6.3 多进制数字调制系统
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6.3 多进制数字调制系统
多进制数字调制是利用多进制数字基带信号去调 制载波的振幅、频率或相位。
一、多进制调制的优点：
（1）在相同的码元传输速率（传码率）下，多 进制数字调制系统的信息传输速率（传信率）显然 比二进制数字调制系统的高。
（2）在相同的信息速率下，多进制的码元传输 速率比二进制的低，故多进制信号的码元宽度比二 进制宽，其码元的能量就要大一些，并能减小信道 特性引起的码间干扰的影响。
相干解调的情况下，MASK的误码率信为号：功率
p (1 1 )erfc( 3 r)1/2
e
L
L2 1
r
p s
2
n
噪声功率
2020/4/13
海南大学 信息学院
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6.3 多进制数字调制系统
三、多进制数字频率调制的原理
Fra Baidu bibliotek
1、多进制数字频率调制是二进制数字频率键控
方式的直接推广，它用M个载频表示多进制的M个
za (t)
A cos(ct
k ) cosct
A 2
cos(2ct
k )
A 2
cosk
zb (t)
A cos(ct
k
)( sin
ct)
A 2
sin(
2ct
k
)
A 2
sin
k
φk
cosφk sinφk
π/4
+
+
3π/4
-
+
5π/4
-
-
7π/4
+
-
输出
a
b
1
1
0
1
0
0
1
0
2020/4/13
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270°
QDPSK可以先进行码变换，然后加上QPSK 的产生方法即可。码变换的逻辑关系见P167。
2020/4/13
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6.3 多进制数字调制系统
3．QPSK的解调
2020/4/13
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6.3 多进制数字调制系统
调相法产生 QPSK的矢量图
01
b(1) 11
a(0)
a(1)
（2）相位选择法 00 b(0) 10
2020/4/13
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6.3 多进制数字调制系统
（3）四相相对移相调制信号QDPSK的产生
QDPSK的相位编码
ab
Δφ
00
0°
10
90°
11
180°
01
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6.3 多进制数字调制系统
4、MPSK系统的抗噪声性能（P172） 5、振幅相位联合键控（APK）系统（P173）
作业：P185 6-1, 6-2, 6-3(1)、(2) 6-4, 6-5, 6-16
2020/4/13
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每个四进制码元又被称为双比特码元
ab
A方式
B方式
00
0°
225°
10
90°
315°
11
180° 45°
01
270° 135°
2020/4/13
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6.3 多进制数字调制系统
QPSK信号的矢量图
10
11
00
参考相位
01
A方式
01
11
参考相位
00
10
B方式
n
0
bn
1
M 1
概率为P1 概率为P2 ,
概率为PM
且P1 P2 PM 1
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2、传输带宽 MASK信号可以分解成若干个2ASK信号相加， 所以在相同的码元宽度Ts下，其带宽与2ASK信号 的带宽相同为2/Ts。 但需要注意的是，M进制的码元速率要高，如 在4ASK中，其码元速率为 log2 4=2，为2ASK的2倍， 即4ASK的码元宽度实际上为2ASK的2倍，所以其 带宽为2ASK的一半。
多相调制也有绝对移相和相对（差分）移相两种
。多相制中使用最广泛的是四相制和八相制，四相
制记为4PSK或QPSK。
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6.3 多进制数字调制系统
2．四相绝对移相调制（QPSK） QPSK利用载波的四种不同相位来表征数字信息， 每一载波相位代表2比特信息 。
6.3 多进制数字调制系统
3、MFSK系统的抗噪声性能（P162）
四、多进制数字相位调制的原理 1、多进制数字相位调制是用载波的M个相位
（或相位差）表示多进制的M个状态。
e0
(t
)
g(t nTs ) cos(ct k )
k
Acos(ct k ) a cosct b sin ct
式中，k 为受调相位，可以有M 种取值。
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6.3 多进制数字调制系统
但在相同的噪声下，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。
二、多进制数字振幅调制的原理
1、多进制数字振幅调制又称为多电平调制。
对于M电平调制，其表示式为：
e0
(t)
bn g(t nTs ) cosct
状态。
e0 (t) Acos[ct (i 1)t]
i 1,2 M
2、传输带宽 MFSK的功率谱密度可看成多个2FSK的功率谱 密度相加。其带宽为:
B fM fL f
fM为最高选用频率，fL为最低选用频率，Δf 为 单个码元信号的带宽。
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结论：实际上比二进制的带宽窄，有效性高。
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3、MASK系统的抗噪声性能
设基带码元的振幅为±d，±3d，…，±（L-1 ）d，相邻电平的振幅为2d，经调制、解调后，到 达抽样判决器之前的可能电平为±d,±3d,…,±（ L-1）d。这时，判决门限应选在 0，±2d，±4d， …，±(L-2)d。
cos t c
输出
π/2
+
× sin ct
设串/并转换器将输入的二进制序列依次分为 两个并行的双极性序列a、b，通过两个平衡调制 器分别对同相载波和正交载波进行二相调制，然 后相加，便得到四相移相信号QPSK。
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（1）调相法产生QPSK信号
e0 (t) Acos(ct k ) a cosct bsin ct
a
×
输入 串/并变换 b
多进制数字调制是利用多进制数字基带信号去调 制载波的振幅、频率或相位。
一、多进制调制的优点：
（1）在相同的码元传输速率（传码率）下，多 进制数字调制系统的信息传输速率（传信率）显然 比二进制数字调制系统的高。
（2）在相同的信息速率下，多进制的码元传输 速率比二进制的低，故多进制信号的码元宽度比二 进制宽，其码元的能量就要大一些，并能减小信道 特性引起的码间干扰的影响。
相干解调的情况下，MASK的误码率信为号：功率
p (1 1 )erfc( 3 r)1/2
e
L
L2 1
r
p s
2
n
噪声功率
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三、多进制数字频率调制的原理
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1、多进制数字频率调制是二进制数字频率键控
方式的直接推广，它用M个载频表示多进制的M个
za (t)
A cos(ct
k ) cosct
A 2
cos(2ct
k )
A 2
cosk
zb (t)
A cos(ct
k
)( sin
ct)
A 2
sin(
2ct
k
)
A 2
sin
k
φk
cosφk sinφk
π/4
+
+
3π/4
-
+
5π/4
-
-
7π/4
+
-
输出
a
b
1
1
0
1
0
0
1
0
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QDPSK可以先进行码变换，然后加上QPSK 的产生方法即可。码变换的逻辑关系见P167。
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3．QPSK的解调
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调相法产生 QPSK的矢量图
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（2）相位选择法 00 b(0) 10
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（3）四相相对移相调制信号QDPSK的产生
QDPSK的相位编码
ab
Δφ
00
0°
10
90°
11
180°
01
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4、MPSK系统的抗噪声性能（P172） 5、振幅相位联合键控（APK）系统（P173）
作业：P185 6-1, 6-2, 6-3(1)、(2) 6-4, 6-5, 6-16
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每个四进制码元又被称为双比特码元
ab
A方式
B方式
00
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225°
10
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315°
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180° 45°
01
270° 135°
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QPSK信号的矢量图
10
11
00
参考相位
01
A方式
01
11
参考相位
00
10
B方式
n
0
bn
1
M 1
概率为P1 概率为P2 ,
概率为PM
且P1 P2 PM 1
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2、传输带宽 MASK信号可以分解成若干个2ASK信号相加， 所以在相同的码元宽度Ts下，其带宽与2ASK信号 的带宽相同为2/Ts。 但需要注意的是，M进制的码元速率要高，如 在4ASK中，其码元速率为 log2 4=2，为2ASK的2倍， 即4ASK的码元宽度实际上为2ASK的2倍，所以其 带宽为2ASK的一半。
多相调制也有绝对移相和相对（差分）移相两种
。多相制中使用最广泛的是四相制和八相制，四相
制记为4PSK或QPSK。
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2．四相绝对移相调制（QPSK） QPSK利用载波的四种不同相位来表征数字信息， 每一载波相位代表2比特信息 。
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3、MFSK系统的抗噪声性能（P162）
四、多进制数字相位调制的原理 1、多进制数字相位调制是用载波的M个相位
（或相位差）表示多进制的M个状态。
e0
(t
)
g(t nTs ) cos(ct k )
k
Acos(ct k ) a cosct b sin ct
式中，k 为受调相位，可以有M 种取值。
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但在相同的噪声下，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。
二、多进制数字振幅调制的原理
1、多进制数字振幅调制又称为多电平调制。
对于M电平调制，其表示式为：
e0
(t)
bn g(t nTs ) cosct
状态。
e0 (t) Acos[ct (i 1)t]
i 1,2 M
2、传输带宽 MFSK的功率谱密度可看成多个2FSK的功率谱 密度相加。其带宽为:
B fM fL f
fM为最高选用频率，fL为最低选用频率，Δf 为 单个码元信号的带宽。
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结论：实际上比二进制的带宽窄，有效性高。
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3、MASK系统的抗噪声性能
设基带码元的振幅为±d，±3d，…，±（L-1 ）d，相邻电平的振幅为2d，经调制、解调后，到 达抽样判决器之前的可能电平为±d,±3d,…,±（ L-1）d。这时，判决门限应选在 0，±2d，±4d， …，±(L-2)d。
cos t c
输出
π/2
+
× sin ct
设串/并转换器将输入的二进制序列依次分为 两个并行的双极性序列a、b，通过两个平衡调制 器分别对同相载波和正交载波进行二相调制，然 后相加，便得到四相移相信号QPSK。
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（1）调相法产生QPSK信号
e0 (t) Acos(ct k ) a cosct bsin ct
a
×
输入 串/并变换 b