26-5 多进制差分相移键控
通信原理-李晓峰-课后习题讲解
线性调制和非相性调制
10
3-2 一个AM信号具有如下形式 s t 20 2 cos 3000 t 10 cos 6000 t cos 2 f c t 其中fc=105Hz (1)试确定每个频率分量的功率； (2)确定调幅指数； (3)确定边带功率、全部功率，以及边带功率与全部功 率的比。 解：（1）试确定每个频率分量的功率 s t 20 2 cos 3000 t 10 cos 6000 t cos 2 f c t
⑴ 在DSB方式中，解调增益
G 2 ，因此解调器输入信噪比
20 S 1 S 1 10 10 50 N i 2 N o 2
同时，在相干解调时， N
9 N 10 W i o 因此解调器输入端的信号功率 S 50 N 5 10 8 W i i
20 cos 2 f c t cos 2 ( f c 1500)t cos 2 ( f c 1500)t 5cos 2 ( f c 3000)t 5cos 2 ( f c 3000)t
s t
的5个频率分量及其功率为：
cos 2 ( f c 1500)t cos 2 ( f c 1500)t
s
3
4 Rs 4bit / key 2key / s 8bits / s
1-6 假定容量为4.7GB的DVห้องสมุดไป่ตู้盘可存储133min的数字 视频资料，试计算该数字音频信号的数据率(二元 符号率)是多少？ 解：数据率为
4.7 230 Bytes 8bits / Byte R 5.059Mbps 133 60 s
h(t ) cg (T t ) g (T t )
26-4 几种常用的多进制相移键控方式
几种常用的多进制相移键控方式
码元相位关系 ¾ 当码元中包含整数个载波周期时，初始相位相同的相邻码 元的波形和瞬时相位才是连续的
T
T
(a) 波形和相位连续
5
几种常用的多进制相移键控方式
¾若每个码元中的载波周期数不是整数，则即使初始相
位相同，波形和瞬时相位也可能不连续
T
T
(b) 波形和相位不连续
¾波形连续而相位不连续
¾ 优点：这种体制中相邻码元间总有相位改变、最大相移 为±135°，比QPSK的最大相移小。
16
8
ห้องสมุดไป่ตู้
几种常用的多进制相移键控方式
¾ 相位选择法
输入 串-并 信息 变换
选相电路
0
π 2
π
3π 2
四相载波 发生器
QPSK 带通 信号
9
几种常用的多进制相移键控方式
QPSK解调 -------相干解调
10
5
_《_通_信_原_理_》__国_防_科_技__大_学_电_子_科_学_与_工_程__学_院__马_东_堂_
11
01
10
00
01
11
45°
00
10
(a) 星座图之一
(b)星座图之二
15
几种常用的多进制相移键控方式
11
01
10
00
01
11
45°
00
10
¾ 当前码元的相位相对于前一码元的相位改变±45°或 ±135°。例如，若连续输入“11 11 11 11…”，则信号码 元相位为“45° 90° 45° 90° …”
通信原理国防科技大学电子科学与工程学院第四节几种常用的多进制相移键控方式第二十六讲多进制数字调制几种常用的多进制相移键控方式一正交相移键控qpsk二偏置qpsk三4相移qpsk通信原理国防科技大学电子科学与工程学院几种常用的多进制相移键控方式一正交相移键控qpskqpsk信号每个码元含有2比特的信息用ab代表这两个比特之间的关系通常都按格雷码的规律安排qpsk信号的编码90qpsk信号矢量图参考相位1101001010000111通信原理国防科技大学电子科学与工程学院当码元中包含整数个载波周期时初始相位相同的相邻码元的波形和瞬时相位才是连续的几种常用的多进制相移键控方式若每个码元中的载波周期数不是整数则即使初始相位相同波形和瞬时相位也可能不连续通信原理国防科技大学电子科学与工程学院正交调制法1111cos211111111111111二进制信息1111111111通信原理国防科技大学电子科学与工程学院变换选相电路四相载波发生器输入信息qpsk信号10几种常用的多进制相移键控方式qpsk解调相干解调通信原理国防科技大学电子科学与工程学院11几种常用的多进制相移键控方式二偏置qpskoqpskqpsk体制的缺点
通信原理第7章(樊昌信第七版)
整理知识 梳理关系 剖析难点 强化重点
归纳结论 引导主线 解惑疑点 点击考点
曹丽娜
樊昌信
编著
国防工业出版社
谢谢！
3 QPSK 解调
原理：分解为两路2PSK信号的相干解调。
x 带通 输入 滤波器 低通 x1 (t ) 滤波器 位定时 低通 滤波器 抽样 判决 抽样 判决
a
并/串 变换 输出
y (t ) cos c t
sin c t
x 载波 恢复
x2 (t )
b
存在问题：存在900的相位模糊（0, 90, 180, 270） 解决方案：采用四相相对相位调制，即QDPSK。
QPSK 特点：
01
Q 11
相位跳变：0°,± 90°,± 180° 跳变周期 2Tb 带宽 B=Rb
0
I
误码性能与BPSK相同
00
10
最大相位跳变：180°
发生在0011或0110交替时，
即双比特ab同时跳变时，信号点沿对角线移动。
21
QPSK 缺点：
最大相位跳变180°，使限带的QPSK信号包络起
744多进制差分相移键控mdpsk1基本原理?qdpsk与qpsk的关系如同2dpsk与2psk关系?4dpsk也称qdpsk?qdpsk的矢量图与qpsk的矢量图相似只是参考相位是前一码元的载波相位n??双比特码元ab载波相位naba方式b方式0?111110?10?10?1111109018027022531545135参考相位a?矢量图aba前一码元载波相位t?波形t参考相位atc?cos?也有法正交调相法和相位选择法?仅需在qpsk调制器基础上增添差分编码码变换2qdpsk调制tc?sin2??差分编码将绝对码ab
二进制差分相移键控DPSK
是an的反码,
❖
和an可表示0为 概率为P
an 1 概率为1-P
1 an 0
概率为P 概率为1-P
(7―7)
❖
在最简单也是最常用的情况下，
g(t)为单个矩形脉冲。2FSK信号的波形
如图7-6（a）所示，该波形可分解为图
（b）和图（c）所示的波形。
❖
s2FS2K (Ft)SK信ss12号((tt))还 A可Acco以oss22表 示ff12tt为
s2PSK(t)=±cosωct
(7―15)
当数字信号的传输速率Rs=1/Ts与载波频率间有整
数倍关系时，2PSK信号的典型波形如图7―11所示。
1
0
0
1
A
0 t
－A
Ts
图7―11 2PSK信号典型波形
❖ 7.3.2 2PSK调制的频域特性
❖
将式（7―13）所示的2PSK信号
与式（7―4）所示的2ASK信号相比较，
7―13（a）所示的平方环电路，另一种 是图7―13（b）所示的科斯塔斯 （Costas）环电路。
❖
在以上两种锁相环中，设压控振
荡器VCO输出载波与调制载波之间的相
x(t) 带 通 滤波器
平方
锁相环 环路 滤波器
VCO
÷2
载波 (a) 平 方 环
低通 滤波器
cos(ct＋)
x(t)
90°
VCO
环路 ud 滤 波 器
❖ 7.3.3 2PSK调制器
❖
2PSK调制器可以采用相乘器，也
可以采用相位选择器，如图7―12所示。
二 进 制基 带 信 号
双极性
(单 极 性 NRZ)
基于GNURadio的MPSK通信系统的实现及性能分析
基于GNURadio的MPSK通信系统的实现及性能分析李婷【摘要】数字通信系统中广泛采用MPSK(多进制相移键控)调制,因此分析MPSK 通信系统性能是研究不同业务类型的通信系统性能的基础.首先分析?MPSK调制、解调原理及通信系统的基本结构,用软件无线电工具GNURadio及其硬件平台USRP设计并实现?简单的MPSK通信系统.在此系统基础上,对MPSK通信系统的信噪比、误码率、码元传输速率进行分析,然后对系统中的编解码器、同步等模块对系统性能的影响展开分析.【期刊名称】《齐齐哈尔大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2018(034)006【总页数】6页(P7-12)【关键词】MPSK;GNURadio;系统性能;软件无线电【作者】李婷【作者单位】福州理工学院工学院,福州 350500【正文语种】中文【中图分类】TP39;TN76数字系统具有很强的抗干扰能力和很高的信号传输质量，且中继时无噪声积累。
同时，数字系统具有保密性高、可直接与计算机通信、其设备具有更好的集成度和智能处理能力、以及易于差错控制等优势。
因此，绝大多数的现代通信系统采用数字信号对信息进行传输，这样的通信系统也叫做数字通信系统。
为了能够将数字基带信号以特定的频率、满足不同通信系统需求，就要将其进行调制，即数字调制。
数字通信系统的调制方式多样，其中MPSK（多进制相移键控）因其频谱利用率高、抗干扰性强而被较多采用的一种调制方式，同时MPSK调制原理简单，易于用电路实现也是其能够成为某些通信系统的一种主要调制方式的原因。
MPSK，多进制相移键控就是用表示实际意义的数字基带符号（0和1的组合）来对载波起始（初始）相位进行调制的一种数字调制技术。
一个MPSK信号码元可以表示为式中，A为常数；θk为载波受数字基带调制的一组间隔均匀的相位，它可以写为通常 M取2的某次幂，即M = 2k，k 为正整数。
可以将MPSK信号码元表示式展开写成式中，，。
多进制相移键控 (2)
多进制相移键控引言多进制相移键控（Multi-Base Phase Shift Keying）是一种调制技术，常用于数字通信中。
它允许将数字信息通过改变信号的相位来传输，以提高带宽的利用率和抗干扰性能。
在本文中，我们将介绍多进制相移键控的原理、优势以及实际应用。
我们还将探讨多进制相移键控与其他调制技术的比较，并讨论其在现代通信系统中的用途。
原理多进制相移键控的原理是利用不同进制的相位来表示不同的数字信息。
常见的进制包括二进制（BPSK）、四进制（QPSK）和八进制（OQPSK）。
以二进制相移键控（BPSK）为例，其中包含两个相位：0度和180度。
在每个符号时间内，发送端根据二进制输入信号选择相位来发送相应的数字“0”或“1”。
接收端通过不同的相位来解码接收到的信号，判断出发送端传输的二进制信息。
QPSK和OQPSK则分别采用四进制和八进制的相位表示更多的数字信息。
它们通过将相位分成不同的扇区来表示不同的数字。
优势多进制相移键控相对于其他调制技术具有许多优势，包括：1.带宽利用率高：多进制相移键控可以使用相同的频率载波来传输更多的数字信息，因此可以提高带宽的利用率。
2.抗干扰性能好：多进制相移键控可以通过增加相位的数量来提高抗干扰性能。
相位的改变相对于幅度的改变更不容易受到传输信道中的干扰影响。
3.传输速率高：多进制相移键控可以在相同的时间内传输更多的数字信息，因此可以提高传输速率。
这在需要高速数据传输的应用场景中非常有用。
实际应用多进制相移键控在现代通信系统中有广泛的应用，包括：1.无线通信：多进制相移键控可以在无线通信系统中用于传输数字数据。
它在蜂窝网络、卫星通信和无线传感器网络等领域中被广泛采用。
2.数字广播：多进制相移键控可以用于数字广播系统中，以实现高质量的音频和视频传输。
它在数字电视和数字广播领域中得到了应用。
3.光纤通信：多进制相移键控还可以在光纤通信系统中使用。
它可以提供高速、高容量的数据传输，适用于需要大量带宽的应用，如云计算和高清视频流媒体服务。
QPSK,OQPSK,MSK
输入
串 /并 变换
45
逻辑选相电路
带通 滤波器
输出
135
225
315
四相载波发生器
4 四相差分相移键控（DQPSK）（续）
DQPSK信号的解调
相干解调（极性比较法） 这里码变换器的功能恰好与发送端的相反，它需要将判 决器输出的相对码恢复成绝对码。
平衡 调制器
低通 滤波器
抽样 判决
码元 形成
φ ＝ π 相 →“ 0 ” φ ＝ 0 相 →“ 1 ”
码反变换 1 1
0
1
0
a(t) b(t) c(t) d(t) cp(t) e(t) f(t)
-a a
bk 1 1 0 0 1 0 ak 0 0 1 0 1 1
2 二进制差分相移键控（DPSK）（续）
差分相干解调（相位比较法）
c
Ts
已调2DPSK信号 BPF a b
ak bk bk 1
4 四相相移键控（QPSK）
多进制数字调制的概念、特点
用多进制数字基带信号去调制载波的振幅、频率和相 位，称为多进制数字调制。分为多进制数字振幅调制、 多进制数字频率调制以及多进制数字相位调制三种基本 方式。 多进制数字调制系统的特点 在相同的码元传输速率下（此时多元频带调制信号占 用与二元信号相等带宽 ，多进制数字调制系统的信息 传输速率高于二进制数字调制系统,因此提高了信道带 宽利用率。 在相同的信息传输速率下，多进制数字调制系统的码 元传输速率低于二进制数字调制系统 多进制数字调制系统的抗噪声性能低于二进制数字调 制系统。
cos c t
输入
串/并 变换
2
二进制差分相移键控
二进制差分相移键控(2DPSK)标签:2DPSK顶[3]分享到发表评论(0)编辑词条二进制差分相移键控常简称为二相相对调相，记作2DPSK。
它不是利用载波相位的绝对数值传送数字信息，而是用前后码元的相对载波相位值传送数字信息。
所谓相对载波相位是指本码元初相与前一码元初相之差。
假设相对载波相位值用相位偏移表示，并规定数字信息序列与之间的关系为与2PSK的波形不同，2DPSK波形的同一相位并不对应相同的数字信息符号，而前后码元的相对相位才唯一确定信息符号。
这说明解调2DPSK信号时，并不依赖于某一固定的载波相位参考值，只要前后码元的相对相位关系不破坏，则鉴别这个相位关系就可正确恢复数字信息。
这就避免了2PSK方式中的“倒π”现象发生。
单从波形上看，2DPSK与2PSK是无法分辩的，一方面，只有已知移相键控方式是绝对的还是相对的，才能正确判定原信息；另一方面，相对移相信号可以看作是把数字信息序列（绝对码）变换成相对码，然后再根据相对码进行绝对移相而形成。
绝对码和相对码是可以互相转换的，其转换关系为2DPSK信号的表达式与2PSK的形式完全相同，所不同的只是此时式中的s(t)信号表示的是差分码数字序列。
即这里。
实现相对调相的最常用方法正是基于上述讨论而建立的，如图所示。
首先对数字信号进行差分编码，即由绝对码表示变为相对码（差分码）表示，然后再进行2PSK调制（绝对调相）。
2PSK调制器可用前述的模拟法如图（a），也可用键控法如图（b）。
2DPSK信号的解调有两种解调方式，一种是差分相干解调，另一种是相干解调-码变换法。
后者又称为极性比较－码变换法。
2DPSK与2PSK信号有相同的功率谱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限电平（零电平）。
（2）2DPSK系统的抗噪声性能不及2PSK系统。
（4）2PSK系统存在“反向工作”问题，而2DPSK系统不存在“反向工作”问题。
二进制移相键控 2PSK
5.3.1 二进制相移键控（2PSK）1. 一般原理及实现方法绝对相移是利用载波的相位（指初相）直接表示数字信号的相移方式。
二进制相移键控中，通常用相位0和来分别表示“0”或“1”。
2PSK已调信号的时域表达式为（5-58）这里，与2ASK及2FSK时不同，为双极性数字基带信号，即（5-59）式中，是高度为1，宽度为的门函数；（5-60）因此，在某一个码元持续时间内观察时，有，或（5-61）当码元宽度为载波周期的整数倍时，2PSK信号的典型波形如图5-17所示。
图5-17 2PSK信号的典型波形2PSK信号的调制方框图如图5-18示。
图（a）是产生2PSK信号的模拟调制法框图；图（b）是产生2PSK信号的键控法框图。
图5-18 2PSK调制器框图就模拟调制法而言，与产生2ASK信号的方法比较，只是对要求不同，因此2PSK信号可以看作是双极性基带信号作用下的DSB调幅信号。
而就键控法来说，用数字基带信号控制开关电路，选择不同相位的载波输出，这时为单极性NRZ或双极性NRZ脉冲序列信号均可。
2PSK信号属于DSB信号，它的解调，不再能采用包络检测的方法，只能进行相干解调，其方框图如图5-19。
工作原理简要分析如下。
图5-19 2PSK信号接收系统方框图不考虑噪声时，带通滤波器输出可表示为（5-62）式中为2PSK信号某一码元的初相。
时，代表数字“0”；时，代表数字“1”。
与同步载波相乘后，输出为（5-63）经低通滤波器滤除高频分量，得解调器输出为（5-64）根据发端产生2PSK信号时（0或）代表数字信息（“1”或“0”）的规定，以及收端与的关系的特性，抽样判决器的判决准则为（5-65）其中为在抽样时刻的值。
2PSK接收系统各点波形如图5-20所示。
可见，2PSK信号相干解调的过程实际上是输入已调信号与本地载波信号进行极性比较的过程，故常称为极性比较法解调。
由于2PSK信号实际上是以一个固定初相的末调载波为参考的，因此，解调时必须有与此同频同相的同步载波。
通信原理期末复习题
通信原理期末复习题⼀、填空题2.为使基带脉冲传输获得⾜够⼩的误码率，必须最⼤限度地减⼩码间⼲扰和随机噪声⼲扰的影响。
3.对于点对点之间的通信，按信息传送的⽅向和时间关系，通信⽅式可以分为__单⼯通信__,__半双⼯通信__和__全双⼯通信___4.在⾹农公式中，⼀个连续信道的信道容量受“三要素”限制，这三要素是__带宽__,___信号功率__,___噪声功率谱密度__7.最常见多路复⽤⽅法有__频分__、___码分__和___时分__。
9．衡量数字通信系统性能指标是传输速率(有效性) 和__差错率(可靠性)_两项指标。
10．⼋进制数字信号信息传输速率为600b/s ，其码元速率为__200b/s __。
14．最常见的⼆进制数字调制⽅式有 2ASK(⼆进制振幅键控) 、_2FSK(⼆进制频移键控)_和_2PSK(⼆进制相移键控)_。
18. 在数字通信系统中，其重要的质量指标“有效性”和“可靠性”分别对应_传输速率_和_差错率_。
19. 为使基带脉冲传输获得⾜够⼩的误码率，必须最⼤限度地减⼩码间⼲扰和随机噪声⼲扰的影响。
25.最常见多路复⽤⽅法有__频分复⽤(FDMA)_、__码分复⽤(CDMA)_和__时分复⽤(TDMA)_。
26. ⾼斯⽩噪声是指噪声的概率密度服从____⾼斯____分布，功率谱密度服从___均匀___分布。
28．已知⼆进制代码为11000010100000000101，其相应的AMI 码为___+1-10000+10-100000000+10-1___。
29．导致数字系统误码的可能原因有___码间⼲扰___、___随机噪声⼲扰__和___传播衰落__。
30．在AM 、ΔM 、FM 、PSK 、MSK 、DPSK 、SSB 等信号中能直接在数字基带系统中传输的有_____ΔM ______，能直接在数字频带系统中传输的有_____ PSK 、MSK 、DPSK ______。
32．信道编码是抗⼲扰编码，它使得__误码率__下降，信源编码减少多余度编码，它使得__信息传输效率__提⾼。
2差分四相移相键控DQPSK格雷...
QPSK：两路正交2PSK合成
6
6.3.1 QPSK信号的产生
调相法 — B方式
格雷码： 相邻符号所对应的双比特码元只相差 一个比特 格雷码相位逻辑的优点： 减小误比特率
7
6.3.1 QPSK信号的产生
格雷码映射：可减小误比特率
b2n b2n−1
12
6.3.1 QPSK信号的平均功率谱
降低符号速率，所需带宽缩小了，主瓣宽度是2PSK的一半
B2PSK = 2Rs = 2Rb
BQPSK = 2Rs = Rb
13
6.3.1 QPSK信号的解调及性能
匹配滤波器解调(宽带+AWGN)
hI (t )
s(t) =
A 2
⎡⎣ I
(t
)
cos ωc
t
注意： 若冲激响应gT(t)是矩形脉冲，持续时间为 Ts=2Tb
31
6.3.3 OQPSK信号的平均功率谱
OQPSK信号可看成是同相支路和正交支路两路2PSK 信号的叠加
两条支路是正交的，所以OQPSK信号的平均功率谱是 两路2PSK信号平均功率谱的和
延时不会改变2PSK信号的功率谱，所以OQPSK信号 的平均功率谱与QPSK的平均功率谱相同
误比特率与QPSK的相同
32
6.3.3 OQPSK的解调
33
6.3.3 OQPSK的解调
OQPSK的最佳解调
Pb−OQPSK
=
Pb−QPSK
=
1 2
erfc
⎛ ⎜⎜⎝
Eb N0
⎞ ⎟⎟⎠
作业：6.10, 6.11, 6.12
34
相移键控
相移键控科技名词定义中文名称：相移键控英文名称：phase-shift keying;PSK定义：时间离散的调制信号的每一特征状态都由已调制信号的相位与调制前载波相位之间特定的差来表示的角度调制。
应用学科：通信科技（一级学科）；通信原理与基本技术（二级学科）以上内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布相移键控相移键控(PSK)：一种用载波相位表示输入信号信息的调制技术。
移相键控分为绝对移相和相对移相两种。
以未调载波的相位作为基准的相位调制叫作绝对移相。
以二进制调相为例，取码元为“1”时，调制后载波与未调载波同相；取码元为“0”时，调制后载波与未调载波反相；“1”和“0”时调制后载波相位差1800。
目录编辑本段基本描述中文：相移键控相移键控常用别名：phase-shiftkeying缩写：PSK来历：phaseshiftkeying相关术语：ASK，FSK，QAM，Modulation在某些调制解调器中用于数据传输的调制系统，在最简单的方式中，二进制调制信号产生0和1。
载波相位来表示信号占和空或者二进制1和0。
对于有线线路上较高的数据传输速率，可能发生4个或8个不同的相移，系统要求在接收机上有精确和稳定的参考相位来分辨所使用的各种相位。
利用不同的连续的相移键控，这个参考相位被按照相位改变而进行的编码数据所取代，并且通过将相位与前面的位进行比较来检测。
[1]编辑本段香农理论根据香农理论，在确定的带宽里面，对于给定的信号SNR其传送的无差错数据速率存在着理论上的极限值，从另一个方面来理解这个理论，可以认为，在特定的数据速率下，信号的带宽和功率（或理解成SNR）可以互相转换，这一理论成功地使用在传播状态极端恶劣的短波段，在这里具有活力的通信方式比快速方式更有实用意义。
PSK就是这一理论的成功应用。
所谓PSK就是根据数字基带信号的两个电平使载波相位在两个不同的数值之间切换的一种相位调制方法。
编辑本段PSK信号相移键控产生PSK信号的两种方法：1、调相法：将基带数字信号（双极性）与载波信号直接相乘的方法；2、选择法：用数字基带信号去对相位相差180度的两个载波进行选择。
二进制数字调制系统的性能比较
7.3 二进制数字调制系统的性能比较二、误码率曲线7.3 二进制数字调制系统的性能比较7.3 二进制数字调制系统的性能比较⏹7.3 二进制数字调制系统的性能比较⏹四、对信道特性变化的敏感性◆在2FSK系统中，判决器是根据上下两个支路解调输出样值的大小来作出判决，不需要人为地设置判决门限，因而对信道的变化不敏感。
◆在2PSK系统中，判决器的最佳判决门限为零，与接收机输入信号的幅度无关。
因此，接收机总能保持工作在最佳判决门限状态。
◆对于2ASK系统，判决器的最佳判决门限与接收机输入信号的幅度有关，对信道特性变化敏感，性能最差。
⏹概述⏹7.4.1 多进制振幅键控(MASK)◆概述☐多进制振幅键控又称多电平调制☐优点：M ASK 信号的带宽和2ASK 信号的带宽相同，故单位频带的信息传输速率高，即频带利用率高。
7.4 多进制数字调制原理◆举例☐基带信号是多进制单极性不归零脉冲(b) M ASK 信号(a) 基带多电平单极性不归零信号0010110101011110000t 0t01011010101111007.4 多进制数字调制原理基带信号是多进制双极性不归零脉冲二进制抑制载波双边带信号就是2PSK 信号。
0101101010111100000t (c) 基带多电平双极性不归零信号00000t01011010101111(d) 抑制载波M ASK 信号7.4 多进制数字调制原理⏹(a)4FSK 信号波形312f 4T T T TMFSK 信号的带宽：B = f M -f 1+ ∆f式中f 1－最低载频f M －最高载频∆f －单个码元的带宽7.4 多进制数字调制原理MFSK 非相干解调器的原理方框图V 1(t )抽样判决带通滤波f 1包络检波带通滤波f M包络检波输入输出V M (t )定时脉冲带通滤波f 2包络检波⋅..⋅..⋅..⋅..7.4 多进制数字调制原理⏹在下图中示出当k =3时，θk 取值的一例。
二进制差分相移键控(2DPSK)基本原理教案设计word精品文档5页
二进制差分相移键控（２ＤＰＳＫ）基本原理教案设计〖课程名称〗《通信原理》（樊昌信、曹丽娜编著，国防工业出版社）。
〖课题〗二进制差分相移键控（2DPSK）基本原理。
〖授课时数〗1节。
〖教学目的〗通过对2DPSK的原理分析，让学生掌握2DPSK信号的时域波形极其调制与解调原理。
〖教学构思〗1．课前布置预习，要求学生阅读本节内容，了解2DPSK的基本原理。
2．以提问方式引入新课。
3．引导学生在分析2DPSK基本原理的过程中掌握2DPSK信号的调制与解调的分析方法。
〖教学重点〗2DPSK信号时域波形中的相位关系，2DPSK信号的调制与解调原理。
〖教学难点〗2DPSK信号时域波形中的相位关系。
〖教学方法〗讲授、提问。
〖教具〗笔记本电脑、投影仪、电子教鞭、粉笔。
〖教学过程与时间分配〗1．复习旧课（约2分钟）提问：2PSK具有什么特点？它为什么不能作为实用的数字调制方式？存在什么问题？2．课题引入：（约2分钟）在2PSK信号的载波恢复过程中存在着的相位模糊，即恢复的本地载波与所需的相干载波可能同相，也可能反相，这种相位关系的不确定性将会造成解调出的数字基带信号与发送的数字基带信号正好相反，即“1”变为“0”，“0”变为“1”，判决器输出数字信号全部出错。
这种现象称为2PSK 方式的“倒π”现象或“反相工作”。
为了克服这种缺点，提出了二进制差分相移键控（2DPSK）方式。
〖教学内容〗（约33分钟）一、2DPSK原理2DPSK是利用前后相邻码元的载波相对相位变化传递数字信息，所以又称相对相移键控。
假设j△为当前码元与前一码元的载波相位差，定义数字信息与j△之间的关系为：于是可以将一组二进制数字信息与其对应的2DPSK信号的载波相位关系示例如下：相应的2DPSK信号的波形如下：由此例可知，对于相同的基带信号，由于初始相位不同，2DPSK信号的相位可以不同。
即2DPSK信号的相位并不直接代表基带信号，而前后码元的相对相位才决定信息符号。
26多进制数字调制二
PQPSK
(
f
)
POQPSK
(
f
)
2
A2Tb
sin[2(
2( f
f fC )Tb fC )Tb
]
–因OQPSK相干解调与QPSK相干解调相同。由于I(t)、 Q(t)互相独立，因此OQPSK相干解调的误码率性能 也与QPSK相同
最小频移键控 MSK
16QAM
– M=16
d 16PSK 0.39 d 16QAM 0.47
抗干扰能力 优于MPSK
正交振幅调制 QAM
• MQAM与MPSK的最大功率与平均功率
– 对于MQAM，可以得出：
最大功率(峰值功率) L(L 1)2
k
平均功率
L/2
2 (2i 1)2
i 1
– 对于MPSK，由于其包络恒定，因此最大功率 与平均功率相等
MASK/MPSK
Pe
2(1
1 )Q( L
6 L2 1
)
Pe 2Q
d i ,i 1
2
2Q
2 sin
M
i+1 i 2/M
振幅相位联合调制系统
• MASK、MPSK得出：系统带宽一定的条件下，多进 制调制比二进制调制有较高的频带利用率
• 随M增加，在信号空间中各信号点的最小距离减小， 相应的判决区域也随之减小，受干扰后错误概率增大。
信号之和
－[ An g(t-nTS ) sinn ]sinCt
n
sAPK [ X ng(t nTS )]cosC t
n
－[ Yn g(t nTS )]sinCt
n
正交振幅调制 QAM
二进制差分相移键控
二进制差分相移键控(2DPSK)标签:2DPSK顶[3]分享到发表评论(0)编辑词条二进制差分相移键控常简称为二相相对调相，记作2DPSK。
它不是利用载波相位的绝对数值传送数字信息，而是用前后码元的相对载波相位值传送数字信息。
所谓相对载波相位是指本码元初相与前一码元初相之差。
假设相对载波相位值用相位偏移表示，并规定数字信息序列与之间的关系为与2PSK的波形不同，2DPSK波形的同一相位并不对应相同的数字信息符号，而前后码元的相对相位才唯一确定信息符号。
这说明解调2DPSK信号时，并不依赖于某一固定的载波相位参考值，只要前后码元的相对相位关系不破坏，则鉴别这个相位关系就可正确恢复数字信息。
这就避免了2PSK方式中的“倒π”现象发生。
单从波形上看，2DPSK与2PSK是无法分辩的，一方面，只有已知移相键控方式是绝对的还是相对的，才能正确判定原信息；另一方面，相对移相信号可以看作是把数字信息序列（绝对码）变换成相对码，然后再根据相对码进行绝对移相而形成。
绝对码和相对码是可以互相转换的，其转换关系为2DPSK信号的表达式与2PSK的形式完全相同，所不同的只是此时式中的s(t)信号表示的是差分码数字序列。
即这里。
实现相对调相的最常用方法正是基于上述讨论而建立的，如图所示。
首先对数字信号进行差分编码，即由绝对码表示变为相对码（差分码）表示，然后再进行2PSK调制（绝对调相）。
2PSK调制器可用前述的模拟法如图（a），也可用键控法如图（b）。
2DPSK信号的解调有两种解调方式，一种是差分相干解调，另一种是相干解调-码变换法。
后者又称为极性比较－码变换法。
2DPSK与2PSK信号有相同的功率谱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限电平（零电平）。
（2）2DPSK系统的抗噪声性能不及2PSK系统。
（4）2PSK系统存在“反向工作”问题，而2DPSK系统不存在“反向工作”问题。
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一、基本原理
MPSK相干解调时载波恢复存在M重相位模糊； MDPSK信号和MPSK信号类似，只需把MPSK信号用的参 考相位当作是前一码元的相位，把相移当作是相对于前一 码元相位的相移。 以4进制DPSK信号为例，通常记为QDPSK
3
多进制差分相移键控
采用多进制差分编码
d n = ( an + d n −1 ) mod M , ˆ n = ( d n − d n −1 ) mod M a
a 0 0 1 1
b 0 1 1 0
Δϕn
A方式 0° 270° 180° 90° B方式 225° 135° 45° 315°
5
多进制差分相移键控
¾ 码变换加相位选择法：和QPSK信号的第二种产生方法（选
择法）原理相同，只是在串/并变换后需要增加一个 “码变换 器”。 串 /并 变换 b
a 码 变换 c d
相位 选择
ϕ1 ϕ2 ϕ3 ϕ4
4相载波 产生器
带通 滤波
6
3
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多进制差分相移键控
QDPSK解调方法： ¾ 相干解调法（极性比较法）
相乘 电路 低通 滤波 抽样 判决 c 定时 提取 逆码 变换 d 低通 滤波 抽样 判决
多进制差分相移键控
¾ 差分相干解调法
相乘 电路 -π/4 s(t) 延迟 T π/4 相乘 电路 低通 滤波 抽样 判决
12
低通 滤波
抽样 判决
定时 提取
并/串 变换
输出
6
7
-π/4 s( t )
载波 提取
a b
并 /串 变换
A(t)
π/4
相乘 电路
多进制差分相移键控
9 相干解调过程
sn ( t ) = cos(ωc t + ϕ n )
nT < t ≤ ( n + 1)T
a. 相干载波 上支路：
cos(ω c t −
π
4
)
下支路：
cos(ω c t +
π
4
)
8
4
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第二十六讲 多进制数字调制
第五节 多进制差分相移键控
1
多进制差分相移键控
一、基本原理 二、产生方法 三、解调方法
2
1
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10
5
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多进制差分相移键控
e. 判决规则: 信号码元相位 判决器输出 c 0 1 1 0 d 0 路输出 ＋ － － ＋ ＋ ＋ － －
0° 90° 180° 270°
π
4
)=
1 π ⎤ 1 π ⎡ cos ⎢ 2ω c t + (ϕ n + )⎥ + cos(ϕ n − ) 2 4 ⎦ 2 4 ⎣
c. 低通滤波后：上支路： 1 cos(ϕ n + π )
2 4
下支路： 1 cos(ϕ n − π )
2 4
9
多进制差分相移键控
d. 判决规则 按照ϕn的取值不同，此电压可能为正，也可能为负，故 是双极性电压。在编码时规定： 二进制码元“0” → “＋1” 二进制码元“1” → “－1” 判决时，正电压判为二进制码元“0”，负电压判为“1” ，即 “＋” → 二进制码元“0” “－” → 二进制码元“1”
QDPSK调制
¾ 正交调制法
二进制 串/ 信息
并
差 分 编 码
电 平 产 生 电 平 产 生
cosωct
∑
QDPSK 信号
-sinωct
4
2
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多进制差分相移键控
QDPSK信号编码规则
多进制差分相移键控
b. 信号和载波相乘的结果： 上支路：
cos(ω c t + ϕ n )cos(ω c t −
π
4
)=
1 π ⎤ 1 π ⎡ cos ⎢ 2ω c t + (ϕ n − ) ⎥ + cos(ϕ n + ) 2 4 ⎦ 2 4 ⎣
下支路：
cos(ω c t + ϕ n )cos(ω c t +