《通信技术基础》课件_第6章 频带传输.pptx

6.1概述

6.2二进制数字调制

6.3多进制数字调制;6.1概述;6.1.1调制的概念

通信信道的基本特征是带宽有限,带宽取决于可使用的频率资源和信道的传播特性,受干扰和噪声影响大。针对通信信道的特点,通信中信号传输通常采用频带传输。频带传输是指将基带信号的频谱搬移到某一高频频段后再在信道中进行传输,这个频谱搬移过程称为调制。

为什么要进行调制?首先,由于频率资源的有限性,限制了我们用开路信道传输信息。再者,通信的最终目的是远距离传递信息。由于传输失真、传输损耗以及保证带内特性的原因,基带信号是无法在无线信道或光纤信道上进行长距离传输的。为了进行长途传输,必须对数字信号进行载波调制将信号频谱搬移到高频处才能在信道中传输。

实现频谱搬移后的信号称为已调信号,调制过程用于通信系统的发送端。在接收端需将已调信号还原成要传输的原始信号,该过程称为解调。把包括调制和解调过程的传输系统称为频带传输系统,而把调制器和解调器简称为Modem。频带传输与基带传输的主要区别就是增加了调制与解调的环节。;6.1.2调制的种类

按照输入的基带信号(该信号称为调制信号)不同,调制可分为模拟调制和数字调制。模拟调制是利用模拟信号调制载波信号的幅度、频率或相位,可得到调幅(AM)、调频(FM)或调相(PM)信号。

数字调制是利用数字信号控制载波信号的幅度、频率或相位。因数字信号只有几个离散值,数字调制可以通过数字信号去控制开关,选择具有不同参量的载波来实现,为此把数字信号的调制方式称为键控。

常用的数字调制有:幅移键控(ASK)、频移键控(FSK)和相移键控(PSK)等。

根据数字信号进制的不同,数字调制可分为二进制调制和多进制调制。如2ASK、QAM、MQAM、2FSK、MFSK、2PSK、2DPSK、QPSK、OQPSK等;6.2二进制数字调制;6.2.1二进制幅移键控

1.2ASK信号的波形

二进制幅移全速控(2ASK)是一种最简单的数字调幅方式。所谓数字调幅,是指载波幅度随基带数据信号变化的调制方式。

实现2ASK最简单的方法是在单极性二进制数字信息序列的控制下,1时发送载波,0时不发送载波,2ASK信号波形示意图如图6-1所示。

通常把这种二进制??移键控方式称为通断键控(OOK)。它的第n个码元已调信号的时表达式为;2.2ASK信号的调制与解调

1)2ASK信号的产生方法

(1)相乘法。

如图6-2(a)所示,m(t)为单极性信号,可以为0或1。当m(t)=0时,输出信号为0;当m(t)=1时,输出信号与输入信号相同。

(2)键控法。

如图6-2(b)所示,m(t)为单极性信号,可以为0或1。当m(t)=0时,开关断开,输出信号为0;当m(t)=1时,开关闭合,输出信号与输入信号相同。;2)2ASK信号的解调方法

常见2ASK信号的解调方法有相干解调和非相干解调两种,其中,非相干解调方法如图6-3所示。

图6-3中各部分作用如下:

带通滤波器:限制频带宽度(滤除信道中所产生的干扰);

包络检波器:检出信号波形(用于大信号解调);

低通滤波器:滤除高频杂波(由载波所产生的高频杂波);

抽样判决器:恢复原信号(判断是“1”还是“0”);2ASK信号的相干解调过程如图6-4所示,利用乘法原理来实现解调。

发送端(调制):

接收端(解调):

经过相乘器产生的高频载波,再通过低通滤波器就可滤除。;3.2ASK信号的功率谱分析

2ASK信号的功率谱如图6-5所示,该功率谱具有两个边带,且两个边带含有相同的信息。

由图6-5可以看出:

(1)2ASK信号的功率谱密度由连续谱和离散谱组成。

(2)2ASK信号的功率谱是双边带谱,其带宽是基带信号带宽的两倍。即调制后信号所占带宽为

式中,fs为基带信号的带宽。

通过以上分析可以看出,2ASK信号易于实现,但抗干扰能力差,频带利用率较低。;6.2.2二进制绝对相移键控和二进制差分相移键控

相移键控(PSK)是利用载波相位变化来传递信息的。PSK与ASK相比,抗干扰性能好;与FSK相比,频谱利用率高。因此,PSK是一种适用于中、高速数字传输的调制方式。

1.二进制绝对相移键控

所谓二进制绝对相移键控(2PSK),是用输入的二进制数字信号控制载波初始相位θ(an)的变化,使信号“0”和“1”分别对应载波的两个不同初始相位。通常这两个相位相隔π弧度,其表达式为

其中:;当θ0等于0时:

用0相(0°)和π相(180°)分别表示二进制信号“0”和“1”。

当θ0等于时：

用相(90°)和相(270°)分别表示二进制信号“0”和“1”,如图6-6所示。;1)2PSK信号的产生方