6.4_相移键控PSK_09
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BASK= 2/TB (Hz)
2PSK信号的功率
PPSK=A 2/2 (W)
2FSK信号的功率
PFSK=A 2/2 (W)
2ASK信号的功率
PASK=A 2/4 (W)
2020/7/29
通信系统原理-6
5
2PSK信号的解调
相干解调
x(t)
BPF1
输出信号
cos1t
V1= A + nI， “1”码 A + nI “0”码
通信系统原理
北京交通大学 电子信息工程学院
通信工程教研室 郭宇春
2020/7/29
通信系统原理-6
1
Chap.6 数字信号频带传输
1. 数字调制概述 2. 幅移键控2ASK 3. 频移键控2FSK 4. 相移键控2PSK 5. 多元数字调制 6. 现代数字调制方式
2020/7/29
通信系统原理-6
2020/7/29
通信系统原理-6
19
信号信道敏感性
相同信号、信道条件
ASK最佳门限随信号功率变化,不方便 FSK两个抽样值比较，不需设置判决门限 PSK门限为0,与信号功率无关 DPSK差分相干解调不需要提取相干载波,比较适用
于信道不稳定系统
2020/7/29
通信系统原理-6
20
例题
某ASK传输系统，传送等先验概率的二元数字 信号序列。已知码元宽度Tb 100μs，信道输出端 白噪声功率谱密度为 n0 1.338 10 5 W / Hz （单边）。
2020/7/29
fc = RB
fc = 1.5RB
一个码元周期内的波形 延续前一码元周期波形，
不是整数个载波周期
通信系统原理-6
1 码与0码之间反相
4
2PSK信号的功率谱
2PSK信号的有效带宽
BPSK=2/TB (Hz)
2FSK信号的有效带宽
BFSK= 2f + 2/TB (Hz)
2ASK信号的有效带宽
00
cp(t)
e(t)
0
0
2020/7/29
c(t)
d(t)
LPF
பைடு நூலகம்抽样判决 e(t)
b(t)
11
cp(t)
位同步
0
码元宽度 Ts 与载波周期TC 满足一定
关系时
若TS = kTc ，则判决规则为
0 0 d (kTs ) 0 1
若TS = (k + 0.5)Tc ，则判决规则为
0 1 d (kTs ) 0 0
非相干2FSK：中、低 速数据传输
2020/7/29
通信系统原理-6
17
有效性
2020/7/29
通信系统原理-6
18
可靠性
类似信噪比
相同制式
相干解调优于非相干解调 近似公式 x >>1
e x2 erfc(x)
x
不同制式
给定
Pe,PSK< Pe,FSK< Pe,ASK
给定Pe
的3dB差别
LPF1
V1 SDR
T
V1>Vbo “1”码
V1<Vbo “0”码
判决：最佳阈值电平
Vbo为零电平，与信号
电平无关
2020/7/29
通信系统原理-6
6
2PSK信号相干解调误码性能
误码率为
Pe
1 erfc( 2
A2
2 2
)
1 2
erfc(
)
A：信号幅度 2= n0BBPF = 2n0RB
2020/7/29
错误判决概率Pe 1 Pc 1 1 2Peb 2Pe2b 2Peb 1 Peb
若Peb很小 Pe 2Peb
2020/7/29
通信系统原理-6
16
小结
二元调制方式
信号特征 调制解调方法 误码性能
性能比较
有效性 可靠性 信号信道敏感性
目前应用较多的二元 数字调制方式
相干2DPSK：高速数 据传输
2
6.4 相移键控2PSK
1. 产生方法 2. 信号波形与功率谱 3. 解调方法 4. 误码性能分析 5. A方式与B方式 6. 相位模糊 7. 差分相移键控 DPSK
2020/7/29
通信系统原理-6
3
2PSK信号产生及波形
直接调相法 键控法(相位选择法)
信号波形
1 -- 0 相 0 -- 相
通信系统原理-6
7
相位的选择： A 与B方式
A 方式
０相 相
B 方式
/2 相 /2 相
/2 相
相
０相
1101
1101
/2 相
2020/7/29
通信系统原理-6
8
2PSK的载波同步
PSK功率谱中 没有离散载频 分量
不能利用窄带 滤波器提取载 波
非线性变换产 生离散载频分 量
平方环
Costas环
1 10
通信系统原理-6
15
DPSK误码性能
差分相干解调
Pe
1
e
A2 2 2
2
1 e 2
相干解调
Pe erfc
A2
2 2
erfc
2PSK, 正确判决概率Pcb 1 Peb
DPSK 正确判决概率Pc
Pc2b
Pe2b
1 Peb
2 Pe2b 1 2Peb 2Pe2b
当前比特与前1比特都正确，都错误
bk 2PSK调制
相对码bk : “1变0不变” bk-1 bk=ak⊕bk-1
设bk-1初始值为1， 第一个码元内信号的初
Ts
k: 0 1
ak
1
bk
0
相可任意假设。
bk-1
1
234 0 11 010
001
cosωct
初始相位 0 相 1变0不变
2020/7/29
2DPSK(ak) 2PSK(bk)
0: 0 相; 1: 相
通信系统原理fc-6= 1.5RB
2PSK(bk) 2DPSK(ak)
56 00 00 00
11
相位差的选择： A与B方式
A 方式
=０相 = 相
B 方式
= /2 相 = /2 相
相
０相
/2 相
/2 相
2020/7/29
通信系统原理-6
12
DPSK信号解调: 相干解调
a(t) BPF
c(t)
d(t)
LPF
抽样判决 bk
e(t)
ak
载波同步
位同步
b(t)
cp(t)
2PSK解调
TS
bk-1
码反变换
a(t)
0
0
1
1
0
b(t)
c(t)
d(t)
cp(t)
e(t), bk
0
0
1
0
0
bk-1
0
0
0
0
1
0
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ak
0 通信系统0原理-6
1
1
0
13
DPSK信号解调: 相干解调
2020/7/29
通信系统原理-6
9
倒现象（相位模糊）
相位模糊
锁相环恢复载波信号 与接收载波的相位差 可能是0相，也可能是 相
反相（倒）时，
V1>Vbo “1”码 V1<Vbo “0”码
实际 “0”码
“1”码
解决办法：DPSK 绝对码 相对码
2020/7/29
通信系统原理-6
10
DPSK
产生
ak
a(t) BPF
c(t)
d(t)
LPF
抽样判决 bk
e(t)
ak
载波同步
位同步
b(t)
cp(t)
2PSK解调
TS
bk-1
码反变换
相位模糊 不会影响 接收端的 判决
{bn} {an}
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通信系统原理-6
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DPSK信号解调: 差分相干解调
a(t) BPF
Ts
a(t) b(t)
c(t) d(t)
2PSK信号的功率
PPSK=A 2/2 (W)
2FSK信号的功率
PFSK=A 2/2 (W)
2ASK信号的功率
PASK=A 2/4 (W)
2020/7/29
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5
2PSK信号的解调
相干解调
x(t)
BPF1
输出信号
cos1t
V1= A + nI， “1”码 A + nI “0”码
通信系统原理
北京交通大学 电子信息工程学院
通信工程教研室 郭宇春
2020/7/29
通信系统原理-6
1
Chap.6 数字信号频带传输
1. 数字调制概述 2. 幅移键控2ASK 3. 频移键控2FSK 4. 相移键控2PSK 5. 多元数字调制 6. 现代数字调制方式
2020/7/29
通信系统原理-6
2020/7/29
通信系统原理-6
19
信号信道敏感性
相同信号、信道条件
ASK最佳门限随信号功率变化,不方便 FSK两个抽样值比较，不需设置判决门限 PSK门限为0,与信号功率无关 DPSK差分相干解调不需要提取相干载波,比较适用
于信道不稳定系统
2020/7/29
通信系统原理-6
20
例题
某ASK传输系统，传送等先验概率的二元数字 信号序列。已知码元宽度Tb 100μs，信道输出端 白噪声功率谱密度为 n0 1.338 10 5 W / Hz （单边）。
2020/7/29
fc = RB
fc = 1.5RB
一个码元周期内的波形 延续前一码元周期波形，
不是整数个载波周期
通信系统原理-6
1 码与0码之间反相
4
2PSK信号的功率谱
2PSK信号的有效带宽
BPSK=2/TB (Hz)
2FSK信号的有效带宽
BFSK= 2f + 2/TB (Hz)
2ASK信号的有效带宽
00
cp(t)
e(t)
0
0
2020/7/29
c(t)
d(t)
LPF
பைடு நூலகம்抽样判决 e(t)
b(t)
11
cp(t)
位同步
0
码元宽度 Ts 与载波周期TC 满足一定
关系时
若TS = kTc ，则判决规则为
0 0 d (kTs ) 0 1
若TS = (k + 0.5)Tc ，则判决规则为
0 1 d (kTs ) 0 0
非相干2FSK：中、低 速数据传输
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17
有效性
2020/7/29
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18
可靠性
类似信噪比
相同制式
相干解调优于非相干解调 近似公式 x >>1
e x2 erfc(x)
x
不同制式
给定
Pe,PSK< Pe,FSK< Pe,ASK
给定Pe
的3dB差别
LPF1
V1 SDR
T
V1>Vbo “1”码
V1<Vbo “0”码
判决：最佳阈值电平
Vbo为零电平，与信号
电平无关
2020/7/29
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6
2PSK信号相干解调误码性能
误码率为
Pe
1 erfc( 2
A2
2 2
)
1 2
erfc(
)
A：信号幅度 2= n0BBPF = 2n0RB
2020/7/29
错误判决概率Pe 1 Pc 1 1 2Peb 2Pe2b 2Peb 1 Peb
若Peb很小 Pe 2Peb
2020/7/29
通信系统原理-6
16
小结
二元调制方式
信号特征 调制解调方法 误码性能
性能比较
有效性 可靠性 信号信道敏感性
目前应用较多的二元 数字调制方式
相干2DPSK：高速数 据传输
2
6.4 相移键控2PSK
1. 产生方法 2. 信号波形与功率谱 3. 解调方法 4. 误码性能分析 5. A方式与B方式 6. 相位模糊 7. 差分相移键控 DPSK
2020/7/29
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3
2PSK信号产生及波形
直接调相法 键控法(相位选择法)
信号波形
1 -- 0 相 0 -- 相
通信系统原理-6
7
相位的选择： A 与B方式
A 方式
０相 相
B 方式
/2 相 /2 相
/2 相
相
０相
1101
1101
/2 相
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8
2PSK的载波同步
PSK功率谱中 没有离散载频 分量
不能利用窄带 滤波器提取载 波
非线性变换产 生离散载频分 量
平方环
Costas环
1 10
通信系统原理-6
15
DPSK误码性能
差分相干解调
Pe
1
e
A2 2 2
2
1 e 2
相干解调
Pe erfc
A2
2 2
erfc
2PSK, 正确判决概率Pcb 1 Peb
DPSK 正确判决概率Pc
Pc2b
Pe2b
1 Peb
2 Pe2b 1 2Peb 2Pe2b
当前比特与前1比特都正确，都错误
bk 2PSK调制
相对码bk : “1变0不变” bk-1 bk=ak⊕bk-1
设bk-1初始值为1， 第一个码元内信号的初
Ts
k: 0 1
ak
1
bk
0
相可任意假设。
bk-1
1
234 0 11 010
001
cosωct
初始相位 0 相 1变0不变
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2DPSK(ak) 2PSK(bk)
0: 0 相; 1: 相
通信系统原理fc-6= 1.5RB
2PSK(bk) 2DPSK(ak)
56 00 00 00
11
相位差的选择： A与B方式
A 方式
=０相 = 相
B 方式
= /2 相 = /2 相
相
０相
/2 相
/2 相
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12
DPSK信号解调: 相干解调
a(t) BPF
c(t)
d(t)
LPF
抽样判决 bk
e(t)
ak
载波同步
位同步
b(t)
cp(t)
2PSK解调
TS
bk-1
码反变换
a(t)
0
0
1
1
0
b(t)
c(t)
d(t)
cp(t)
e(t), bk
0
0
1
0
0
bk-1
0
0
0
0
1
0
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ak
0 通信系统0原理-6
1
1
0
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DPSK信号解调: 相干解调
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9
倒现象（相位模糊）
相位模糊
锁相环恢复载波信号 与接收载波的相位差 可能是0相，也可能是 相
反相（倒）时，
V1>Vbo “1”码 V1<Vbo “0”码
实际 “0”码
“1”码
解决办法：DPSK 绝对码 相对码
2020/7/29
通信系统原理-6
10
DPSK
产生
ak
a(t) BPF
c(t)
d(t)
LPF
抽样判决 bk
e(t)
ak
载波同步
位同步
b(t)
cp(t)
2PSK解调
TS
bk-1
码反变换
相位模糊 不会影响 接收端的 判决
{bn} {an}
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14
DPSK信号解调: 差分相干解调
a(t) BPF
Ts
a(t) b(t)
c(t) d(t)