通信原理-第7章-数字带通传输系统.doc资料.ppt

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1、通信原理-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7.1.1二进制振幅键控(2ASK）基本原理：“通-断键控(OOK)”信号表达式波形2第7章数字带通传输系统2ASK信号产生方法模拟调制法（相乘器法）键控法3第7章数字带通传输系统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)4第7章数字带通传输系统非相干解调过程的时间波形5第7章数字带通传输系统功率谱密度2ASK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

2、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)。6第7章数字带通传输系统2ASK信号的功率谱密度示意图7第7章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。8第7章数字带通传输系统7.1.2二进制频移键控（2FSK）基本原理表达式：在2FSK中，载

3、波的频率随二进制基带信号在f1和f2两个频率点间变化。故其表达式为9第7章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。10第7章数字带通传输系统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不一定连续。11第7章数字带通传输系统2FSK信号的解调方法非相干解调12第7章数字带通传输系统相干解调13第7章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

4、出了过零检测法的原理方框图及各点时间波形。14第7章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：15第7章数字带通传输系统其曲线如下：16第7章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

5、，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

6、f1–f2

7、

8、f1–f2

9、>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。17第7章数字带通传输系统7.1.3二进制相移键控（2PSK）2PSK信号的表达式：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，上式可以改写为18第7章数字带通传输系统由于两种

10、码元的波形相同，极性相反，故2PSK信号可以表述为一个双极性全占空矩形脉冲序列与一个正弦载波的相乘：式中这里，g(t)是脉宽为Ts的单个矩形脉冲，而an的统计特性为即发送二进制符号“0”时（an取+1），e2PSK(t)取0相位；发送二进制符号“1”时（an取-1），e2PSK(t)取相位。这种以载波的不同相位直接去表示相应二进制数字信号的调制方式，称为二进制绝对相移方式。19第7章数字带通传输系统典型波形20第7章数字带通传输系统2PSK信号的调制器原理方框图模拟调制的方法键控法21第7章数字带通传输系统2PSK信号的解调器原理方框图和波形图：22第7章数字带通

11、传输系统波形图中，假设相干载波的基准相位与2PSK信号的调制载波的基准相位一致（通常默认为0相位）。但是，由于在2PSK信号的载波恢复过程中存在着的相位模糊，即恢复的本地载波与所需的相干载波可能同相，也可能反相，这种相位关系的不确定性将会造成解调出的数字基带信号与发送的数字基带信号正好相反，即“1”变为“0”，“0”变为“1”，判决器输出数字信号全部出错。这种现象称为2PSK方式的“倒π”现象或“反相工作”。这也是2PSK方式在实际中很少采用的主要原因。另外，在随机信号码元序列中，信号波形有可能出现长时间连续的正弦波形，致使在接收端无法辨认信号码元的起止时刻。为