北京交通大学：《通信系统原理》课程教学资源（PPT课件）06 改进的数字频带传输

Chap6.改进的数字调制1多元数字调幅目标？2.多元正交调幅3多元数字调相多元调制提高频带利用率4多元数字调频正交调制5最小频移键控降低误码率多参数6扩频调制联合调制7.正交频分复用OFDM

Chap 6. 改进的数字调制 1. 多元数字调幅 2. 多元正交调幅 3. 多元数字调相 4. 多元数字调频 5. 最小频移键控 6. 扩频调制 7. 正交频分复用OFDM 1 正交调制 提高频带利用率 降低误码率 目标？ 多元调制 多参数 联合调制

6.1多元数字调幅1.MASK的调制解调2．MASK的误码性能

6.1 多元数字调幅 1. MASK的调制解调 2. MASK的误码性能 2

MASK信号的调制解调MASK信号：以M种不同的载波信号幅度承载M种不同消息也称为多电平数字调幅信号C(bn)(b)fan波形2/MM/2BPFLPF信道判决电平转换电平转换形成cos(0ot +0.)cos(t + 0.)MASK调制解调系统80b(t)tSMAsk(t)=[Zang(t-nT,) Jcoswot100001,1101113-n=-002-Ts0概率为P。1M-ZP=101P(a)i=0S4ASK(t)2P2a,=3思考：2...若基带信号是1PM-1M-10多进制双极性不归零脉冲？-2单极性基带波形电平2(b)

MASK信号的调制解调 MASK信号：以M种不同的载波信号幅度承载M种不同消息， 也称为多电平数字调幅信号。 S t a g t nT w t n MASK n S 0 ( ) [ ( ) ]cos  =− = −  n  an  a 2/M 电平转换 波形 形成 bn cos( ) 0 + 0 t 信道 LP F 判决 M /2 电平转换 cos( ) 0 + 0 t bn  MASK调制解调系统 BPF 1 0 1 M i i P − =  =          − = −1 2 1 0 1 2 1 0 M n P P P P M a 概率为  0 0 bt() t t ( ) b 4 ( ) ASK s t1 2 3 1 2 3 TS 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 ( ) a −3 −2 −1 单极性基带波形电平 思考： 若基带信号是 多进制双极性 不归零脉冲？

例题设源码序列，采用格雷码表示4元符号，并且基带信号方波电平取值为(-3,-1,1,3)。画出对应输入序列的MASK信号的波形图。b(t)4基带信号为多进制双极性3不归零脉冲10a,=±(2i-1),i=1,2,.".,M/213M/2种幅值(a)1(t)S4ASK两种相位3101(b)

例题 设源码序列，采用格雷码表示4元符号，并且基带信号 方波电平取值为 。画出对应输入序列的 MASK信号的波形图。 基带信号为多进制双极性 不归零脉冲 a i i M n =  − = (2 1 , 1,2, , 2 ) − − 3, 1,1,3 ( ) 4ASK s t 3 1 0 －1 －3 t 3 b t( ) 3 1 0 －1 －3 t 3 （a） （b） • M/2种幅值 • 两种相位

节省带宽的考虑输入信道2/MM/2振幅调制振幅解调电平变换电平变换输出tcosootcosoot(a）M电平DSB调制方法信道输入VSB解调输出2/M电平变换VSB调制MI2电平变换-cos Ootcos Oot(b)M电平VSB调制方法信道输入一相关译码2/M电平变换相关编码SSB调制SSB解调输出MI2电平变换(c)M电平相关编码SSB调制方式

节省带宽的考虑 (c) M电平相关编码SSB调制方式 (b) M电平VSB调制方法 输出 2/M 电平变换 振幅调制 信 道 输入 振幅解调 M/2 电平变换 cos cos0t 0t (a) M电平DSB调制方法

MASK功率谱密度MASK功率谱密度：与2ASK信号相似MASK信号带宽BMASK =2-=2R二与2ASK带宽相同T,R. log2 M=kn2ASKMASK信号频带利用率NMASKBMASKPMPAM()b(0)=Za,gr(t-nT,)RtM-2*R.多进制双极性k不归零基带信号0-RsRsPMASK()SMAsx ()= b(t). Acos O,t02R2R

MASK功率谱密度 MASK功率谱密度：与2ASK信号相似 MASK信号带宽 MASK信号频带利用率 MASK B s 1 B R 2 2 T = = B 2 MASK 2ASK MASK R M log k B   = = 与2ASK带宽相同 多进制双极性 不归零基带信号

MASK信号相干解调误码性能设抑制载波MASK(双极性）基带调制码元有M个电平s(t) = ±(2i -1) A,i= 1,.., M/2M-1个判决电平=±(2j-2)A,j=1,2..., M /2+(M-1)A电平取值+3AMASK+A动态范围0t判决电平Vl-A2A-3A电平间隔相等M-L

设抑制载波MASK(双极性）基带调制码元有M个电平  M－1个判决电平 MASK信号相干解调误码性能 t 0 +A -A +3A -3A +(M-1)A -(M-1) A 2A 判决电平Vo1 V j A j M oj =  − = (2 2) , 1,2,., / 2 MASK 动态范围 电平取值 电平间隔相等 s t i A i M ( ) =  − = (2 1 , 1, , 2 )

MASK信号相干解调误码性能pi(x)P2(x)p:(x)p4(x)条件：双极性基带电平等先验概率相干解调器输出信号1o-3AVo23AAVo-Ay(t) =±(2i-1) A+n, (t),i=1.....M/2M-22:P(n|>A)PDe-x/20idx(n,|>A)P(n|>A)= /2元, eMASKMMM-1P(n;|> A)M= erfc20,M-1AerfcM12gA223M-1SMASK(21-1-些()erfcSMASK2MM?-1Mai=l随着M的增加，MASK信号的信道SMASKM-13MPerfcYMeMASK利用率提高，但误码性能显著降低2M-1Man思考：单极性基带电平情况？

MASK信号相干解调误码性能 条件：双极性基带电平 等先验概率 2 2 1 3 1 MASK n M S erfc M M σ −     =         −   2 n MASK   S M = −3A x p1(x) VO1 −A VO2 A VO3 3A p2(x) p3(x) p4(x) ( ) ( ) 2 2 1 2 eMASK I I M P P n A P n A M M − =  +   相干解调器输出信号 y t i A n t i M ( ) =  − + = (2 1 , 1, , 2 ) I ( ) ( ) 2 2 2 / 2 2 n x I A n P n A e dx     −  =  2 1 3 1 M eMASK M γ P erfc M M −   =   −   = 2 n A erfc        ( ) 2 2 2 2 2 MASK 1 2 1 2 1 2 3 2 M i A A M S i M = −   = − =      ( ) 1 I M P n A M − =  1 2 n M A erfc M  −   =     思考：单极性基带电平情况? 随着M的增加，MASK 信号的信道 利用率提高，但误码性能显著降低

6.2多元正交调幅MQAM1.MQAM信号表示及MQAM系统2.MOAM信号的误码性能

6.2 多元正交调幅MQAM 1. MQAM信号表示及MQAM系统 2. MQAM信号的误码性能 9

多元正交调幅MQAMMulti-Level QuadratureAmplitude Modulation在同一带宽内利用频谱正交的性质来实现两路并行的数字信息传输两个独立的基带波形对两个相互正交的同频载波进行抑制载波的双边带调制以载波的幅度与相位两个参量同时载荷信息，也称幅相键控(Amplitude Phase Keying, APK)M较大时，MQAM信号频带利用率高可靠性较好设备组成较简单应用较多

多元正交调幅MQAM Multi-Level Quadrature Amplitude Modulation 在同一带宽内利用频谱正交的性质来实现两路并行的 数字信息传输 ◼ 两个独立的基带波形对两个相互正交的同频载波进行抑制载 波的双边带调制 ◼ 以载波的幅度与相位两个参量同时载荷信息，也称幅相键控 （Amplitude Phase Keying, APK） M较大时，MQAM信号 ◼ 频带利用率高 ◼ 可靠性较好 ◼ 设备组成较简单 ◼ 应用较多