射频调制第三章数字调制精.ppt

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1、射频调制第三章数字调制第1页，本讲稿共27页3.3.1 3.3.1 二元信号与多元信号二元信号与多元信号二元信号二元信号 取取“0 0”或或“1 1”，或或 取取“1 1”或或“+1+1”信息量信息量 比特比特参数：参数：比特时间间隔比特时间间隔 Tb符号间隔符号间隔 （波形间隔）（波形间隔）Ts相同相同第2页，本讲稿共27页信息量信息量比特比特 多元多元信号信号 取多个离散电平取多个离散电平(例如例如4电平电平）4电平信号形成方法电平信号形成方法比特间隔比特间隔 Tb 符号间隔符号间隔 Ts 不相同不相同优点：优点：在相同比特率下，基带调制信号的带宽减小一倍在相同比特率下，基带调制信号的带宽

2、减小一倍已调波的带宽缩小一倍已调波的带宽缩小一倍调制的调制的频谱效率高频谱效率高第3页，本讲稿共27页3.3.2 基函数基函数富里叶级数的富里叶级数的基函数基函数：一个有限持续时间信号一个有限持续时间信号 x(t)展开成富里叶级数展开成富里叶级数（）重要特点：重要特点：富里叶级数的基函数富里叶级数的基函数正交正交，对于任何，对于任何 ，有，有：第4页，本讲稿共27页用用正交基函数正交基函数的线性组合来表示的线性组合来表示已调信号已调信号其中其中 满足满足正交正交：mn N 称作称作“维维”或或 AASK信号信号或或FSK信号信号一维一维二维二维基函数基函数理解为已调信号载波理解为已调信号载波问

3、题：问题：为什么要正交？为什么要正交？第5页，本讲稿共27页3.3.3 信号星座图信号星座图通常一个已调信号可以表示成二个正交基函数的线性组合：通常一个已调信号可以表示成二个正交基函数的线性组合：二个正交的基函数组成一个二个正交的基函数组成一个2维维的座标的座标平面平面 把把 看成为看成为2 2 维正交座标系中维正交座标系中一个点一个点 把把所有可被允许所有可被允许取的点取的点 标在这个标在这个2 2维座标系统中维座标系统中 构构成成星星座座图图或或问题：问题：星座图星座图的用途？的用途？或或A 1维维第6页，本讲稿共27页星座图星座图基带信号调制后的位置基带信号调制后的位置信号点间的距离越大

4、，误判概率越小信号点间的距离越大，误判概率越小判决边界判决边界AC/2判决边界判决边界基带信号或已调波基带信号或已调波受干扰受干扰AC/2判决困难判决困难误码率高误码率高判决边界判决边界第7页，本讲稿共27页3.3.4 相关检测器相关检测器解调解调从已调波中提取基带信号从已调波中提取基带信号解调过程解调过程最大最大似然估计似然估计过程：将接收到的信号与可能过程：将接收到的信号与可能发射的信号波形发射的信号波形比较比较，判定最，判定最“像像”的一个。的一个。方法：方法：相乘相乘 由于载波正交由于载波正交 积分积分（在一个符号周期内）（在一个符号周期内）由于是数字信号由于是数字信号 判决、判决、清

5、零清零（符号结束时）（符号结束时）由于是数字信号由于是数字信号第8页，本讲稿共27页FSK 信号相关接收机信号相关接收机积分器实际上积分器实际上也是低通滤波器也是低通滤波器滤除滤除相乘后的高频相乘后的高频累加累加相乘后的基带信号相乘后的基带信号条件：两个基函数（载波）条件：两个基函数（载波）正交正交第9页，本讲稿共27页3.3.5 相干相干解调与解调与非相干非相干解调解调FSK 非相干解调非相干解调相关接收机相关接收机采用最大似然估计采用最大似然估计称为称为相干相干解调解调相干解调相干解调关键关键要求得到与载波信号同频同相的参考信号要求得到与载波信号同频同相的参考信号接收效果接收效果最佳最佳非

6、相干非相干解调解调不需要严格同步的参考信号不需要严格同步的参考信号第10页，本讲稿共27页3.4 二元数字调制二元数字调制二元二元 用两种波形用两种波形表示表示 数字信号数字信号“0”和和“1”BASKBPSKBFSK讨论内容：讨论内容：表达式与波形表达式与波形 频谱与带宽频谱与带宽 星座图星座图 实现方法实现方法 解调方法解调方法 误码率误码率第11页，本讲稿共27页3.4.1 BPSK用载波的用载波的两个相位两个相位代表代表“0 0”和和“1 1”宽度为宽度为Tb，幅度为，幅度为1的的矩形脉冲矩形脉冲，代表，代表“0”、“1”星座图：星座图：一维一维表达式：表达式：0tTb 调制实现方法：

7、调制实现方法：第12页，本讲稿共27页波形波形特点：两信号相乘特点：两信号相乘 已调波等幅已调波等幅频谱频谱时域时域两信号相乘两信号相乘频域频域基带信号线性搬移基带信号线性搬移时域波形时域波形基带信号基带信号0频谱频谱BPSK带宽：基带信号的两倍带宽：基带信号的两倍第13页，本讲稿共27页BPSK的错误概率：的错误概率：()在一比特内的信号功率在一比特内的信号功率白噪声功率谱密度白噪声功率谱密度信噪比越大信噪比越大误码率越小误码率越小解调方法解调方法相干解调相干解调 0tTb 第14页，本讲稿共27页3.4.2 BFSK表达式：表达式：可取（可取（0，Ac）或（）或（Ac，0）波形：波形：对频

8、偏对频偏 的要求？的要求？基函数在基函数在 0，Tb 上上应正交应正交即：即：满足正交的满足正交的最小频率间隔最小频率间隔为为 或或第15页，本讲稿共27页BFSK星座图星座图BFSK的的带宽带宽采用采用卡尔逊卡尔逊公式公式，带宽近似等于带宽近似等于其中其中 ，所以，所以，BFSK带宽为：带宽为：在在正交正交情况下，有情况下，有第16页，本讲稿共27页BFSK实现方法实现方法BFSK相干解调相干解调BFSK非相干非相干解调解调第17页，本讲稿共27页BFSK误码率误码率BPSK误码率为：误码率为：BFSK的的比特能量比特能量为为 与与BPSK相同相同BFSK误码率为：误码率为：（为噪声功率谱）

9、为噪声功率谱）结论：与结论：与BPSK相比，能量相同，相比，能量相同，BFSK损失信噪比损失信噪比3dB。第18页，本讲稿共27页3.5 正交调制正交调制特点：特点：2 2 维调制维调制两个基函数是两个基函数是正交正交 多元调制多元调制在一个符号时间间隔在一个符号时间间隔Ts中传输多个比特中传输多个比特 表达式：表达式：（0tT）其中其中 和和 为为+1+1或或 1 1，分别代表数据，分别代表数据“1 1”和和“0 0”星座图星座图 k=1,3,5,7；0tTs QPSK又可表示为：又可表示为：QPSK4相相调制调制基带调制信号基带调制信号4电平电平每个符号中含每个符号中含2比特信息比特信息第

10、19页，本讲稿共27页二进制信号变换为二进制信号变换为4电平信号的方法电平信号的方法数据流串并变换数据流串并变换时钟时钟CLK同基带信号比特率同基带信号比特率比特比特时间间隔时间间隔符号符号时间间隔时间间隔符号符号时间间隔时间间隔变换后符号时间间隔变换后符号时间间隔 变大一倍，符号率降低一倍变大一倍，符号率降低一倍得到得到I、Q两路基带信号两路基带信号第20页，本讲稿共27页QPSK波形波形I、Q组合组合 00、01、10、11 4电平电平用载波用载波4相位代表基带相位代表基带4电平电平第21页，本讲稿共27页QPSK实现方法实现方法QPSK的的相干解调相干解调第22页，本讲稿共27页QPSK

11、 与与BPSK相比，其性能有那些改善相比，其性能有那些改善？频带频带 在在相同的比特率相同的比特率条件下，由于条件下，由于QPSK 的的符号率符号率 比比BPSK低一倍，所以低一倍，所以QPSK的的频带宽度频带宽度小一半小一半。BPSKQPSK 误码率误码率 从星座图看从星座图看两点间的距离两点间的距离QPSK小小2AC 从解调时积分时间看从解调时积分时间看QPSK的符号时间的符号时间Ts 长长结论：结论：QPSK与与BPSK的误码率相同的误码率相同信号功率信号功率相同时相同时哪个的误码率高？哪个的误码率高？,第23页，本讲稿共27页3.5.2 OQPSKQPSK缺点：缺点：相位突变厉害相位突

12、变厉害 功率放大器的非线性功率放大器的非线性 容易引起容易引起频谱再生频谱再生改进：改进：减少相位突变减少相位突变OQPSK（1，1）（1，1）相位突变相位突变180度度（0，0）第24页，本讲稿共27页OQPSK调制方框图调制方框图特点：特点：其中一支路数据流，其中一支路数据流，在时间上滞后半个符号周期在时间上滞后半个符号周期 ，即一个比特间隔即一个比特间隔则：则：IQ基带信号的两个数据基带信号的两个数据不会同时不会同时发生发生 或或的跳变的跳变结果：结果：调制后信号的最大相位瞬时突变为调制后信号的最大相位瞬时突变为 第25页，本讲稿共27页数字调制小结：数字调制小结：大多采用多元正交调制大

13、多采用多元正交调制 典型的是典型的是QPSK多元多元在相同的比特率下降低了符号率，缩小已调波频带在相同的比特率下降低了符号率，缩小已调波频带正交正交 相同载频相同载频 相干解调、最大似然估计（利用正交特性）相干解调、最大似然估计（利用正交特性）发射时信号在发射时信号在同一同一 处叠加处叠加频谱重叠频谱重叠相乘、积分、相乘、积分、判决、清零判决、清零模拟模拟DSB相干解调相干解调（相乘、低通）（相乘、低通）第26页，本讲稿共27页 调制性能的优劣标准调制性能的优劣标准频谱效率频谱效率已调波带宽不要太宽已调波带宽不要太宽多元多元降低符号率降低符号率缩小带宽缩小带宽正交、同一载频正交、同一载频 功率效率功率效率应保持已调波包络恒定应保持已调波包络恒定已调波的相位突变应小已调波的相位突变应小QPSK OQPSK误码率误码率调制解调技术的发展就是为了调制解调技术的发展就是为了改善调制信号质量改善调制信号质量提高通信质量提高通信质量第27页，本讲稿共27页