第二章 微波传输中调制解调技术(New).ppt

第三章 微波收发技术 微波通信与微波测量技术 Email:zhaogq1976@bit.edu.cn 微 波 通 信 技 术 第二章 微波通信中的数字调制与解调技术 本章主要内容 §2.1 调制/解调基础 §2.2 模拟调制技术 §2.3 数字调制技术 §2.4 MPSK调制解调技术 §2.5 几种调制技术的比较 §2.6 全数字调制解调技术 §2.7 眼图 §2.1 调制解调基础 为什么要调制？ 调制类型 模拟调制：AM、FM、PM 数字调制：ASK、FSK、PSK §2.2 模拟调制技术 模拟调制——AM调制 模拟调制——FM调制 模拟调制——PM FM/PM调制频谱特性 模拟调制——脉冲调制 §2.3 数字调制技术 两个重要概念 (1)功率效率：保证比特差错率小于规定值所需要的最低平均归一化信噪比 (2)频带效率：反映不同的调制方式在相同带宽下可传输 的最高信息速率,通常利用 (3)频带效率和功率效率之间存在互换特性。 信道容量： 数字调制——ASK调制 ASK解调技术 数字调制——FSK调制 FSK解调技术 数字调制——PSK调制 数字调制——QAM调制 两路独立的信号对正交的两个载波进行幅度调制后合成的的信号称为正交幅度调制，记为QAM。 二电平正交幅度调制有四种状态，称为4QAM； 四电平正交幅度调制有四种状态，称为16QAM； 16QAM和64QAM在通信中比较常用 QAM的优点： 可以充分利用信号平面，相比MPSK具有更好的抗干扰性 数字调制信号的星座图表示 §2.4 MPSK调制解调技术 二相移相键控（BPSK） 四相移相键控（QPSK） BPSK的调制 利用平衡混频器实现BPSK的调制 BPSK的解调 QPSK 在数字微波通信中比较常用 可以看作是两个正交的BPSK的组合 BPSK与QPSK的调制频谱 QPSK调制 利用双BPSK实现QPSK调制 QPSK相干解调 QPSK载波恢复---科斯塔斯环 QPSK载波恢复的相位模糊问题 载波恢复环路的主要技术指标 静态相位误差 锁相环为一个相位控制环路，锁定后为了维持环路锁定所存在的固有相差，称为静态相差。 载波恢复环路的主要技术指标 2)捕捉带和同步带 载波恢复环路的主要技术指标 3) 恢复载波的相位抖动 恢复载波的相位抖动会引起最佳判决点信噪比变坏，导致错误的判决。抖动主要由环路滤波器的带宽决定，相位差跟踪电压的变动是恢复载波相位抖动的主要原因。 §2.5 几种数字调制信号的比较 滚降系数 不同滚降系数的相应特性 和 性能的比较 (BER=10-6 ) 载干比 载干比 信噪比 信噪比 归一化信噪比 归一化输入信噪比 Es 码元能量 N0 噪声单边带功率谱密度 码元能量与单位带宽内的噪声功率之比 数字调制技术复杂程度的比较 MPSK与MQAM的抗噪声性能比较 §2.6 全数字调制解调技术 模拟数字化 硬件软件化 系统模块化 全数字调制解调的优点 系统结构通用，功能实现灵活。不同的通信系统可由相对一致的硬件利用不同的软件来实现，系统功能的改进和升级也很方便。 提供不同系统互操作的可能性。只要在硬件平台上加载相应的软件并配备相应的射频部分，就能很自然地实现互通。 通信系统的生成期缩短。一般而言，软件开发周期比硬件短，这样易于快速跟踪市场变化，满足新需求，同时也降低了系统更新成本。 由于系统主要功能都由软件实现，可通过新的信号处理手段提高抗干扰性能，其它诸如系统频带监控、可编程信号波形、在线改变信号调制方式等功能的实现也成为可能。 关键技术 带通采样-ADC技术 带通采样即是欠采样的一种方式,可以通过远低于奈奎斯特频率来进行采样，采样后，信号频谱将被无限复制。 ADC是信号采样系统的关键器件之一，是连接模拟与数字系统的桥梁。随着数字技术的飞速发展，ADC已被广泛应用于语音、医学成像、声纳、雷达、电子战、仪器、消费电子和通信系统中。而ADC的采样速率和分辨力由于受到半导体器件工艺、A/D变换的孔径抖动、比较器的门限判决精度等因素的制约，发展比较缓慢， 平均每8年提高1.5位。 ADI公司的产品最具代表性，该公司的14位高速A/D变换器（AD6645）的采样率已达到105MSPS，多音无杂散动态范围（SFDR）高达-100dBc，模拟输入带宽为250MHz；AD9244的采样率为65MSPS，SFDR为-83dBc，模拟输入带宽高达750MHz；12位的高速A/D变换器AD9430的采样率可达到210MSPS，SFDR为-85dBc，模拟输入带宽为700MHz。 数字下变频 根据正交变换理论，一个实信号的Hilbert变换与此信号是正交的