数字通信原理第6章-数字带通传输系统R3

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1、数字通信原理数字带通传输系统1主要内容二进制数字调制原理(1,2)二进制数字调制系统的抗噪声性能(3,4)二进制数字调制系统的性能比较(5)多进制数字调制系统(6)改进的数字调制方式(7,8)2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。振幅键控频移键控相移键控3数字带通传输系统

2、6.1二进制数字调制原理6.1.1二进制振幅键控(2ASK）基本原理：“通-断键控(OOK)”信号表达式波形4数字带通传输系统2ASK信号的一般表达式其中Ts－码元持续时间；g(t)－持续时间为Ts的基带脉冲波形，通常假设是高度为1，宽度等于Ts的矩形脉冲；an－第N个符号的电平取值，若取则相应的2ASK信号就是OOK信号。5数字带通传输系统2ASK信号产生方法模拟调制法（相乘器法）键控法6数字带通传输系统2ASK信号解调方法非相干解调(包络检波法)相干解调(同步检测法)7数字带通传输系统非相干解调过程的时间波形8数字带通传输系统功率谱密度2A

3、SK信号可以表示成式中s(t)－二进制单极性随机矩形脉冲序列设：Ps(f)－s(t)的功率谱密度P2ASK(f)－2ASK信号的功率谱密度则由上式可得由上式可见，2ASK信号的功率谱是基带信号功率谱Ps(f)的线性搬移（属线性调制）。知道了Ps(f)即可确定P2ASK(f)。9数字带通传输系统由上一章1.2节知，单极性的随机脉冲序列功率谱的一般表达式为式中fs=1/TsG(f)－单个基带信号码元g(t)的频谱函数。对于全占空矩形脉冲序列，根据矩形波形g(t)的频谱特点，对于所有的m0的整数，有，故上式可简化为将其代入得到10数字带通传输系统当

4、概率P=1/2时，并考虑到则2ASK信号的功率谱密度为其曲线如下图所示。11数字带通传输系统2ASK信号的功率谱密度示意图12数字带通传输系统从以上分析及上图可以看出：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(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），则有式中fs=1/Ts即，2ASK信号的传输带宽是码元速率的两倍。13数字带通传输系统6.1.2二进制频移键控（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f1和f2

5、两个频率点间变化。故其表达式为14数字带通传输系统典型波形：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信号的时域表达式又可写成15数字带通传输系统式中g(t)－单个矩形脉冲，Ts－脉冲持续时间；n和n分别是第n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16数字带通传输系统式中2FSK信号的产生方法采用模拟调频电路来实现：信号在相邻码元之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

6、不一定连续。17数字带通传输系统2FSK信号的解调方法非相干解调18数字带通传输系统相干解调19数字带通传输系统其他解调方法：比如鉴频法、差分检测法、过零检测法等。下图给出了过零检测法的原理方框图及各点时间波形。20数字带通传输系统功率谱密度对相位不连续的2FSK信号，可以看成由两个不同载频的2ASK信号的叠加，它可以表示为其中，s1(t)和s2(t)为两路二进制基带信号。据2ASK信号功率谱密度的表示式，不难写出这种2FSK信号的功率谱密度的表示式：令概率P=½，只需将2ASK信号频谱中的fc分别替换为f1和f2，然后代入上式，即可得到下式：

7、21数字带通传输系统其曲线如下：22数字带通传输系统由上图可以看出：相位不连续2FSK信号的功率谱由连续谱和离散谱组成。其中，连续谱由两个中心位于f1和f2处的双边谱叠加而成，离散谱位于两个载频f1和f2处；连续谱的形状随着两个载频之差的大小而变化，若

8、f1–f2

9、

10、f1–f2

11、>fs，则出现双峰；若以功率谱第一个零点之间的频率间隔计算2FSK信号的带宽，则其带宽近似为其中，fs=1/Ts为基带信号的带宽。图中的fc为两个载频的中心频率。23数字带通传输系统6.1.3二进制相移键控（2PSK）2PSK信号的表达

12、式：在2PSK中，通常用初始相位0和分别表示二进制“1”和“0”。因此，2PSK信号的时域表达式为式中，n表示第n个符号的绝对相位：因此，上式可以