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1、①对应多进制(M进制M=2N),每个符号随携带最大平均信息量∴当M>2,每个符号信息量大于1bit(有效性↗)②对应多进制(M进制M=2N),要求M种物理状态表述M个符号;∴当M>2,每个符号的差别减小(可靠性↘)*采用多进制应注意:i.有必要时才采用;ii.应采用最佳传输方式;iii.尽量扩大状态之间的差别;③调制方式:MASK、MFSK、MPSK、MQAM§2.多进制数字调制一、MASK载波的幅度分为M种取值,分别代表M个符号,每一TS发送一种幅度的载波信号,频率不变;00,01,10,11其中*显然
2、,M越大,△A=∣Ai-Aj∣越小(越难分辨)(一般希望△A为均匀分布)*频谱特性与φ2ASK相同(带宽为基带信号带宽的2倍)B=2/Ts1.时域波形D/A×cos(ωt)基带信号φMASK串并变换器*信息速率不变,但是发码速率改变;∵Rb=Rnlog2M当M=2n时,Rb=nRn可见,降低了码元速率,提高了“有效性”;RbRn2.调制电路时域波形:以M种频率表示M种符号,每一T周期发送一种频率信号(调频),幅度不变;由于占用带宽较宽,过去很少应用,但是近来有所发展;例如:“兰牙技术”(Bluetooth
3、)跳频通信二.MFSK三.MPSK以M种“初相位”表示M种符号;每一T周期内一个“初相位”,频率、幅度不变;对第i个符号发送信号⊙⊙⊙⊙∴时域波形函数其中,为了提高分辨率,一般要求初相角均匀分布;如:n=2(M=4),φ0=0,则φ1=0,φ2=π/2,φ3=π,φ4=π3/2以“旋转矢量”看,如图所示1.时域波形:若n=2而,φ0=π/4,则φ1=π/4,φ2=π3/4φ3=π5/4,φ4=π7/4即:可以在单位圆上任选相位角;练习:当n=3,φ0=π/8则,φi=π/8,π3/8,π5/8,……为什么
4、这样选取?⊙⊙⊙⊙****为了便于实现调制:此表达式,类似于单边带调幅(SSB);即:利用幅度调制方法来实现相位调制;定义:而⊙⊙⊙⊙I(t)Q(t)同相分量正交分量*“旋转矢量”图可以看成IQ平面图;*因此,任意给定一组IQ数值,在IQ平面确定一个点;*该点可以理解为频率ωc载波的一种状态(幅度、相位);例如:I轴上取4个点,I=0,1/3,2/3,1分别表示四种幅度,可以代表4ASK的4个符号;若(I,Q)=则表示幅度=1,而相位=π/4的状态2.IQ平面以QPSK(即:4PSK)为例表达式其中∵而M
5、=4∴φ=(π/4,π3/4,π5/4,π7/4)相应的cosφ=,sinφ=因此an=±1,bn=±1⊙⊙⊙⊙3.调制/解调①调制电路模型串并转换电平转换电平转换×cos(ωt)基带信号φQPSK×π/2+Rb=2RS*码率变换*电平变换an→±1/√2,bn→±1/√2电路输出满足QPSK条件;anbn基带信号1011=1011串并转换an=11bn=01电平转换100110电平转换11参考相位01111000②解调电路模型(可以求解此电路的输出信号)并串转换电平判决电平判决×cos(ωt)LPF
6、φQPSK×π/2LPF假定,电路输入信号为φQPSK(t)相干解调后,分别输出∴∵为高频分量而,有低频分量因此,滤波后信号仅保留低频成分经过“判决”、并串转换,得到原始数码信号。相位选择法产生4PSK信号原理图4PSK正交调制器4PSK信号相干解调原理图①采用多进制调制的优点:相同码率(传输带宽)条件下,提高了信息速率;*300Hz~3400Hz语音信息,i.采用8k×8bit,Rb=64kbit/sii.采用QPSK调制,Rs=32kbaud/s②采用多进制调制的缺点:误码率提高;∵M↗,则各物理状态
7、差距减小;为表示物理状态的差距,在IQ平面测定“星点”间距;2PSK的最小间距QPSK的最小间距8PSK的最小间距MPSK的最小间距⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙4.MPSK的抗干扰性能8PSK信号矢量图*星座图(Constellation)可以表示MASK状态差异;2ASK4ASKQPSK*可见2ASK抗干扰性能不如QPSK;*能否更充分利用IQ空间?⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙****正交幅度调制考虑两路信号分别对cos(ωt)和sin(ωt)幅度调制,然后相加;与QPSK的区别,I和Q可以有多种取值;当I和Q
8、分别为2进制,则当I和Q分别为4进制,则四.现代数字调制技术(QAM)*16QAM的星座图I、Q分别取四种值,可在IQ平面构成16个星点;分别对应4位二进制数:1111,1110,1010,1011……*编码方式:4位二进制I1Q1I2Q2;I1,Q1确定±1;I2,Q2确定幅度则1111为右上角点,0000为左下角点,可以计算dmin=*对于16PSK,dmin=0.39⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙D4QAM=d4PSK