通信技术基础第5章 数字信号的频带传输.ppt

第五章 数字信号的频带传输 5.1 调制与解调原理 5.2 二进制数字调制 5.3 二进制数字调制系统的抗噪声性能 5.4 多进制数字调制 5.5 改进的数字调制技术 5.1 调制与解调原理 为什么需要对信号进行调制？ ???? 所谓调制，就是按调制信号(基带信号)的变化规律去改变载波某些参数的过程。调制的载波可以分为两类：用正弦型信号作为载波；用脉冲串或一组数字信号作为载波。通常，调制可以分为模拟(连续)调制和数字调制两种方式。在模拟调制中，调制信号的取值是连续的；而数字调制中的调制信号的取值则为离散的。目前常见模一数变换可以看成是一种用脉冲串作为载波的数字调制，它又称为脉冲编码调制。???? 模拟调制的定义和作用 定义：模拟调制是指按基带信号的变化规律去改变高频载波某些参数的过程。 调制的实质是频谱搬移，其作用是： 1、将调制信号（基带信号）转换成适合于信道传输的已调信号（频带信号）； 2、实现信道的多路复用，提高信道利用率； 3、减小干扰，提高系统的抗干扰能力； 4、实现传输带宽与信噪比之间的互换。因此，调制对通信系统的有效性和可靠性有很大的影响。 1、载波 （1）正弦型信号------连续波调制 （2）脉冲串------脉冲调制 如果用基带信号的变化规律分别去改变载波的幅度、频率和相位，可得到三种不同的调制方式，依次为幅度调制（AM）、频率调制 （FM）和相位调制（PM）。 5.1 调制与解调原理 1.幅度调制的原理 幅度调制是正弦型载波的幅度随调制信号作线性变化的过程。设正弦型载波??????s(t)=Acos(ωct+ψ0)?????式中??ωc----载波角频率；?????? ψ0----载波的初相位；?????? ?A?----载波的幅度。那么，幅度调制信号（已调信号）一般可表示成????????? ?sm(t)=Am(t)cos(ωc+ψ0)???? 式中m(t)为基带调制信号。 概念：双边带，单边带 由上式和上右图知：AM信号的频谱由载频分量和上、下两个边带组成，上边带的频谱结构与原调制信号的频谱结构相同，下边带是上边带的镜像。因此，AM信号是带有载波的双边带信号，它的带宽是基带信号（调制信号）带宽fH的两倍，即 。 AM解调 包络检波：要求 A+m(t)≥0 相干解调（同步解调） 双边带(DSB)信号 ? 如果输入的基带信号没有直流分量，且h(t)的是理想带通滤波器，则得到的输出信号便是无载波分量的双边带调制信号，或称双边带抑制载波(DSB-SC)调制信号，简称DSB信号。这时的DSB信号实质上就是m(t)与载波s(t)的相乘，即Sm(t)＝m(t)cosωct,其波形和频谱如图所示。 推论：(1)DSB信号的解调只能采用相干解调。 (2)DSB信号的频谱也具有上下对称的两个边带 携载了相同的信息，其传输带宽亦为基带信号 的最高频率的两倍。 单边带(SSB)信号 双边带调制信号包含有两个边带，即上、下边带。由于这两个边带包含的信息相同，因而，从信息传输的角度来考虑，传输一个边带就够了。所谓单边带调制，就是只产生一个边带的调制方式。这时，只需将带通滤波器设计成如图所示的传输特性。图A将产生上边带信号，而图B则将产生下边带信号。 残留边带调制是介于双边带与单边带之间的一种线性调制。它既克服了双边带调制信号占用频带宽的缺点，又解决了单边带信号实现上的难题。在这种调制方式中，不是将一个边带完全抑制，而是部分抑制，使其仍残留一小部分。由于残留边带调制也是线性调制，因此它同样可用下图所示的调制器来产生。不过，这时图中滤波器的单位冲激响应h(t)应按残留边带调制的要求来进行设计。显然，这个滤波器不需要十分陡峭的滤波特性，因而，它比单边带滤波器容易制作。 显然，满足这种要求的截止特性曲线并不是唯一的，而是有无穷多个。由此我们得到如下重要概念：只要残留边带滤波器的截止特性在载频处具有互补对称特性，那么，采用同步解调法解调残留边带信号就能够准确地恢复所需的基带信号。 上述概念表明：残留边带滤波器的截止特性具有很大的选择自由度。但必须注意，有选择自由度并不意味着对“陡峭程度”就没有什么制约了。很明显，如果滤波器截止特性非常陡峭，那么，所得到的残留边带信号便接近单边带信号，滤波器将难以制作；如果滤波器截止特