数字频带传输系统

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时间:2019-07-26

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1、第7章数字频带传输系统引言数字调制的两种方法:相乘法-----利用模拟调制的方法;键控法-----利用数字信号离散取值的特点,通过开关键控正弦载波的参量。基本调制方式:振幅监控(ASK)频移键控(FSK)相移键控(PSK)在二进制调制中,载波的幅度、频率或相位只有两种可能的取值。此外,还有多进制数字调制和新型数字调制。7.1二进制数字调制原理7.1.1二进制振幅键控(2ASK)原理:利用载波的幅度变化(两种)来传递数字信息(1和0),而载波的频率和初始相位保持不变。波形:表达式:或单极性基带信号单极性基带信号其中,an为第n个码元的电平取值。若则相应的2ASK信号又称做OOK(On-Off

2、Keying)信号。调制解调(a)OOK信号的非相干解调(b)OOK信号的相干解调注意:判决规则应与调制规则相呼应。7.1.2二进制移频键控(2FSK)原理:利用载波的频率变化来传递数字信息。在2FSK中,正弦载波的频率随二进制基带信号在和两个频率点上变化。波形:7.1二进制数字调制原理表达式:2FSK信号可视为两个不同载频的2ASK信号的叠加模拟调频法(略)键控法:用基带信号及其反相分别控制两个选通开关,从而对两个独立的载波振荡器进行选通,使其在每一个码元期间输出频率为或的两个载波之一,如图所示:调制:键控法的特点是转换速度快、电路简单、产生的波形好、频率稳定度高,故被广泛采用。但这种方

3、法产生的2FSK信号在相邻码元交界处的相位不一定连续。其解调原理是将2FSK信号分解为两路2ASK信号分别进行解调,然后进行抽样判决。解调:非相干解调和相干解调2FSK非相干解调(包检)过程的时间波形:此外,2FSK信号还有其他解调方法,比如:鉴频法、差分检测法、过零检测法等。FSK在数字通信中应用较为广泛,尤其适用于衰落信道(如短波无线电信道)的场合。国际电信联盟(ITU)建议在数据率低于1 200bit/s时采用2FSK体制。应用:7.1.3二进制相移键控(2PSK)原理:或双极性基带信号7.1二进制数字调制原理波形:表达式:调制:解调:在相干解调中,接收端必须提供一个本地载波c(t)

4、(详见第9章)。由于c(t)应与调制载波同频同相,所以把c(t)称作同步载波或相干载波。2PSK存在问题:采用差分相移键控(DPSK)体制。解决方案:7.1.4二进制差分相移键控(2DPSK)原理:利用相邻码元载波相位的相对变化传递数字信息的,所以又称2DPSK为相对相移键控。示例若初始参考相位不同,则2DPSK信号的相位也不同。这说明,2DPSK信号的相位并不直接代表信息,而相邻码元载波相位的相对变化才是唯一决定信息符号的因素。7.1二进制数字调制原理设为当前码元与前一码元的载波相位差,并定义:波形:调制:先进行差分编码(把绝对码变换成相对码),然后进行绝对调相。解调:(1)2DPSK相

5、干解调+码反变换(差分译码)(1)2DPSK相干解调—码反变换原理框图及各点波形:(2)2DPSK差分相干解调(相位比较法)原理图及其各点波形:7.1.5二进制数字已调信号的功率谱分析目的:B和fc分量分析方法:借用基带信号的功率谱1.2ASK信号的功率谱借助第6章图6-6(a)所示的单极性矩形脉冲序列的功率谱,将其平移到载频fc处,便可得到2ASK信号的功率谱,如下图所示:7.1二进制数字调制原理2ASK信号的功率谱由离散谱(即载波分量)和连续谱两部分组成。2ASK信号的带宽是基带信号带宽的两倍,谱零点带宽为2ASK信号的传输带宽是码元速率的两倍。其中,是基带信号的谱零点带宽。1、2FS

6、K信号的离散谱位于两个载频f1和f2处;2、连续谱的形状随着两个载频之差的大小而变化;3、谱第一个零点宽为2.2FSK信号的功率谱它与2ASK的表示形式完全一样,区别仅在于这里的S(t)为双极性。因此,2PSK信号的频谱特性与2ASK的十分相似,当等概率发送信息时,2PSK谱中无离散谱。2DPSK与2PSK信号具有相同的功率谱。带宽均为基带信号带宽的两倍。3.2PSK与2DPSK信号的功率谱【例7-1】发送的二进制信息为10101,码元速率为1200baud,试求:(3)计算2ASK、2PSK、2DPSK和2FSK信号的带宽和频带利用率。(2)当2FSK的两个载波频率分别为1200Hz和2

7、400Hz时,画出其时间波形;(1)当载波频率为2400Hz时,试分别画出2ASK(OOK)、2PSK及2DPSK信号的时间波形;解(1)7.1二进制数字调制原理(2)设1200Hz→“1”、2400Hz→“0”,(3)2ASK、2PSK和2DPSK带宽和频带利用率为2FSK信号的带宽和频带利用率为目的:为选择适宜的调制和解调方式提供一定的参考依据。7.2.1抗噪性能----误码率7.2二进制数字调制系统性能比较讨论:对

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