[哈尔滨工程大学通信原理课件]第五章.ppt

第五章数字调制系统 5.1 二进制数字调制原理 振幅键控（2ASK） 设数字信号为二元制码元0、1组成的序列，规定0出现的概率为P，1出现的概率为1-P，且它们彼此独立，则一个二进制振幅键控信号可以表示成一个单极性矩形脉冲序列与一个正弦载波相乘，即 式中 若令 ，则有 2ASK信号的产生有两种方法：乘法器实现和键控法。左图所示是乘法器法，是一般的模拟幅度调制方法；中间图所示是键控法，最简单的方法是用一个电键来控制振荡器的输出而获得，因此2ASK又被称为OOK。右图所示为输出的波形。 对于2ASK信号的解调方法，也有两种：非相干解调即包络检波法及相干解调法。与模拟解调制解调方法不同的是数字解调都增加一个“抽样判决器”方框，这对提高数字信号的接收性能具有相当重要的意义。 设 的功率谱密度为 ，S(t)的功率谱密度为 则与时域表达式对应的频域表达式为 S(t)为单极性随机矩形脉冲序列，可直接得到 ，即 式中 。 根据 的频谱特点，对于所有m≠0的整数，有 得 所以有 当数值信号码元1，0统计独立且等概率时， ，则又有 又因为幅度为1，周期为 的矩形脉冲频谱为 , 代入 表达式可得 二进制振幅键控(2ASK)信号的功率谱密度示意图 1、2ASK信号的功率谱由连续谱和离散谱组成，连续谱取决于二元制码元脉中序列 经线性调制后的双边带谱，而离散谱由载波分量决定。 2、功率谱曲线为抽样函数 型，若以第一个零点作为频带宽度，则2ASK信号带宽是基带信号带宽的2倍，由此看出，其频带利用率为1/2。 3、2ASK信号的第一旁瓣峰值比主峰值衰减14dB。 已调信号的时域表达式为 其中 ， 是 的反码 则 2FSK信号的产生有两种方法：模拟调频法和键控法。模拟调频法利用数字基带信号控制压控振荡器的输出频率从而获得2FSK信号，其特点是FSK信号的相位在码元变换时刻不发生跳变且包络恒定，缺点是频率稳定度差。 2FSK信号还有其它的解调方法，如鉴频法，过零检测法及差分检波法。 a： b： c： d： e： 由e点输出表达式可知，输出V是ω的函数，如果适当选择 使 ，则当 时， ； 当 时， ； 当 时，则 因此，当满足 ，及 时，输出电压V与角频偏ω呈线性关系，再经抽样判决后得到相应的数字基带信号。 2FSK是数字通信中用的较广的一种调制方式，在话音频带内进行数据传输时，ITU推荐在话音频带内低于1200bit/s数据率时使用FSK方式。 2FSK信号频谱有相位不连续和相位连续两种情况，且这两种情况下频谱是不同的，前者分析比较简单将作重点介绍。 由于2FSK调制属非线性调制，分析起来比较困难，但2FSK信号可以视为两个频率分别为 和 的ASK信号的叠加。由于两个ASK信号“1”码元和“0”码元在时间上永远不会同时出现，因此FSK信号的功率谱密度可以看成这两个ASK信号功率谱密度之和，即 最后可得 结论 1、2FSK信号频谱由连续谱和离散谱组成，连续谱由两个双边谱叠加而成，而离散谱出现在两载频处。 2、 3、传输2FSK信号所需的第一零点带宽为　 二进制移相键控是用二进制数字信号0，1去控制载波的两个相位 的方法，其时域表达式为 式中 ，为双极性数字信号，若g(t)是 脉宽为Ts的单个矩形脉冲，则有 这种以载波的不同相位直接去表示相应数字信息的相位键控称为绝对移相，即2PSK。 按照2PSK定义，采用绝对移相，在发送端必须以某一相位作为基准，在接收端也必须有一个固定的相位作基准，如果参考相位发生变化，导致恢复的数字信号1变为0，0变为1，从而造成错码，这种现象称为2P