7-1
《通信原理,第四十四讲
一,多进制数字相位调制系统
a) 多进制数字相位调制 (MPSK) 信号的表示形式
多进制数字相位调制是利用载波的多种不同相 位来表征数字信息的调制方式。
可以将 MPSK 信号用信号矢量图来描述。
参考相位
10
参考相位
1
0
图 7-39 二进制数字相位调制信号矢量图
参考相位
1100
参考相位
10
01
1110
00
01
图 7-40 四进制数字相位调制信号矢量图
参考相位
111
110010
011
001
000
100
101
图 7-41 8PSK 信号矢量图
7-2
M 进制数字相位调制信号可以表示为
)cos()()(
nc
n
sMPSK
tnTtgte?ω +?=
∑
(7.4-10)
式中 )(tg --信号包络波形，通常为矩形波，幅度为 1；
s
T --码元时间宽度；
c
ω --载波角频率；
n
--第 n个码元对应的相位，共有 M 种取值。
M 进制数字相位调制信号也可以表示为正交形式
tnTtgtnTtgte
cn
n
scn
n
sMPSK
ω?ω? sin]sin)([cos]cos)([)(
∑∑
=
tnTtgbtnTtga
c
n
snc
n
sn
ωω sin])([cos])([
∑∑
=
ttQttI
cc
ωω sin)(cos)(?= (7.4-11)
式中
∑
=
n
sn
nTtgatI )()( (7.4-12)
∑
=
n
sn
nTtgbtQ )()( (7.4-13)
图 7-42 M 进制数字相位调制信号功率谱
M 进制数字相位调制信号的功率谱如图 7-42 所示，图中给出了信息速率相
7-3
同时 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。
b) 4PSK 信号的产生与解调
四进制绝对移相键控利用载波的四种不同相位来表示数字信息。 由于每一种载波相位代表两个比特信息,因此每个四进制码元可以用两个二进制码元的组合来表示。双比特 ab与载波相位的关系如表 7-4 所示。
表 7-4 双比特 ab与载波相位的关系
双比特码元 载波相位 (
n
)
a b A 方式 B 方式
0
1
1
0
0
0
1
1
o
0
o
90
o
180
o
270
o
225
o
315
o
45
o
135
可以用相位选择法产生 4PSK 信号，其原理图如图 7-43 所示。 。
串/并变换逻辑选相电路带通滤波器抽样判决器输出输入
o
45
o
225
o
315
o
135
图 7-43 相位选择法产生 4PSK 信号原理图
由式 (7.4-11)可以看出,4PSK 信号也可以采用正交调制的方式产生，它可以看成由两个载波正交的 2PSK 调制器构成。
7-4
串/并变换
x
x
载波振荡
移相输出输入
+
t
c
ωcos
t
c
ωsin
2
π
a
b
图 7-44 4PSK 正交调制器
由图 7-44 可见,4PSK 信号可以看作两个载波正交 2PSK 信号的合成。因此，
对,4PSK 信号的解调可以采用与 2PSK 信号类似的解调方法进行解调，解调原理图如图 7-45 所示。
带通滤波器
x
x
低通滤波器低通滤波器载波恢复抽样判决抽样判决并/ 串变换输出输入
t
c
ωcos
t
c
ωsin
位定时
a
b
图 7-45 4PSK 信号相干解调原理图
在 2PSK 信号相干解调过程中会产生
o
180 相位模糊。同样，对 4 PSK 信号相干解调也会产生相位模糊问题，并且是
o
0,
o
90,
o
180 和
o
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 4 DPSK 方式。
7-5
c) 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，
n
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7-5所示。 4DPSK 信号产生原理图如图 7-46
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。
表 7-5 4DPSK 信号载波相位编码逻辑关系
双比特码元
a b
载波相位变化 (
n
)
0
0
1
1
0
1
1
0
o
0
o
90
o
180
o
270
串/ 并变换
x
x
载波振荡
移相输出输入
+
a
b
码变换
c
d
4
π
+
移相
4
π
图 7-46 4DPSK 信号产生原理图
7-6
4DPSK 信号的解调可以采用相干解调加码反变换器方式 (极性比较法 ),也可以采用差分相干解调方式 (相位比较法 )。
带通滤波
x
x
低通滤波低通滤波并/ 串变换载波恢复抽样判决抽样判决码反变换输出输入
t
c
ωcos
t
c
ωsin
位定时
图 7-47 4DPSK 信号相干解调加码反变换器方式原理图
带通滤波
x
x
低通滤波低通滤波延迟 Ts
抽样判决抽样判决并/ 串变换输出输入位定时移相
图 7-48 4DPSK 信号差分相干解调方式原理图
7-7
d) 4PSK 及 4DPSK 系统的误码率性能
图 7-49 MPSK 系统的误码率性能曲线
《通信原理,第四十四讲
一,多进制数字相位调制系统
a) 多进制数字相位调制 (MPSK) 信号的表示形式
多进制数字相位调制是利用载波的多种不同相 位来表征数字信息的调制方式。
可以将 MPSK 信号用信号矢量图来描述。
参考相位
10
参考相位
1
0
图 7-39 二进制数字相位调制信号矢量图
参考相位
1100
参考相位
10
01
1110
00
01
图 7-40 四进制数字相位调制信号矢量图
参考相位
111
110010
011
001
000
100
101
图 7-41 8PSK 信号矢量图
7-2
M 进制数字相位调制信号可以表示为
)cos()()(
nc
n
sMPSK
tnTtgte?ω +?=
∑
(7.4-10)
式中 )(tg --信号包络波形，通常为矩形波，幅度为 1；
s
T --码元时间宽度；
c
ω --载波角频率；
n
--第 n个码元对应的相位，共有 M 种取值。
M 进制数字相位调制信号也可以表示为正交形式
tnTtgtnTtgte
cn
n
scn
n
sMPSK
ω?ω? sin]sin)([cos]cos)([)(
∑∑
=
tnTtgbtnTtga
c
n
snc
n
sn
ωω sin])([cos])([
∑∑
=
ttQttI
cc
ωω sin)(cos)(?= (7.4-11)
式中
∑
=
n
sn
nTtgatI )()( (7.4-12)
∑
=
n
sn
nTtgbtQ )()( (7.4-13)
图 7-42 M 进制数字相位调制信号功率谱
M 进制数字相位调制信号的功率谱如图 7-42 所示，图中给出了信息速率相
7-3
同时 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。
b) 4PSK 信号的产生与解调
四进制绝对移相键控利用载波的四种不同相位来表示数字信息。 由于每一种载波相位代表两个比特信息,因此每个四进制码元可以用两个二进制码元的组合来表示。双比特 ab与载波相位的关系如表 7-4 所示。
表 7-4 双比特 ab与载波相位的关系
双比特码元 载波相位 (
n
)
a b A 方式 B 方式
0
1
1
0
0
0
1
1
o
0
o
90
o
180
o
270
o
225
o
315
o
45
o
135
可以用相位选择法产生 4PSK 信号，其原理图如图 7-43 所示。 。
串/并变换逻辑选相电路带通滤波器抽样判决器输出输入
o
45
o
225
o
315
o
135
图 7-43 相位选择法产生 4PSK 信号原理图
由式 (7.4-11)可以看出,4PSK 信号也可以采用正交调制的方式产生，它可以看成由两个载波正交的 2PSK 调制器构成。
7-4
串/并变换
x
x
载波振荡
移相输出输入
+
t
c
ωcos
t
c
ωsin
2
π
a
b
图 7-44 4PSK 正交调制器
由图 7-44 可见,4PSK 信号可以看作两个载波正交 2PSK 信号的合成。因此，
对,4PSK 信号的解调可以采用与 2PSK 信号类似的解调方法进行解调，解调原理图如图 7-45 所示。
带通滤波器
x
x
低通滤波器低通滤波器载波恢复抽样判决抽样判决并/ 串变换输出输入
t
c
ωcos
t
c
ωsin
位定时
a
b
图 7-45 4PSK 信号相干解调原理图
在 2PSK 信号相干解调过程中会产生
o
180 相位模糊。同样，对 4 PSK 信号相干解调也会产生相位模糊问题，并且是
o
0,
o
90,
o
180 和
o
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 4 DPSK 方式。
7-5
c) 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，
n
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7-5所示。 4DPSK 信号产生原理图如图 7-46
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。
表 7-5 4DPSK 信号载波相位编码逻辑关系
双比特码元
a b
载波相位变化 (
n
)
0
0
1
1
0
1
1
0
o
0
o
90
o
180
o
270
串/ 并变换
x
x
载波振荡
移相输出输入
+
a
b
码变换
c
d
4
π
+
移相
4
π
图 7-46 4DPSK 信号产生原理图
7-6
4DPSK 信号的解调可以采用相干解调加码反变换器方式 (极性比较法 ),也可以采用差分相干解调方式 (相位比较法 )。
带通滤波
x
x
低通滤波低通滤波并/ 串变换载波恢复抽样判决抽样判决码反变换输出输入
t
c
ωcos
t
c
ωsin
位定时
图 7-47 4DPSK 信号相干解调加码反变换器方式原理图
带通滤波
x
x
低通滤波低通滤波延迟 Ts
抽样判决抽样判决并/ 串变换输出输入位定时移相
图 7-48 4DPSK 信号差分相干解调方式原理图
7-7
d) 4PSK 及 4DPSK 系统的误码率性能
图 7-49 MPSK 系统的误码率性能曲线
