发布时间 : 星期二 文章通信原理-数字信号的频带传输更新完毕开始阅读b601729c58f5f61fb6366642
将相干解调与包络(非相干)解调系统误码率做以比较， 可以发现： ? 两种解调方法均可工作在最佳门限电平。
? 相干解调 2FSK系统的抗噪声性能优于非相干的包络检测。在输入信号信噪比r一定时，相干解调
的误码率小于非相干解调的误码率；当系统的误码率一定时，相干解调比非相干解调对输入信号的信噪比要求低。但当输入信号的信噪比r很大时，两者的相对差别不明显。 ? 相干解调电路较为复杂，包络检测电路较为简单。（是否插入相干载波）因此大信噪比时常用包络
检测，小信噪比时才用相干解调，与2ASK情况相同。
5.4 数字相位调制
5.4.1 二进制数字相移键控 1. (1) 绝对码和相对码。
绝对码和相对码是相移键控的基础。
① 绝对码：以基带信号码元的电平直接表示数字信息。如假设高电平代表“1”，低电平代表“0”，如图5-24中{an}所示。
② 相对码(差分码)：用基带信号码元的电平相对前一码元
的电平有无变化来表示数字信息的。
假若相对电平有跳变表示“1”，无跳变表示“0”，由于初始参考电平有两种可能，因此相对码也有两种波形，如图 5-24{bn}1、{bn}2所示。显然{bn}1、｛bn｝2相位相反，当用二进制数码表示波形时，它们互为反码。上述对相对码的约定也可作相反的规定。
③ 绝对码和相对码的互相转换。
使用模二加法器和延迟器(延迟一个码元宽度Tb)，如下图 (a)、(b)所示。图(a)是把绝对码变成相对码的方法，称其为差分编码器，完成的功能是bn=an⊕bn-1(n-1表示n的前一个码)。图(b)是把相对码变为绝对码的方法，称其为差分译码器，完成的功能是an = bn⊕bn-1 。
(2) 绝对相移。
绝对相移：利用载波的相位偏移(指某一码元所对应的已调波与参考载波的初相差)直接表示数据信号
的相移方式。
要说明的是，在相移键控中往往用矢(向)量偏移(指一码元初相与前一码元的末相差)表示相位信号，调相信号的矢量表示如图所示。
在2PSK中，若假定未调载cosωct为参考相位，则矢量OA表示所有已调信号中具有 0 相(与载波同相)的码元波形，它代表码元“0”；矢量OB表示所有已调信号具有π相(与载波反相)的码元波形，可用数字式cos(ωct+π)来表示，它代表码元“1”。
当码元宽度不等于载波周期的整数倍时，已调载波的初相(0或π)不直接表示数字信息(“0”或“1”)，必须与未调载波比较才能看见它所表示的数字信息。
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(3) 相对相移。
相对相位：指本码元初相与前一码元末相的相位差(即向量偏移)。
相对相移是利用载波的相对相位变化表示数字信号的相移方式。有时为了讨论问题方便，也可用相位偏移来描述。在这里，相位偏移指的是本码元的初相与前一码元(参考码元)的初相相位差。当载波频率是码元速率的整数倍时，向量偏移与相位偏移是等效的，否则是不等效的。
假若规定：已调载波(2DPSK波形)相对相位不变表示数字信号“0”，相对相位改变π表示数字信号“1”，如图5-24所示。由于初始参考相位有两种可能，因此相对相移波形也有两种形式，如图5-24中的2DPSK1、2DPSK2所示，显然，两者相位相反。然而，我们可以看出，无论是2DPSK1，还是2DPSK2， 数字信号“1”总是与相邻码元相位突变相对应，数字信号“0”总是与相邻码元相位不变相对应。我们还可以看出，2DPSK1、2DPSK2对{an}来说都是相对相移信号，然而它们又分别是{bn}1、{bn}２的绝对相移信号。因此，我们说，相对相移本质上就是对由绝对码转换而来的差分码的数字信号序列的绝对相移。那么，2DPSK信号的表达式与2PSK的表达式应完全相同，所不同的只是式中的s(t)信号表示的差分码数字序列。
2. 2PSK信号的产生与解调 1) 2PSK信号的产生
(1) 直接调相法。——用双极性数字基带信号s(t)与载波直接相。
根据前面的规定，产生2PSK信号时，必须使s(t)为正电平时代表“0”，负电平时代表“1”。若原始数字信号是单极性码，则必须先进行极性变换再与载波相乘。电路原理图在此就不作分析，大家可根据书上所述内容进行推导。
(2) 相位选择法。——用数字基带信号s(t)控制门电路，选择不同相位的载波输出。
s(t)通常是单极性的。s(t) =0 时，门电路1通，门电路2闭，输出e(t)=cosωct； s(t) =1 时，门电路2通, 门电路1闭，输出e(t)=-cosωct 。 2)2PSK信号的解调及系统误码率
2PSK信号的解调不能采用分路滤波、包络检测的方法, 只能采用相干解调的方法(又称为极性比较法)。通常本地载波是用输入的2PSK信号经载波信号提取电路产生的。
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正常工作波形 反向工作波形
我们知道, 2PSK信号是以一个固定初相的未调载波为参考的。因此，解调时必须有与此同频同相的同步载波。如果同步不完善，存在相位偏差，就容易造成错误判决，称为相位模糊。如果本地参考载波倒相，变为cos(ωct+π)，低通输出为x(t)=-(cosφn)/2，判决器输出数字信号全错，与发送数码完全相反，这种情况称为反向工作。绝对移相的主要缺点是容易产生相位模糊，造成反向工作。这也是它实际应用较少的主要原因。
1在P(1)=P(0)=1/2时，最佳门限电平取为 0，系统误码率为Pe?erfc(r)。
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3. 2DPSK信号的产生与解调 1) 2DPSK信号的产生
由于2DPSK信号对绝对码{an}来说是相对移相信号，对相对码{bn}来说则是绝对移相信号，因此，只需在2PSK调制器前加一个差分编码器，就可产生2DPSK信号。 原理方框图
数字信号{an}经差分编码器，把绝对码转换为相对码{bn}，再用直接调相法产生2DPSK信号。极性变换器是把单极性{bn}码变成双极性信号，且负电平对应{bn}的 1，正电平对应{bn}的 0。 逻辑方框图和波形图
差分编码器输出的两路相对码(互相反相)分别控制不同的门电路实现相位选择，产生2DPSK信号。这里差分码编码器由与门及双稳态触发器组成，输入码元宽度是振荡周期的整数倍。
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与图5-24对照：若双稳态触发器初始状态为Q =0，这里输出的e(t)为2DPSK2；若双稳态触发器初始状态为Q =1，则输出e(t)为2DPSK1。 2) 2DPSK信号的解调及系统误码率 (1) 极性比较-码变换法。
此法即是2PSK解调加差分译码。2DPSK解调器将输入的2DPSK信号还原成相对码{bn}，再由差分译码器把相对码转换成绝对码，输出{an}。
思考：2PSK解调器存在“反向工作”问题，2DPSK解调器是否也会出现“反向工作”问题呢? 答：不会。
这是由于当2PSK解码器的相干载波倒相时，使输出的bn变为bn(bn的反码)。然而差分译码器的功
能是bn⊕bn-1=an，bn反向后，仍使等式bn?bn?1?an成立。因此，即使相干载波倒相，2DPSK解调器仍然能正常工作。由于相对移相制无“反向工作”问题，因此得到广泛的应用。 系统的误码率P'e?2Pe?erfc(r)【差分译码器总是使系统误码率增加，通常认为增加一倍。】 由于极性比较-码变换法解调2DPSK信号是先对2DPSK信号用相干检测 2PSK信号办法解调，得到相对码bn，然后将相对码通过码变换器转换为绝对码an，显然，此时的系统误码率可从两部分来考虑。
1首先，码变换器输入端的误码率可用相干解调 2PSK系统的误码率来表示，即Pe?erfc(r)。最终的
2系统误码率也就是在此基础上再考虑差分译码误码率即可。 (2) 相位比较法—差分检测法。
这种方法不需要码变换器，也不需要专门的相干载波发生器，因此设备比较简单、实用。图中Tb延时电路的输出起着参考载波的作用。乘法器起着相位比较(鉴相)的作用。
1系统的误码率：Pe?e-r 【差分检测时2DPSK系统的误码率随
2输入信噪比的增加成指数规律下降。】
4. 二进制相移信号的功率谱及带宽
由前讨论可知，无论是2PSK还是2DPSK信号，就波形本身
而言，它们都可以等效成双极性基带信号作用下的调幅信号，无非是一对倒相信号的序列。因此，2PSK和 2DPSK信号具有相同形式的表达式，所不同的是2PSK表达式中的s(t)是数字基带信号，2DPSK表达式中的s(t)是由数字基带信号变换而来的差分码数字信号。
因此，它们的功率谱密度应是相同的，即
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