调制解调原理 part 2

BPSK的解调
▪ 采用同步解调。 ▪ 参考DSB的解调方法。
– 有低电平载波项时采用锁相环提取载波参考。 – 采用科斯塔斯环或平方环恢复载波。 – 180度相位模糊，采用差分编码或同步字节。
BPSK的解调
▪ 极性环（Polarity Loop） ▪ 再调制环（Remodulation Loop）
噪声双边带功率谱密度：N0
噪声功率： N N0B
信噪比：
S/N Es STs S (TsB)
极性码误码率：
ห้องสมุดไป่ตู้N0 N /B N
Ps
M 1 M
erf
c
M
3 2 1
Es N0
误码经常为相邻码，相邻格雷码
只有1比特差别： Pb 1 Ps log 2M
Pb
1 log 2M
M M
1 erf
c
SNR (dB)
▪ 数字调制中的基带信号和星座图 ▪ 简单数字调制
– 幅移键控(ASK)和开关键控(OOK) – 相移键控(PSK) – 频移键控(FSK),GFSK
▪ 正交调制
– QPSK,/4-QPSK,MSK,GMSK – QAM
▪ 扩频调制
– 直接序列扩频 (DSSS) – 跳频扩频(FHSS)
▪ 多载波调制——正交频分复用(OFDM) ▪ 调制技术比较
简易，误码性能最差
▪ 采用低通滤波器相干检波 ▪ 采用匹配滤波器相干检波
复杂，误码性能最优
M-ASK调制
▪ M-ASK采用极性码调制
不能采用包络检波，只 能用相干解调。 所有调制中，ASK的dmin最小
ASK的性能
▪ 误码率和误比特率
平均信号功率：S
码元能量： Es STs
Es Eb log 2M
效率（ Bandwidth Efficiency ） ▪ 符号映射就是将一组二进制位组成的符号映射成星座图上的一个点。映射
的编码方式有多种，常用的格雷编码（Gray Coding）中两个相邻符号间 只有一个二进制位的差别。
Q
dmin
I
幅移键控（ASK）
▪ 二进制幅移键控(ASK)，又称为开关键控(OOK)。
组成。
s(t) Re g(t)e jct
g(t) Acm1(t) jm2(t)
星座图（Constellations）
▪ 星座图以坐标图形方式直观表示复包络信号g(t)的符号集。 ▪ dmin表示最小码距，反映调制的能量效率（Power Efficiency）,也就是误码
曲线。 ▪ 星座中的符号数量反应调制的频谱效率（Spectrual Efficiency）或称带宽
采用DSB信号表示BPSK调制信号
导频载波项
数据项
BPSK的频谱
▪ 数字调制度：
▪ 当d=1时（=/2），随机信号调制的频谱
避免出现超过360度的相位差
载波项分量为0，
对M-PSK，选取m(t)最大值为1， 就可以用同样的PSD表示。
BPSK的调制
▪ BPSK可以采用DSB调制，也可以用正交调制方式产生。
3log 2M M 2 1
Eb N0
匹配滤波器
▪ 匹配滤波器的信噪比
– 不在脉冲期间的任意时刻采样。而在匹配滤波器后采样。
– 使信号波形失真，从而在采样时刻T0信号功率相对噪声功率最大。
– 对已知输入波形s(t)，匹配滤波器的冲击响应：
– 采样时刻信噪比： – 积分清除滤波器：
h(t) Cs(t0 t)
s(t) x(t) cos2πft y(t)sin 2πft
x(t),y(t)取-1， +1 同样也可以称为4-QAM信号
QPSK的解调
▪ QPSK的同步解调
– 同步正交解调，可以用科斯塔斯环恢复载波 – 倍频-滤波-分频恢复QPSK的载波
QPSK解调
▪ 结合了极性环的科斯塔斯环。
QPSK解调
▪ M-PSK的解调 ▪ M-PSK的载波恢复
PSK的星座图
▪ PSK的星座图和最小码距
Pb 1 erfc d min 2 2 N0
PSK的性能
▪ PSK的误比特性能
BPSK的误码率和极性码ASK相同：
▪ 再调制环。
多进制相位调制（M-PSK）
▪ M-PSK调制
i=·m(t)取0，2/M， 4/M…… 2(M-1)/M
▪ 用正交调制表示M-PSK s(t) x(t) cos2πft y(t)sin 2πft
i
xi(t) Ac cosθ i yi(t) Ac sinθ i
M-PSK的解调
S 2Es 2TB Es / T 2(TB) S
N out N 0
N0B
N in
T
r0(t0) r(t)s(t)dt t 0T
已知输入波形
输入信号（加噪）
t0时刻输出信号
抽头移位寄存器也可以实现横向性匹配滤波器
二进制相移键控(BPSK)
▪ 采用极性码基带信号。
采用调相信号表示BPSK调制信号
采用单极性基带来表示ASK调制信号 DSB的表达公式？实际上单极性码存在直流分量，因此 ASK中还是存在载波分量的。
采用极性基带来表示ASK调制信号 调制度100%
ASK的频谱
▪ ASK调制信号的频谱 ▪ 基带方波信号的频谱
ASK的调制参考AM和DSB信号的调制方法
ASK信号的解调
▪ 包络检波（非相干）
调制解调原理
An Introduction of Modulation and Demodulation
Eric Liuhui
Everybody plays fool, sometimes.
主要内容
▪ 前话 ▪ 信号与调制 ▪ 基带调制信号 ▪ 带通模拟调制 ▪ 带通数字调制 ▪ 后话
带通数字调制
差分相位调制（DPSK）
▪ 对基带信号进行差分编码后再调制。
– 可以采用延迟解调。不需要恢复载波。 – 消除180度相位模糊。
正交相位调制（QPSK）
▪ 4PSK调制
m(t)取-3，-1， +1， +3 ·m(t)取0，/2， ， 3/2
▪ 实际中经常用正交调制产生QPSK
– 将4PSK的相位附加/4固定相差
二进制基带信号
▪ 只有两种可能的数值（0,1） ▪ 可以采用单极性码调制（+V，0） ▪ 可以采用极性码调制（+V， -V ）
多进制基带信号
▪ 有M种可能取值，一个符号包含n=log2M个二进制位。 ▪ 多进制基带信号多用极性码表示。比如四进制信号的电压表示为（+3V，
+1V ，-1V， -3V ） ▪ 基带信号m(t)可以看成PAM信号。复包络信号g(t)由两个正交的PAM信号