第7章_数字带通传输系统_.ppt

第7章数字带通传输系统 概述 第6章讲述了数字信号的基带传输,因数字基带信号往往具有丰富的低频分量,实际中的大多数信道(如无线信道) 不能直接传送. 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。 数字解调: 在接收端通过解调器把带通信号还原成数字基带信号的过程. 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。 第7章数字带通传输系统 概述 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,即把数字基带信号当做模拟信号的特殊情况处理； 利用数字信号的离散取值特点,通过开关键控载波，实现数字调制, 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。 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 第7章数字带通传输系统 2 ASK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。 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 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) 第7章数字带通传输系统 非相干解调过程的时间波形 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）。若已知Ps (f)即可确定P2ASK (f) 。 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/Ts G(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m ? 0的整数，有 故上式可简化为 将其代入 第7章数字带通传输系统 得到 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: 第7章数字带通传输系统 2ASK信号的功率谱密度示意图 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。 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 频移键控, 是利用载波的频率变化来传递数字信息. 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 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 第7章数字带通传输系统 式中 g(t) － 单个矩形脉冲， Ts － 脉冲持续时间； ?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 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。 第7章数字带通传输系统 2FSK信号的解调方法 非相干解调 第7章数字带通传输系统 相干解调 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。 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 = 1/2，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： 第7章数字带通传输系统