08第八章 数字信号的载波传输

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1、第八章数字信号的载波传输基带数字信号可以在传输距离不远的情况下直接传送，但如果要远距离传输时，特别是在无线或光纤信道上传输时，则必须经过调制将信号频谱搬移到高频处才能在信道中传输。为了使数字信号在有限带宽的高频信道中传输，必须对数字信号进行载波调制。有三种基本的调制方式:振幅键控、频移键控和相移键控，它们分别对应于用载波(正弦波)的幅度、频率和相位来传递数字基带信号。数字调制与模拟调制区别它们都是正弦波调制，但是，数字调制是调制信号为数字型的正弦波调制，而模拟调制则是调制信号为连续型的正弦波调制。数字调制特点主要包括两个方面:第一，数

2、字调制信号的产生，除把数字的调制信号当作模拟信号的特例而直接采用模拟调制方式产生数字调制信号外，可以采用键控载波的方法;第二，对于数字调制信号的解调，为提高系统的抗噪声性能，通常采用与模拟调制系统中不同的解调方式。8·1二进制数字调制当调制信号为二进制数字信号时，这种调制称为二进制数字调制。在二进制数字调制中，载波的幅度、频率或相位只有两种变化状态。常见和基本的方式:二进制振幅键控(2ASK)、二进制移频键控(2FSK)、二进制移相键控(2PSK)和二进制相对(或差分)相位键控(2DPSK)。二进制振幅键控调制(2ASK与OOK)在振

3、幅键控中，载波幅度是随着调制信号而变化的。二进制振幅键控信号的产生方法有两种，一般的模拟幅度调制方法(2ASK)，通断键控(OOK)。二进制振幅键控信号的产生原理图两种振幅键控信号产生的仿真电路图(a)调幅法(b)通断键控法OOK信号有两种基本的解调方法:非相干解调(包络检波法)及相干解调，接收系统中都增加了一个“抽样判决器”方框，这对于提高数字信号的接收性能是十分必要的。二进制振幅键控方式是数字调制方式中出现最早也是最简单的一种方法。这种方法最初用于电报系统，但由于它的抗噪声能力较差，故在数字通信中用得不多。不过，二进制振幅键控常常

4、作为研究其它数字调制方式的基础，因此熟悉它仍然是必要的。OOK键控信号的解调原理方框图(a)非相干解调法(b)相干解调法OOK信号解调的仿真电路图OOK已调信号与调解信号输出波形二进制移频键控(2FSK)二进制频移键控(2FSK):如果用数字信号来键控载波的频率，即信号的符号“0”对应于载波频率f1，符号“1”对应于载波频率f2(与f1不同的另一载波频率)。它的主要优点是:实现起来较容易，抗噪声与抗衰减的性能较好，适合中、低速数据传输的应用。实现方法:1、可利用一个矩形脉冲序列对一个载波进行调频而获得。这正是频率键控通信方式早期采用的

5、实现方法，也是利用模拟调频法实现数字调频的万法。２、是键控法，即利用受矩形脉冲序列控制的开关电路对两个不同的独立频率源进行选通。2FSK信号的产生原理框图产生2FSK信号的仿真电路图一般说来，键控法得到的两个键控频率的相位是与二进制数据序列无关的，反映在输出波形上，仅表现出f1与f2的相位是不连续的;而用模拟调频法时，f1与f2的相位是连续的。调频法输出的2FSK调制波形图(a)模拟调频法2FSK的输出波形图键控法输出的2FSK调制波形图(b)键控法2FSK的输出波形２FSK信号的功率谱2FSK键控信号的解调原理方框图(a)非相干解调

6、法(b)相干解调法2FSK解调的仿真电路图(a)非相干解调(b)相干解调调制前与解调后的数据波形覆盖图二进制移相键控(2PSK)二进制移相键控(2PSK)方式是载波相位按基带脉冲序列的规律而改变的一种数字调制方式，就是根据数字基带信号的两个电平(或符号)，使载波相位在两个不同的数值之间切换的一种相位调制方法。当两个载波相位相差180度时，此时称为反向键控(PSK)，也称为绝对相移方式。2PSK输出波形绝对相移方式缺点:当采用绝对相移方式时，由于发送端是以某一个相位作基准的，因而在接收端也必须有这样一个固定基准相位作参考，如果这个参考相

7、位出现变化(0相位变π相位，或π相位变0相位)，则恢复的数字信息就会出现0变为1，或1变为0的现象，从而造成错误的恢复。采用2PSK方式就会在接收端得到完全相反的恢复，这种现象称为2PSK方式的"倒π"现象。因此，在实际中一般不采用2PSK方式，而采用一种所谓的相对(差分)移相(2DPSK)方式。二进制差分相位键控(2DPSK)2DPSK方式是利用前、后相邻码元的相对载波相位值去表示数字信息的一种方式，即用前、后两个码元之间的相差来表示码元的值"0"和"1"。例如，假设相差值"π"表示符号"1"，相差值"0"表示符号"0"，图8·14

8、为绝对码、相对码、2PSK、2DPSK输出波形的对应关系，可以看出2DPSK的波形与2PSK的不同，它们的同一相位并不对应相同的数字信息符号，而前、后码元的相对相位差才表示信息符号。这说明，解调2DPSK信号时，并不依赖