[物理]通信原理第6章-数字调制系统.ppt

第六章 正弦载波数字调制系统 6.1 引言 6.2 二进制数字调制原理 6.3 二进制数字调制系统的抗噪性能 6.4 二进制数字调制系统的性能比较 6.5 多进制数字调制系统 6.6 改进的数字调制方式 6.1 引言 实际通信中有些信道不能直接传送基带信号，必须用基带信号对载波波形的某些参量进行控制，使载波的这些参量随基带信号的变化而变化－－调制。 本章讨论以正弦波作为载波的数字调制系统。 模拟调制与数字调制原理基本类同； 不同： 模拟调制是对载波的信号的参量进行连续调制，在接收端对载波信号的调制参量连续地进行估值； 数字调制用载波信号的某些离散状态表征所传送的信息，在接收端只要对载波信号的离散参量进行检测。 因此数字调制信号也称为键控信号。 m(t)为NRZ或BNRZ码，来自数字信源，也可来自PCM、△M、加密器、或信源编码器。 发滤波器、收滤器的作用同数字基带系统。 本章研究各种调制解调方式的原理（以二进制为主）；系统的抗噪声性能指标；将数字基带系统的有关结论应用到数字调制系统。 调制信号为二进制数字信号时的调制方式统称为二进制数字调制，这类调制中，载波的某个参数（如幅度、频率或相位） 只有2种变化状态。 常见二进制数字调制方式： 二进制振幅键控(2ASK)， 二进制频移键控(2FSK)， 二进制相移键控(2PSK)。 要求掌握：时域表达式、波形图；频域表达式、频谱图；调制解调器框图、调制解调器工作原理的数学描述；抗高斯白噪声的性能。 6.2 二进制数字调制原理 6.2.1 2ASK （二进制振幅键控） 1、2ASK信号的时域表达 3、2ASK频谱 式中，Ps(f)为m(t)的功率密度。 4、2ASK解调 （1）包络检波 （2）相干解调 2、2FSK产生 3、2FSK频谱 二进制移频键控已调信号可以看成是两个不同载频的幅度键控已调信号之和，由此可求得它的功率谱密度。 式中 是m(t)的功率谱， 是 的功率谱。 5、2FSK解调 二进制频移键控信号的解调方法很多，常采用非相干检测法（包络检测法）和相干检测法（同步检波法），还有过零检测法、差分检波法等。 FSK信号可以看作是用两个频率源交替传输得到的，所以FSK接收机由两个并联的ASK接收机组成。 （2）相干解调 判决准则同（1） 判决准则： 2、2PSK产生 3、2PSK功率谱及带宽 4、 2PSK信号的解调 由于PSK信号的功率谱中无载波分量，因此必须采用相干解调的方式。 平方环提取相干载波 Δφ=nπ（n为任意整数）时，VCO处于稳定状态，故÷2电路会有“1”和“0”两个不同的初始状态，其输出信号有0、π两个不同相位的信号。用其它方法提取相干载波时也会出现上述现象，此为相干载波相位模糊现象。由于有两种相干载波，使解调输出现两种可能，即m(t)或 。 采用差分相移键控DPSK克服相位模糊，故工程上不用2PSK。 3 、 2DPSK信号解调（极性比较法和差分相干检测） （1）极性比较法（码变换法） 2PSK 解调加差分译码，2DPSK 解调器将输入的2DPSK信号还原成相对码{bn}，再由差分译码器把相对码转换成绝对码，输出{an}。 6.3 二进制数字调制系统的抗噪声性能 噪声性能：误码率与信噪比的关系 分析模型： 信道是理想恒参信道，通带内具有理想矩形的传输特性。 噪声为加性高斯白噪声（AWGN），均值为零，方差为 分析内容： 相干、非相干ASK、FSK、PSK、DPSK 6.5 多进制数字调制系统 多进制数字调制信号：用多进制的数字基带信号调制载波。通常，取多进制数M为2的幂次（M＝2n）。当携带信息的参数分别为载波的幅度、频率或相位时，数字调制信号为M进制幅度键控（MASK）、M进制频移键控（MFSK）或M进制相移键控（MPSK）。 当信道频带受限时，采用多进制数字调制可以增大信息传输速率，提高频带利用率，这正是第1章中评价通信系统有效性时所提到的内容，即在不提高波特率的前提下，采用多进制信号提高比特率。 【例】 已知电话信道的可用传输频带为600～3000Hz。为了传输3000bit/s的数字信号，设计物理可实现的幅度键控和相移键控的传输方案。 解: 由数字信号的速率Rb和信道带宽Bc，已调信号的频带利用率ηb应为 （2）设基带信号是矩形波。已调信号为8ASK和8PSK信号