第七章数字带通传输系统讲解.ppt

通信原理 第7章 数字带通传输系统 第7章　数字带通传输系统  掌握内容：二进制数字调制解调原理；二进制ASK，FSK，PSK、DPSK系统的抗噪声性能；二进制数字调制系统的性能比较。 熟悉内容：数字调制信号的频谱特性；4PSK、4DPSK信号调制解调原理。 了解内容：多进制数字调制的概念 概述 从基带传输到带通传输：许多信道具有带通特性不能传输基带信号 数字调制：把数字基带信号变换为数字带通信号（已调信号）的过程。 数字带通传输系统：通常把包括调制和解调过程的数字传输系统。 数字调制技术有两种方法： 利用模拟调制的方法去实现数字式调制； 通过开关键控载波，通常称为键控法。 基本键控方式：振幅键控、频移键控、相移键控 7.1 二进制数字调制原理 7.1.1二进制振幅键控（2ASK） 振幅键控：余弦载波的幅度随数字基带信号而变化的数字调制。 二进制调制：符号序列由0、1序列组成，发送0符号的概率为P，发送1符号的概率为1-P，且相互独立。 数学表示： 则二进制振幅键控信号可表示为: 二进制振幅键控信号时间波型 二进制振幅键控信号时间波型可以看出，2ASK信号的时间波形e2ASK(t)随二进制基带信号s(t)通断变化，所以又称为通断键控信号（OOK信号） 解调 由前面一图可以看出，2ASK信号与模拟调制中的AM信号类似。所以，对2ASK信号也能够采用非相干解调(包络检波法)和相干解调(同步检测法)，其相应原理方框图如下所示。 2ASK信号非相干解调过程的时间波形 2ASK信号的功率谱密度 若s(t)的功率谱密度为Ps(f)，e2ASK (t)的功率谱密度为P2ASK(f)，则： P=0.5时： 2ASK信号的功率谱密度示意图 二进制振幅键控信号的功率谱密度由离散谱和连续谱两部分组成。 离散谱由载波分量确定 连续谱由基带信号波形g(t)确定 二进制振幅键控信号的带宽B2ASK是基带信号波形带宽的两倍，即B2ASK=2fs。 7.1.2二进制移频键控（2FSK） 在二进制数字调制中，若正弦载波的频率随二进制基带信号在f1和f2两个频率点间变化，则产生二进制移频键控信号（2FSK信号）。二进制基带信号的符号“1”对应于载波频率f1，符号“0”对应于载波频率f2。 故其表达式为 7.1.2二进制频移键控（2FSK） 调制 实现方法：可采用模拟调频电路来实现，也可以采用数字键控的方法来实现。 解调 解调方法： 模拟鉴频法和数字检测法； 有非相干解调方法也有相干解调方法。 基本思路：将二进制移频键控信号分解为上下两路二进制振幅键控信号，分别进行解调，通过对上下两路的抽样值进行比较最终判决出输出信号。 解调 解调 过零检测法解调 二进制移频键控信号的过零点数随载波频率不同而异，通过检测过零点数可以得到频率值?发“0”还是发“1” 过零检测法原理图和各点时间波形 2FSK 信号的功率谱密度 相位不连续的2FSK信号可以看作是两个不同频率2ASK信号的叠加： 结论：相位不连续的二进制移频键控信号的功率谱由离散谱和连续谱所组成。其中，离散谱位于两个载频f1和f2处；连续谱由两个中心位于f1和f2处的双边谱叠加形成； 若两个载波频差小于fs，则连续谱在fc处出现单峰；若载频差大于fs，则连续谱出现双峰。 若以二进制移频键控信号功率谱第一个零点之间的频率间隔计算二进制移频键控信号的带宽，则该二进制移频键控信号的带宽B2FSK为 B2FSK = |f2 - f1| + 2fs 其中fs=1/Ts。 7.1.3二进制相移键控（2PSK） 在二进制数字调制中，当正弦载波的相位随二进制数字基带信号离散变化时，则产生二进制相移键控(2PSK)信号。 通常用已调信号载波的初始相位0和?分别表示二进制数字基带信号的0和1。 二进制相移键控信号的时域表达式为 发“0”?an取+1?e2PSK(t)取0相位； 发“1”?an取 –1? e2PSK(t)取?相位。 这种以载波的不同相位直接表示相应二进制数字信号的调制方式，称为二进制绝对移相方式。 2PSK信号的调制器原理方框图 模拟调制的方法 键控法 2PSK信号的解调器原理方框图和波形图 解调器原理方框图 波形图： 2PSK的功率谱密度 比较2ASK信号的表达式和2PSK信号的表达式： 2ASK： 2PSK： 形式一样，基带信号s(t)不同（an不同），前者为单极性，后者为双极性。 结论：可以直接引用2ASK信号功率谱密度的公式来表述2PSK信号的功率谱，即 只是Ps(f)是双极性矩形脉冲序列的功率谱。 功率谱密度 双极性的全占空矩形随机脉冲序列的功率谱密度为 将其代入上式，得 功率谱密度曲线 结论： 二进制相移键控信号的频谱特性与2