通信原理第六版(樊昌信)第7章数字带通传输系统

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1、通信原理第7章数字带通传输系统•概述■数字调制：把数字基带信号变换为数字带通信号(已调信号)的过程。■数字带通传输系统：通常把包括调制和解调过程的数字传输系统。■数字调制技术有两种方法：♦利用模拟调制的方法去实现数字式调制；♦通过开关键控载波，通常称为键控法。♦基本键控方式：振幅键控、频移键控、相移键控■数字调制可分为二进制调制和多进制调制。•7.1二进制数字调制原理■7丄1二进制振幅键控(2ASK)♦基本原理：□“通.断键控(0OK)”信号表达式(Acos仪t,以概率P发送“1”时p(f—JC°°K[0,以概率1-P发送“0”时□波形1001♦2ASK信号的一般表达

2、式«2ASK（0=S（t）COSCDct其屮$（/）=工號（—人）nTs-码元持续时间；g（/）—持续时间为7；的基带脉冲波形，通常假设是高度为1,宽度等于人的矩形脉冲；5—第N个符号的电平取值，若取概率为P概率为1-戶则相应的2ASK信号就是OOK信号。♦2ASK信号产生方法＞模拟调制法（相乘器法）二进制不归零信号e2ASK►乘法器►COS0/＞键控法开关电路♦2ASK信号解调方法口非相干解调（包络检波法）输出□相干解调（同步检测法）口非相干解调过程的时间波形1001■功率谱密度2ASK信号可以表示成e2ASK(0=s(t)coscoct式中5(0一二进制单极性随机矩

3、形脉冲序列设：A0)-S(r)的功率谱密度P2ASK(/)一2ASK信号的功率谱密度则由上式可得%K(沪占加+£)+呵一£)]由上式可见，2ASK信号的功率谱是基带信号功率谱几(/)的线性搬移(属线性调制)。知道了几(/)即可确定Aask(f)o由6.1.2节知，单极性的随机脉冲序列功率谱的一般表达式为00W)=£P(1—P)

4、G(/)「+》

5、£(1-P)G(哦)

6、专(/—吨)/7?=-00式中fs=ITsG(f)—单个基带信号码元g(/)的频谱函数。对于全占空矩形脉冲序列，根据矩形波形g(f)的频谱特点，对于所有的m^O的整数，有G{mfs)=T,Sa(n/r)=0

7、,故上式可简化为呛)=fsP(X~n

8、G(/)

9、2+/I一p)2

10、g(0)

11、W)将其代入得到£ask=+ffd-P)b(/+Z-)

12、2+

13、G(/-Z-)

14、2.+1P)2

15、G(0)『卜(/+£)+5(/-£)]当概率p二1/2时，并考虑到G(f)=TsSa(7ifTs)G(0)=人则2ASK信号的功率谱密度为P2ASK”sin//+£)7；[I龙(/+£)/sin//-£)7；2ASK信号的功率谱由连续谱和离散谱两部分组成；连续谱取决于g(/)经线

16、性调制后的双边带谱，而离散谱由载波分量确定。>2ASK信号的带宽是基带信号带宽的两倍，若只计谱的主瓣(第一个谱零点位置)，则有斥“2ASK式中fs=1/7；即，2ASK信号的传输带宽是码元速率的两倍。■7.1.2二进制频移键控(2FSK)♦基本原理□表达式：在2FSK中，载波的频率随二进制基带信号在力和鸟两个频率点间变化。故其表达式为*2FSK(0=Acos(©+%),ACOS(692》+仇),□典型波形:□由图可见，2FSK信号的波形(a)可以分解为波形(b)和波形(c),也就是说，一个2FSK信号可以看成是两个不同载频的2ASK信号的叠加。因此，2FSK信号的时域表

17、达式又可写成*2FSK”cos(®/+%)+为a“g(r-n7；)cos(02/+&“)式中g(0—单个矩形脉冲，Ts—脉冲持续时间;an=1,0,概率为P概率为1-P概率为1-P概率为Pan=<[0,0和$分别是第,7个信号码元(1或0)的初始相位，通常可令其为零。因此，2FSK信号的表达式可简化为幺2FSK(0-(^)COS69/+S2(/^)COS692/^2FSK(0=$1(/)COS卯+$2(1)COS刃式中皿）=工色g（r—720n♦2FSK信号的产生方法口采用模拟调频电路来实现：信号在相邻码元Z间的相位是连续变化的。□采用键控法来实现：相邻码元之间的相位不

18、一定连续。□其他解调方法：比如鉴频法、差分检测法、过零检测法等。下图给出了过零检。VWVX/X/VWVbjwuin_njimuLd-XAAA-XAAA-AK—K—nnnnimnjuuumminr♦功率谱密度.Ts\sin^f^f2)Ts2t2"sin^(/-/2)7；.-'叫MffT心-M2FSK八一16兀(/+帀人+侯[/(/+£)+§(/_£)+§(/+Q+5(/_Q]16对相位不连续的2FSK信号，可以看成由两个不同载频的2ASK信号的叠加,它可以表示为e2FSK(/)=6(Z)cos卯+s2(?)cosco2t其中，小⑴和七⑴为