[信息与通信]第六章 数字信号的频带传输_04-05.ppt

第六章 数字信号的频带传输 彭涛 pengtao@bupt.edu.cn 频带传输与基带传输的关系 在频带传输中，以下框图是很常见的（接收端相干解调） 频带传输与基带传输的关系 前面已经学过：带通信号通过带通系统可以用等效低通信号通过等效低通系统来表示 我们会想：上面的频带传输系统是否可以用等效基带传输系统表示呢？答案是肯定的！ 分别考察信号和噪声两个部分 频带传输与基带传输的关系 信号： 频带传输与基带传输的关系 噪声： 频带传输与基带传输的关系 通常情况下，各带通滤波器（包括带通信道）可满足使等效低通滤波器的冲激响应为实函数 此时有 频带传输与基带传输的关系 这样，前面的相干解调频带传输系统可完全等效为 注意：只有当研究接收端输出的各种特性时，才可以这样等效。（因为我们通常都主要关心的是接收端输出，所以这种等效框图非常有用） 频带传输与基带传输的关系 注意： 频带传输与基带传输的关系 注意： 可见，若发送端载波与接收端载波相位偏差为90度，则无信号输出。但噪声照常输出 频带传输与基带传输的关系 注意： 若已调信号既包含同相分量，也包含正交分量，则可以将这两部分分别考虑。如模拟调制中的单边带调幅信号，后面要讲到的数字调制QPSK等 6.1 引言 数字信号的基带传输 举例：以太网 数字信号的频带传输 原因：很多信道是带通型的，不适合传输基带信号 举例：无线信道（卫星通信、移动通信），光纤信道（光纤通信） 6.1 引言 3G技术的频谱分配（MII，2002年9月） FDD (WCDMA cdma2000) 1920MHz-1980MHz/2110MHz-2170MHz （核心） 1755MHz–1785MHz/1850MHz-1880MHz （补充） 所有在800MHz, 900MHz, 1800HMz上使用的2G频谱(GSM CDMA)均为3G FDD扩展频谱 TDD (TD-SCDMA) 1880MHz-1920MHz/2010MHz-2025MHz （核心） 2300MHz-2400MHz （补充） 6.1 引言 数字信号频带传输系统 基带传输的基本理论同样适用于频带传输；频带传输可以变换为等效的基带传输进行研究。 6.1 引言 数字调制 数字信号通过正弦载波调制成频带信号 数字信号控制正弦载波的某个参量 键控信号：对载波参量的离散调制 数字调制的分类 6.1 引言 所调制的载波参量 振幅键控（ASK），频率键控（FSK），相位键控（PSK），正交幅度调制（QAM） 进制 二进制数字调制 多进制数字调制（M=2K） 6.1 引言 线性 线性调制：满足叠加原理（ASK， PSK，QAM，相位不连续的FSK） 非线性调制：不满足叠加原理（ MSK，GMSK，相位连续的FSK ） 记忆 有记忆调制：信号波型映射受前面码元发送波型的约束（MSK，GMSK，相位连续的FSK ） 无记忆调制：与前面波型无任何约束关系 6.1 引言 本章内容 二进制数字调制 四进制移相键控 M进制数字调制 （研究频带利用率（有效性）、误码率（可靠性）） 6.2 二进制数字信号的正弦型载波调制 主要内容 二进制启闭键控（OOK，属于2ASK） 二进制移频键控（2FSK） 二进制移相键控（2PSK或BPSK） 2PSK的载波同步 差分移相键控（DPSK） 6.2.1 二进制启闭键控（OOK） OOK（On-Off Keying）：用单极性不归零码控制正弦载波的开启与关闭 实现非常简单 Morse码的无线电传输（比模拟调制更早） 光纤通信 抗噪声性能不好 卫星通信、移动通信、数字微波不采用这种调制方式 6.2.1 二进制启闭键控（OOK） OOK信号产生框图 6.2.1 二进制启闭键控（OOK） OOK信号的功率谱密度 证明s(t)=sook(t)是广义循环平稳过程 求s(t)的平均功率谱密度 分析OOK信号平均功率谱密度的特点 6.2.1 二进制启闭键控（OOK） 证明s(t)=sook(t)是广义循环平稳过程 6.2.1 二进制启闭键控（OOK） 求s(t)的平均功率谱密度 方法一 6.2.1 二进制启闭键控（OOK） 求s(t)的平均功率谱密度 方法二 6.2.1 二进制启闭键控（OOK） 分析OOK信号平均功率谱密度的特点 6.2.1 二进制启闭键控（OOK） 分析OOK信号平均功率谱密度的特点 将数字基带信号的平均功率谱搬移到载频上 OOK信号的带宽是其数字基带信号的2倍 若数字基带信号是单极性不归零码，则OOK信号的平均功率谱密度中含有离散的载频分量（可用于相干解调） 6.2.1 二进制启闭键控（OOK） OOK信号的解调及误比特率 匹配滤波器 具有低通滤波器的相