1、3.2 无线局域网物理层技术,微波传输技术 微波是指频率在300300000MHZ或波长1mm1m范围内的电磁波。 数字微波通信是指利用微波（射频）携带数字信息，通过天线发射出去，电磁波在空间传播。,信 源,信 源 编 码,信 道 编 码,载 波 调 制,微波信道,载 波 解 调,信 道 解 码,信 源 解 码,信 宿,噪声源,发送端基带信号,频带传输信号,收端基带信号,微波传输技术,信源提供原始的信号 信源编码把模拟信号变成数字信号 信道编码提高数字信号传输的可靠性 调制部分是为经信道编码后的符号能在适当的频段传输，如微波频段、短波频段。 接收端的解调、信道编码和信源编码等与上面一一对应，反
2、变换,扩频传输技术,扩频传输技术是一种以高频带宽和低峰值功率为特征的通信技术。 扩频传输技术是一种数字传输编码技术。 窄带传输技术中数据基带信号的频谱不做任何扩展，直接发射出去。 扩频传输技术是指用比信号带宽宽得多的频带宽度来传输信息的技术。 一般的扩频要经过三次调制和相应的解调。,扩频传输技术,直接序列（DS） 采用伪噪声码（PN）与信号相乘达到扩展信号的带宽 跳频（FH） 载波在跳频码的控制下按照某种跳频图案跳变，在接受端通过相关解跳，恢复出发送信号 跳时（TH） 伪随机码序列来开通或关断发射机。 线性调频,信息、数据与信号,信息(Information) 是人们对现实世界的事物的存在方式
3、及其运动状态的认识。 数据(Data) 运送信息的实体，是把事件的某些属性规范化后的表现形式。 信号(Signal) 是数据传输的载体，即数据的具体物理表现，如电压、电流、磁场的强度等。,信息：人对雪花和马的认识 数据：文字，二进制数，十进制数 信号：电压，光，磁场强度,模拟与数字,模拟连续 数字离散,模拟信号与数字信号,模拟信号的特点： 波动性； 持续变化； 包含无穷多个值； 在电信业已经被广泛使用超过100年。 数字信号的特点： 离散性； 跃变性； 包含有限个值 设备性能先进，较为便宜。,模拟数据 模拟数据的值是某个区间内的连续值。 模拟数据的物理信号容易实现，但不精确且容易受干扰。 数字
4、数据 数字数据的值是某个区间内的有限个离散值。 数字数据具有精确以及受扰动可以恢复的特性。,模拟数据和数字数据,模拟信道和数字信道,信道（channel） 向某一个方向传输信息的媒体。 模拟信道 是用来传输连续的模拟信号(如正弦波信号)的信道； 如果利用模拟信道传送数字数据，则必须经过数字与模拟信号之间的变换（A/D变换器）。 数字信道 是用来传输离散的数字信号(如脉冲信号)的信道。,模拟数据和数字数据都可以用模拟信号或数字信号来表示，因而也可以用其中任意一种形式传输。,2.2.4 数据传输的形式,数据通信系统的指标,数据通信系统的性能指标主要有以下几项 ： 波特率 码元的传输速率 比特率 信
5、息的传输速率 信道容量 信道能达到的最大传输能力。 误码率 数据通信系统的传输可靠性的指标,波特率和比特率,码元是承载数据的基本信号单元。 波特率（码元传输速率）：每秒传输的码元数，单位是Baud（波特） 比特率：指的是每秒传输的二进制比特数，速率的单位是 b/s，或kb/s, Mb/s, Gb/s 等。,要注意,信息的传输速率“比特/秒”与码元的传输速率“波特”在数量上有一定的关系。 一个n进制码元所包含的信息量为 I=log2n 位，所以数据传输速率的计算公式为： C=BI=Blog2n 其中 B 代表波特率； n 是一个码元表示的有效状态数； C 为比特率。 当一个码元只能表示0或1两种
6、状态时，比特率就等于波特率。,误码率,误码率：是二进制码元在信道中被传错的概率。 根据概率统计理论，此概率近似等于被传错的码元数与所传送的码元总数之比。即： Pe=Ne /N 其中： Ne为被传错的码元数；N为所传送的码元总数； Pe为误码率。 在计算机网络通信系统中，要求误码率低于10-6。 如果实际传输的不是二进制码元，需折合成二进制码元计算。,信道容量,信道容量（也称为传输带宽）： 指信道能达到的最大传输能力，即信道的最大（极限）数据传输速率。,.,信道的极限容量,任何实际的信道都不是理想的，在传输信号时会产生各种失真以及带来多种干扰。 码元传输的速率越高，或信号传输的距离越远，在信道的
7、输出端的波形的失真就越严重。,数字信号通过实际的信道,失真不严重失真严重,实际的信道 （带宽受限、有噪声、干扰和失真）,输入信号波形,输出信号波形 (失真不严重),奈奎斯特(Nyquist)准则,理想低通信道的最高码元传输速率 = 2W Baud,W 是理想低通信道的带宽，单位为赫(Hz),不能通过,能通过,0,频率(Hz),W (Hz),在任何信道中，码元传输的速率是有限的，传输速率超过此上限，就会出现严重的码间串扰的问题，使接收端对码元的识别成为不可能。 如果信道的频带越宽，也就是能过通过的信号高频分量越多，那么就可以用更高的速率传送码元而不出现干扰。,如果编码方式的码元状态数为M，就得到
8、了理想低通信道的极限信息传输速率（即信道容量）Cmax：Cmax= 2W log2M (bps)因为信道总是有噪声的，因此奈奎斯特准则给出的是理论上的上限。实际的信道所能传输的最高数据传输速率（或者最高码元速率），要明显地低于奈奎斯特准则给出上限数值。,另一种形式的奈奎斯特准则,理想带通信道的最高码元传输速率 = W Baud,W 是理想带通信道的带宽，单位为赫(Hz),不能通过,能通过,0,频率(Hz),W (Hz),不能通过,如果编码方式的码元状态数为M，就得到了理想带通信道的极限信息传输速率（即信道容量）C max：Cmax= W log2M (bps),练习：有一带宽为3 kHz的理想
9、低通信道，求其最高码元速率。若传输的为2进制码元，求其信道容量。若为8进制码元呢？,香农定理,香农(Shannon)用信息论的理论推导出了带宽受限且有高斯白噪声干扰的信道的极限、无差错的信息传输速率。 信道的极限信息传输速率 C（即传输带宽）可表达为C = W log2(1+S/N) b/s W 为信道的带宽（以 Hz 为单位）； S 为信道内所传信号的平均功率； N 为信道内部的高斯噪声功率。 S / N信噪比，常以分贝(dB)表示记为： 信噪比(dB) = 10*log10(S/N) (dB),练习：求信噪比为30分贝，带宽为4kHz 的信道的最大数据速率(信道容量)。,香农公式表明,信道
10、的带宽或信道中的信噪比越大，则信息的极限传输速率就越高。 要想提高信息的极限传输速率，或者必须设法提高传输线路的带宽，或者必须设法提高所传信号的信噪比，此外没有其他任何办法。 实际信道上能够达到的信息传输速率要比香农的极限传输速率低不少。,.,扩展频谱技术,一. 扩频技术的几种方式,扩频技术实质是在发送端将欲发送的数据信息的频带展宽到一个比原信号带宽宽的多的频带上去，接收端通过相关接收方法，再将其恢复到原来信息带宽的一种技术。, 直接序列扩展频谱（DSSS） 跳频扩展频谱（FHSS） 跳时（TH） 组合方式：FH/DSSS、TH/DSSS等。应用较多的是DSSS、FHSS和FH/DSSS。,扩
11、展频谱技术,二. 扩频技术的特点, 抗干扰能力强 干扰信号（或噪声）与扩频用伪随机（PN）码不相关，则在扩频接收机内会被扩展到很宽频带上去，使进入信号通带内的干扰信号功率大大降低，增加了解扩相关器的输出信干比（或信噪比）。 可进行多址通信 扩频通信本身是一种多址通信方式，称为扩频多址（SSMA），实际上是码分多址（CDMA）的一种。用不同的扩频码（伪随机码）可组成不同的小区网，这些小区网使用同一频段传输信号时可以作到互不干扰，甚至比频分多址（FDMA）系统的频带利用率还高。 安全保密 信息频带的扩展，使信号功率密度降低，甚至可深深地淹没在噪声中（比噪声功率小得多），如果不知道发端所使用的扩频码
12、，并用该扩频码进行同步相关检测，是无法正确接收信息的。 利用扩频伪随机（PN）码的相关特性，扩频系统具有扰多径干扰的能力。 使用ISM频段，无须向无线电管理部门申请许可。,扩展频谱技术,直接序列扩展频谱(DSSS),图6.24 直接序列扩频（DSSS）系统组成框图,一. DSSS系统组成与原理,m（t）= s（t）c（t）cos2fot,m（t）= s（t）c（t）cos2fI t,d（t）= s（t）c（t）,解扩要求接收端提供和发送端相同结构且完全同步的伪随机（PN）码序列c（t），如果接收机中的c（t）与发端c（t）相同且同步，接收信号没受到噪声和干扰的影响，即d（t）与d（t）相同，则
13、解扩后的输出信号s（t）就应和发送端的数据信号s（t）完全相同。,接收机中利用相同且同步的伪随机（PN）码序列进行解扩的接收方法，常称为相关接收方法。,直接序列扩展频谱(DSSS),一. DSSS系统组成与原理,图6.25 直接序列扩频（DSSS）系统信号波形图,直接序列扩展频谱(DSSS),一. DSSS系统组成与原理,对干扰来说，由于与伪随机码不相关，在接收端解扩时将被频谱扩展，使得落入信号频带内的干扰能量大大减小，提高了相关接收器输出信噪比，达到抗干扰目的。,图6.26 直接序列扩频（DSSS）系统信号的频谱,直接序列扩展频谱,二. DSSS系统的处理增益与干扰容限,扩频系统的处理增益就
14、定义为扩频接收机的相关器（解扩器）输出信噪比So/No与输入信噪比Si/Ni的比值，用GP表示。处理增益表明了扩频处理带来的抗干扰性能的好处。,扩频系统的干扰容限定义为系统在可靠接收条件下，所容许干扰信号功率可超过信号功率的分贝（dB）数。干扰容限反映了扩频系统可容许的极限干扰的强度，用Mn表示。,GP 是以分贝为单位的扩频处理增益；Ls是以分贝为单位的扩频系统内部损耗；（S/N）o是以分贝为单位的扩频系统可靠工作时相关器要求的最小输出信噪比。,扩频系统在抗干扰方面的好处是有代价的，那就是占用频带宽度的增大。例如，一个数据信源的输出二进制码元速率 fs 为 1M波特（码元宽度Ts为1s，频带宽
15、度Bs为1MHz）,采用 DSSS 系统进行传输。若扩频接收机正常工作时要求相关器输出最小信噪比为（S/N）o = 7dB，系统内部损耗为Ls = 3dB，为使扩频系统具有Mn = 10dB的干扰容限，则要求系统的扩频处理增益GP GP Mn + Ls +（S/N）o = 10 + 3 + 7 = 20（dB） 相当于GP = 100 倍，这就要求扩频用伪随机（PN）码的切普速率fc为100M波特，使得扩频信号的占用频带宽度（与PN码信号带宽Bc相同）提高为原来数据信号带宽Bs的100倍，即为100MHz 。,直接序列扩展频谱,三. DSSS系统的伪随机（PN）码,伪随机（PN）码在扩频系统中
16、起着非常重要的作用。尽管码的随机性越大，对信号频谱的扩展越有利，但完全随机（像白噪声那样）的扩频码是不实用的。因为通信系统的接收端需要确知发送端使用的扩频码的特性参数，并且要取得扩频码的同步，才能解扩出原来的数据信息。 伪随机（PN）码不是完全随机的，而是存在一定的规律和周期性，其码元取值分布具有一定的随机特性。 最常用的是被称为最长线性移位寄存器序列（m序列）的伪随机（PN）码，由若干级连的移位电路和一些反馈控制逻辑构成。 一个r级移位寄存器构成的m序列产生电路输出的伪随机序列具有如下主要特性：, 周期性 m序列存在一定的周期性，且周期为 N = 2r-1 个切普（Chip）码元。 均匀性
17、m序列一个周期内的“0”和“1”的数目基本相等，事实上“1”比“0”多一个。 移位相加特性 m序列和它的一个移位序列相加（模2）后得到的序列，仍然是该m序列的另一个移位序列。 游程分布特性 我们把连续取值相同的若干码元称作一个游程，一个游程中码元的数目称作该游程的长度。 在周期为N的m序列中，一个周期内的游程总数为2r-1个；其中长度为k的游程（连续k个“0”和连续k个“1”，1k r-1）占游程总数的1/2k ，且在长度为k的游程中，连“0”和连“1” 的游程各占一半；r-1个连“0”和r个连“1”的游程各有一个。 自相关特性 功率谱密度特性,直接序列扩展频谱,三. DSSS系统的伪随机（P
18、N）码,图6.27 m序列的自相关函数Rc()和功率谱密度Pc(f)示意图形,直接序列扩展频谱,三. DSSS系统的伪随机（PN）码,图6.28 由五级移位电路（r=5）构成的m序列产生电路,直接序列扩展频谱,三. DSSS系统的伪随机（PN）码,直接序列扩展频谱（DSSS）,四. 软扩频技术,软扩频技术是将输入的每k个数据信息码位用N位（Nk）的伪随机码作为输出来实现频谱的扩展，又常称作（N，k）软扩频。,图6.29 （N，k）软扩频系统实现框图,软扩频技术通常应用于数据信息速率较高的场合，其扩频处理的频谱扩展系数一般不太大（小于10），可表示为=N/k。,（N，k）软扩频信号的产生要求从2
19、N个长度为N的码组中挑选出其中的2k个来代表长度为k的信息码组。这挑选出的2k个码要有前面介绍的伪随机（PN）码的特性且码组间的距离（不相同位的数目）要大。实用中常选择一组相互正交的码组（2k个），因此有时将软扩频称为正交码扩频。,直接序列扩展频谱（DSSS）,五. DSSS系统的同步,直扩（DSSS）系统只有在完成伪随机码的同步后，才能对接收的扩频信号进行相关解扩，把扩频后的宽带信号恢复成原来未曾扩频的窄带信号，以便从中将传送的信息解调出来。 一般的同步可分为两步进行，即捕获和跟踪。捕获又称为粗同步或初始同步，捕获是对输入扩频信号的同步信息进行搜索，使收发双方用的伪随机码的相位差小于伪随机码
20、切普宽度Tc。跟踪又称为精同步，它是在捕获的基础上，使收发双方的伪随机码的相位误差进一步减少，保证收端的伪随机码的相位一直跟随接收到的信号的伪随机码的相位，在一允许的范围内变化。 跟踪与一般的数字通信系统的跟踪方法类似，关键还是在于第一步的捕获。直扩系统中初始同步方法很多，通常有滑动相关同步法和匹配滤波器同步法。,图6.30 滑动相关法实现PN码同步原理框图,直接序列扩展频谱（DSSS）,五. DSSS系统的同步,接收机在搜索同步过程中，本地伪随机码产生器以不同于发端的伪随机码码速工作，这就相当于收发用的伪随机码彼此在“滑动”。若接收机的伪随机码码速大于发射机的伪随机码码速，则接收机伪随机码滑
21、动超前于发端的伪随机码，否则滞后于发端的伪随机码。,滑动过程中，收发双方的伪随机码不重叠时，相关器输出噪声或很低的码相关旁峰值；当接收双方的伪随机码接近重合或重合时，有较大的相关主峰值输出。相关输出经包络检波，积分后输出脉冲信号，当脉冲电平超过门限电平时，表示已完成了伪随机码的初始同步。,完成捕获后，同步单元转入跟踪状态，跟踪通常采用锁相环路来完成。,扩展频谱技术,跳频扩频(FHSS),跳频扩频（FHSS）也是IEEE 802.11 无线局域网标准中建议的一种物理层实现技术。与DSSS系统不同，跳频系统的载频受伪随机码的控制，不断地、随机地发生跳变。对每一瞬时来说，跳频输出信号可能是一个窄带频
22、谱，单对整个数据发送过程来说，无疑是一个宽带的频谱。另外和 DSSS 系统不同的是， FHSS 系统并不直接传输伪随机（PN）码，而是用伪随机码来选择载波频率或信道。,一. 跳频系统组成与原理,扩展频谱技术,跳频扩频(FHSS),图6.31 跳频扩频（FHSS）系统组成框图,跳频输出信号为 m（t）= s（t）cosi t ， fif1，f2，fN,接收混频器输出为 m（t）= m（t）cos2fit ，fif1+ fI，f2+ fI，fN+ fI,1/2 s（t）cos2fI t,1/4 s（t）,一. 跳频系统组成与原理,扩展频谱技术,跳频扩频(FHSS),图6.32 跳频扩频（FHSS）
23、系统的频谱,跳频系统可根据跳频速度分为高速跳频系统、中速跳频系统和低速跳频系统。跳频速度小于100Hop/s为低速跳频系统，跳速在100Hop/s500Hop/s为中速跳频系统，跳速大于500Hop/s为高速跳频系统。,在某一时刻，跳频系统是窄带的，从整个时间看，跳频信号在整个频带内跳变，是宽带的。,二. 跳频图案,扩展频谱技术,跳频扩频(FHSS),图6.33 跳频扩频（FHSS）系统的跳频图案,通常要求跳频图案的周期要长，最好长到一次实际通信中跳频图案不重复。这就要求用于控制跳变图案的伪随机码的周期要长，即移位寄存器的级数要大，如级数r=32或64。,为了进一步提高跳变图案的保密性，有时不
24、是简单地用伪随机码去控制跳频图案，而且还要考虑采用别的措施，增强跳频图案的保密性。如加密钥，加时间变量（这样可使跳频图案随时间变化，为时变的跳频图案）等。,跳频图案的随机性要好，即由伪随机码控制频率合成器产生的频率，在选定的跳频图案中均匀出现。,三. 跳频系统中的频率合成器,扩展频谱技术,跳频扩频(FHSS),频率合成一般可分为直接式频率合成和间接式频率合成两种方式。,四. 跳频系统的同步,扩展频谱技术,跳频扩频(FHSS),跳频系统的同步包括其它通信系统中存在的码元同步、载波同步、帧同步等，但跳频系统主要是所特有的“跳频图案同步”。, 精确时钟定时法 这种方法是用高精度时钟控制收发双方的跳频
25、图案，即实时控制收发双方的频率合成器的频率的跳变。由于产生跳变频率的方法是一样的，所用的伪随机码是一样的，唯一不知道的是时间。若收发双方都保持时间一致，且通信距离已知，则可保证跳频图案的同步。 这种方法用精确的时钟减少了收发双方伪随机码相位的不确定性，因此同步快、准确性好、保密性好。, 同步字头法 将带有同步信息（如时间信息等）作为同步字头置于跳频信号的最前面，或离散地插入。收端根据同步字头的特点，可以从接收到的跳频信号中将它识别出来，作为调整本地时钟或伪随机码发生器的基础数据，从而使收发双方同步。与这种方法相配合，接收机可处于等待状态，即在某一频率上等待同步头的到来，或者对同步头频率进行扫描
26、搜索，从中提取同步头信息。这种同步方法具有同步搜索快、容易实现、同步可靠等特点。, 匹配滤波器法 匹配滤波器具有很强的信号处理能力，将其用于同步系统，会使同步系统简化，同步时间缩短，同步性能提高。用匹配滤波器同步，一般是对同步头进行匹配滤波，一旦输入的跳频信号与匹配滤波器相匹配，就表明收到了同步头，即完成了时间的同步，接收端就可从此刻启动本地频率合成器，从而完成了跳频同步。这种同步方式特别适合于快速跳频系统和突发通信系统。,扩展频谱技术,混合扩频系统,扩展频谱技术,混合扩频系统,扩展频谱技术,混合扩频系统,FH/DS混合扩频系统中，用了两个伪随机码，一个用于直扩，一个用于控制频率合成器，一般用
27、于直扩的伪随机码I的长度比用于跳频的伪随机码的长度要长，且速率高得多。接收机要正常恢复出传输信息，要求收端的两个伪随机码要分别与发端对应的伪随机码同步，这就对系统的同步提出了更高的要求，复杂程度就更高。 采用FH/DS混合扩频系统，有利于提高系统的抗干扰性能。在电子对抗领域，干扰机要有效地干扰FH/DS系统，不仅需要干扰频率能够跟上跳变频率的变化，还要求干扰电平必须超过直扩系统的干扰容限。这样就大大增加了干扰的难度，从而达到更有效地抗干扰的目的。采用FH/DS混合扩频系统后，不仅提高了系统的抗干扰能力，而且将跳频系统和直扩系统的优点集中起来，克服了单一扩频方式的不足。如直扩系统对同步的要求高，
28、“远近”效应影响大等，这些不足正好是跳频系统的优点；跳频系统在抗频率选择衰落、抗多径等方面的能力不强，直扩正好弥补了它的不足。这样，把直扩和跳频结合起来，使系统更加完善，功能更强。,数字调制技术,数字调制就是对基带数据信号进行变换，实现信号频谱的“搬移”，即把含有大量低频成分的基带信号频谱搬移到一个很高的频段上去。这种向高频的搬移在数据的发送端进行，搬移的过程称作“调制”，在称作调制器的设备中完成。在数据的接收端，有一个相反的变换被称作“解调”的过程，解调过程在称作解调器的设备中完成。,图6.4 频带传输系统结构模型,经过调制的后的信号在一个很高的频段上占有一定的带宽，由于所处频段很高，使得其
29、最高频率和最低频率的相对偏差变小（最高频率和最低频率的比值略大于1），这样的信号称为频带信号或射频信号，相应的传输系统称作频带传输系统。,数字调制技术,二值幅移键控(2ASK),图6.5 基带数据信号s（t）与2ASK信号m（t）的波形示意图,可以看出，2ASK信号可以看作二进制基带数据序列信号s（t）和一个高频载波cos2fc t 相乘的结果。即m（t）= s（t）cos2fc t （64） 其中是一个单极性基带数据序列信号。,一.2ASK信号的波形与频谱,二值幅移键控(2ASK),可以证明已调2ASK信号m（t）的功率谱密度Pm（f）可通过Ps（f）应用频移定理而获得，即有,，- f （6
30、8）,图6.6基带数据s（t）与2ASK信号m（t）的功率谱密度示意图,2ASK信号的带宽B2ASK = 2 fs （Hz），是基带数据信号s（t）带宽Bb的两倍（注意计算带宽只考虑正频率部分），称作双边带信号，相应地把这种调制称为双边带调制。,一.2ASK信号的波形与频谱,数字调制技术,二值幅移键控(2ASK),二.2ASK信号的产生与解调,图6.7 2ASK信号的产生与解调原理框图,数字调制技术,二值频移键控(2FSK),一.2FSK信号的波形与频谱,图6.8 基带数据s（t）与2FSK信号m（t）的波形示意图,二值频移键控(2FSK),一.2FSK信号的波形与频谱,图6.9 基带数据s（
31、t）与2FSK信号m（t）的功率谱密度（单边）示意图,数字调制技术,二值频移键控(2FSK),二.2FSK信号的产生与解调,图6.10 2FSK信号的产生（调制器）原理框图,数字调制技术,二值频移键控(2FSK),二.2FSK信号的产生与解调,（a） 同步（相干）解调,（b） 鉴 频 器 解 调,图6.11 2FSK信号的解调（解调器）原理框图,数字调制技术,二值相移键控(2PSK),一.2PSK信号的波形与频谱,图6.12(a) 基带数据s（t）与2PSK信号m（t）的波形,2PSK信号m（t）是双极性基带数据信号s（t）和高频载波cos2fct （图中实际是sin2fct）相乘的结果。,二
32、值相移键控(2PSK),一.2PSK信号的波形与频谱,图6.12（b）基带数据s（t）与2PSK信号m（t）的功率谱密度（双边）,数字调制技术,二值相移键控(2PSK),二.2PSK信号的产生与解调,图6.13 2PSK信号的产生与解调原理框图,数字调制技术,多值数字调制与MPSK,一. 多值数字调制原理,在M进制（设M=2K）基带传输系统中，信源输出的每K=log2M位二进制数据（Kbit信息）可用一个M进制传输符号（码）来传输。若信源数据速率仍为Rbit/s, 则传输的码元速率就是fs = R/K波特，占用频带为R/K Hz，频带利用率为Kbit/sHz。 一般说来，一个M进制系统的频带利
33、用率要比二进制系统提高log2M倍，或者可以说对于一定的信源数据速率（常称信息速率，单位bit/s），M进制系统会比二进制系统节省大约log2M倍的占用频带宽度。,多值数字调制与MPSK,一. 多值数字调制原理,图6.14 多值（M=4）数字调制的波形示意图,MASK和MFSK应用较少，MPSK应用较多。,数字调制技术,多值数字调制与MPSK,二. MPSK信号的矢量表示,（a）4PSK（QPSK）,（b） 8PSK（B方式）,图6.15 4PSK（QPSK）与8PSK信号的矢量图表示,A方式,B方式,B方式,数字调制技术,多值数字调制与MPSK,三. 4PSK（QPSK）信号的产生与解调,图
34、6.16 B方式4PSK（QPSK）调制实现框图,数字调制技术,多值数字调制与MPSK,三. 4PSK（QPSK）信号的产生与解调, 当a, b= 00 时，调制器输出信号为（617a） 当a, b= 01 时，调制器输出信号为（617b） 当a, b= 11 时，调制器输出信号为（617c） 当a, b= 10 时，调制器输出信号为（617d）,数字调制技术,多值数字调制与MPSK,三. 4PSK（QPSK）信号的产生与解调,图6.17 B方式4PSK（QPSK）解调实现框图,4PSK信号的频带宽度是四进制数据符号速率的两倍（双边带调制），或者说是串/并变换电路输出的二元码速率的两倍，而不是
35、信源输出二进制数据速率的两倍。由于二元码（或四进制码）速率比信源二进制码的速率降低了一倍，尽管是双边带调制，4PSK仍可作到1bit/sHz的频带利用率。,数字调制技术,差分相移键控2DPSK与4DPSK,2PSK和4PSK都是把基带数据信息承载在输出载波的绝对相位上。如2PSK中,基带数据信号为“1”时,输出载波相位=0；基带数据信号为“0”时,输出载波相位= 。这样的相位调制称为“绝对调相”。绝对调相时，须要求接收端的本地载波和发送端的调制载波同频率和同相位。事实上，接收端从接收PSK信号中提取本地载波，电路提取的本地载波和发送载波同频率一般没有问题，但本地载波(以2PSK为例)有可能与发
36、送端的调制载波反相位，称为倒现象。发生倒的本地载波使得解调出的数据信号发生“0”和“1”的互换，而接收方并不知道，从而出现解调数据的错误。解决上述问题的方法就是采用差分相位调制，又称“相对调相”，如2DPSK、4DPSK等。无线局域网的物理层标准中就建议了这种调制方式。,数字调制技术,6.2.5 差分相移键控2DPSK与4DPSK,一. 2DPSK信号的产生与解调, 当输入基带数据信号为“0”时，输出载波产生相位变化= 0 ； 当输入基带数据信号为“1”时，输出载波产生相位变化= 1 。 通常使用的方式有: A方式（0 = 0 ，1 =） B方式（0 = /2 ，1 = -/2）,图6.18
37、2DPSK信号的波形示意图,差分相移键控2DPSK与4DPSK,一. 2DPSK信号的产生与解调,图6.19 2DPSK信号的产生与解调原理框图,差分相移键控2DPSK与4DPSK,二. 4DPSK信号的产生与解调,差分相移键控2DPSK与4DPSK,二. 4DPSK信号的产生与解调,图6.21 4DPSK（DQPSK）系统中的码变换电路,差分相移键控2DPSK与4DPSK,二. 4DPSK信号的产生与解调,差分相移键控2DPSK与4DPSK,二. 4DPSK信号的产生与解调,图6.22 4DPSK（DQPSK）调制与解调实现原理框图,数字调制技术,数字调制系统的性能,一. 数字调制系统的带宽与频带利用率,数字调制技术,数字调制系统的性能,二. 数字调制系统的误码率,采用相干解调方式,二进制数字调制系统的误码率:对于2ASK，对于2FSK，对于2PSK，,r是解调器输入信噪比，称为互补误差函数。,当信噪比r远远大于1（一般r10）时，可以近似。,对于M PSK，当r足够大时，相干解调的误码率Pe为：,数字调制技术,数字调制系统的性能,二. 数字调制系统的误码率,图6.23 各种调制系统在相干解调时的抗噪性能（Per曲线）,
