《数字带通传输系统》PPT课件

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1、第7章数字带通传输系统7.1二进制数字调制原理7.2二进制数字调制系统的抗噪声性能7.3二进制数字调制系统的性能比较7.4多进制数字调制原理7.5多进制数字调制系统的抗噪声性能引言数字信号有两种传输方式，一种是基带传输方式，另一种是调制传输或称为带通传输。在实际通信中，因基带信号中含有丰富的低频分量而不能在信道中直接传送，必须用基带信号对载波波形的某些参量进行控制，使载波的这些参量随基带信号的变化而变化，形成带通信号，这一过程称为数字调制。数字调制是用载波信号的某些离散状态来表征所传送的信息，在收端对载波信号的离散调制参量进行检测，还原成原来的数字

2、基带信号，这一过程称为数字解调。数字调制信号也称键控信号。为什么一定要在带通型信道中传输数字信号呢？主要原因是带通型信道比低通型信道带宽大得多，可以采用频分复用技术传输多路信号。另外，若要利用无线电信道，必须把低频信号“变”成高频信号。数字调制就是用数字基带信号对载波进行调制，使基带信号的功率谱（频谱）搬移到较高的载波频率上。和模拟调制相似，数字调制所用的载波一般也是连续的正弦型信号，但调制信号则为数字基带信号。理论上讲，载波形式可以是任意的（比如三角波、方波等），只要适合在带通信道中传输即可。在实际通信中多选用正弦型信号，是因为它具有形式简单、便

3、于产生和接收等特点。与模拟调制中的幅度调制、频率调制和相位调制相对应，数字调制也分为三种基本方式：幅度键控（ASK），频移键控（FSK），相移键控（PSK）。所谓“键控”，是指一种如同“开关”控制的调制方式。比如对于二进制数字信号，由于调制信号只有两个状态，调制后的载波参量也只能具有两个取值，其调制过程就像用调制信号去控制一个开关，从两个具有不同参量的载波中选择相应的载波输出，从而形成已调信号。“键控”就是这种数字调制方式的形象描述。7.1二进制数字调制原理1二进制振幅键控（2ASK）振幅键控是利用载波的幅度变化来传递数字信息，而其频率和初始相位保

4、持不变。在2ASK中，载波幅度随着调制信号1和0的取值而在两个状态之间变化。二进制幅度键控中最简单的形式称为通-断键控(OOK)，即载波在数字信号1或0的控制下来实现通或断。OOK信号的时域表达式为：此式为双边带调幅信号的时域表达式，它说明2ASK/OOK信号是双边带调幅信号。二进制幅度键控信号的一般时域表达式为2ASK传输调制技术是受噪声影响最大的调制技术，已很少使用，但其可作为研究数字调制技术的基础。功率谱密度一个2ASK信号：s(t)(基带信号)是随机单极性矩形脉冲序列，周期TS，频率fS=1/TS。载波频率fc=ωc/(2π)。由于二进制振

5、幅键控信号是随机的功率型的信号，故研究频谱特性时，应该讨论功率谱密度。现在计算Ps(f)的具体形式(考虑到概率)因为单极性随机脉冲序列功率谱的一般表达式为：根据矩形波形g(t)的频谱特性，对于m≠0的整数有由于基带信号是矩形波，其频谱宽度从理论上来说为无穷大。但是以载波ωc为中心频率，在功率谱密度的第一对过零点之间集中了信号的主要功率。通常取第一对过零点的带宽作为传输带宽，称之为谱零点带宽。即若只计及基带脉冲频谱的主瓣，其带宽：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s(t)经线性调制后的双边带谱，离散谱由载波分量决定。幅度键控

6、信号的功率谱是基带信号功系谱的线性搬移。2ASK信号的传输带宽是码元速率的2倍。2ASK调制器相乘器法二进制幅度键控的调制器可以用一个相乘器来实现，对于OOK信号，相乘器可用一个开关电路来代替。键控法和模拟常规调幅信号的解调一样，2ASK信号也有包络检波和相干解调两种方式。由于被传输的是数字信号1和0，因此，在每个码元持续期间要用抽样判决电路对低通滤波器的输出作一次判决以确定信号取值。ASK解调器相干解调需要在接收端产生一个本地的相干载波，由于设备复杂，因此在2ASK系统中很少使用。2ASK解调器(非相干解调，包络检波)非相干解调过程的时间波形AS

7、K信号全波整流低通滤波抽样判决后恢复原始脉冲频移键控是利用载波的频率变化来传递数字信息。在二进制情况下，1对应于载波频率f1，0对应于载波频率f2。2FSK信号在形式上如同两个不同频率交替发送的ASK信号相叠加，因此已调信号的时域表达式为：2二进制频移键控（2FSK）式中，ω1=2πf1，ω2=2πf2，　是an的反码,和an可表示为检测出是频率f1的信号，则为数字信号1，f2的信号则为数字信号0。设两个载频的中心频率为f0，频差为Δf，则可计算得，2FSK信号的单边功率谱密度当概率P=1/2时为2FSK单边功率谱图形：FSK谱由连续谱和离散谱组成

8、，离散谱出现在f=f1和f=f2的位置，连续谱为红线。连续谱形状随载波频率间隔Δf的变化而变化，当Δf=f2-f1>fs时