26-5 多进制差分相移键控
通信原理-李晓峰-课后习题讲解
线性调制和非相性调制
10
3-2 一个AM信号具有如下形式 s t 20 2 cos 3000 t 10 cos 6000 t cos 2 f c t 其中fc=105Hz (1)试确定每个频率分量的功率； (2)确定调幅指数； (3)确定边带功率、全部功率，以及边带功率与全部功 率的比。 解：（1）试确定每个频率分量的功率 s t 20 2 cos 3000 t 10 cos 6000 t cos 2 f c t
⑴ 在DSB方式中，解调增益
G 2 ，因此解调器输入信噪比
20 S 1 S 1 10 10 50 N i 2 N o 2
同时，在相干解调时， N
9 N 10 W i o 因此解调器输入端的信号功率 S 50 N 5 10 8 W i i
20 cos 2 f c t cos 2 ( f c 1500)t cos 2 ( f c 1500)t 5cos 2 ( f c 3000)t 5cos 2 ( f c 3000)t
s t
的5个频率分量及其功率为：
cos 2 ( f c 1500)t cos 2 ( f c 1500)t
s
3
4 Rs 4bit / key 2key / s 8bits / s
1-6 假定容量为4.7GB的DVห้องสมุดไป่ตู้盘可存储133min的数字 视频资料，试计算该数字音频信号的数据率(二元 符号率)是多少？ 解：数据率为
4.7 230 Bytes 8bits / Byte R 5.059Mbps 133 60 s
h(t ) cg (T t ) g (T t )
26-4 几种常用的多进制相移键控方式
几种常用的多进制相移键控方式
码元相位关系 ¾ 当码元中包含整数个载波周期时，初始相位相同的相邻码 元的波形和瞬时相位才是连续的
T
T
(a) 波形和相位连续
5
几种常用的多进制相移键控方式
¾若每个码元中的载波周期数不是整数，则即使初始相
位相同，波形和瞬时相位也可能不连续
T
T
(b) 波形和相位不连续
¾波形连续而相位不连续
¾ 优点：这种体制中相邻码元间总有相位改变、最大相移 为±135°，比QPSK的最大相移小。
16
8
ห้องสมุดไป่ตู้
几种常用的多进制相移键控方式
¾ 相位选择法
输入 串-并 信息 变换
选相电路
0
π 2
π
3π 2
四相载波 发生器
QPSK 带通 信号
9
几种常用的多进制相移键控方式
QPSK解调 -------相干解调
10
5
_《_通_信_原_理_》__国_防_科_技__大_学_电_子_科_学_与_工_程__学_院__马_东_堂_
11
01
10
00
01
11
45°
00
10
(a) 星座图之一
(b)星座图之二
15
几种常用的多进制相移键控方式
11
01
10
00
01
11
45°
00
10
¾ 当前码元的相位相对于前一码元的相位改变±45°或 ±135°。例如，若连续输入“11 11 11 11…”，则信号码 元相位为“45° 90° 45° 90° …”
通信原理国防科技大学电子科学与工程学院第四节几种常用的多进制相移键控方式第二十六讲多进制数字调制几种常用的多进制相移键控方式一正交相移键控qpsk二偏置qpsk三4相移qpsk通信原理国防科技大学电子科学与工程学院几种常用的多进制相移键控方式一正交相移键控qpskqpsk信号每个码元含有2比特的信息用ab代表这两个比特之间的关系通常都按格雷码的规律安排qpsk信号的编码90qpsk信号矢量图参考相位1101001010000111通信原理国防科技大学电子科学与工程学院当码元中包含整数个载波周期时初始相位相同的相邻码元的波形和瞬时相位才是连续的几种常用的多进制相移键控方式若每个码元中的载波周期数不是整数则即使初始相位相同波形和瞬时相位也可能不连续通信原理国防科技大学电子科学与工程学院正交调制法1111cos211111111111111二进制信息1111111111通信原理国防科技大学电子科学与工程学院变换选相电路四相载波发生器输入信息qpsk信号10几种常用的多进制相移键控方式qpsk解调相干解调通信原理国防科技大学电子科学与工程学院11几种常用的多进制相移键控方式二偏置qpskoqpskqpsk体制的缺点
通信原理第7章(樊昌信第七版)
整理知识 梳理关系 剖析难点 强化重点
归纳结论 引导主线 解惑疑点 点击考点
曹丽娜
樊昌信
编著
国防工业出版社
谢谢！
3 QPSK 解调
原理：分解为两路2PSK信号的相干解调。
x 带通 输入 滤波器 低通 x1 (t ) 滤波器 位定时 低通 滤波器 抽样 判决 抽样 判决
a
并/串 变换 输出
y (t ) cos c t
sin c t
x 载波 恢复
x2 (t )
b
存在问题：存在900的相位模糊（0, 90, 180, 270） 解决方案：采用四相相对相位调制，即QDPSK。
QPSK 特点：
01
Q 11
相位跳变：0°,± 90°,± 180° 跳变周期 2Tb 带宽 B=Rb
0
I
误码性能与BPSK相同
00
10
最大相位跳变：180°
发生在0011或0110交替时，
即双比特ab同时跳变时，信号点沿对角线移动。
21
QPSK 缺点：
最大相位跳变180°，使限带的QPSK信号包络起
744多进制差分相移键控mdpsk1基本原理?qdpsk与qpsk的关系如同2dpsk与2psk关系?4dpsk也称qdpsk?qdpsk的矢量图与qpsk的矢量图相似只是参考相位是前一码元的载波相位n??双比特码元ab载波相位naba方式b方式0?111110?10?10?1111109018027022531545135参考相位a?矢量图aba前一码元载波相位t?波形t参考相位atc?cos?也有法正交调相法和相位选择法?仅需在qpsk调制器基础上增添差分编码码变换2qdpsk调制tc?sin2??差分编码将绝对码ab
二进制差分相移键控DPSK
是an的反码,
❖
和an可表示0为 概率为P
an 1 概率为1-P
1 an 0
概率为P 概率为1-P
(7―7)
❖
在最简单也是最常用的情况下，
g(t)为单个矩形脉冲。2FSK信号的波形
如图7-6（a）所示，该波形可分解为图
（b）和图（c）所示的波形。
❖
s2FS2K (Ft)SK信ss12号((tt))还 A可Acco以oss22表 示ff12tt为
s2PSK(t)=±cosωct
(7―15)
当数字信号的传输速率Rs=1/Ts与载波频率间有整
数倍关系时，2PSK信号的典型波形如图7―11所示。
1
0
0
1
A
0 t
－A
Ts
图7―11 2PSK信号典型波形
❖ 7.3.2 2PSK调制的频域特性
❖
将式（7―13）所示的2PSK信号
与式（7―4）所示的2ASK信号相比较，
7―13（a）所示的平方环电路，另一种 是图7―13（b）所示的科斯塔斯 （Costas）环电路。
❖
在以上两种锁相环中，设压控振
荡器VCO输出载波与调制载波之间的相
x(t) 带 通 滤波器
平方
锁相环 环路 滤波器
VCO
÷2
载波 (a) 平 方 环
低通 滤波器
cos(ct＋)
x(t)
90°
VCO
环路 ud 滤 波 器
❖ 7.3.3 2PSK调制器
❖
2PSK调制器可以采用相乘器，也
可以采用相位选择器，如图7―12所示。
二 进 制基 带 信 号
双极性
(单 极 性 NRZ)
基于GNURadio的MPSK通信系统的实现及性能分析
基于GNURadio的MPSK通信系统的实现及性能分析李婷【摘要】数字通信系统中广泛采用MPSK(多进制相移键控)调制,因此分析MPSK 通信系统性能是研究不同业务类型的通信系统性能的基础.首先分析?MPSK调制、解调原理及通信系统的基本结构,用软件无线电工具GNURadio及其硬件平台USRP设计并实现?简单的MPSK通信系统.在此系统基础上,对MPSK通信系统的信噪比、误码率、码元传输速率进行分析,然后对系统中的编解码器、同步等模块对系统性能的影响展开分析.【期刊名称】《齐齐哈尔大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2018(034)006【总页数】6页(P7-12)【关键词】MPSK;GNURadio;系统性能;软件无线电【作者】李婷【作者单位】福州理工学院工学院,福州 350500【正文语种】中文【中图分类】TP39;TN76数字系统具有很强的抗干扰能力和很高的信号传输质量，且中继时无噪声积累。
同时，数字系统具有保密性高、可直接与计算机通信、其设备具有更好的集成度和智能处理能力、以及易于差错控制等优势。
因此，绝大多数的现代通信系统采用数字信号对信息进行传输，这样的通信系统也叫做数字通信系统。
为了能够将数字基带信号以特定的频率、满足不同通信系统需求，就要将其进行调制，即数字调制。
数字通信系统的调制方式多样，其中MPSK（多进制相移键控）因其频谱利用率高、抗干扰性强而被较多采用的一种调制方式，同时MPSK调制原理简单，易于用电路实现也是其能够成为某些通信系统的一种主要调制方式的原因。
MPSK，多进制相移键控就是用表示实际意义的数字基带符号（0和1的组合）来对载波起始（初始）相位进行调制的一种数字调制技术。
一个MPSK信号码元可以表示为式中，A为常数；θk为载波受数字基带调制的一组间隔均匀的相位，它可以写为通常 M取2的某次幂，即M = 2k，k 为正整数。
可以将MPSK信号码元表示式展开写成式中，，。
多进制相移键控 (2)
多进制相移键控引言多进制相移键控（Multi-Base Phase Shift Keying）是一种调制技术，常用于数字通信中。
它允许将数字信息通过改变信号的相位来传输，以提高带宽的利用率和抗干扰性能。
在本文中，我们将介绍多进制相移键控的原理、优势以及实际应用。
我们还将探讨多进制相移键控与其他调制技术的比较，并讨论其在现代通信系统中的用途。
原理多进制相移键控的原理是利用不同进制的相位来表示不同的数字信息。
常见的进制包括二进制（BPSK）、四进制（QPSK）和八进制（OQPSK）。
以二进制相移键控（BPSK）为例，其中包含两个相位：0度和180度。
在每个符号时间内，发送端根据二进制输入信号选择相位来发送相应的数字“0”或“1”。
接收端通过不同的相位来解码接收到的信号，判断出发送端传输的二进制信息。
QPSK和OQPSK则分别采用四进制和八进制的相位表示更多的数字信息。
它们通过将相位分成不同的扇区来表示不同的数字。
优势多进制相移键控相对于其他调制技术具有许多优势，包括：1.带宽利用率高：多进制相移键控可以使用相同的频率载波来传输更多的数字信息，因此可以提高带宽的利用率。
2.抗干扰性能好：多进制相移键控可以通过增加相位的数量来提高抗干扰性能。
相位的改变相对于幅度的改变更不容易受到传输信道中的干扰影响。
3.传输速率高：多进制相移键控可以在相同的时间内传输更多的数字信息，因此可以提高传输速率。
这在需要高速数据传输的应用场景中非常有用。
实际应用多进制相移键控在现代通信系统中有广泛的应用，包括：1.无线通信：多进制相移键控可以在无线通信系统中用于传输数字数据。
它在蜂窝网络、卫星通信和无线传感器网络等领域中被广泛采用。
2.数字广播：多进制相移键控可以用于数字广播系统中，以实现高质量的音频和视频传输。
它在数字电视和数字广播领域中得到了应用。
3.光纤通信：多进制相移键控还可以在光纤通信系统中使用。
它可以提供高速、高容量的数据传输，适用于需要大量带宽的应用，如云计算和高清视频流媒体服务。
QPSK,OQPSK,MSK
输入
串 /并 变换
45
逻辑选相电路
带通 滤波器
输出
135
225
315
四相载波发生器
4 四相差分相移键控（DQPSK）（续）
DQPSK信号的解调
相干解调（极性比较法） 这里码变换器的功能恰好与发送端的相反，它需要将判 决器输出的相对码恢复成绝对码。
平衡 调制器
低通 滤波器
抽样 判决
码元 形成
φ ＝ π 相 →“ 0 ” φ ＝ 0 相 →“ 1 ”
码反变换 1 1
0
1
0
a(t) b(t) c(t) d(t) cp(t) e(t) f(t)
-a a
bk 1 1 0 0 1 0 ak 0 0 1 0 1 1
2 二进制差分相移键控（DPSK）（续）
差分相干解调（相位比较法）
c
Ts
已调2DPSK信号 BPF a b
ak bk bk 1
4 四相相移键控（QPSK）
多进制数字调制的概念、特点
用多进制数字基带信号去调制载波的振幅、频率和相 位，称为多进制数字调制。分为多进制数字振幅调制、 多进制数字频率调制以及多进制数字相位调制三种基本 方式。 多进制数字调制系统的特点 在相同的码元传输速率下（此时多元频带调制信号占 用与二元信号相等带宽 ，多进制数字调制系统的信息 传输速率高于二进制数字调制系统,因此提高了信道带 宽利用率。 在相同的信息传输速率下，多进制数字调制系统的码 元传输速率低于二进制数字调制系统 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。
cos c t
输入
串/并 变换
2
二进制差分相移键控
二进制差分相移键控(2DPSK)标签:2DPSK顶[3]分享到发表评论(0)编辑词条二进制差分相移键控常简称为二相相对调相，记作2DPSK。
它不是利用载波相位的绝对数值传送数字信息，而是用前后码元的相对载波相位值传送数字信息。
所谓相对载波相位是指本码元初相与前一码元初相之差。
假设相对载波相位值用相位偏移表示，并规定数字信息序列与之间的关系为与2PSK的波形不同，2DPSK波形的同一相位并不对应相同的数字信息符号，而前后码元的相对相位才唯一确定信息符号。
这说明解调2DPSK信号时，并不依赖于某一固定的载波相位参考值，只要前后码元的相对相位关系不破坏，则鉴别这个相位关系就可正确恢复数字信息。
这就避免了2PSK方式中的“倒π”现象发生。
单从波形上看，2DPSK与2PSK是无法分辩的，一方面，只有已知移相键控方式是绝对的还是相对的，才能正确判定原信息；另一方面，相对移相信号可以看作是把数字信息序列（绝对码）变换成相对码，然后再根据相对码进行绝对移相而形成。
绝对码和相对码是可以互相转换的，其转换关系为2DPSK信号的表达式与2PSK的形式完全相同，所不同的只是此时式中的s(t)信号表示的是差分码数字序列。
即这里。
实现相对调相的最常用方法正是基于上述讨论而建立的，如图所示。
首先对数字信号进行差分编码，即由绝对码表示变为相对码（差分码）表示，然后再进行2PSK调制（绝对调相）。
2PSK调制器可用前述的模拟法如图（a），也可用键控法如图（b）。
2DPSK信号的解调有两种解调方式，一种是差分相干解调，另一种是相干解调-码变换法。
后者又称为极性比较－码变换法。
2DPSK与2PSK信号有相同的功率谱2PSK与2DPSK系统的比较：（1）检测这两种信号时判决器均可工作在最佳门限电平（零电平）。
（2）2DPSK系统的抗噪声性能不及2PSK系统。
（4）2PSK系统存在“反向工作”问题，而2DPSK系统不存在“反向工作”问题。
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一、基本原理
MPSK相干解调时载波恢复存在M重相位模糊； MDPSK信号和MPSK信号类似，只需把MPSK信号用的参 考相位当作是前一码元的相位，把相移当作是相对于前一 码元相位的相移。 以4进制DPSK信号为例，通常记为QDPSK
3
多进制差分相移键控
采用多进制差分编码
d n = ( an + d n −1 ) mod M , ˆ n = ( d n − d n −1 ) mod M a
a 0 0 1 1
b 0 1 1 0
Δϕn
A方式 0° 270° 180° 90° B方式 225° 135° 45° 315°
5
多进制差分相移键控
¾ 码变换加相位选择法：和QPSK信号的第二种产生方法（选
择法）原理相同，只是在串/并变换后需要增加一个 “码变换 器”。 串 /并 变换 b
a 码 变换 c d
相位 选择
ϕ1 ϕ2 ϕ3 ϕ4
4相载波 产生器
带通 滤波
6
3
《通信原理》 国防科技大学电子科学与工程学院 马东堂 _____________________________
多进制差分相移键控
QDPSK解调方法： ¾ 相干解调法（极性比较法）
相乘 电路 低通 滤波 抽样 判决 c 定时 提取 逆码 变换 d 低通 滤波 抽样 判决
多进制差分相移键控
¾ 差分相干解调法
相乘 电路 -π/4 s(t) 延迟 T π/4 相乘 电路 低通 滤波 抽样 判决
12
低通 滤波
抽样 判决
定时 提取
并/串 变换
输出
6
7
-π/4 s( t )
载波 提取
a b
并 /串 变换
A(t)
π/4
相乘 电路
多进制差分相移键控
9 相干解调过程
sn ( t ) = cos(ωc t + ϕ n )
nT < t ≤ ( n + 1)T
a. 相干载波 上支路：
cos(ω c t −
π
4
)
下支路：
cos(ω c t +
π
4
)
8
4
《通信原理》 国防科技大学电子科学与工程学院 马东堂 _____________________________
《通信原理》 国防科技大学电子科学与工程学院 马东堂 _____________________________
第二十六讲 多进制数字调制
第五节 多进制差分相移键控
1
多进制差分相移键控
一、基本原理 二、产生方法 三、解调方法
2
1
《通信原理》 国防科技大学电子科学与工程学院 马东堂 _____________________________
10
5
《通信原理》 国防科技大学电子科学与工程学院 马东堂 _____________________________
多进制差分相移键控
e. 判决规则: 信号码元相位 判决器输出 c 0 1 1 0 d 0 路输出 ＋ － － ＋ ＋ ＋ － －
0° 90° 180° 270°
π
4
)=
1 π ⎤ 1 π ⎡ cos ⎢ 2ω c t + (ϕ n + )⎥ + cos(ϕ n − ) 2 4 ⎦ 2 4 ⎣
c. 低通滤波后：上支路： 1 cos(ϕ n + π )
2 4
下支路： 1 cos(ϕ n − π )
2 4
9
多进制差分相移键控
d. 判决规则 按照ϕn的取值不同，此电压可能为正，也可能为负，故 是双极性电压。在编码时规定： 二进制码元“0” → “＋1” 二进制码元“1” → “－1” 判决时，正电压判为二进制码元“0”，负电压判为“1” ，即 “＋” → 二进制码元“0” “－” → 二进制码元“1”
QDPSK调制
¾ 正交调制法
二进制 串/ 信息
并
差 分 编 码
电 平 产 生 电 平 产 生
cosωct
∑
QDPSK 信号
-sinωct
4
2
《通信原理》 国防科技大学电子科学与工程学院 马东堂 _____________________________
多进制差分相移键控
QDPSK信号编码规则
多进制差分相移键控
b. 信号和载波相乘的结果： 上支路：
cos(ω c t + ϕ n )cos(ω c t −
π
4
)=
1 π ⎤ 1 π ⎡ cos ⎢ 2ω c t + (ϕ n − ) ⎥ + cos(ϕ n + ) 2 4 ⎦ 2 4 ⎣
下支路：
cos(ω c t + ϕ n )cos(ω c t +