通常采用多进制数字调制系统

数字信号频带传输多进制调制多进制数字调制系统二进制数字调制系统是数字通信系统最基本的方式，具有较好的抗干扰能力。由于二进制数字调制系统频带利用率较低，使其在实际应用中受到一些限制。在信道频带受限时为了提高频带利用率，通常采用多进制数字调制系统。其代价是增加信号功率和实现上的复杂性。由信息传输速率Rb、码元传输速率RB和进制数M之间的关系可知，在信息传输速率不变的情况下，通过增加进制数M，可以降低码元传输速率，从而减小信号带宽，节约频带资源，提高系统频带利用率。由关系式2()logbBRRBM可以看出，在码元传输速率不变的情况下，通过增加进制数M，可以增大信息传输速率，从而在相同的带宽中传输更多的信息量。在多进制数字调制中，每个符号时间间隔0≤t≤Ts，可能发送的符号有M种，分别为s1(t)：s2(t)，…，sM(t)。在实际应用中，通常取M=2N，N为大于1的正整数。与二进制数字调制系统相类似，若用多进制数字基带信号去调制载波的振幅、频率或相位，则可相应地产生多进制数字振幅调制、多进制数字频率调制和多进制数字相位调制。下面分别介绍三种多进制数字调制系统的原理。1MASKMASK多进制数字振幅调制又称多电平调制，它是二进制数字振幅键控方式的推广。M进制数字振幅调制信号的载波幅度有M种取值，在每个符号时间间隔Ts内发送M个幅度中的一种幅度的载波信号。M进制数字振幅调制信号可表示为M进制数字基带信号与正弦载波相乘的形式。四进制数字振幅调制信号的时间波形OTBtA2A3A2301M进制数字振幅调制系统的误码率Pe性能曲线10－110－210－310－410－510－605101520r/dBPe12530当M取不同值时，M进制数字振幅调制系统总的误码率Pe与信噪比r关系曲线如图所示。由此图可以看出，为了得到相同的误码率Pe，所需的信噪比随M增加而增大。例如，四电平系统比二电平系统信噪比需要增加约5倍。2MFSK2多进制数字频率调制系统输入串/并变换…M逻辑电路f1门电路121f2门电路相加器…M2fM门电路信道抽样判决器输出逻辑电路检波器带通f1检波器带通f2…检波器带通fM接收滤波器12MSBffT=-+多进制数字频率调制信号的带宽近似为MFSK信号具有较宽的频带，因而它的信道频带利用率不高。多进制数字频率调制一般在调制速率不高的场合应用3MPSKMPSKMPSK信号使用M种不同的相位来对应M进制基带数字信号的状态。2PSK、4PSK和8PSK相位配置图如图所示。多相调制信号的产生在MPSK系统中，进制数M的增加，会使相位之间的相位差2π/M减小，导致多相调制系统的可靠性降低。因此在MPSK系统中，M的取值不能太大。在实际的数字通信系统中，最常用的是4PSK和8PSK。08PSK4PSK2PSK功率谱密度/dB－60－40－20f－fc12Ts1Ts32Ts2Ts图6－４14进值数字相位调制信号功率谱2PSK、4PSK和8PSK信号的单边功率谱。可以看出，M越大，功率谱主瓣越窄，从而频带利用率越高4PSK信号可以采用正交调制的方式产生，正交调制器可以看成由两个载波正交的2PSK调制器构成。输入串/并变换载波振荡×a－移相2cosct＋×sinct输出b输入串/并变换逻辑选相电路带通滤波器输出45°135°225°315°四相载波产生器相位选择法产生4PSK在2PSK信号相干解调过程中会产生180°相位模糊。同样，对4PSK信号相干解调也会产生相位模糊问题，并且是0°、90°、180°和270°四个相位模糊。因此，在实际中更实用的是四相相对移相调制，即4DPSK方式。4DPSK信号的产生与解调4DPSK信号是利用前后码元之间的相对相位变化来表示数字信息。若以前一双比特码元相位作为参考，Δφn为当前双比特码元与前一双比特码元初相差，则信息编码与载波相位变化关系如表6－5所示。4DPSK信号产生原理图如图6－45所示。图中，串/并变换器将输入的二进制序列分为速率减半的两个并行序列a和b，再通过差分编码器将其编为四进制差分码，然后用绝对调相的调制方式实现4DPSK信号。双比特码元载波下相位(φn)ab0０1１0１1００°９０°１８０°２７０°4.6.多进制绝对数字相位调制利用载波的多种（）来表示数字信息，而多进制相对（差分）移相则是利用载波的多种（）来表示数字信息。由于绝对移相中仍然存在（）的问题，实际通信中大多采用（）方式。不同相位不同相位差相位模糊相对移相调制4.7．四相绝对移相调制利用载波的（）相位来表征数字信息。由于每一种载波相位代表（）个二进制码元信息，故每个四进制码元又被称为（）码元。实现QPSK的调制方法与2PSK信号一样，也有（）和（）。四种不同2双比特调相法相位选择法4.8．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（）、（）或（），相应地就有多进制数字（）调制、（）调制以及（）调制等三种基本方式。振幅频率相位振幅频率相位4.16．2DPSK方式是利用前后相邻两个码元载波相位的变化来表示所传送的数字信息，能够唯一确定其波形所代表的数字信息符号的是（）。A前后码元各自的相位B前后码元的相位之和C前后码元之间的相位之差D前后码元之间相位差的2倍C4．17根据CCITT建议，A类移相方式中，每个二进制码元的载波相位相对于基准相位可取值（），B方式中每个码元的载波相位相对于基准相位可取值（）。A（0，2π）B（0，π）C（±2/π）D±πBC4.18．根据CCITT建议，A类移相方式中，每个四进制码元的载波相位相对于基准相位可取值（），B方式中每个码元的载波相位相对于基准相位可取值（）。A{0、3π/4、π、7π/4}B{0、π/2、π、3π/2}C{π/4、π/2、5π/4、3π/2}D{π/4、3π/4、5π/4、7π/4}BD4.19．在相同的信息速率下，四相信号的码元长度是二相信号码元长度的（）倍，所需频带为二相信号的（）倍；在相同的码元速率下，四相系统的信息速率是二相系统的（）。A1B2C1/2D4BCB4.20．关于多电平调幅，以下说法错误的是（）。A多电平调幅MASK在原理上可以看成是通断键控（OOK）方式的推广B多电平调幅MASK在单位频带内的信息传输速率较高C多电平系统的最大信道频带利用率大于2bit/sHzD在相同的码元传输速率下，多电平调制信号的带宽大于二电平的相同D4.38．设载频为1800HZ，码元速率为1200波特，发送数字信息为011010。（1）若相位偏移Δφ=0°代表“0”、Δφ=180°代表“1”，试画其2DPSK信号波形；（2）又若Δφ=270°代表“0”、Δφ=90°代表“1”，则该2DPSK信号的波形又如何？4.38．设载频为1800HZ，码元速率为1200波特，发送数字信息为011010。（1）若相位偏移Δφ=0°代表“0”、Δφ=180°代表“1”，试画其2DPSK信号波形；（2）又若Δφ=270°代表“0”、Δφ=90°代表“1”，则该2DPSK信号的波形又如何？5．设载频为1800HZ，码元速率为1200波特，发送数字信息为011010。（1）若相位偏移Δφ=0°代表“0”、Δφ=180°代表“1”，试画其2DPSK信号波形；（2）又若Δφ=270°代表“0”、Δφ=90°代表“1”，则该2DPSK信号的波形又如何？39.40.424.39．求传码率为200B的八进制ASK系统的带宽和信息速率。如果采用二进制ASK系统，其带宽和信息速率又为多少？4.40．八进制ASK系统，其信息速率为4800b/s。求其码元传输速率和带宽。