[工学]第七章 正弦载波数字调制系统

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1、第七章正弦载波数字调制系统7.1引言7.2二进制数字调制原理7.3二进制数字调制系统的抗噪声性能7.4二进制数字调制系统的性能比较7.5多进制数字调制系统7.6改进的数字调制方式17.1引言为什么调制？匹配带通信道传输特性：将基带信号变换成适合在带通信道中传输的已调信号。有效地利用频带：实现信道的多路复用传输(FDM)。天线设计：将基带信号加载到高频载波，可以减小无线传输时所使用的天线尺寸，便于实现。无线通信时天线尺寸通常等于四分之一电磁波(EM)波长提高通信系统抗噪声/干扰性能。2数字调制就是将数字符号变成适合于信道的波形。所用的载波一般是余弦波形，调制信

2、号为数字基带信号。利用基带信号控制载波的参数，使载波的参数携带基带信息，就完成了调制。由于数字信息是离散的，因此，调制后的载波参数上只有有限个数值。类似于用数字信息控制开关，从几个具有不同参量的独立震荡源中选择参量，因此，又称键控。3数字调制与模拟调制的比较数字调制与模拟调制的原理相同，调制的基本方法是按基带调制信号的变化规律去改变高频载波某些参数(幅值、相位、频率)的过程。数字调制与模拟调制的不同之处在于，数字已调信号参数取值离散，而模拟已调信号参数取值连续。根据已调信号的频谱结构，数字调制也可分为：线性调制：从频谱上来看，已调信号的频谱结构与基带信号的频

3、谱结构相同，只不过频率位置搬移了。非线性调制：已调信号的频谱不再保持原来基带调制信号的频谱结构，有新的频率成分出现。4基带信号FSK信号1001f1f2f2f1f1f1ASK信号PSK信号波形图6-1正弦载波的三种键控波形57.2二进制数字调制原理抽样判决器基带脉冲生成器载波调制器信道载波解调器数字基带信号数字带通信号比特流数字载波传输系统方框图67.2.1二进制振幅键控（2ASK）ASK：AmplitudeShiftKeyASK：利用数字基带信号控制载波的幅度。已调信号调制信号72ASK信号的产生模拟相乘法数字键控法：利用数字基带信号控制载波的幅值2ASK

4、信号也被称为通-断键控(OOK,On-OffKeying)信号s(t)载波开关电路通-断键控(OOK,On-OffKeying)基带脉冲生成器单极性不归零基带脉冲序列an取0或18若基带脉冲为矩形脉冲波形，则在一个码元周期内，ASK信号可以表示为y(t)eASK(t)1001(a)ASK信号波形基带信号波形ASK信号波形92ASK信号功率谱101112Ps(f)fPe(f)f00fc-fc1/TSfc-fsfc+fs下边带上边带下边带上边带13频谱特性2ASK信号的功率谱由连续谱和离散谱两部分组成，其中连续谱取决于g(t)经线性调制后的双边带谱，离散谱则由载

5、波分量决定。2ASK信号的频谱只是将基带信号的频谱沿频率轴平移了一个fc,而基带信号的频谱结构并不改变。基带信号带宽为fs,2ASK信号带宽为2fs。频带利用率仅为直接传输基带信号的1/2。142ASK信号的非相干解调定时脉冲带通滤波器半波或全波整流器低通滤波器抽样判决器输出包络检波窄带高斯噪声BG：基带信号带宽15判决规则(二元单极性不归零基带信号的判决规则)：162ASK信号的相干解调带通滤波器低通滤波器抽样判决器输出载波提取电路定时脉冲时钟提取电路窄带高斯噪声1718低通滤波之后，2倍频被滤掉，只留下低频信号：系数1/2不影响结果，可以调整滤波器增益，

6、使判决规则(二元单极性不归零基带信号的判决规则)：192ASK频带传输系统基带脉冲生成器单极性不归零基带脉冲序列an取0或1定时脉冲带通滤波器抽样判决器输出时钟提取电路理想限带特性低通滤波器频带信道相干解调207.2.2二进制频移键控（2FSK）FSK:FrequencyShiftKeyFSK：利用数字基带信号控制载波的频率。FSK信号的产生模拟调频法基带脉冲生成器基带脉冲序列模拟调频器(a)相位连续FSK调制21若基带脉冲为矩形脉冲波形，则在一个码元周期内，FSK信号可以表示为Ks(t)f1载波。。。e0(t)天关电路(b)相位不连续FSK调制f2载波

7、基带脉冲序列数字键控法22基带信号FSK信号1001f1f2f2f1f1f1f2f2ASK信号ASK信号FSK信号为两个不同频率交替发送的ASK信号的和。23FSK信号为两个不同频率交替发送的ASK信号的和。242FSK信号功率谱25262728Px(f)f01/TSSy()f00f1f2f2-fsf1+fsfo=(f1+f2)/2292FSK信号功率谱f1=f0+0.4*fsf2=f0-0.4*fsf00ff1=f0+fsf2=f0-fsf1=f0+0.5*fsf2=f0-0.5*fsf0-fsf0+fs︱f1-f2︱fs，双

8、峰30f1=f0-0.4fsf2=f0+0.4fsf