第7章_數(shù)字信號的調(diào)制傳輸ppt課件

.,1,第七章數(shù)字信號的調(diào)制傳輸,通信原理簡明教程（第2版）,.,2,低通信道用基帶信號傳輸電路板上的銅線,如果帶通信道用什么信號傳輸。,調(diào)制傳輸：頻譜搬移到規(guī)定的頻帶內(nèi),.,3,引言,數(shù)字信號的分類和傳輸方式數(shù)字信號數(shù)字基帶信號數(shù)字調(diào)制信號傳輸方式數(shù)字信號的基帶傳輸數(shù)字信號的調(diào)制傳輸以哪種傳輸方式為主？由信道類型確定低通型信道-數(shù)字信號的基帶傳輸帶通型信道-數(shù)字信號的調(diào)制傳輸,.,4,2數(shù)字調(diào)制,數(shù)字調(diào)制目的與本質(zhì)載波：連續(xù)的正（余）弦信號調(diào)制信號：數(shù)字基帶信號數(shù)字調(diào)制完成基帶信號功率譜的搬移數(shù)字調(diào)制的過程模擬調(diào)制的過程，載波參數(shù)連續(xù)變化數(shù)字調(diào)制的過程，載波參數(shù)離散變化調(diào)制，modulation鍵控，shiftkeying,.,5,3模擬調(diào)制和數(shù)字調(diào)制方式對照,模擬調(diào)制數(shù)字調(diào)制幅度調(diào)制(AM)幅度鍵控(ASK)頻率調(diào)制(FM)頻移鍵控(FSK)相位調(diào)制(PM)相移鍵控(PSK),振幅鍵控,頻移鍵控,相移鍵控,.,6,本章目錄,7.1二進制數(shù)字調(diào)制7.2二進制數(shù)字調(diào)制的抗噪聲性能7.3數(shù)字信號的最佳接收7.4多進制數(shù)字調(diào)制,主要內(nèi)容要點怎么調(diào)制，怎么解調(diào)，性能分析：有效性：帶寬、頻帶利用率可靠性：誤碼率優(yōu)缺點總結(jié),.,7,二進制是數(shù)字調(diào)制最簡單的情況，它改變載波的幅度、頻率、相位只有兩種狀態(tài)。7.1.1二進制幅度鍵控（ASK：amplitudeshiftkeying）1.2ASK信號時域表達式2ASK信號，其幅度按調(diào)制信號取0或1有兩種取值，最簡單的形式為通斷鍵控（OOK）。OOK信號的表達式為：調(diào)制信號為：,7.1二進制數(shù)字調(diào)制,.,8,OOK信號波形：一般地，調(diào)制信號具有一定波形，可表示為：所以，2ASK信號為：可見，2ASK為雙邊帶調(diào)幅信號。,.,9,2.功率譜密度設調(diào)制信號功率譜為，則2ASK信號功率譜為：,圖7-2OOK信號的功率譜(a)基帶信號功率譜；(b)已調(diào)信號功率譜,2ASK信號的帶寬？基帶信號帶寬？,.,10,分析,功率譜是基帶信號功率譜的線性搬移頻帶寬度是基帶信號的兩倍基帶信號為矩形波基帶信號的理論帶寬無限寬NRZ碼，基帶信號的近似帶寬：功率譜的第一個過零點帶寬，譜零點帶寬，主瓣帶寬BB=fs=Rs（fs：位定時的頻率）OOK信號的理論帶寬無限寬OOK信號的近似帶寬：功率譜的第一對過零點帶寬，譜零點帶寬；主瓣帶寬BS=2fs=2Rs,.,11,基帶信號為升余弦滾降信號基帶信號帶寬有限寬2ASK信號帶寬有限寬,圖7-3升余弦滾降基帶信號的2ASK信號功率譜(a)基帶信號功率譜；(b)已調(diào)信號功率譜,.,12,3.2ASK信號的調(diào)制方法,模擬調(diào)制法（相乘器法）,鍵控法,.,13,4.2ASK信號解調(diào)方法非相干解調(diào)(包絡檢波法),(a)原理框圖；(b)各點波形圖,.,14,相干解調(diào)(同步檢測法)：穩(wěn)定，有利于位定時的提取。,(a)原理框圖；(b)各點波形圖,2ASK信號早期用于無線電報，由于抗噪聲性能差現(xiàn)在已較少使用，但2ASK信號是其它數(shù)字調(diào)制的基礎。,.,15,7.1.2二進制移頻鍵控（2FSK：frequencyshiftkeying）移頻鍵控是數(shù)字信號改變載波的頻率。載波頻率隨0和1有兩種取值，分別為f1和f2。1.2FSK的時域表達式：,.,16,2FSK信號的波形及分解如下圖所示：,10010,2FSK相當于兩個不同載頻的ASK信號之和所以2FSK還可表示成：,.,17,2.功率譜：設2FSK兩個載頻的中心頻率為fc，頻差為f，則定義調(diào)頻指數(shù)（頻移指數(shù)）為：,.,18,功率譜分析：功率譜以fc為中心，對稱分布。在調(diào)頻指數(shù)較小時功率譜為單峰，隨著調(diào)頻指數(shù)的增大，功率譜出現(xiàn)雙峰。當出現(xiàn)雙峰時，帶寬可近似為：32FSK信號的調(diào)制：頻率選擇法,.,19,4.解調(diào)方法：(a)非相干解調(diào)(b)相干解調(diào)原理：將2FSK信號分解成兩路2ASK信號分別進行解調(diào)。,.,20,過零解調(diào)：原理：載頻不同，過零點數(shù)不同，檢測過零點數(shù)，即可進一步得到原始的調(diào)制信號。,.,21,7.1.3二進制相移鍵控（2PSK或BPSK）1.2PSK信號的表達式：原理：在2PSK中，通常用初始相位0和分別表示二進制“1”和“0”。時域表達式為式中，n表示第n個符號的絕對相位：即,.,22,若g(t)是幅度為A寬度為Ts的單個矩形脈沖，則2PSK信號可表示為2PSK的典型波形,.,23,2.功率譜：2PSK與2ASK的表達式形式一致：2PSK信號：雙極性脈沖序列的雙邊帶調(diào)制2ASK信號：單極性脈沖序列的雙邊帶調(diào)制功率譜的差別僅在于離散的載波分量；帶寬：,.,24,3.2PSK信號調(diào)制相乘器相位選擇器相干解調(diào)方法，如何獲得同頻同相的載頻就成了關(guān)鍵問題。,.,25,4.2PSK信號的解調(diào)相干解調(diào)相干載波，同頻同相的本地載波同頻同相的本地載波的獲?。烘i相環(huán)（a）平方環(huán)電路（b）科斯塔斯環(huán)電路鎖相環(huán)恢復載波的問題：0，相位不確定0，相位模糊度,.,26,2PSK相干解調(diào)原理框圖及各點波形圖,.,27,2PSK調(diào)制與解調(diào)過程：,0，相位不確定的影響,.,28,7.1.4二進制差分相移鍵控（2DPSK）絕對調(diào)相：利用載波相位的絕對數(shù)值傳送數(shù)字信息；相對調(diào)相：利用前后相鄰碼元的載波相對相位變化傳遞數(shù)字信息1.2DPSK信號的產(chǎn)生：差分編碼后再進行絕對調(diào)相。,.,29,設絕對碼為an，相對碼為bn傳號差分的編碼規(guī)則：其中，的初始值可以任意設定。差分譯碼規(guī)則：顯然，只要傳輸沒有差錯，則譯碼值便是原始數(shù)據(jù)，即。,由于初始相位不同，2DPSK信號的相位可以不同；2DPSK信號的相位并不直接代表基帶信號；前后碼元的相對相位才決定信息符號。,.,30,2.2DPSK解調(diào)器相干解調(diào)延遲解調(diào),（1）相干解調(diào)原理及各點波形,.,31,2DPSK調(diào)制及相干解調(diào)過程：,.,32,（2）差分解調(diào)原理及各點波形:延遲解調(diào),.,33,2DPSK信號調(diào)制與延遲解調(diào)過程如下,.,34,2PSK和2DPSK對比分析：,1.相位與信息代碼的關(guān)系2PSK前后碼元相異時，2PSK信號相位變化180，相同時2PSK信號相位不變，可簡稱為“異變同不變”。2DPSK碼元為“1”時，2DPSK信號的相位變化180。碼元為“0”時，2DPSK信號的相位不變，可簡稱為“1變0不變”。舉例：假設碼元寬度等于載波周期的1.5倍,.,35,2.功率譜密度2DPSK可以與2PSK具有相同形式的表達式不同的是2PSK中的基帶信號對應絕對碼序列；2DPSK中的基帶信號對應相對碼序列。2DPSK信號和2PSK信號的功率譜密度是完全一樣的。3.信號帶寬：與2ASK的相同，也是碼元速率的兩倍。4.抗噪聲性