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时间:2021-01-23
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1、数字带通传输系统PPT第7章数字带通传输系统概述数字调制:把数字基带信号变换为数字带通信号(已调信号)的过程。数字带通传输系统:通常把包括调制和解调过程的数字传输系统。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;通过开关键控载波,通常称为键控法。基本键控方式:振幅键控、频移键控、相移键控数字调制可分为二进制调制和多进制调制。振幅键控频移键控相移键控2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3第7章数字带通传输系统2ASK信号的一般表达式其中Ts-码元持续时间;g(t)-持续时间为Ts的基带
2、脉冲波形,通常假设是高度为1,宽度等于Ts的矩形脉冲;an-第N个符号的电平取值,若取则相应的2ASK信号就是OOK信号。4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5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)6第7章数字带通传输系统非相干解调过程的时间波形7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
3、)。知道了Ps(f)即可确定P2ASK(f)。8第7章数字带通传输系统由6.1.2节知,单极性的随机脉冲序列功率谱的一般表达式为式中fs=1/TsG(f)-单个基带信号码元g(t)的频谱函数。对于全占空矩形脉冲序列,根据矩形波形g(t)的频谱特点,对于所有的m0的整数,有,故上式可简化为将其代入得到9第7章数字带通传输系统当概率P=1/2时,并考虑到则2ASK信号的功率谱密度为其曲线如下图所示。10第7章数字带通传输系统2ASK信号的功率谱密度示意图11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,
4、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。12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13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。因此,2FSK信号的时域表达式又可写成14第7章数字带通传输系统式中g(t)-单个矩形脉冲,Ts-脉
5、冲持续时间;n和n分别是第n个信号码元(1或0)的初始相位,通常可令其为零。因此,2FSK信号的表达式可简化为15第7章数字带通传输系统式中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。16第7章数字带通传输系统2FSK信号的解调方法非相干解调17第7章数字带通传输系统相干解调18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。下图给出了过零检测法的原理方框图及各点时间波形。19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
6、,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:20第7章数字带通传输系统其曲线如下:21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,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
7、f1–f2
8、9、f1–f210、>fs,则出现双峰;若以功率谱第一个11、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。22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23第7章数字带通传输系统由于两种码元
9、f1–f2
10、>fs,则出现双峰;若以功率谱第一个
11、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。22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23第7章数字带通传输系统由于两种码元
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