通信原理课件 第7章 数字带通传输系统.ppt

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1、通信原理PrinciplesofCommunications《通信原理》教学组第7章数字带通传输系统第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大多数信道具有带通传输特性，而数字基带信号往往具有丰富的低频分量，不适合直接在带通信道中进行传输，而必须用数字基带信号对载波进行调制，产生各种已调数字信号。通常把包括调制和解调过程的数字传输系统称为数字带通传输系统或数字频带传输系统可以用数字基带信号改变正弦型载波的幅度、频率或相位中的某个参数，产生相应的

2、数字振幅调制、数字频率调制和数字相位调制。第7章数字带通传输系统也可用数字基带信号同时改变载波幅度、频率或相位中的某几个参数，产生新型的数字调制。第7章数字带通传输系统一般来说，数字调制与模拟调制的基本原理相同，但是数字信号有离散取值的特点。因此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，即把数字调制看成是模拟调制的一个特例，把数字基带信号当做模拟信号的特殊情况处理。利用数字信号离散取值的特点通过开关键控载波，从而实现数字调制。这种方法通常称为键控方法，比如对载波的振幅、频率和相位进行键控，便可获得振幅键控、频移键控和相移键控三种基本的数字调制方式。第7章数字

3、带通传输系统(a)振幅键控(b)频移键控(c)相移键控图7-1正弦载波的三种键控波形数字信息有二进制和多进制之分，因此数字调制可以分为二进制调制和多进制调制。在二进制调制中，信号参量只有两种可能的取值；而在多进制调制中，信号参量可能有M(M>2)种取值。本章主要讨论二进制数字调制系统的原理和抗噪声性能。7.1二进制数字调制原理7.1.1二进制振幅键控（2ASK）在2ASK中，载波的幅度只有两种变化状态，分别对应二进制信息“0”和“1”。最为常用的是一种称为通-断键控(OOK)的方式，其表达式为以概率1－P发送“0”时以概率P发送“1”时显然，在OOK中用电压的有和无来表示二进

4、制符号。1.基本原理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持不变。7.1二进制数字调制原理2ASK信号的一般表达式可以写为其中式中：Ts为码元持续时间；g(t)为持续时间为Ts的基带脉冲波形。为分析方便，通常假设g(t)是高度为1、宽度等于Ts的矩形脉冲；an是第n个符号的电平取值。若取概率为1－P概率为P则相应的2ASK信号就是OOK信号。7.1二进制数字调制原理图7-22ASK/OOK信号时间波形7.1二进制数字调制原理2ASK/OOK信号的产生方法乘法器s(t)二进制不归零信号e2ASK(t)(a)模拟相乘法e2ASK(t)开关电路s(t)(b

5、)数字键控法图7-32ASK/OOK信号调制器原理框图2ASK信号与模拟调制中的AM信号类似。所以，2ASK信号能够采用非相干解调(包络检波法)和相干解调(同步检测法)。图7-4二进制振幅键控信号解调器原理框图波形7.1二进制数字调制原理2ASK/OOK信号的解调方法7.1二进制数字调制原理其中，2ASK信号非相干解调过程的时间波形如图7-5所示11001000107.1二进制数字调制原理1100100010图7-52ASK信号非相干解调过程的时间波形abcd框图7.1二进制数字调制原理2.功率谱密度由2ASK信号的时域表达式其中，s(t)是随机的单极性矩形脉冲序列。则其功率

6、谱密度可以表示为式中，Ps(f)是单极性矩形脉冲序列s(t)的功率谱密度。可见，2ASK信号的功率谱密度是基带信号功率谱密度Ps(f)的线性搬移。为什么？7.1二进制数字调制原理图7-62ASK信号的功率谱密度示意图可见，第一，2ASK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谱，而离散谱由载波分量确定。第二，2ASK信号的带宽B2ASK是基带信号带宽的2倍，若只计算谱的主瓣，则有B2ASK=2fs7.1二进制数字调制原理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。在2FSK中，载波的频率随二

7、进制基带信号在f1和f2两个频率点间变化。其表达式为发送“0”时发送“1”时其中，和分别是第n个码元(1或0)的初始相位。在频移键控中，和不携带信息，通常假设和为零。7.1二进制数字调制原理图7-72FSK信号的时间波形(a)2FSK信号(b)(c)由图中可以看出，2FSK信号的波形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以写成其中是的反码，若，则；反之，若，则。7.1二进制数字调制原理2FSK信号的产生方法振荡器1f1选通开关相加器基带信号振荡器2f2选通开关反相