CH11-数字信号的频带传输系统汇总课件

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系,*,19 十一月 2024,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系,兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系,通 信 原 理,程琳,兰州大学信息科学与工程学院,M.P:,+86-0931-6161799,Email:,chenglin,or,chenglinwtt,Address,：,Department of Electronics & Information Science, School of Information Science&Engineering, Lanzhou University, Tianshui Southern Road 222#,，,Gansu Province,，,P.R.China,Principles of Communications,兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系通 信 原 理,19 十一月 2024,兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系,2,第十一章 数字信号的频带传输系统,主要内容提要：,引言,二进制数字信号正弦型载波调制（,2ASK,、,2FSK,、,2PSK,、,2DPSK,）,现代多进制数字频带调制简介,四相移相键控（,QPSK,）,正交幅度调制（,QAM,）,恒包络连续相位调制（,MSK,、,GMSK,）,06 十月 2023兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科,19 十一月 2024,兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系,3,本章的教学基本要求,本章要求,掌握,二进制数字信号正弦型载波调制的相关技术，包括二进制幅移键控,ASK,、二进制频移键控,FSK,、二进制相移键控,PSK,、二进制差分相移键控,DPSK,及其解调技术；要求,理解,四相移相键控（,QPSK,）、正交幅度调制（,QAM,）的基本工作原理；同时要求,了解,恒包络连续相位调制的,MSK,（最小频移键控）及,GMSK,（高斯滤波最小频移键控）的工作原理。,06 十月 2023兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科,19 十一月 2024,兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系,4,1.,引 言,上一章介绍的数字基带传输系统，只是将信源发出的信息码经,码型变换,及,波形形成,后直接传送至接收端。虽然码型变换及波形形成可使其频谱结构发生某些变化，但分布的范围仍然在,基带,范围内。,数字基带信号不可能在诸如无线信道、光纤信道等,(,带通型信道,),传输媒质中直接传输。与模拟信号一样，必须经,调制,后才能在无线信道、光纤信道等媒质中传输。,数字调制传输系统,定义：用数字基带信号调制载波的一种传输系统，这个系统也称为数字频带传输系统。,06 十月 2023兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科,19 十一月 2024,兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系,5,1.,引 言,载波的形式,载波的波形是任意的，但大多数的数字调制系统都选择,单频信号,（正弦波或余弦波）作为载波，因为便于产生与接收。,我们在分析过程中，为了方便，经常将载波简写为余弦波,cos,c,t,06 十月 2023兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科,19 十一月 2024,兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系,6,2.,二进制数字信号正弦型载波调制,本节主要内容：,二进制数字调制原理,二进制数字调制系统的抗噪声性能,二进制数字调制系统比较,06 十月 2023兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科,19 十一月 2024,兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系,7,2.1,二进制数字调制原理,正弦载波,A,cos(,c,t,+,0,),调制参量：,振幅、频率、相位,数字载波调制,幅移键控,ASK,：,Amplitude Shift Keying,频移键控,FSK,：,Frequency Shift Keying,相移键控,PSK,：,Phase Shift Keying,正交幅度调制,QAM,：,Quadrature AmplitudeModulation,06 十月 2023兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科,19 十一月 2024,兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系,8,1,、二进制幅移键控（,2ASK,、,OOK,）,用二进制的数字信号去调制等幅的载波,S,ASk,(t)= Acos,c,t,发送消息,“,1,”,0,发送消息,“,0,”,2ASK,调制实现模型,S(t),S,ASK,(t),载波,开关电路,cos,c,t,S,ASK,(t),S(t),图,1 2ASK,调制的实现模型,单极性,NRZ,On-Off Keying,06 十月 2023兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科,19 十一月 2024,兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系,9,二进制数字调制后的波形示意图,2ASK,调幅,载波,0,0,1,1,0,1,0,0,0,1,0,数字信号,2FSK,调频,2PSK,调相,06 十月 2023兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科,19 十一月 2024,兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系,10,二进制幅移键控（,2ASK,、,OOK,）,2ASK,频谱特性,其中,P,s,(f),是基带信号的功率谱密度,频带宽度：,B=2/T,B,（,Hz,）,频带利用率：,ASK,=1/2,（,bits/s /Hz,）,P,ASK,(f),f,c,-f,c,0,f,频带宽度,B,P,s,(f),-1/T,B,1/T,B,0,f,离散谱由载波分量决定,06 十月 2023兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科,19 十一月 2024,兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系,11,二进制幅移键控（,2ASK,、,OOK,）,2ASK,的解调,非相干解调,相干解调,利用与接收信号的载波同频同相的恢复载波来进行的解调,全波或半波整流,BPF,包络检波器,LPF,抽样判决,S,ASK,(t),输出数字序列,BPF,LPF,抽样判决,cos,c,t,S,ASK,(t),输出数字序列,恢复载波,过程演示,06 十月 2023兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科,19 十一月 2024,兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系,12,2ASK,信号非相干解调过程,2ASK,信号,整流,低通滤波,抽样判决,06 十月 2023兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科,19 十一月 2024,兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系,13,二进制幅移键控（,2ASK,、,OOK,）,2ASK,的解调,相干解调,BPF,匹配滤,波器,抽样判决,S,ASK,(t),输出数字序列,等效为,s,1,=Acos,c,t,抽样判决,输出数字序列,S,ASK,(t),相关解调器,06 十月 2023兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科,19 十一月 2024,兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系,14,2,、二进制频移键控（,2FSK,）,用二进制的数字信号去调制载波的频率,S,FSk,(t)= Acos,1,t,发送消息,“,1,”,Acos,2,t,发送消息,“,0,”,2FSK,调制过程,2FSK,看作是两个,2ASK,叠加后得到的结果,S,ASk1,(t)= Acos,1,t,S,FSk,(t)=S,ASk1,(t)+S,ASk2,(t),S,ASk2,(t)= Acos,2,t,调频器,S,FSk,(t),S(t),cos,1,t,S,ASK1,(t),S,1,(t),cos,2,t,S,ASK2,(t),S,2,(t),+,S,FSK,(t),06 十月 2023兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科,19 十一月 2024,兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系,15,2FSK,看做是两个,2ASK,的叠加,S,1,(t),S,2,(t),1 0 1 1 0 0 1,信息序列,载波,f,1,载波,f,2,2ASK1,2ASK2,2FSK,06 十月 2023兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科,19 十一月 2024,兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系,16,二进制频移键控（,2FSK,）,2FSK,频谱特性,频带宽度：,B=|f,2,-f,1,|+2/T,B,（,Hz,）,P,s,(f),-1/T,B,1/T,B,0,f,P,FSK,(f),f,1,-f,1,-f,2,f,2,0,f,频带宽度,B,06 十月 2023兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科,19 十一月 2024,兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系,17,二进制频移键控（,2FSK,）,2FSK,的解调,非相干解调,相干解调,2,BPF,包络检波器,BPF,包络检波器,抽样判决,S,FSk,(t),1,V,2,(t),V,1,(t),BPF,LPF,BPF,LPF,抽样判决,S,FSk,(t),cos,1,t,cos,2,t,1,2,V,2,(t),V,1,(t),06 十月 2023兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科,19 十一月 2024,兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系,18,二进制频移键控（,2FSK,）,2FSK,的另一种非相干解调,过零检测法,06 十月 2023兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科,19 十一月 2024,兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系,19,3,、二进制相移键控（,2PSK,）,绝对移相键控,S,PSk,(t)= Acos(,c,t,+0),发送消息,“,1,”,Acos(,c,t,+,),发送消息,“,0,”,2PSK,的实现过程,码脉冲变换,cos,c,t,S,PSk,(t),S(t),S(t),双极性,不归零码,BNRZ,1 1,1 1,0,双极性不归零码,S(t),S,PSk,(t),载波,cos,c,t,06 十月 2023兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科,19 十一月 2024,兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系,20,二进制相移键控（,2PSK,）,频域特性,其中,P,s,，,(f),是双极性基带信号的功率谱密度,频带宽度：,B=2/T,B,（,Hz,）,频带利用率：,P,SK,=1/2,（,bits/s,Hz,）,P,PSK,(f),f,c,-f,c,0,f,频带宽度,B,P,s,(f),-1/T,B,1/T,B,0,f,与,2ASK,功率谱的区别是,2PSK,无离散谱，而,2ASK,存在离散谱,06 十月 2023兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科,19 十一月 2024,兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系,21,二进制相移键控（,2PSK,）,绝对相移键控信号,只能采用相干接收,但本地恢复载波的相位一般是不确定的（可能与接收的,2PSK,信号同频同相，也可能同频反相）。因此，解调后所得的数字信号的符号也容易发生全部颠倒，这种现象称为,0,、,相位模糊,（或,“,倒,”,）,现象,。,BPF,LPF,抽样判决,本地接收载波,cos,c,t,S,PSK,(t),06 十月 2023兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科,19 十一月 2024,兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系,22,二进制差分相移键控（,2DPSK,）,用,前后相邻码元的载波相对相位变化,来表示数字信息,0,和,1,0,相邻码元载波相位相差,0,1,相邻码元载波相位相差,2DPSK,的实现过程,差分码变换,cos,c,t,S,PSk,(t),S(t),S(t),双极性不归零差分码,S(t),为解决,0,、,相位模糊,（或,“倒,”,）问题,06 十月 2023兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科,19 十一月 2024,兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系,23,06 十月 2023兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科,19 十一月 2024,兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系,24,06 十月 2023兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科,19 十一月 2024,兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系,25,二进制差分相移键控 （,2DPSK,）,06 十月 2023兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科,19 十一月 2024,兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系,26,二进制差分相移键控（,2DPSK,）,2DPSK,的解调,差分相干解调（相位比较法）,a,b,c,d,e,06 十月 2023兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科,19 十一月 2024,兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系,27,2PSK,和,2DPSK,的补充例题,假设码元宽度等于载波周期的,1.5,倍,2PSK,信号的相位与信息代码的关系是：前后码元相异时，,2PSK,信号相位变化,180,，相同时,2PSK,信号相位不变，可简称为,“,异变同不变,”,。,2DPSK,信号的相位与信息代码的关系是：码元为,“,1,”,时，,2DPSK,信号的相位变化,180,。码元为,“,0,”,时，,2DPSK,信号的相位不变，可简称为,“,1,变,0,不变,”,。,06 十月 2023兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科,19 十一月 2024,兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系,28,抗噪声性能分析的前提：,假设信道特性是,恒参信道,，在信号的频带范围内其具有理想矩形的传输特性,(,可取传输系数为,K,),。噪声为等效,加性高斯白噪声,，其均值为零，方差为,2,。,2.2,二进制数字调制系统的抗噪声性能,06 十月 2023兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科,19 十一月 2024,兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系,29,2.2,二进制数字调制系统的抗噪声性能,1,、,2ASK,的解调与误码率分析,非相干解调,当发送消息,“,1,”,时,S,ASK,(t)=Acos,c,t,(kT,B,t (k+1)T,B,),BPF,输出端信号,r(t),为,余弦波加窄带高斯白噪声,r(t) = S,ASK,(t)+n,i,(t) = Acos,c,t+n,c,(t)cos,c,t -n,s,(t)sin,c,t =A+n,c,(t)cos,c,t -n,s,(t)sin,c,t =V(t)cos,c,t +,(t),经包络检波器和,LPF,后，抽样判决器输入端信号,服从,莱斯分布,BPF,包络检波器,LPF,抽样判决,S,ASK,(t)+n(t),S,ASK,(t)+n,i,(t),= r(t),V(t),06 十月 2023兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科,19 十一月 2024,兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系,30,二进制数字调制系统的抗噪声性能,2ASK,的解调与误码率分析,非相干解调,当发送消息,“,0,”,时,S,ASK,(t)=0,(kT,B,t (k+1)T,B,),BPF,输出端信号,r(t),为,窄带高斯白噪声,r(t) = S,ASK,(t)+n,i,(t) = n,c,(t)cos,c,t -n,s,(t)sin,c,t,经包络检波器和,LPF,后，抽样判决器输入端信号,服从,瑞利分布,BPF,包络检波器,LPF,抽样判决,S,ASK,(t)+n(t),S,ASK,(t)+n,i,(t),= r(t),V(t),06 十月 2023兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科,19 十一月 2024,兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系,31,二进制数字调制系统的抗噪声性能,2ASK,的解调与误码率分析,非相干解调,平均误码率,(,在,p(0)=p(1)=1/2,时,),将,P,b,对,V,T,求偏导并令为零，可求出,0,、,1,等概率出现时的最佳,门,限值,V,T,在 时，最佳门,限值,V,T,A/2,此时平均误码率为,V,T,P(V|s=1),P(V|s=0),瑞利分布,0,06 十月 2023兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科,19 十一月 2024,兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系,32,二进制数字调制系统的抗噪声性能,2ASK,的解调与误码率分析,相干解调,当发送消息,“,1,”,时,S,ASK,(t)=Acos,c,t,(kT,B,t (k+1)T,B,),BPF,输出端信号,r(t)= S,ASK,(t)+n,W,(t) = Acos,c,t+n,c,(t)cos,c,t -n,s,(t)sin,c,t =A+n,c,(t)cos,c,t -n,s,(t)sin,c,t,经相干解调后，抽样判决器输入端信号,y(t)=A+n,c,(t),服从高斯分布,BPF,LPF,抽样判决,cos,c,t,S,ASK,(t)+n(t),S,ASK,(t)+n,W,(t),= r(t),V(t),06 十月 2023兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科,19 十一月 2024,兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系,33,二进制数字调制系统的抗噪声性能,2ASK,的解调与误码率分析,相干解调（同步检测法）,当发送消息,“,0,”,时,S,ASK,(t)=0,(kT,B,t (k+1)T,B,),BPF,输出端信号,r(t)= 0+n,W,(t) =0+n,c,(t)cos,c,t -n,s,(t)sin,c,t,经相干解调后，抽样判决器输入端信号,y(t)=0+n,c,(t),服从高斯分布,平均误码率,p,b,BPF,LPF,抽样判决,cos,c,t,S,ASK,(t)+n(t),S,ASK,(t)+n,W,(t),= r(t),V(t),06 十月 2023兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科,19 十一月 2024,兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系,34,2ASK,误码率分析的结论,：,在相同的信噪比条件下，,相干解调（同步检测法）的误码性能优于包络检波法的性能,；,在,大信噪比条件,下，包络检波法的误码性能将接近同步检测法的性能。,另外，包络检波法存在,门限效应,，同步检测法无门限效应,。,06 十月 2023兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科,19 十一月 2024,兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系,35,二进制数字调制系统的抗噪声性能,2,、,2FSK,的解调及误码率分析,非相干解调,发送端发送消息,“,1,”,时,(kT,B,t (k+1)T,B,),S,FSK,(t)=Acos,1,t,上支路,BPF,输出端信号,r,1,(t)= S,1,(t)+n,W,(t) = Acos,1,t+n,c,(t)cos,1,t -n,s,(t)sin,1,t =A+n,c,(t)cos,1,t -n,s,(t)sin,1,t,抽样判决器输入端信号,服从,莱斯分布,判决规则（比较判决）,V,1,V,2,判决为“,1”,V,1,V,2,判决为“,1”,V,1,V,2,判决为“,1”,V,1,V,2,判决为“,0”,06 十月 2023兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科,19 十一月 2024,兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系,40,二进制数字调制系统的抗噪声性能,2FSK,的解调及误码率分析,相干解调,抽样判决器输入端信号,V,1,(t)=A+n,c1,(t),EV,1,(t)=A DV,1,(t)=,n,2,V,2,(t)=n,c2,(t),EV,2,(t)=0 DV,2,(t)=,n,2,误码率,p(0|1)=,p(V,1,V,2,) =p(A+n,c1,-n,c2,p,bFSK,P,bPSK,解调方式,p,b,非相干,p,b,相干,06 十月 2023兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科,19 十一月 2024,兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系,48,二进制数字调制系统的比较,3,、对信道特性变化的敏感性,FSK,：比较判决，不需人为设置判决门限；,PSK,：判决门限,=0,；,ASK,：判决门限,=A/2,，其中,A,接收机输入信号幅度；,2ASK,对信道特性变化敏感，性能最差。,4,、设备复杂程度,发送设备：各调制方式基本相当；,接收设备：相干解调设备比非相干解调设备复杂,在相干解调设备中，,DPSK,相干解调器复杂度最高，,FSK,次之，,ASk,相干解调器复杂度最低,06 十月 2023兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科,19 十一月 2024,兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系,49,二进制数字调制系统的比较,5,、应用,相干,2DPSK,，用于高速数据传输；,非相干,2FSK,用于中、低速数据传输。,06 十月 2023兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科,19 十一月 2024,兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系,50,3.,现代数字调制方式简介,关于多进制数字调制,采用多进制数字基带信号对载波进行调制。,多进制数字调制的特点：,传输效率高,：,传码率（带宽）相同时，传信率高于二进制数字调制系统；,传信率相同时，传码率（带宽）低于二进制数字调制系统。,抗噪声性能变差,：,解调器输入信噪比相同时，误码率增大；,误码率相同时，要求增大输入信噪比,。,06 十月 2023兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科,19 十一月 2024,兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系,51,MASK,的例子：,M=4,MASK,系统的误码率性能曲线,4ASK,调制信号的时间波形示意图,06 十月 2023兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科,19 十一月 2024,兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系,52,06 十月 2023兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科,19 十一月 2024,兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系,53,06 十月 2023兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科,19 十一月 2024,兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系,54,例子,假定两个信号,其归一化相关系数为：,当 时 ，,i,=1 or 2 ,且,k,为某固定的正整数,则两个信号正交。,06 十月 2023兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科,19 十一月 2024,兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系,55,06 十月 2023兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科,19 十一月 2024,兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系,56,06 十月 2023兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科,19 十一月 2024,兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系,57,多进制数字调制,1,、四相相移键控调制,4PSK,(,即,QPSK,),原理,00,10,11,01,当传,00,时，发送起始相位为,0,的载波,当传,10,时，发送起始相位为,/2,的载波,当传,11,时，发送起始相位为,的载波,当传,01,时，发送起始相位为,3/2,的载波,A,方式：,/2,系统,11,01,00,10,当传,00,时，发送起始相位为,45,的载波,当传,10,时，发送起始相位为,135,的载波,当传,11,时，发送起始相位为,225,的载波,当传,01,时，发送起始相位为,315,的载波,B,方式：,/4,系统,06 十月 2023兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科,19 十一月 2024,兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系,58,MPSK,的信号表达式,M,进制数字相位调制信号为：,也可表示为正交形式：,其中，,06 十月 2023兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科,19 十一月 2024,兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系,59,多进制数字调制,QPSK,的调制,正交调制法,相位选择法,串,/,并变换,Acos,c,t,/2,+,二进制数码流,I(t),Q(t),S,QPSK,(t),串,/,并变换,二进制数码流,I(t),Q(t),S,QPSK,(t),选相电路,BPF,0,/2,3,/2,四相载波发生器,06 十月 2023兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科,19 十一月 2024,兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系,60,信息速率相同时，,2PSK,、,4PSK,和,8PSK,信号的单边功率谱,M,越大，功率谱主瓣越窄，从而频带利用率越高。,06 十月 2023兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科,19 十一月 2024,兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系,61,QPSK,信号的相干解调,QPSK,信号相干解调也会产生相位模糊问题，并且是,0,、,90,、,180,、,270,四个相位模糊。,解决方法：,4DPSK,四相差分相移键控,06 十月 2023兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科,19 十一月 2024,兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系,62,QDPSK,信号的产生,4DPSK,信号是利用前后码元之间的相对相位变化来表示数字信息。,若以,前一双比特码元相位,作为参考，,n,为当前双比特码元与前一双比特码元初相差,双比特码元,n,00,0,01,90,11,180,10,270,06 十月 2023兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科,19 十一月 2024,兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系,63,多进制数字调制,2,、正交幅度调制,QAM,原理,MASK,的信号空间,MPSK,的信号空间,当,M,，,MASK/MPSK,信号矢量端点之间的欧氏距离,d,或以平均功率增大为代价,引出联合控制正弦波的幅度及相位的调制方式,正交幅度调制,QAM,当,M,时可以保持较大的,d,或者不增加平均功率,QAM,：,Quadrature Amplitude Modulation,06 十月 2023兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科,19 十一月 2024,兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系,64,MQAM,信号的产生,MQAM,信号的一般表达式：,令,06 十月 2023兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科,19 十一月 2024,兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系,65,多进制数字调制,正交幅度调制,QAM,原理,QAM,信号矢量分布,星座图,不同星座结构的信号特性不同,矩形分布,十字形分布,星形分布,M=4,M=16,M=16,M=32,06 十月 2023兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科,19 十一月 2024,兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系,66,06 十月 2023兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科,19 十一月 2024,兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系,67,MQAM,的误码率,方形星座图,MQAM,的误码率,06 十月 2023兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科,19 十一月 2024,兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系,68,多进制数字调制,3,、恒包络（连续相位）调制技术,泛指那些载波相位以连续形式变化（已调信号包络恒定）的一大类频率调制技术。,连续相位调制信号的功率谱旁瓣衰减很快，抑制带外干扰的性能更好；,而恒包络调制信号可用于丙类功率放大，功放效率高,恒包络连续相位调制方式能在非线性限带信道中使用。,简要讨论最小移频键控,MSK,和,GMSK,（,高斯滤波最小频移键控,）的工作原理,06 十月 2023兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科,19 十一月 2024,兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系,69,恒包络连续相位调制,最小移频键控,MSK,目标：,使已调信号,(,FSK,),保持相位连续并具有最小频差。,功率密度谱分布集中，提高传输效率，减小频谱间串扰。,假定两个信号 ，计算其相关系数得,若,2FSK,信号的两个载频之间的频率间隔为,1/(2T,B,),，即两信号正交,(,=0,),，此连续相位,2FSK,称为,最小移频键控,MSK,。,06 十月 2023兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科,19 十一月 2024,兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系,70,MSK,的基本原理,MSK,信号的表达式,令,则,两个载频为：,06 十月 2023兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科,19 十一月 2024,兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系,71,中心频率应该选择为：,即,MSK,信号在每一码元周期内必须包含,1/4,载波周期的整数倍。,中心频率也可以表示为：,则,频率间隔,06 十月 2023兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科,19 十一月 2024,兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系,72,恒包络连续相位调制,MSK,信号的特点,振幅恒定（恒定包络信号）；,频偏最小， 调制指数,= 0 . 5,;,码元内信号相位线性变化,(,/,2,) ;,码元转换时刻信号相位连续。,MSK,信号的频谱特性,功率谱分布集中；,旁瓣功率谱衰减快。,因此,MSK,信号适用于窄带信道传输，邻道干扰小。,06 十月 2023兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科,19 十一月 2024,兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系,73,附加相位函数的波形示意图,06 十月 2023兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科,19 十一月 2024,兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系,74,MSK,功率谱示意图,06 十月 2023兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科,19 十一月 2024,兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系,75,恒包络连续相位调制,高斯滤波最小频移键控,GMSK,高斯滤波器,H,G,(,),带宽窄且具有锐截止特性,GMSK,信号,具备,MSK,信号的优点,带外辐射小，可满足移动通信的苛刻要求，抗衰落能力可达,7080dB,（,eg. GSM,系统所采用）,高斯,滤波器,MSK,调制器,H,G,(,),S,GMSK,(t),T,调制指数为,0.5,06 十月 2023兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科,19 十一月 2024,兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系,76,数字调制技术的改进目标,改进的几个主要方面：,提高频带利用率；,减小信号功率占用带宽，即压缩功率谱主瓣的宽度（也是为了提高频带利用率）；,减小带外辐射，即要求功率谱函数随频率的增高有更大的衰减因子，减少能量向高频的扩散；,其它如抗多径效应、抗码间干扰和提高纠错能力等。,06 十月 2023兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科,19 十一月 2024,兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系,77,本章小结,二进制数字信号的三种基本调制方式,DPSK,与,PSK,之间的区别,06 十月 2023兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科,19 十一月 2024,兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系,78,本章课后作业,本章课后作业：,P 260,262,。,6.2; 6.3; 6.5; 6.6; 6.9,。,06 十月 2023兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科,