数字带通传输系统 -通信原理.ppt

通信原理 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 学习目标： 1、掌握数字调制的概念和目的；数字信号调制和解调的基本原理和一般方法； 2、理解二进制数字调制信号的时域表示和频谱特性；注意与模拟线性调制系统的比较； 3、掌握2ASK，2FSK，2PSK，2DPSK的调制解调原理，理解其时域和频域特性，并了解其抗噪声性能； 4、理解二进制数字调制信号采用相干解调和非相干解调的原理和特点； 5、了解2ASK，2FSK，2PSK和2DPSK系统性能比较 第7章数字带通传输系统 概述 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 数字调制可分为二进制调制和多进制调制。 第7章数字带通传输系统 7.1 二进制数字调制原理 7.1.1 二进制振幅键控(2ASK） 基本原理： “通-断键控(OOK)”信号表达式 波形 第7章数字带通传输系统 2ASK信号的一般表达式 其中 Ts － 码元持续时间； g(t) － 持续时间为Ts的基带脉冲波形，通常假设是高 度为1，宽度等于Ts的矩形脉冲； an － 第N个符号的电平取值。 若取 则相应的2ASK信号就是OOK信号。 第7章数字带通传输系统 2ASK信号产生方法 模拟调制法（相乘器法） 键控法 第7章数字带通传输系统 2ASK调制器(具体电路) 三极管并接开关 第7章数字带通传输系统 2ASK调制器(具体电路) 二极管并接开关 第7章数字带通传输系统 2ASK调制器(具体电路) 三极管倒接开关 第7章数字带通传输系统 2ASK信号解调方法 非相干解调(包络检波法) 相干解调(同步检测法) 第7章数字带通传输系统 非相干解调过程的时间波形 第7章数字带通传输系统 2ASK信号的特点和应用 2ASK的特点 优点： ASK调制电路简单。 缺点： ASK传输技术中，噪声电压和信号一起改变了振幅，噪声对ASK信号的正确判决影响很大。 2ASK技术的应用 2ASK技术是最早运用于无线电报中的数字调制方式之一。但由于它也是受噪声影响最大的调制技术，现已较少应用。 第7章数字带通传输系统 功率谱密度 2ASK信号可以表示成 式中 s(t) －二进制单极性随机矩形脉冲序列 设：Ps (f) － s(t)的功率谱密度 P2ASK (f) － 2ASK信号的功率谱密度 则由上式可得 由上式可见，2ASK信号的功率谱是基带信号功率谱Ps (f)的线性搬移（属线性调制）。 只要知道了Ps (f)即可确定P2ASK (f) 。 第7章数字带通传输系统 由6.1.2节知，单极性的随机脉冲序列功率谱的一般表达式为 式中 fs = 1/Ts，G(f) 为单个基带信号码元g(t)的频谱函数。 对于全占空矩形脉冲序列，根据矩形波形g(t)的频谱特点，对于所有的m ? 0的整数，有 故上式可简化为 将其代入 得到 第7章数字带通传输系统 当概率P =1/2时，并考虑到 则2ASK信号的功率谱密度为 其曲线如下图所示。 第7章数字带通传输系统 2ASK信号的功率谱密度示意图 第7章数字带通传输系统 从以上分析及上图可以看出： 2ASK信号的功率谱由连续谱和离散谱两部分组成；连续谱取决于g(t)经线性调制后的双边带谱，而离散谱由载波分量确定。 2ASK信号的带宽是基带信号带宽的两倍，若只计谱的主瓣（第一个谱零点位置），则有 式中 fs = 1/Ts 即，2ASK信号的传输带宽是码元速率的两倍。 第7章数字带通传输系统 7.1.2 二进制频移键控（2FSK） 基本原理 表达式：在2FSK中，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。故其表达式为 第7章数字带通传输系统 典型波形： 由图可见，2FSK 信号的波形(a)可以分解为波形(b)和波形（c），也就是说，一个2FSK信号可以看成是两个不同载频的2ASK信号的叠加。因此，2FSK信号的时域表达式又可写成 第7章数字带通传输系统 式中 g(t) 为单个矩形脉冲，Ts 为