现代通信原理技术与仿真第8章 数字载波传输系统ppt课件.ppt

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1、第8章数字载波传输系统8.1　概述8.2　二进制数字已调信号及其功率谱8.3　二进制数字调制系统的抗噪声性能分析8.4　各种数字调制系统的性能比较8.5　多进制数字调制系统8.6　改进型数字调制系统8.7　数字信号的最佳接收8.8　数字调制系统性能比较本章仿真实验举例习题8.1　概　　述数字传输系统分为基带传输系统和载波传输系统。为了适应某种需要(如无线信道传输及多路信号复用等)，大部分通信系统采用载波传输方式。这时在发射端需将数字基带信号对高频载波进行调制得到高频已调信号，高频已调信号经信道传输后，在接收端经解调后恢复为数字基带信号。基带信号不适

2、合直接在带通型信道上传输，需要将其进行调制，使传输频带适合信道的通频带。频带传输系统与基带传输系统的区别在于：在发送端增加了调制装置，在接收端增加了解调装置，以完成信号频谱的变换。8.2　二进制数字已调信号及其功率谱最常用的二进制数字调制方式有幅度键控(2ASK)、移频键控(2FSK)及移相键控(2PSK及2DPSK)等。下面分别讨论这些二进制数字已调信号的产生方法、功率谱及解调过程。8.2.1　2ASK信号2ASK信号的产生模型如图8.1(a)所示，即数字基带信号与高频载波相乘，再通过带通滤波器(BPF)后输出2ASK信号。　　设数字基带信号为

3、sD(t)，载波为Acosω0t，则输出信号s2ASK(t)为s2ASK(t)=sD(t)·Acosω0t(8.1)图8.1　2ASK信号产生原理及波形一般情况下，数字基带信号sD(t)可写为(8.2)式中:T为码元宽度；g(t)是宽度为T、高度为1的矩形脉冲；an为二进制码元，且　　　　　　　　　　(8.3)设数字基带信号sD(t)的频谱为SD(ω)，则式(8.1)的傅立叶变换为(8.4)　　设SD(ω－ω0)与SD(ω+ω0)在频率轴上不重叠，则式(8.4)对应的功率谱密度为　　　　　　　　　　　　　　　　(8.5)式中，

4、PD(ω)是数字基带信号sD(t)的功率谱。由于sD(t)为单极性不归零矩形脉冲序列，因此根据第7章对数字基带随机脉冲序列功率谱的分析，可得PD(ω)为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(8.6)式中:G(ω)为g(t)的傅立叶变换；ωT=2πfT=2π/T。对矩形脉冲g(t)来说，有:　　　　　　　　　　　　(8.7)　　假定　　　　　，即序列中码元1与0等概出现，则有:　　　　　　　　　　　(8.8)将式(8.8)代入式(8.5)中，得到:　　　　　　　　　　　　　(8.9)P2ASK(ω)如

5、图8.2所示。由图8.2可以看出，2ASK信号的功率谱就是把数字基带信号sD(t)的功率谱加权后分别搬移到±ω0处，所以2ASK信号的带宽是数字基带信号带宽的两倍。若只考虑数字基带信号频谱的主瓣，则2ASK信号的带宽为B=2fT(8.10)式中，fT=1/T为码元速率。所以2ASK信号的频带利用率为　　　　　　　。图8.2　2ASK信号的功率谱对2ASK信号的解调，可以像对模拟幅度调制信号一样，采用相干解调和包络检波两种方式。所不同的是，二进制数字信号传输系统中，由于被传输的信号只有1和0两种，因此需在每个码元的间隔内作出判决，这由抽样判决电路

6、来完成。图8.3(a)和(b)分别画出了2ASK信号的解调框图。其中，图8.3(a)为相干(同步)解调；图8.3(b)为非相干(包络检波法)解调。图8.3　2ASK信号的解调方式8.2.2　2FSK信号移频键控(FSK)是用不同频率的载波来传送数字信号的。二进制移频键控(2FSK)用两个不同频率的载波来代表数字信号1和0。1对应于载波频率f1，0对应于载波频率f2。相位不连续的数字调频信号可以看成是两个数字调幅信号之和，即信号s2FSK(t)可表示为(8.11)其中:;;an为第n个数据符号的幅度，且有;an是an的反码。　　2FSK信号波形可

7、看做两个2ASK信号波形的合成。2FSK信号的典型波形如图8.4所示。图8.4　2FSK信号的典型波形2FSK信号的产生方法有两种:直接调频法和键控法。　　直接调频法即用数字脉冲直接控制振荡器的某个参数，从而实现调频。例如，相位连续的2FSK信号可通过一只电压控制的振荡器实现，一般可用数据信号的不同电压控制半导体二极管，通过改变振荡器电路的元件参数来改变振荡频率，如图8.5(a)所示。这种方法产生的调频信号其相位是连续的，且产生容易，但频率稳定度较差。图8.5　2FSK信号的产生原理图键控法即用数字基带信号sD(t)去控制两个载波f1和f2的通断

8、，如图8.5(b)所示。该方法可用数字电路实现，转换速度快，波形好，频率稳定度高。但由于f1和f2是两个独立的振荡源，因此