通信原理第7章数字带通传输系统

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1、第7章数字带通传输系统§7.0引言§7.2二进制数字调制系统抗噪声性能§7.1二进制数字调制原理§7.3二进制数字调制系统的性能比较1§7.0引言在实际信道中，大多数信道具有带通传输特性，数字基带信号不能直接在这种信道中传输，因此，必须用数字基带信号对载波进行调制，产生已调数字信号，才能在无线信道、光纤信道等媒质中传输。类似于模拟调制，有数字振幅调制、数字频率调制和数字相位调制。2数字调制是把数字基带信号变换为数字带通信号（已调信号）的过程。利用数字脉冲信号对载波进行开关形式的控制而实现，故称数字键控。载波的波形是任意的，但大多数的数字调制系统都选择单频信号作为载波，因为便于产生与接

2、收。常用的载波信号为。1、概念32、数字调制分类(1)根据控制载波波形参量不同，分为：振幅键控(ASK)用数字消息控制载波的振幅频移键控(FSK)用数字消息控制载波的频率相移键控(PSK)用数字消息控制载波的相位(2)根据已调信号频谱结构特点不同，分为：线性调制(如ASK)频谱结构相同，只不过搬移了一个频率位置，无新的频率成分出现。非线性调制(如FSK)频谱结构不同，有新的频率成分出现。43、数字载波调制与模拟调制的异同相同点：调制目的相同，都是进行频谱搬移，以适合信道传输；调制种类相同，都是通过改变载波的幅度、相位或频率达到调制的目的；不同点：模拟调制是以模拟信号对载波参量作连续调

3、制；数字调制是以数字信号对载波参量作离散调制。5§7.1二进制数字调制原理7.1.1二进制振幅键控（2ASK)7.1.2二进制频移键控（2FSK)7.1.3二进制相移键控（2PSK)7.1.4二进制差分相移键控（2DPSK)67.1.1二进制振幅键控（2ASK)ASK:AmplitudeShiftKeying振幅键控是正弦载波的幅度随数字基带信号而变化的数字调制。当数字基带信号为二进制时，则为二进制振幅键控。设发送的二进制符号序列由0、1序列组成，发送1符号的概率为P，发送0符号的概率为1-P，且相互独立。该二进制符号序列可表示为：7其中:发送概率为P发送概率为1-P2ASK信号时

4、域表达式g(t)是持续时间为Ts的矩形脉冲82ASK信号波形2ASK信号波形92ASK调制方式模拟调制方式键控方式也称OOK信号开关K的动作由s(t)决定，乘法器S(t)e2ASK(t)滤波器cosωct10e2ASK(t)cosωctK当s(t)=0K接01K接1102ASK解调方式非相干解调带通滤波器（BPF）恰好使2ASK信号完整地通过。低通滤波器（LPF）的作用是滤除高频杂波，使基带信号（包络）通过。抽样判决器包括抽样、判决及码元形成器。11122ASK解调方式相干解调相干解调就是同步解调，要求接收机产生一个与发送载波同频同相的本地载波信号，称其为同步载波或相干载波。1314

5、相干解调低通滤波器的截止频率与基带数字信号的最高频率相等。152ASK频谱设e2ASK(t)的功率谱为P2ASK(f)，s(t)的功率谱为Ps(f)，则：式（7.1－7）推导单极性的随即脉冲序列功率谱的一般表达式：16设s(t)的功率谱密度为Ps(f),e0(t)的功率谱密度为PE(f)非严格推导：证毕17矩形波形g(t)的频谱为：当P=1/2时（7.1－10）182ASK频谱P2ASK(f)cfffc+fscf-0fc-fs-fc+fs-fc-fs192ASK信号的功率谱密度由离散谱和连续谱两部分组成。连续谱取决于g(t)经线性调制后的双边带谱，而离散谱由载波分量确定。2ASK信号

6、的带宽B2ASK是基带信号带宽的两倍，若只计谱的主瓣，则有B2ASK=2B=2fs=2*1/RB2ASK信号的传输带宽是码元速率的两倍。2ASK系统的频带利用率为:20[例]已知某OOK系统的传码率为103B，所用的载波信号为Acos(4π×103t)。(1)设传送数字信息为011001，画出相应的2ASK信号波形;(2)求2ASK信号的带宽。(2)二进制振幅键控信号的带宽B2ASK是基带信号波形带宽的两倍解：(1)217.1.2二进制频移键控（2FSK)(FrequencyShift-Keying)在二进制数字调制中，若正弦载波的频率随二进制基带信号在f1和f2两个频率点间变化，则

7、产生二进制频移键控信号(2FSK信号)。“1”—>f1“0”—>f2FSK是用不同频率的载波来传递数字消息的。221、2FSK信号的表示若二进制基带信号的1符号对应于载波频率f1，0符号对应于载波频率f2，则二进制移频键控信号的时域表达式为:23是an的反码其中:1以1-p为概率出现0以p为概率出现an=01将一路2FSK信号看成两路2ASK信号的合成S1(t)为单极性信号二进制移频键控信号的时域表达式为:242FSK信号波形1001011+EVS(t)载