号信号取值空间: M-1 P po p1 p2 P M-1 2001 Copyright SCUT DT&P Labs
2001 Copyright SCUT DT&P Labs 7 10.3 多进制数字调制 2.多进制相移键控（MPSK） （1）信号形式： (*) 式中：wc 为载波频率；TS为码元周期，典型的信号包络 为矩形函数。 信号信号取值空间： S (t) a g(t nT )cos t (n) c n MPSK = n − S + ( ) nTS g t − (n) i , i = 0,1,2,...M −1 = + 0 = 0,1,2,... −1, 0 −初相位 2 i M M i i 1 ... ... 1 0 0 1 2 1 0 1 2 1 = − = − − M i i M M p p p p p
2多进制相移键控(MPSK) 10.3多进制数字调制 将信号(()式)展开得: MPSK (t)=2a,g(t-nT )cosla, t+p(n)]=I(t)cos@ t-Q(tsino t 其中: 1(1)=∑,ang(-m)Q()=∑,big(-m) an=AcosΦ(m),bn=AsinΦ(n) (2)MPSK信号的频带利用率 S信号河看作两个信暠的组合,所以频带利用率 与S相同 (3)QPSK信号的矢量图 (QPsK信号星座图) 编码与相位的对应关系。 6o=0 丌 10 4 2001 Copyright SCUT DT&P Labs
2001 Copyright SCUT DT&P Labs 8 2.多进制相移键控（MPSK） 10.3 多进制数字调制 将信号（(*)式）展开得： 其中： （2）MPSK信号的频带利用率 信号可看作两个 信号的组合，所以频带利用率 与 相同。 （3）QPSK信号的矢量图 （QPSK信号星座图） 编码与相位的对应关系。 S t a g t nT t n I t t Q t t c c c n MPSK ( ) = n ( − S )cos +( ) = ( )cos − ( )sin cos ( ), sin ( ) ( ) ( ), ( ) ( ) a A n b A n I t a g t nT Q t b g t nT n n n n S n n S = = = − = − S (t) MPSK S (t) MASK S (t) MASK 00 11 01 10 0 = 0 00 11 01 10 4 0 =
2多进制相移键控(MPSK) 10.3多进制数宝调制 (3)MPSK信号的调制 a.选相法,从M个不同相位的信号中选出一个输出; b正交调制法,根据M个不同相位点对应的I(t)和Q(t)值,分别 调制两正交信号,然后合成。 I(t) 电平产生 A Acos.t 载波发生 1010011 串/并变换 900相移 v Asin.t 电平产生 Q(t) 2001 Copyright SCUT DT&P Labs
2001 Copyright SCUT DT&P Labs 9 2.多进制相移键控（MPSK） 10.3 多进制数字调制 （3）MPSK信号的调制 a. 选相法，从M个不同相位的信号中选出一个输出； b. 正交调制法，根据M个不同相位点对应的I(t)和Q(t)值，分别 调制两正交信号，然后合成。 串/并变换 载波发生 9 0o 相移 电平产生 电平产生 × × ＋ ..1010011.. I(t) Q(t) Asinwc t Acoswc t SMPSK(t)
(3)MPSK信号的调制 10.3多进制数字调制 例:8PSK信号的正交调制法 (a)将输入二进制信息每3为为一组“b1b2b3”; (b)对bb2分别作变换:1→+1,0→-1; 对b3作变换:0→0.383,1→0924; (c)根据变换后对值计算两正交信号对幅度:Ⅰ=bb3,Q=b2b 如“111″对应 00=109=b2b1 1010 =b231×0.924=0924 011 1111 Q=b2b3=1×0.383=0.383 (d)用I、Q分别对两正交 001 101 载波进行调幅; -101 000 100 e)8PSK信号的星座图: =b1b3 2001 Copyright SCUT DT&P Labs
2001 Copyright SCUT DT&P Labs 10 （3）MPSK信号的调制 10.3 多进制数字调制 例：8PSK信号的正交调制法 （a）将输入二进制信息每3为为一组“b1b2b3 ”； （b）对b1b2分别作变换：1 → +1，0 → -1; 对b3作变换：0 → 0.383，1 → 0.924; （c）根据变换后对值计算两正交信号对幅度： 如“111”对应 （d）用I、Q分别对两正交 载波进行调幅； （e） 8PSK信号的星座图： 1 3 2 3 I = b b , Q = b b 01 10 00 11 01 00 10 11 b1b3 I = Q = b2b3 111 101 110 000 100 010 011 001 1 0.383 0.383 1 0.924 0.924 2 3 1 3 = = = = = = Q b b I b b