数字电视原理与应用5IQ解调.ppt

数字电视原理与应用 Principle and Application of Digital Television 课程安排 数字电视基本原理 视频压缩原理 ——第5章 MPEG-2视频编码部分及其测量 ——第4,6,11章 MPEG-2音频编码部分及其测量 ——第7章 MPEG-2系统部分及其测量 ——第3,9,10章 数字调制基础 ——第12章 数字电视中的纠错编码原理 ——补充 数字调制基础 1、概述 本章介绍数字调制基本方法，是后续DTV相关标准章节的基础知识。 被传输的信息通过改变载波幅度或频率或相位的方式，叫做调制。 模拟信号传输通常是AM(调幅)和FM(调频)。 数字信号传输早期通常幅移键控(ASK)和频移键控(FSK) 。 如果采用NRZ码(不归零码non-return-to-zero)，ASK方式传输一个10Mbit/s数据流需要至少10MHz带宽。 根据香农原理，对NRZ基带信号，带宽至少为数据率的一半。 ASK产生两个边带，得到一个带宽为基带信号数据率的射频信号。 由于需要进行信号滤波来抑制邻道干扰，实际所需带宽甚至更大。 模拟电话带宽大约3kHz，起初，该信道可得到1200bit/s数据率；现在该信道可达到56kbit/s。我们已习惯于这种数据率的传真和调制解调器。 更大的突破只能通过采用现代数字调制方法——IQ调制。 IQ调制实际上是幅度调制的一种。 1、概述 我们已知下列调制方法： 幅度调制 频率调制 相位调制 幅移键控(ASK) 频移键控(FSK) 相移键控(PSK) 正交调幅(QAM)幅移和相移键控 目标是降低信号传输带宽，只能通过现代数字调制方法，使得带宽数据率。 调制的缺点：更容易受到噪声和干扰的影响。 1、概述 利用矢量方式来表示正弦信号： 每个正弦信号都可以由其幅度和零相位角来准确描述，另外必须已知频率。 矢量表示中t＝0时刻的旋转矢量，角度为零相位角，矢量长度为正弦信号的幅度。 1、概述 正弦信号的获得： 将矢量投影到纵轴(Im)，并记录矢量顶点相对时间的位置。 相应余弦信号的获得： 将矢量投影到横轴(Re)。 任意正弦或余弦信号的获得： 对具有相同频率、期望幅度的一个正弦和一个余弦信号的合成。 数字调制基础 2、混频器Mixer 混频器是构成IQ调制器最重要的电子设备之一。 混频器实际上是一个乘法器。 调制信号通常利用载波被转换为IF信号，结果得到载波的两个边带。这种调制叫做抑制载波的双边带调幅制。 图中所示混频器实际上是由载波控制的一个双向开关，在载频处变换调制信号的极性。 对纯正弦调制信号，可得到两个谱线，分布在载频两侧，各自与载频的距离都是调制频率。 同时还产生与载频距离为载波频率整数倍的高次谐波，必须通过低通滤波进行抑制。 2、混频器Mixer 数字调制基础 3、幅度调制 3、幅度调制 如上所述，混频器可抑制载频。 如果用混频器进行幅度调制，而且调制信号本身没有直流分量，则已调信号频谱中没有载频分量，只有两个边带。 图12.5是由双平衡混频器实现的调幅器，已调信号频谱中除了两个边带以外，还有载频整数倍处的高次谐波边带（必须由低通滤波器抑制）。 图12.5也表示了一个典型的抑制载波时域调幅信号，带宽与不抑制载频的标准调幅器相同。 数字调制基础 4、IQ调制 彩色电视系统的色度信号传输很长时间内采用正交调制或IQ调制： 对PAL或NTSC，色度信号包含在色度载波的相位中，色饱和度或彩色亮度包含在色度载波的幅度中；已调色度载波再叠加到亮度信号上。 已调色度载波由IQ调制器或正交调制器获得。 4、IQ调制 IQ调制器分为I通道和Q通道： I通道混频器采用0°载波相位 Q通道混频器采用90°载波相位 I和Q互相正交 矢量图中，I轴相当于实轴，Q轴相当于虚轴。 数字调制器，在IQ调制器之前还接一个变换器mapper，输入待传输的数据流data(t)，输出i(t)和q(t)信号分别是I和Q混频器的调制信号，已不是数据信号，而是带符号电压值。 如果i(t)＝0，则I混频器没有输出信号； 如果q(t)＝0，则Q混频器没有输出信号。 如果i(t)＝1，则I混频器输出固定幅度、 0°载波相位的载波信号； 如果q(t)＝1，则Q混频器输出固定幅度、 90°载波相位的载波信号； I和Q已调信号再由加法器合成。 4、IQ调制 结果iqmod(t)是I和Q混频器输出信号之和。 如果Q通道没有输出，则iqmod(t)相当于I通道输出信号；反之亦然。 由于I和Q通道的输出信号是与载波同频的正弦和余弦信号，只是幅度不同，则