(最新整理)cp7_9多进制数字调制系统QPSK和QDPSK

270
10
180
10
180
0
0
1
逻辑关系：
1 (1 )若 cn 1 d n 1 1 cn cn 1 an
《 通信原理》第七章 数字带通(2 传)若 输c 系n 1 统 d n 1 0 cn cn 1 b n
0
90
1
0
1
270
0
180
d n d n 1 b n d n d n 1 an
码反变换器逻辑关系： 当 时： ck1dk1 0
ak dk dk1 bk ck ck1
当 时： ck1dk11 ak ck ck1 bk dk dk1
《 通信原理》第七章 数字带通传输系统
码反变换器电路
7-9-27
第9节多进制数字调制系统-QPSK和QDPSK
QDPSK信号的解调——相干解调+码反变换器方式
《 通信原理》第七章 数字带通传输系统
7-9-7
第9节多进制数字调制系统-QPSK和QDPSK
7.9 多进制数字调制系统--MPSK、QPSK和QDPSK
1. MPSK 包括：定义、正交表示、带宽、频带利用率、功率谱 2. QPSK 包括：定义、矢量图、调制方法、正交相干解调 3. QDPSK 包括：定义、调制方法、码变换、解调方法、码反变换 4. QPSK及QDPSK系统的误码率性能 5. MPSK、MASK频带利用率和功率利用率的关系
QDPSK调制方法……（B方式）
差分编码器（绝对码变为相对 码的码转换器）将其编为四进
制差分码
双极性
绝对码
相对码
输入的二进制序列分为速 率减半的两个并行序列a
和b
《 通信原理》第七章 数字带通传输系统
双极性
QPSK
c(0)
c(1)
d(0)
d(1)
7-9-22
第9节多进制数字调制系统-QPSK和QDPSK
7-9-5
第9节多进制数字调制系统-QPSK和QDPSK
MPSK信号的频带利用率(同MASK)
当以码元速率考虑频带利用率
时B ， 有
BB R M BPS K 2 R R B B1 2(Ba/u H d )z
这与2ASK系统相同。
但通常是以信息速率来考虑频带利用率的， 因此有
b B M R b P S R B K 2 lR o B 2M g lo 2 2M g(b /sH )z
《 通信原理》第七章 数字带通传输系统
7-9-12
第9节多进制数字调制系统-QPSK和QDPSK
QPSK信号矢量图
00
00
01
01
10
参考相位
参考相位
11
(a)A方式
10
11
(b)B方式
《 通信原理》第七章 数字带通传输系统
7-9-13
第9节多进制数字调制系统-QPSK和QDPSK
QPSK调制方法——相位选择法
信息码 0 0 1 0 1 1 0 1 abababab
《 通信原理》第七章 数字带通传输系统
将ab并行排列 串并转换
a0110 b0011
7-9-9
第9节多进制数字调制系统-QPSK和QDPSK
信息码
ab ab
T2 串并转换
ab ab
ab
T4
在相同的信息速率下：(T)4=2(T)2,(RB)4=（1/2）(RB)2， 四进制的码速率是二进制的一半，码速率降低，所需要的信号带宽也
合成相位
3150 2250 1350 450
《 通信原理》第七章 数字带通传输系统
7-9-16
第9节多进制数字调制系统-QPSK和QDPSK
QPSK调制方法--调相法（A方式）
QPSK信号产生原理框图
《 通信原理》第七章 数字带通传输系统
7-9-17
第9节多进制数字调制系统-QPSK和QDPSK
第9节多进制数字调制系统-QPSK和QDPSK
码反变换器
码反变换器逻辑变换关系
前一时刻输入的一对码元
ck-1
dk-1
φk-1
0
0
90
0
1
0
1
1
270
1
0
180
《 通信原理》第七章 数字带通传输系统
当前时刻输入的一对码元
ck
dk
φk
0
0
90
0
1
0
1
1
270
1
0
180
0
0
90
0
1
0
1
1
270
1
0
180
MPSK信号的带宽
与二进制数字相位调制相同，多进制数字相位调制也有绝对相 位调制MPSK和差分相位调制MDPSK两种。
MPSK和MDPSK信号的带宽与MASK信号的带宽相同，即 BMPSK=2B基=2RB=2fs=2/Ts。
Ts为M进制码元的码周期； RB为M进制码元的码速率。
《 通信原理》第七章 数字带通传输系统
7-9-23
第9节多进制数字调制系统-QPSK和QDPSK
当前输入的一对码元及 要求的相对相移
前一时刻经过码变换后的 一对码元及所产生的相位
ak bk
k
00
90
ck-1 dk-1
00 01 11 10
k-1
90 0 270 180
01
0
00
90
01
0
11
270
10
180
11
270
00
90
01
0
11
输入
串/并 变换
逻辑选相 电路
45° 135°225°315° 四相载波产生器
带通 输出 滤波器
相位选择法产生4PSK信号原理图
《 通信原理》第七章 数字带通传输系统
7-9-14
第9节多进制数字调制系统-QPSK和QDPSK
QPSK调制方法——调相法（B方式）
QPSK信号产生原理框图
《 通信原理》第七章 数字带通传输系统
U A co sk ( 4)
相应降低为原来的一半。
《 通信原理》第七章 数字带通传输系统
7-9-10
第9节多进制数字调制系统-QPSK和QDPSK
信息速率相同时，M进制数字相位调制信号的功率谱
0 － 20
功 率 谱 密 度 / dB
8PSK
4PSK
2PSK
－ 40
－ 60
1 2Ts
1
3
Ts
2Ts
2
f－ fc
Ts
可以看出，M越大，功率谱主瓣越窄，从而频带利用率越高。
叉
较
延迟
直
电
一码元
通
bn
路
d n 1
延迟
电 路
模2加
(1 )若 cn 1 d n 1 1 cn cn 1 an (2 )若 cn 1 d n 1 0 cn cn 1 b n
《 通信原理》第七章 数字带通传输系统
d n d n 1 b n d n d n 1 an
cn dn
7-9-25
QPSK信号的正交相干解调
QPSK 信 号 相 干 解 调 会 产 生 相 位 模 糊 问 题 ， 是 0° 、 90° 、 180° 和
270°四个相位模糊。因此，在实际中更实用的是四相相对相移键
控，即QDPSK方式。
《 通信原理》第七章 数字带通传输系统
7-9-18
第9节多进制数字调制系统-QPSK和QDPSK
7-9-20
第9节多进制数字调制系统-QPSK和QDPSK
QDPSK信号相位编码逻辑关系
双比特码元
a
b
0
0
0
1
1
1
1
0
《 通信原理》第七章 数字带通传输系统
Δφk=θ本－ θ前
载波相位变化 Δφk
A方式
90 °
B方式
135 °
0°
45°
270 ° 315 °
180 ° 225 °
7-9-21
第9节多进制数字调制系统-QPSK和QDPSK
φn -载波相位，共有M种可能的取值； φn =n(2π/M), n=0,1,2, …,M-1
《 通信原理》第七章 数字带通传输系统
7-9-3
第9节多进制数字调制系统-QPSK和QDPSK
MPSK信号的正交表示
e0(t) = ∑g(t-nTs)cos(ωct+ φn )
= [∑cos(φn)g(t-nTs)]cos(ωct)-[∑sin(φn)g(t-nTs)]sin(ωct)
《 通信原理》第七章 数字带通传输系统
7-9-2
第9节多进制数字调制系统-QPSK和QDPSK
多进制数字相位调制(MPSK)定义
多进制数字相位调制又称多相调制，它是利用载波的多种不同相 位来表征数字信息的调制方式。
e0(t)=Acos(ωct+ φn ) （在码元持续时间内） 其中： ωc-载波频率，A-载波幅度，均为常数
《 通信原理》第七章 数字带通传输系统
7-9-6
第9节多进制数字调制系统-QPSK和QDPSK
信息速率相同时， M进制数字相位调制信号的功率谱
0 － 20
功 率Hale Waihona Puke 谱 密 度 / dB8PSK
4PSK
2PSK
－ 40
－ 60
1 2Ts
1
3
Ts
2Ts
2
f－ fc
Ts
可以看出，M越大，功率谱主瓣越窄，从而频带利用率越高。
7.9 多进制数字调制系统--MPSK、QPSK和QDPSK
1. MPSK 包括：定义、正交表示、带宽、频带利用率、功率谱 2. QPSK 包括：定义、矢量图、调制方法、正交相干解调 3. QDPSK 包括：定义、调制方法、码变换、解调方法、码反变换 4. QPSK及QDPSK系统的误码率性能 5. MPSK、MASK频带利用率和功率利用率的关系
《 通信原理》第七章 数字带通传输系统
7-9-11
第9节多进制数字调制系统-QPSK和QDPSK
定义双比特ab与载波相位的关系： 双比特ab按格雷码（反射码）排列：
双比特码元
a
b
0
0
0
1
1
1
1
0
A方式 φn
90° 0° 270° 180°
载波相位(φn ) B方式 φn
135° 45° 315° 225°
《 通信原理》第七章 数字带通传输系统
7-9-19
第9节多进制数字调制系统-QPSK和QDPSK
QDPSK信号的定义 QDPSK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，为当前双比特码元与
前一双比特码元初相差: Δφk=θ本－ θ前
《 通信原理》第七章 数字带通传输系统
码变换器
码变换器逻辑功能
本时刻到达的及所要求的 相对相位变化
an bn
Δφk
前一码元的状态
cn-1 dn-1 00
θn-1 90°
00
90°
01 11
0° 270°
10
180°
θn = θn-1 +Δφk
本时刻应出现的码元状态
cn dn 10 00 01 11
θn 180° 90° 0° 270°
《 通信原理》第七章 数字带通传输系统
当前时刻应当给出的 变换后一对码元和相位
ck dk
10 00 01 11
k
180 90
0 270
00
90
01
0
11
270
10
180
01
0
11
270
10
180
00
90
11
270
10
180
00
90
01
0
7-9-24
第9节多进制数字调制系统-QPSK和QDPSK
码变换器电路：
an
c n 1
模2加
交
比
一码元
0
0
90
0
1
0
1
1
270
1
0
180
0
0
90
0
1
0
1
1
270
1
0
180
当前时刻应当给出的逆 变换后的一对码元
△φ
ak
bk
0
0
1
270
1
1
180
1
0
90
0
0
90
0
0
0
0
1
270
1
1
180
1
0
180
1
0
90
0
0
0
0
1
270
1
1
270
1
1
180
1
0
90
0
0
0
1
0
7-9-26
第9节多进制数字调制系统-QPSK和QDPSK
《 通信原理》第七章 数字带通传输系统
7-9-8
第9节多进制数字调制系统-QPSK和QDPSK
四进制绝对相移键控4PSK（也称为QPSK）
定义：四进制绝对移相键控利用载波的四种不同相位来表示数字信息。 每一种载波相位代表两比特信息，每个四进制码元用两个二进制码元 的组合来表示。前一比特用a表示，后一比特用b表示。
相乘器
低通 滤波器
抽样 判决
码元 形成
输入
-π /4 移相
载波 振荡
+π /4 移相
c
a
输出
码反变换
并/串 变换
d
b
相乘器
低通 滤波器
抽样 判决
码元 形成
QDPSK信号相干解调加码反变换器方式原理图
《 通信原理》第七章 数字带通传输系统
7-9-28
第9节多进制数字调制系统-QPSK和QDPSK
4DPSK信号的解调——相位比较法
(最新整理)cp7_9多进制数字调制系统QPSK和QDPSK
2021/7/26
1
第9节多进制数字调制系统-QPSK和QDPSK
7.9 多进制数字调制系统-QPSK和QDPSK
1. MPSK 包括：定义、正交表示、带宽、频带利用率、功率谱 2. QPSK 包括：定义、矢量图、调制方法、正交相干解调 3. QDPSK 包括：定义、调制方法、码变换、解调方法、码反变换 4. QPSK及QDPSK系统的误码率性能 5. MPSK、MASK频带利用率和功率利用率的关系
7-9-15
第9节多进制数字调制系统-QPSK和QDPSK
B方式合成相位图
QPSK信号相位编码逻辑关系：
a’ （单极性）
1
0
0
1
a（双极性）
+1
-1
-1
+1
b’ （单极性）
1
1
0
0
b（双极性）
+1 +1
-1
-1
a路平衡器输出
00
1800 1800
00
b路平衡器输出 2700 2700 900
900
= ∑ang(t-nTs)cosωct - ∑ bng(t-nTs)sinωct