第8章数字调制_yin20080504
《数字调制解调电路》课件

数字调制解调电路在通信系统中的应 用实例
无线通信
广泛应用于移动通信、无线 数据传输等领域。
光纤通信
用于长距离光纤传输系统的 数字信号传输。
卫星通信
在卫星与地面站之间进行数 字信号传输。
常用数字调制解调芯片的选型及应用
1 AD I AD 9361
广泛应用于无线电、 雷达和诊断设备中的 调制解调系统。
PSK调制技术的原理及应用
PSK调制技术将数字信号转换为相位变化的模拟信号,常用于数字通信和调制解调器。
QAM调制技术的原理及应用
QAM调制技术将两个调制信号的幅度和相位变化相结合,常用于有线和无线 通信系统。
数字调制解调电路中的信号恢复方法
1 包络检测
通过检测信号的包络来提取原始信号。
2 相干解调
未来发展趋势包括更高的传输速率、更低的功耗、更高的带宽效率以及更广 泛的应用领域。
3
直接数字频率合成
利用数字信号生成不同频率的信号,实现调制。
调制信号的分类及特点
模拟调制信号
连续变化,带宽较宽, 易受干扰。
数字调制信号
离散变化,带宽较窄, 抗干扰能力强。
混合调制信号
模拟和数字信号的结合, 综合了两者的特点。
调制技术的应用领域
通信领域
在无线通信中广泛应用于语 音、视频和数据的传输。
《数字调制解调电路》 PPT课件
这是关于数字调制解调电路的PPT课件,内容包括:
什么是数字调制解调电路?
数字调制解调电路是一种将模拟信号转换为数字信号,或将数字信号还原为模拟信号的电路。
数字调制技术的基本原理
1
正交调制
通过将数据信号与正交载波相乘,实现信息的传输。
节 数字调制系统PPT课件

ΦFSK(f)
-f0
0
f0
f
2fs
30
第30页/共67页
2PSK解调
• 与DSB-SC解调类似,只能用相干解调器解调。
• Acos0t 到来乘法器的输出
Acos0t cos0t
A 2
A 2
c
os20t
LPF输出 A / 2
• Acos0t 到来乘法器的输出
Acos(0t
)cos0t
A cos
f(•t) 乘法器完成调BP制F ,实现φA频SK(谱t) 搬移;BPF取出 已调信号,同时抑制已调信号带外的频谱分 量。Acosω0t
(a) 数学模型
7
第7页/共67页
2ASK调制模型和时间波形
f(t)
BPF
φASK(t)
Acosω0t
(a) 数学模型
1
0
1
1
0
0
1
s(t)
Tb
t
载 波 信号 t
• 相位变或不变,是指将本码元内信号的初相与上
一码元内信号的末相进行比较,而不是将相邻码
28
第28页/共67页
二进制差分相移键控DPSK
an的绝对码
{an}
差分编码
{an}
1
极性变换
BPF
Acosω0t (b) DPSK信号产生数学模型
011
00
φDPSK(t)
1
DPSK t
bn是an的差分码
{bn}
14
第14页/共67页
二进制频移键控
• 数字频率调制又称频移键控(FSK),二进制频移键控记作2FSK。数字频移键控 是用载波的频率来传送数字消息,即用所传送的数字消息控制载波的频率。
数字信号调制.ppt

注:在信号检测一章要利用基函数概念。
8.2 数字信号角调制的参数描述
8.2.3 FSK信号的频率参数描述
一、时---频模型
M个相距 f 随时间间隔T 跳变,构成 MFSK信号
二、数学表达式
Smf (t) Re
2 e j2m T
ft
e
j0t
2 T
cos0t
2 m
ft
低频包络
Slmf (t)
图:
方型16QAM , Pav
d2 16
(4 2
8 10
4 18)
10d 2
园形16QAM
,
Pav
d2 16
[8
(2.61)2
8
(4.61)2 ]
14.03d
2
上述两结构相比,方形较好。
例8.1.2
采用256QAM正交幅度信号,载波频率为2.4GHz,信号带宽为800kHz(如
1 图),选用
如取 1 的升余弦信号,有 B 1 ,
Ts 这时有 :
2bit / s / Hz
调整码元波形,可改变16QAM的频带利用率,有:
2bit / s / Hz 4bit / s / Hz
8.1.2 数字信号的正交调幅 (QAM) 三、16QAM信号的星座图
有园形、方形两类,见图:
d
以在码距相同条件下,信号平均功率的大小来评价信号结构的优劣。上
n log2 L log2 16 4
支路比特率为: Rb 4Rp 4 400vkBaud / s 1.6Mb / s
传送的比特总速率: rb 2Rb 3.2Mb / s
(2)频带利用率:
rb
/
F
3.2Mb / s 800kHz
第八章 现代数字调制技术

ak
2TS
t k ) sin c t
(cos (sin
ak
2TS
ak
2TS 2TS
t sin k ) cos c t t sin k ) sin c t
ak
2TS
t cos k cos
ak
ak 1
k 0或
S MSK (t ) cos k cos I k cos
四、结论
由于OQPSK信号也可以看作是由同相支路和正交支路 的2PSK信号的叠加,所以OQPSK信号的功率谱与QPSK 信号的功率谱形状相同。
7
如果采用相干解调方式,理论上OQPSK信号的误码性 能与相干解调的QPSK相同。但是,频带受限的OQPSK 信号包络起伏比频带受限的QPSK信号小,经限幅放大 后频谱展宽的少,所以OQPSK的性能优于QPSK。在实 际中,OQPSK比QPSK应用更广泛。
首先介绍几种恒包络调制,包括偏移四相相移键控 (OQPSK)、 π/4四相相移键控( π/4 -QPSK)、最小 频移键控(MSK)和高斯型最小频移键控(GMSK); 然后介绍正交幅度调制(QAM),它是一种不恒定包络 调制。
在介绍了这几种单载波调制后,再引入多载波调制, 着重介绍其中的正交频分复用(OFDM)。 本章将介绍一种特殊的带宽调制技术----扩频调制,它 的载波采用宽带的伪噪声(PN)序列,它是用扩频频谱的 方法来换取信噪比的系统。
1
8.1 引言
第6章已介绍几种基本数字调制技术的调制和解调原理。 随着数字通信的迅速发展,各种数字调制方式也在不断 地改进和发展,现代通信系统中出现了很多性能良好的 数字调制技术。
本章主要介绍目前实际通信系统中常使用的几种现代 数字调制技术。 按照某一时刻是否只使用单一的频率的正弦载波,调 制分为单载波调制和多载波调制。 按照已调信号的包络是否保持不变,单载波又分为恒 定包络调制分为和不恒定包络调制。 ASK 、 FSK 、 PSK 都 属 于 单 载 波 调 制 , 其 中 FSK 和 PSK信号的幅度是不变的,属于恒包络调制。 2
数字调制

用载波信号的某些离散状态表征所传送的信息
01 定义
03 分类 05 06 影响因素
数字调制是现代通信的重要方法,它与模拟调制相比有许多优点。数字调制具有更好的抗干扰性能,更强的 抗信道损耗,以及更好的安全性;数字传输系统中可以使用差错控制技术,支持复杂信号条件和处理技术,如信 源编码、加密技术以及均衡等。
技术指标
不同的调制方式,其调制特性是不同的,因此,在选择数字调制方式时,需要用一些技术指标来描述调制的 特性,如功率效率、带宽效率、误码率等。
功率效率 图1功率效率定义为:在接收机输入特定的误码概率下(如10)条件下,每比特信号能量与噪声功率谱密度之 比。其功率效率表示如图1所示: 式中:Eb为每比特信号的能量;N0为噪声功能率谱密度。 功率效率描述了在低功率的情况下一种调制技术保持数字信息信号正确传送的能力。 带宽效率 图2带宽效率定义为:在给定带宽内每赫兹数据率吞吐量的值。设R是每秒数据率,单位是比特,B是已调信 号占用的带宽,则带宽效率可表示如图2所示: 带宽效率描述了调制方案在有限的带宽内传输数据的能力。一般来说,数据传输速率的提高意味着降低了每 个数字信号的脉冲宽度。
分类
数字调制可以分为线性调制和非线性调制两大类。在线性调制技术中,传输信号的幅度随调制信号的变化而 线性地变化。线性调制技术有较高的带宽效率,所以非常适用于在有限频带内要求容纳更多用户的无线通信系统。
方法
常见的数字调制方法如: ASK ——幅移键控调制,把二进制符号0和1分别用不同的幅度来表示。 FSK ——频移键控调制,即用不同的频率来表示不同的符号。如2KHz表示0,3KHz表示1。 PSK——相移键控调制,通过二进制符号0和1来判断信号前后相位。如1时用π相位,0时用0相位。 GFSK——高斯频移键控,在调制之前通过一个高斯低通滤波器来限制信号的频谱宽度。 GMSK ——高斯滤波最小频移键控,GSM系统所用调制技术。 QAM——正交幅度调制。 DPSK——差分相移键控调制。 mQAM——多电平正交调幅 mPSK——多相相移键控 TCM——格编码调制
数字调制系统

数字信号在传输过程中可能会受到各种干扰和噪声的影响,导致信号失真或误码。因此,在传输过程 中需要进行适当的信号处理和纠错编码,以保证信号的可靠传输。
数字信号的接收
接收端在接收到信号后,需要进行解调和解码操作,以获取原始的数字信息。在接收过程中,还需要 进行必要的信号质量评估和误码检测,以确保信号的准确性和可靠性。
数字信号的生成
数字信号的生成通常由数字信号发生器完成,它能够根据需要产生各种数字信 号。这些信号可以是二进制、八进制、十六进制等不同进制形式的信号。
数字信号的编码
在数字信号的生成过程中,为了提高信号的抗干扰能力和传输效率,通常需要 对数字信号进行编码。常见的编码方式有曼彻斯特编码、差分曼彻斯特编码等。
现代数字调制系统
随着技术的发展,现代数字调制系统如16QAM、64QAM和256QAM等高阶调制方式 逐渐成为主流,能够实现高速数据传输。
未来发展趋势
未来数字调制系统将朝着更高阶的调制方式、更高的频谱利用率和更强的抗干扰能力方 向发展,以满足不断增长的数据传输需求。
02
数字调制系统的基本原 理
调制解调的基本概念
信道编码与解码技术
总结词
信道编码与解码技术是数字调制系统中用于 提高传输可靠性的关键技术。
详细描述
信道编码通过在信息位中添加冗余位,使得 在接收端能够检测和纠正传输过程中可能出 现的错误。常见信道编码技术包括线性分组 码、循环码、卷积码等。解码技术则是与编 码相对应的过程,用于从接收信号中提取原 始信息位。解码算法的选择应根据编码方式 和具体应用场景而定。
04
数字调制系统的性能优 化
调制方式的优化选择
总结词
调制方式的选择对于数字调制系统的性 能至关重要,合适的调制方式能够提高 系统的传输效率和可靠性。
第章数字调制技术-(PDF)

现代移动通信系统2.数字调制技术Modern Mobile Communication现代移动通信系统2-1-1现代移动通信系统现代移动通信系统第二章数字调制技术2-1-2现代移动通信系统本节讲述的主要内容2.1 数字调制技术基础2.2 线性调制技术2.3 恒包络调制技术2.4 线性和恒包络相结合的调制技术2-1-3现代移动通信系统2.1 数字调制技术基础⏹调制的概念:对信号源的信息进行处理,使其变为适合传输形式的过程。
⏹调制的目的:使所传送的信息能更好地适应于信道特性,以达到最有效和最可靠的传输。
⏹移动通信系统的调制技术包括用于第一代移动通信系统的模拟调制技术(FM)和用于现今及未来系统的数字调制技术。
2-1-4现代移动通信系统一、移动通信对数字调制的要求⏹移动通信对数字调制技术的要求:①抗干扰性能要强,如采用恒包络角调制方式以抗严重的多径衰落影响;②要尽可能地提高频谱利用率;③占用频带要窄,带外辐射要小;④在占用频带宽的情况下,单位频谱所容纳的用户数要尽可能多;⑤同频复用的距离小;⑥具有良好的误码性能;⑦能提供较高的传输速率,使用方便,成本低。
2-1-5现代移动通信系统二、数字调制的性能指标⏹数字调制的性能常用功率效率(Power Efficiency )和带宽效率(Spectral Efficiency )来衡量。
功率效率反映调制技术在低功率情况下保持数字信号正确传送的能力,可表述成在接收机端特定的误码概率下,每比特的信号能量与噪声功率谱密度之比:⏹带宽效率描述了调制方案在有限的带宽内容纳数据的能力,它反映了对分配的带宽是如何有效利用的,可表述成在给定带宽内每赫兹数据速率的值:p ηB η0bp E N η=bps/Hz B RBη=B ηpη2-1-6现代移动通信系统二、数字调制的性能指标⏹带宽效率有一个基本的上限,由香农定理:⏹可见在一个任意小的错误概率下,最大的带宽效率受限于信道内的噪声,从而可推导出最大可能的为:2log (1)SC B N=+B M A X η2log (1)BMAXC SB Nη==+2-1-7现代移动通信系统三、目前所使用的主要调制方式⏹目前所使用的主要调制方式有线性调制技术:BPSK 、QPSK 、OQPSK π/4DQPSK等调制恒包络调制技术:BFSK 、MSK 、GMSK 调制 “线性”和“恒包络”相结合的调制技术:QAM 调制 扩频调制技术:直接序列扩频、跳频 编码调制相结合技术:TCM 调制 多载波技术:OFDM 调制2-1-8CPMBFSK(二进制频移键控)MFSK (多进制频移键控)FSK (频移键控)QAM ASK(幅移键控)(正交幅度调制)MQAM (星座调制)非恒定包络OQPSK(参差QPSK )л/4QPSKDQPSK (差分QPSK )QPSK(正交四相相移键控)DPSK (差分二进制相移键控)BPSK (二进制相移键控)PSK (相移键控)(连续相位调制)MSK (最小频移键控)GMSK (高斯成型MSK )TFM (平滑调频)恒定包络数字调制现代移动通信系统所谓调制,就是按调制信号(基带信号)的变化规率去改变载波某些参数的过程。
通信原理教程基本的数字调制系统课件

01
频谱效率
频谱效率是指在单位频谱资源上所能传输的信息量,数字调制系统的频谱效率越高,频带利用率就越高。
02
调制方式的灵活性
数字调制系统应具备多种调制方式,以满足不同传输需求和信道条件下的使用。
频带利用率分析
05
CHAPTER
数字调制系统的应用与发展
无线通信
数字调制系统广泛应用于无线通信领域,如移动通信、卫星通信和无线局域网等。
多径干扰是无线通信中常见的问题,数字调制系统应具有较强的抗多径干扰能力,以保证信号的稳定传输。
抗突发干扰能力
突发干扰是指短暂的、强烈的干扰信号,数字调制系统应具有较强的抗突发干扰能力,以应对突发性的干扰。
抗干扰性能分析
03
频带利用率与抗干扰性能的平衡
在提高频带利用率的同时,需要考虑抗干扰性能的保持,以实现更好的通信效果。
数字调制系统的研究热点问题
06
CHAPTER
实验与课程设计
01
02
04
实验目的与要求
掌握基本的数字调制系统原理。
学会使用调制解调器进行信号调制和解调。
分析不同调制方式的性能特点和应用场景。
培养学生对通信系统的实际操作和问题解决能力。
03
准备必要的实验设备和软件,如信号发生器、调制解调器、示波器等。
课程简介
掌握基本的数字调制系统的基本原理和技术
了解数字调制系统的性能指标和评估方法
熟悉数字调制系统的实际应用和系统设计
课程目标
02
CHAPTER
数字调制系统基础
将低频信号转换为高频载波信号的过程,以便传输。
调制
调频、调相、调幅等。
调制的分类
实现信号的传输、提高信号的抗干扰能力、实现多路复用等。
《数字调制》课件

数字调制技术有效地减少了传输中 的误码率,提高了信息传输的可靠 性。
数字调制的挑战
频谱效率
数字调制技术需要更宽的 频带来传输相同的信息量, 对频谱资源的需求较大。
复杂性
部分数字调制方式的实现 较复杂,在工程实践中需 要解决复杂的算法和硬件 设计问题。
多径传播
数字调制受到多径传播等 信道特性的影响,需要采 取调制技术来抵消传播中 的失真。
3 PSK
4 QAM
将数字信号的不同状态映射到不同相位 的载波信号上,常用于无线通信。
将数字信号的多个位组合映射到不同幅 度和相位的载波信号上,常用于高速数 据传输。
数字调制的优点
1
灵活性高
2
数字调制可以根据需要灵活改变调
制方式和参数,适应不同的通信要
求。3Biblioteka 抗干扰能力强数字调制技术在传输过程中较好地 抵抗了信道噪声和干扰信号。
数字调制的未来发展趋势
5G通信技术
数字调制将在5G通信技术中 得到广泛应用,实现更高的 速率和更低的延迟。
物联网
数字调制将支持大规模的物 联网设备连接,实现智能化 和自动化的网络通信。
人工智能
数字调制与人工智能技术的 结合将推动通信系统的智能 化和自适应性。
原理
数字调制通过改变信号的 某些特性(如幅度、频率、 相位)来传输信息。
应用
数字调制广泛应用于无线 通信、数据传输、广播电 视等领域。
常用的数字调制方式
1 ASK
2 FSK
将数字信号的幅度直接映射到载波信号 上,常用于低速数据传输。
将数字信号的不同状态映射到不同频率 的载波信号上,常用于调频广播。
《数字调制》PPT课件
几种数字调制技术PPT精选文档

VF
如取 1 的升余弦信号,有 B 1 ,
Ts 这时有 :
2bit/s/Hz
调整码元波形,可改变16QAM的频带利用率,有:
2 b it/s/H z 4 b it/s/H z
8.1.2 数字信号的正交调幅 (QAM) 三、16QAM信号的星座图
有园形、方形两类,见图:
d
以在码距相同条件下,信号平均功率的大小来评价信号结构的优劣。上
图:
方 型 1 6 Q A M ,P a v 1 d 6 2(4 2 8 1 0 4 1 8 ) 1 0 d 2
园 形 1 6 Q A M ,P a v 1 d 6 2 [ 8 ( 2 .6 1 ) 2 8 ( 4 .6 1 ) 2 ] 1 4 .0 3 d 2
式中 A m 取M个幅值,有:
A m ( 2 m 1 M ) d , ( 1 m M ) , d 表 示 两 相 邻 幅 值 的 间 距 。
M 2 k , 表 示 每 个 电 平 代 表 的 比 特 位 数 。 A m 的信号星座图如下:
注:d 等于基带传输一 章中的A/2
二、码元能量
Pma
m1,2,,M,0tT
注:模拟FM的抗噪声性能大大优于AM,请注意数字调制并无此 现象,MPSK不优于MQAM(当M>4时)。
8.2 数字信号角调制的参数描述
8.2.2 PSK信号的相位参数描述
一、MPSK信号星座图
二、MPSK信号的数学表达式
Sm p(t)Reg(t)ej2(m1)/Mej0tg(t)cos0t2(M m1) g(t)cos2 M (m1)cos0tg(t)sin2 M (m1)sin0t
式中: V mA c 2A s2, mtan 1(A s/A c)
第八章 数字调制与解调

速率可以做得很高,但是频率转换时,两个振荡器的输出电压
不 一定相等,所以产生的uBFSK的相位一般不连续。
第八章 数字调制与解调
图8.2.3 BFSK 调制
第八章 数字调制与解调
3.BFSK 解调
如前所述,BF和
uB 产生的两路 BASK 信号 uBFSK1和uBASK2的叠加,因此,解
在假设 H1 的前提下,发送 Ak =1,此时uo1是正弦信号加窄带高
斯噪声n(t) 的包络,其取值x1 服从莱斯分布,而uo2是n(t)的包络,
其取值x2 服从瑞利分布。
第八章 数字调制与解调
图8.2.4 uBFSK 的包络检波和信号检测的电路框图
第八章 数字调制与解调
图8.2.5 uBFSK 的包络检波和信号检测的信号波形
脉冲,实现零阶保持采样;η 为检测门限。采样得到uo 的取值x,
如果x>η,则判 决Ak=1;如果x <η,则判决Ak=0。
第八章 数字调制与解调
图8.1.4 uBASK 的包络检波和信号检测
第八章 数字调制与解调
第八章 数字调制与解调
第八章 数字调制与解调
图8.1.5 uBASK 的包络检波中的p(x|H1)、p(x|H0)和判决概率
二进制数字基带信号作为调制信号,对载波实现振幅调
制,已调波用两种不同的振幅 体现调制信号信息,称为二进制
振幅键控(BASK)调制,其逆过程称为 BASK 解调。
第八章 数字调制与解调
1.BASK 信号
二进制数字基带信号可以表示为
其中,Ak 可以是1或0,代表码元取值;g(t)代表单位脉冲波形,为
了研究方便,这里设 其为矩形脉冲,幅度为1,持续时间为
第八章 数字调制系统 习题解答

Rb = RB8 log 2 8 = 200 × 3 = 600(b / s)
传信率不变的二进制ASK系统
R B 2 = Rb = 600( B) B = 2 R B 2 = 2 × 600 = 1200( Hz )
• 8.8 已知数字信号{an}=1011010,分别以下列 两种情况画出二相PSK、DPSK及相对码{b n}的 波形(假定起始参考码元为1): (1)码元速率为1200波特,载波频率为 1200Hz; (2)码元速率为1200波特,载波频率为 2400Hz; (3)码元速率为1200波特,载波频率为1800Hz。 • 题意分析:画2PSK、2DPSK的波形是学生应 题意分析: 、 的波形是学生应 掌握的基本功, 掌握的基本功,画波形时要分清码元速率和 fc 一个码元周期包含 个载波周期 载波频率的对应关系,一定按要求画出波形。 载波频率的对应关系,一定按要求画出波形。
1 绝对码
0
1
1
0
1
0
t
初始电平
相对码
1
0
0
1 0
0
0
1
1
t
t
载波
2PSK
t
2DPSK
t
(3) RB=1200B,fc=1800Hz fc/RB=1.5,即一个码元周期画1.5个载波周期。
1 绝对码
0
1
1
0
1
0
t
初始电平
相对码
1
0
0
1 0
0
0
1
1
t
t
载波
2PSK
t
2DPSK
t
第八章 数字调制系统 习题解答
• 8.1已知载波频率为fc,基带信号s(t)是码元周期为T的 单极性不归零随机信号,若fc=2/T,采用2ASK调制, 求已调信号带宽。 • 解: R = 1
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Baud / s / Hz bps HZ
8.1 数字信号的幅度调制
8.1.2 数字信号的正交调幅 (QAM)
一、QAM原理与表达式
对正交的两信号:coswt和sinwt同时进行调制,而后相加。见下图
j 0 t j o t S ( t ) R e A ( t ) e R e ( A jA ) g ( t ) e 表达式一: m s c Ac g ( t ) cos 0 t As g ( t ) sin 0 t
三、多电平QAM实现方案(MQAM)_方形星座时
对于电平数M有如下 M L 关系,即M可开平方,如:M=16、64 等,这时可采用平衡结构方案(见下图),即相当于两路PAM信号 的调制与解调。对于16QAM, L=4 。
1) 发端
M 22 n , 2n bit
L 2n , n bit
S m (t ) g c (t ) cos 0 t g s (t ) sin 0 t
rb / F
3.2Mb / s 4b / s / Hz 800kHz
五、QAM的优势
16PAM、16PSK、16QAM星座图比较
与MPAM、MPSK相比,MQAM对 二维信号空间的利用更充分。
五、QAM的优势(续)
各种方形或十字形QAM星座图
Q
在频带受限的信道 中,倾向于采用多进 制调制(M>2); 方形或十字形MQAM 在功率和误码率之间 有较好的折衷; 方形或十字形MQAM 可以等效地用两路 MPAM的方式实现。
8.4 相移键控(PSK)信号分析及应用
8.4.1 PSK信号载波恢复中的相位模糊问题
一、BPSK信号的相位模糊
2 (m 1) S BPSK (t ) g (t ) cos 0t M g (t ) cos 0t (M 2; m 1, 2)
BPSK与DSB一样, 不能采用包络检波,而采用相关解调,这须在接收 端恢复载波,方案见下图。
2bit / s / Hz 4bit / s / Hz
例8.1.2
采用256QAM正交幅度信号,载波频率为2.4GHz,信号双边带宽为 800kHz(如图),选用 1的升余弦信号,求最高传送速率和频带利用率.
解:(1)求比特速率, 已知F=800kHz, =1,M=256,有
求得支路码元速率: R p 400kBaud / s 支路电平数为L(等于支路码元个数),每一电平表示的比特数为:
Vm
0
m
As
Ac
码元宽度
二、QAM信号的星座图
QAM的星座 图不同,实现 方案和性能也 不同。 在M和最小 距离相同的条 件下,可以有 多种星座图。
例:8 QAM星座图
二、QAM信号的星座图(续)
1)QAM信号结构的优劣比较
16QAM有园形、方形两类,见图:
d
假设信号点等概率出现,在最小距离相同条件下,以信号平均功率的大 小来评价信号结构的优劣,则: 2
方型16QAM , Pav d (4 2 8 10 4 18) 10d 2 16
d2 园形16QAM , Pav [8 (2.61) 2 8 (4.61)2 ] 14.03d 2 16
上述两结构相比,方形较好。
二、QAM信号的星座图(续)
2)QAM星座图的格雷码映射
1 取信号双边带,有: F 2 B 2 800kHz T 1 得: T 400kHz
L M 256 16
n log 2 L log 2 16 4
支路比特率为: Rb 4 R p 4 400vkBaud / s 1.6 Mb / s 传送的比特总速率: rb 2 Rb 3.2 Mb / s (2)频带利用率:
图中FSK为相位连续时的情况。 注:模拟FM的抗噪声性能大大优于AM,请注意数字调制并无此 现象,MPSK不优于MQAM(当M>4时)。
8.2 数字信号角调制的参数描述
8.2.2 PSK信号的相位参数描述
一、MPSK信号星座图
二、MPSK信号的数学表达式
m 1 j0t j 2 ( m 1) / M S mp (t ) Re g ( t ) e e g ( t ) cos t 2 0 M g (t ) cos m cos 0t g (t ) sin m sin 0t
8.4.2 四相差分相移键控(QDPSK) 一、MPSK的调制与解调
MPSK可以表示为更一般的形式,如下:
S mp (t ) g (t ) cos 0 t m g (t ) cos m cos 0 t g (t ) sin m sin 0 t I (t ) cos 0 t Q (t ) sin 0 t , m 1 2 0 m M
例 8.1.1 基带信号的频带利用率:
2 B 1 R 2 log 2 M b b 1 B
p
Rp
Baud / s / Hz bps HZ
MPAM信号的频带利用率:
F 2 B R 1 p p F 1 R log 2 M b b 1 F
8.1 数字信号的幅度调制
8.1.1 多电平幅度调制 (MPAM) 一、信号时间函数表达式
数字基带信号:
s (t )
k
A g (t kT )
m s
则一个码元时间内的MPAM信号:
j0t Sma (t ) Re A g ( t ) e m Am g (t ) cos 0t
二、二进制差分相移键控BDPSK_调制器
方法:在调相前,先将数据进行差分编码,而后再进行移相,称之为相 对移相。称未进行差分编码的移相为绝对移相。 原理:利用差分码的逻辑特性,使相位模糊对解调输出无影响!(见基 带传输一章:差分编码) "0" 相/ " " 相 均不引起解码输 ak bk bk 1 bk bk 1 出 ak 变化! "0" 相 " " 相
式中 Am 取M个幅值,对应不同的基带码型,可以是单极性或双极 性的。对于双极性信号,有:
Am (2m 1 M )d , (1 m M )
d 表示两相邻幅值的间距。 M 2k , 表示每个电平代表的比特位数。
注:d 等于基带传输一章中的A/2
单极性与双极性信号,以及与基带的对应关系:
0 T
fi 2 (t )dt 1,
i 1, 2,
0t T 0t T
0
f1 (t ) f 2 (t )dt 0,
f1 (t )、f 2 (t )彼此正交,且具有单位能量,称之为坐标基函数。 S m1和S m 2为坐标上的投影值。 于是信号可由二维相位平面上的信号矢量来表示: S m S m1 , S m 2 ( s cos m , s sin m )
可将前式改写成:
Smp (t ) g (t ) cos m cos 0t g (t ) sin m sin 0t
g
2
T
cos m
2
g
g (t ) cos 0t
g
2
sin m
2
g
g (t ) sin 0t
Sm1 f1 (t ) S m 2 f 2 (t )
R 1 s 2Ts 2
1 4Tb Rs
带通信号为双边带传输,有 : VF 2 B Rs r 则频带利用率为 : b 4bit / s / Hz VF 如取
1 的升余弦信号,有 B Rs ,这时有 : 2bit / s / Hz
调整码元波形,可改变16QAM的频带利用率,有:
0
0 1 0 -1 0
0
100.e-3 100.e-3
1
0
Sink 3 200.e-3 200.e-3 Time in Seconds
0
1
300.e-3 300.e-3
1
0
400.e-3 400.e-3
1
1
500.e-3 500.e-3
2ASK(单极性)
4PAM(双极性)
4ASK(单极性)
二、信号星座图
g (t ) cos 0t
g (t )
cos 0t
本地 载波
相关解调要求本地载波有准确的相位,而接收机采用的各种载波恢 复,方案,都会产生相位模糊,这是无法克服的机制问题(关于载波 恢复的原理详见教材,将在同步一章中讲述)。
一、BPSK信号的相位模糊(续)
如载波相移180度(即倒相),则解调输出数码1 变0,0变1 ! 此即称之为相位模糊问题!
三、多电平QAM实现方案(MQAM)_方形星座时(续) 2) 收端
三 个 判 决 门 限 ,
4
3
2
确定4个 电平:
1
四、QAM信号的带宽与频带利用率
16QAM 频带利用率估算 输入速率 rb
串~并变换后 rb / 2 ,二~四变换后 Rs rb / 4 ,得码元宽度:Ts 如取 0 ,基带的奈奎斯特带宽为 B
g c ( t ) cos 0 t g s ( t ) sin 0 t
一、QAM原理与表达式(续)
表达式二:又可以表示为包络形式
j m j0t Sm (t ) Re V e g ( t ) e m Vm g (t ) cos( 0t m )
式中: Vm Ac2 As2 , m tan 1 ( As / Ac ) 对于多电平信号,这时 Vm 和 m 都会跳变,会有如下波: