通信原理PPT教学课件-第7章 数字带通传输系统.ppt

数字通信系统模型 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） （1）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 （3）2ASK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）。 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) － 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 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) － 单个矩形脉冲， Ts － 脉冲持续时间； ?n和?n分别是第n个信号码元（1或0）的初始相位，通常可令其为零。因此，2FSK信号的表达式可简化为 第7章数字带通传输系统 式中 2FSK信号的产生方法 采用模拟调频电路来实现：信号在相邻码元之间的相位是连续变化的。 采用键控法来实现：相邻码元之间的相位不一定连续。 第7章数字带通传输系统 7.1.3 二进制相移键控（2PSK） 2PSK信号的表达式： 在2PSK中，通常用初始相位0和?分别表示二进制“1”和“0”。因此，2PSK信号的时域表达式为 式中，?n表示第n个符号的绝对相位： 因此，上式可以改写为 第7章数字带通传输系统 由于两种码元的波形相同，极性相反，故2PSK信号可以表述为一个双极性全占空矩形脉冲序列与一个正弦载波的相乘： 式中 这里，g(t)是脉宽为Ts的单个矩形脉冲，而an的统计特性为 即发送二进制符号“0”时（an取+1），e2PSK(t)取0相位；发送二进制符号“1”时（ an取 -1）， e2PSK(t)取?相位。这种以载波的不同相位直接去表示相应二进制数字信号的调制方式，称为二进制绝对相移方式。 第7章数字带通传输系统 典型波形 第7章数字带通传输系统 2PSK信号的调制器原理方框图 模拟调制的方法 键控法 第7章数字带通传输系统 2PSK信号的解调器原理方框图和波形图： 2PSK信号的解调方式 一般采用相干解调，如图 设收发滤波器及信道对2PSK信号波形无影响，各点波形如下 第7章数字带通传输系统 波形图中，假设相干载波的基准相位与2PSK信号的调制载波的基准相位一致（通常默认为0相位）。但是，由于在2PSK信号的载波恢复过程中存在着的相位模糊，即恢复的本地载波与所需的相干载波可能同相，也可能反相，这种相位关