通信原理 第十八讲

3)相对相移:是利用载波的相对相位变化表示数 3)相对相移:是利用载波的相对相位变化表示数 相对相移 相对相位 字信号的相移方式。 字信号的相移方式。 相对相位:指本码元的初相与前一个码元末相 初相与前一个码元 相对相位:指本码元的初相与前一个码元末相 的相位差。 的相位差。 相位偏移:指本码元的初相与前一个码元初相 初相与前一个码元 相位偏移:指本码元的初相与前一个码元初相 的相位差。 的相位差。 当载波频率是码元速率的整数倍时, 当载波频率是码元速率的整数倍时,相对相 位与相位偏移是等效的,否则是不等效的。 位与相位偏移是等效的,否则是不等效的。 假定：2DPSK波形相对相位不变表示数字信号 假定：2DPSK波形相对相位不变表示数字信号 波形相对相位不变 表示数字信号“1”。 “0”,相对相位改变∏表示数字信号“1”。 , 由于初始参考相位有两种可能, 由于初始参考相位有两种可能,因此相对 相移波形也有两种形式。 相移波形也有两种形式。
x > 0 判为 0 x < 0 判为 1
1 2 ϕn = 0时 1 x(t) = cosφn = 2 −1 2 ϕn = π时
其中, 为抽样时刻的值。 其中, x为抽样时刻的值。
2PSK信号是以一个固定初相的未调载波作 2PSK信号是以一个固定初相的未调载波作 为参考的。因此, 为参考的。因此,解调时必须有与载波同频同 相的同步载波。 相的同步载波。 如果同步不完善,存在相位偏差, 如果同步不完善,存在相位偏差,就容易造 成错误判决,称为相位模糊。 成错误判决,称为相位模糊。如果本地参考载 波倒相,则判决器输出数字信号全错, 波倒相,则判决器输出数字信号全错,与发送码 元完全相反,这种情况称为方向工作 方向工作。 元完全相反,这种情况称为方向工作。 2PSK的缺点 容易产生相位模糊, 的缺点： 2PSK的缺点：容易产生相位模糊,造成方向 工作。 工作。 3.2DPSK信号的产生与解调 3.2DPSK信号的产生与解调 1)2DPSK信号的产生 两种思路) 信号的产生( 1)2DPSK信号的产生(两种思路) 1.绝对码 相对相移—产生 1.绝对码 {an} —相对相移 产生2DPSK 相对相移 产生2DPSK 2.相对码 绝对相移—产生 2.相对码 bn = bn −1 ⊕ an —绝对相移 产生2DPSK 绝对相移 产生2DPSK
′ {an }
4.二进制相移信号的功率谱及带宽 4.二进制相移信号的功率谱及带宽 无论是2PSK还是2DPSK信号, 2PSK还是2DPSK信号 无论是2PSK还是2DPSK信号,就波形本身而 言,它们都可以等效成双极性基带信号作用下 的调幅信号,无非是一对倒相信号的序列。 的调幅信号,无非是一对倒相信号的序列。 双极性不归零码的功率谱密度： 双极性不归零码的功率谱密度： G1 ( f ) = −G2 ( f ) = G( f ) = Tb Sa (π fTb ) 双极性不归零码过与载波相乘的乘法器后 的功率谱密度为： 的功率谱密度为： 1 1 Pe ( f ) == PS ( f + f ) + PS ( f − f ) c 4 c 4 1 ＝ {Tb Sa 2 [π ( f + f c )Tb ] + Tb Sa 2 [π ( f − f c )Tb ]} 4
若 P =1 2
m=−∞
∑S
∞
(πm)σ( f −mfb ) + 4 fbP(1− P) G( f )
Ps ( f ) = Tb S a (π fTb )
2
Tb 4
此时,信号带宽为: 此时,信号带宽为:
B
2 PSK 2 DPSK
1 = 2 fb = 2 = 2 RB Tb
2PSK及2DPSK系统的频带利用率为 2PSK及2DPSK系统的频带利用率为 1 Tb 1 RB η= = = ( B / Hz ) B 2 PSK 2 Tb 2
P ( f ) = ∑ | fb[ pG (mfb ) +(1− p)G2 (mfb )]|2 δ ( f −mfb ) s 1 + fb p(1− p)| G ( f ) −G2 ( f ) | 1 = f (2P−1)
2 b 2 b ∞ 2 2 m=−∞ ∞ m=−∞ b m=−∞ 2 2
∞
∑ G( mf ) σ( f −mf ) +4 f P(1− P) G( f )
c n c
பைடு நூலகம்
2
n
2
c
n
(3)低通滤波器输出为 (3)低通滤波器输出为
根据发送端产生2PSK信号时 (0或 根据发送端产生2PSK信号时 ϕ n(0或∏)代表 2PSK 数字信息(0 1)的规定 (0或 的规定, 数字信息(0或1)的规定,以及接收端 x(t )与ϕ n关 系的特性, 系的特性,抽样判决器的判决准则为
2.2PSK信号的产生与解调 2.2PSK信号的产生与解调 1)2PSK信号的产生 1)2PSK信号的产生 (1)直接调相法 (1)直接调相法 与载波直接相乘。 用双极性数字基带信号 S (t ) 与载波直接相乘。 根据前面的规定,产生2PSK信号时, 2PSK信号时 根据前面的规定,产生2PSK信号时,必须使 S (t ) 为正电平时代表“ ,负电平时代表“ 。 为正电平时代表“0”,负电平时代表“1”。
差分编码器： 差分编码器：数字信号绝对码{an }转换为相 再用直接调相法产生2DPSK信号。 2DPSK信号 对码{bn },再用直接调相法产生2DPSK信号。 极性变换器： 极性变换器：把单极性码 {bn }变成双极性信 1,正电平对应 号,且负电平对应 {bn }的1,正电平对应 {bn } 的0。 相对码的产生： 相对码的产生：
2)绝对相移：是利用载波的相位偏移直接表示 2)绝对相移：是利用载波的相位偏移直接表示 绝对相移 相位偏移 数据信号的相移方式。 数据信号的相移方式。 相位偏移： 相位偏移：指某一码元所对应的已调波与参考 载波的初相差。 假定:2PSK :2PSK各码元初相相位与载波初相相位的差 假定:2PSK各码元初相相位与载波初相相位的差 值表示数字信息,相位差为0表示数字“ , 值表示数字信息,相位差为0表示数字“0”,相 表示数字“ 。在此图中, 位差为∏表示数字“1”。在此图中,码元周期 等于载波周期。 等于载波周期。
2)2PSK信号的解调 2)2PSK信号的解调——只能采用相干解调 信号的解调 只能采用相干解调
{a′ } n
(1)不考虑噪声时, (1)不考虑噪声时,带通滤波器输出可表示为 不考虑噪声时 y1 (t ) = cos(ω ct + ϕ n ) 式中, PSK信号某一码元的初相 信号某一码元的初相。 式中, ϕ n 为2PSK信号某一码元的初相。 ϕn = 0 时,代表数字“0”; 代表数字“ ; ϕ n = π 时,代表数字“1”。 代表数字“ 。 相乘后, (2)与同步载波 cos ωc t相乘后,输出为 (t ) = cos(ω t + ϕ ) cosω t = 1 cosϕ + 1 cos(2ω t + ϕ ) z
z(t ) = cos(ωct + ϕn ) ⋅ cos(ωct − ωcTb + ϕn−1 ) 1 1 = cos(∆ϕn + ωcTb ) + cos(2ωct − ωcTb + ϕn + ϕn−1 ) 2 2
低通滤波器输出为 x(t ) = 1 2 cos(∆ϕn + ωcTb ) = 1 2 cos(∆ϕn ) ⋅ cos(ωcTb ) − 1 2sin(∆ϕn ) sin(ωcTb )
⊕：模二加或异或
不同为1,相同为0 不同为1,相同为0。 1,相同为
bn = bn −1 ⊕ an
Q Q
2)2DPSK信号的解调 2)2DPSK信号的解调 (1)极性比较 极性比较——码变换法 (1)极性比较 码变换法
2DPSK解调器是否也会出现“反向工作”问 2DPSK解调器是否也会出现“反向工作” 解调器是否也会出现 题呢? 回答是不会。 题呢? 回答是不会。 这是由于当2PSK解码器的相干载波倒相时, 2PSK解码器的相干载波倒相时 这是由于当2PSK解码器的相干载波倒相时, 的反码) 使输出的 bn 变为 bn ( bn 的反码)。然而差分译码 反向后, 器的功能是 bn ⊕ bn −1 = an , bn 反向后,仍使等式 bn ⊕ bn −1 = an 成立。因此,即是相干载波倒相， 成立。因此,即是相干载波倒相， 2DPSK解调器仍然能正常工作 解调器仍然能正常工作。 2DPSK解调器仍然能正常工作。
通信原理 第十八讲
通信基础教研室 潘若禹 号实验楼324 办公室 3号实验楼324 电话 88166348 panruoyu@ 邮箱
7.4数字相位调制 7.4数字相位调制 数字相位调制又称相移键控,记住PSK PSK。 数字相位调制又称相移键控,记住PSK。它 是利用载波振荡相位的变化来传送数字信息 又分为绝对相移(PSK)和相对相移(DPSK) (PSK)和相对相移 的,又分为绝对相移(PSK)和相对相移(DPSK) 两种。 两种。 7.4.1二进制数字相移键控 二进制数字相移键控(2PSK) 7.4.1二进制数字相移键控(2PSK) 1.绝对相移和相对相移 1.绝对相移和相对相移 1）绝对码和相对码 绝对码：以基带信号码元的电平直接表示数 基带信号码元的电平直接表示数 字信息。 字信息。 相对码：用基带信号码元相对前一码元的电 来表示数字信息。 平有无变化来表示数字信息 平有无变化来表示数字信息。
2 DPSK
2PSK与 2DPSK系统的比较 系统的比较 5. 2PSK与 2DPSK系统的比较 (1)检测这两种信号时判决器均可工作在最佳门 (1)检测这两种信号时判决器均可工作在最佳门 限电平(零电平) 限电平(零电平)。 (2)2DPSK系统的抗噪声性能不及2PSK系统 系统的抗噪声性能不及2PSK系统。 (2)2DPSK系统的抗噪声性能不及2PSK系统。 (3)2PSK系统存在 反向工作”问题, 2DPSK系 系统存在“ (3)2PSK系统存在“反向工作”问题,而2DPSK系 统不存在“反向工作”问题。 统不存在“反向工作”问题。 在实际应用中, 在实际应用中,真正作为传输用的数字调 相信号几乎都是DPSK信号。 DPSK信号 相信号几乎都是DPSK信号。