《数字通信电子教案》第六章数字信号的频带传输技术.pptVIP

第六章 数字信号的频带传输技术 本章题要 ● 信号调制的意义 ● 数字信号的频带传输技术 ● 二进制数字调制系统的原理及抗噪声性能 ● 绝对相移键控技术与相对相移键控技术 ● 多进制数字调制原理 ● 几种现代数字调制方式 6.1 信号调制的意义 要使数字基带信号能在带通(bandpass)型信道中传输，必须先用数字基带信号对某一高频的正弦或脉冲载波(carrier)进行调制，将携带信息的数字基带信号的频谱搬移到频率较高的载波上，使已调信号适应带通型信道的传输特性并能通过带通信道传输。在接收端进行相反的处理——解调。 数字频带传输系统的组成 频带传输系统的组成原理如图6-1所示， 6.2二进制数字调制/解调技术 通常把数字调制称为“键控”，这是把数字信息的脉冲序列看作“电键”对载波的参数进行控制的意思。 载波的一般表达式为： 数字调制的分类 数字调制共有以下三种基本形式。 振幅键控（ASK） 频移键控（FSK） 相移键控（PSK） 6.2.1 二进制振幅键控技术（2ASK，） 振幅键控（也称幅移键控），记作ASK（Amplitude Shift Keying），或称为开关键控（通断键控），记作OOK（On Off Keying）。二进制数字振幅键控通常记作2ASK，简写成ASK。 2ASK的时域表达式可以表示成单极性矩形脉冲序列与正弦型载波的相乘，即 1．2ASK信号的产生方法 2．2ASK信号的解调方法 对2ASK信号的解调可以采用非相干解调(包络检波法)和相干解调(同步检测法)，其解调原理如图6-4所示。2ASK信号非相干解调过程的时间波形如图6-5所示。 6.2.2二进制频移键控技术（2FSK） 数字频率调制又称频移键控,记作FSK(Frequency Shift Keying)，数字频移键控是用载波的频率来传送数字信息。二进制频移键控记作2FSK。 2FSK已调信号的时域表达式为： 1．二进制移频键控信号的产生 图6-6是数字键控法产生2FSK信号的原理图 对应图6-6 2FSK调制器各点的时间波形如图6-7所示 2.2 FSK信号的解调 (1)相干解调法 相干解调法又称同步检波法，其原理图如图6-8所示。 （2）包络检测法 2FSK信号的包络检测原理图及波形图如图6-9所示。 （3）过零检测法 图6-10是过零检测法解调器的原理图和各点时间波形图。 6.2.3 二进制相移键控技术2PSK） 二进制相移键控，简记为2PSK（Phase Shift Keying）或BPSK。2PSK又分为两种：(1)绝对相移2PSK；(2)相对相移(差分相移) 2DPSK。 1、绝对相移键控(2PSK) 2PSK信号的时域表达式为： 用数字信号控制载波的相位，传“0”信号时，发起始相位为π的载波；传“1”信号时，发起始相位为0的载波（或反之）。这种以载波的不同相位直接表示二进制数字信号的调制方式，称为二进制绝对相移键控。二进制相移键控信号的时间波形如图6-11所示。 2．2PSK信号的产生 2PSK信号的产生方法主要有两种：相乘法和相位选择法。 产生2PSK信号的调制器原理图如图6-12所示，其中图(a)是采用乘法器的方法产生2PSK信号，图(b)和(c)是采用数字键控（相位选择）的方法产生2PSK信号。 3． 2PSK信号的解调 2PSK信号的解调只能采用相干解调的方法，也称极性比较法，其原理如图6-13（a）所示，2PSK信号相干解调各点的波形如图6-13(b)、(c)所示。 在相干解调中，要求本地恢复的相干载波相位与接收的2PSK信号同频同相，由于本地恢复的载波相位有随机性，当恢复的载波产生1800倒相时，解调出的数字基带信号将与发送的数字基带信号“1”和“0”正好相反，解调器输出的数字基带信号全部出错，如图(c)所示。这种现象通常称为“倒л”现象或反向工作，也称相位模糊。 6.2.4 二进制相对相移键控技术（2DPSK） 2DPSK方式是用前后相邻码元的载波相位的差值（即：相对相位变化）来传送数字信息的。 DPSK信号调制器原理图如图6-14所示，其中图(a) 是采用数字键控的方法产生2DPSK信号，图(b) 是采用相乘的方法产生2DPSK信号。2DPSK信号调制过程的典型波形图如图6-15所示，由图可见：用绝对码进行相对调相等价于用相对码进行绝对调相。2DPSK信号就是首先构成差分码之后，再进行绝对调相。 2．差分码编码与差分译码 差分码编码：就是将绝对码序列{ak}变为相对码序列{bk}。{bk}序列与{ak}序列变换关系为： 3．2DPSK信号的解调 2DPSK信号的解调方法有两种：（1）相干解调法；（2）相位比较法 （2）相位比较法