《现代通信技术》课件第五章 数字信号频带传输系统.pptxVIP

重点与难点内容：

;在数字基带传输系统中，为了使数字基带信号能够在信道中传输，要求信道应具有低通形式的传输特性。然而，在实际信道中，大多数信道是带通传输特性，数字基带信号不能直接在这种带通传输特性的信道中传输。必须用数字基带信号对载波进行调制，产生各种已调数字信号。

数字调制与模拟调制原理是相同的，一般可以采用模拟调制的方法实现数字调制，可以用数字基带信号改变正弦型载波的幅度、频率或相位中的某个参数，产生相应的数字振幅调制、数字频率调制和数字相位调制，也可以同时改变几个参数，产生新型的数字调制。

数字基带信号具有与模拟基带信号不同的特点，其取值是有限的离散状态。这样，可以用载波的某些离散状态来表示数字基带信号的离散状态。采用数字键控的方法实现数字调制称为键控法，基本的三种数字调制方式是：振幅键控(ASK)、移频键控(FSK)和移相键控(PSK或DPSK)。

;5.1二进制数字振幅调制系统

;5.1.12ASK调制原理与实现方法;?;解调方法

对2ASK信号也能够采用非相干解调(包络检波法)和相干解调(同步检测法)，其相应原理方框图如图5-3所示：

;●常用的非相干解调法是包络检波法

优点：它能够得到一个与输入信号瞬时振幅大小成正比的输出电压。由于这种检波器比较简单，并具有稳定性好、可靠性高和价格便宜等优点

●相干解调条件

采用相干解调法，接收端必须提供一个与ASK信号的载波保持同频同相的相干振荡信号，否则会造成解调后的波形失真。通常接收端本身是无法独立产生这种相干信号的。而此相干信号原则上可以通过窄带滤波（如果已调信号中含有载波分量）或锁相环路来提取，但是实现起来还是比较困难，将给设备增加复杂性。目前在实际中很少采用同步检波法来解调ASK信号。

;5.1.22ASK信号的功率谱

;?;?;功率谱密度图;5.1.32ASK系统的抗噪声性能;?;?;?;?;?;?;?;5.2二进制数字频率调制系统

;?;实现方法

二进制移频键控信号的产生，可以采用模拟调频电路来实现，也可以采用数字键控的方法来实现，图5-11说明了2FSK信号产生实现方法。

;?;

解调方法

二进制移频键控信号的解调方法很多，有非相干解调方法也有相干解调方法。采用非相干解调和相干解调两种方法原理图如图5-12所示。其原理是将2FSK信号分解为两路2ASK信号，分别进行解调，通过对两路取样值进行比较最终判决输出信号。由于从FSK信号中提取相干载波很困难，因此目前大多采用非相干解调。非相干解调法又有过零检测法、分路包络检波法、鉴频法等。

;非相干解调

相干解调

;分路包络检波法解调的时间波形如图5-13所示，这种非相干解调器工作的条件是两路ASK信号频谱不重叠，其频谱利用率不高，但因为比较容易实现，因此实际应用较多。

;过零检测法的原理图如图5-14所示，其原理是，2FSK信号的过零点数随载波频率不同而相异，通过检测过零点密度（或频率）从而得到频率的变化;?;?;?;比较同步检测法及包络检波法解调时性能可知，在大信噪比情况下，两者性能差距很小，但同步检测时设备复杂的多，因此，包络检波法比同步检测法更为常用。

此外，对于FSK信号的解调，除以上两种方式外，还可以采用鉴频法，在此不做深入讨论。;5.3二进制数字相位调制系统

;?;?;实现方法

2PSK信号的调制原理图如图5-18所示，可采用模拟调制如图（a）或者数字键控如图（b）的方法产生2PSK信号。

;?;解调方法

2PSK信号的解调通常都采用相干解调，其解调原理如图5-19所示：

;?;5.3.22DPSK调制解调原理与实现

相对移相信号

为了解决2PSK信号解调过程的反向工作问题，提出了二进制差分相位键控(2DPSK)方式。所谓差分移相，就是数字“1”和“0”信号的相位不是以某个固定的相位（载波的相位）作参考，而是以相邻的前一码元的相位为参考的。

;?;2DPSK信号调制原理及实现方法

;可见，2DPSK信号实现方法为，首先对二进制数字基带信号进行差分编码，将绝对码表示二进制信息变换为用相对码表示信息，然后再进行绝对调相，从而产生二进制差分相位键控信号。2DPSK信号调制原理如图5-21所示：

;解调方法

PSK信号可以采用相干解调方式(极性比较法)，其解调原理是：对2DPSK信号进行相干解调，恢复出相对码，再通过码反变换器变换为绝对码，从而恢复出发送的二进制数字信息。在解调过程中，若相干载波产生相位模糊，使得解调出的相对码产生倒置现象。但是经过码反变换器后，输出的绝对码不会发生任何倒置现象，从而解决了载波相位模糊度的问题。解调器原理图及解调过程各点波形如图5-22所示。

;2DPSK信号也可以采用差分相干解调方式(相位比较法)，其解调原理是直接比较前后码元的相位差，