通信原理及SystemView仿真测试第7章数字带通传输系统

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1、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7.6仿真实训第7章数字带通传输系统数字调制信号的获取有两个途径，一是利用模拟调制的方法实现，二是采用数字键控的方法实现，即用载波的某些离散状态来表示数字基带信号的离散状态。键控方式中可以对载波的振幅、频率和相位进行键控，相应地可获得振幅键控(AmplitudeShiftKeying，ASK)、频移键控(FrequencyShiftKeying，FSK)、相移键控(PhaseShift

2、Keying，PSK)三种基本的数字调制，如图7-1所示。图7-1基本数字调制方式7.1.1二进制振幅键控(2ASK)1.二进制振幅键控的基本原理振幅键控是正弦载波的幅度随数字基带信号而变化的数字调制。当数字基带信号为二进制时，则为二进制振幅键控，又叫二进制通断键控(On-OffKeying，OOK)，即载波在二进制基带信号s(t)的控制下做通－断变化。7.1二进制数字调制原理二进制振幅键控的表达式为(7-1)相应的波形如图7-2所示。图7-2二进制振幅键控信号波形图由第5章学过的模拟调制可知，模拟调幅信号是将基带信号乘以正弦载波信

3、号得到的，如果把数字基带信号看成是模拟基带信号的特殊情况，设发送的二进制码元序列s(t)由0、1序列组成，发送“1”码元的概率为P，发送“0”码元的概率为1－P，且相互独立，则2ASK信号的一般形式可表示为e2ASK(t)=s(t)cosωct(7-2)式中：s(t)是二进制基带脉冲序列，其波形可以是矩形脉冲，也可以是其他波形。为了分析方便，通常假定s(t)是单极性矩形脉冲序列，g(t)是持续时间为Ts的矩形脉冲，an为第N个码元的电平取值，它满足下面的关系式：2.二进制振幅键控信号的产生方法二进制振幅键控信号一般可用两种方法产生，即

4、如图7-3(a)所示的模拟调制法和7-3(b)所示的键控法。图7-3二进制振幅键控信号的产生方法3.二进制振幅键控信号的解调二进制振幅键控信号的解调与模拟调幅信号的解调一样，也可以分为相干解调(同步检测)和非相干解调(包络检波)两种方式。相应的方框原理图如图7-4(a)和7-4(b)所示。图7-42ASK信号的解调原理框图在包络检波方式中，全波整流器和低通滤波器组成了包络检波器，抽样判决器的作用是将抽样值和门限值作比较，恢复出相应的基带序列。其解调过程中各点的时间波形如图7-5所示。图7-5包络检波过程中各点的时间波形4.二进制振幅

5、键控信号的功率谱密度由于实际的s(t)均为随机脉冲序列，所以在研究2ASK信号的频谱特性时，应该讨论其功率谱密度。　　由式(7-2)可知，二进制振幅键控信号表示式与双边带调幅信号时域表示式类似。若二进制基带信号s(t)的功率谱密度为Ps(f)，2ASK信号的功率谱密度为P2ASK(f)，则由式(7-2)可得(7-3)前面已经假设s(t)是单极性的随机矩形脉冲序列，利用第6章已学过的知识可知Ps(f)=fsP(1－P)

6、G(f)

7、2+f2s(1－P)2

8、G(0)

9、2δ(f)将其代入式(7-3)可得当概率P=0.5时，考虑到G(f

10、)=TsSa(πfTs)，G(0)=Ts则2ASK信号的功率谱密度为(7-4)其所对应的曲线如图7-6所示。图7-62ASK信号的功率谱密度曲线从以上的分析及图7-6可知：(1)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。(2)与模拟的双边带调制一样，2ASK信号的带宽是基带信号带宽的两倍。即B2ASK=2fs5.二进制振幅键控信号的仿真根据前面的介绍可知，对于振幅键控，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模拟法和键控法，如图7-3

11、所示。图7-7和图7-8是用SystemView软件实现上述两种调制电路的仿真。图7-7调幅法仿真原理图及相应波形图7-8键控法仿真原理图及相应波形7.1.2二进制频移键控(2FSK)1.基本原理频移键控是利用载波的频率变化来传递数字信息的。在二进制数字调制中，若正弦载波的频率随二进制基带信号在f1和f2两个频率点间变化，则产生的信号为二进制频移键控信号(2FSK信号)。其表达式为(7-5)由式(7-5)可见二进制频移键控信号可以看成是两个不同载波的二进制振幅键控信号的叠加。若二进制基带信号的“1”符号对应于载波频率f1，“0”符号

12、对应于载波频率f2，则二进制频移键控信号的时域表达式为(7-6)其中在这里，bn是an的反码，即若an=1，则bn=0；若an=0，则bn=1。另外，φn和θn分别代表第n个信号码元的初始相位。在二进制频