第7章數(shù)字信號(hào)的頻帶傳輸2

1、1第7章 數(shù)字信號(hào)的頻帶傳輸 n7.1 二進(jìn)制幅度鍵控二進(jìn)制幅度鍵控(2ASK) n7.2 二進(jìn)制頻移鍵二進(jìn)制頻移鍵控控(2FSK) n7.3 二進(jìn)制相移鍵控二進(jìn)制相移鍵控(2PSK) n7.4 二進(jìn)制差分相移鍵控二進(jìn)制差分相移鍵控(2DPSK) n7.5 多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制 27.3 二進(jìn)制相移鍵控（2PSK）n7.3.1 2PSK調(diào)制的基本原理及波形表達(dá)式n7.3.2 2PSK調(diào)制的頻域特性n7.3.3 2PSK調(diào)制器n7.3.4 2PSK解調(diào)器37.3.1 2PSK的基本原理及時(shí)域表達(dá)式n二進(jìn)制相移鍵控（2PSK/BPSK）：用二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)控制載波的兩個(gè)相位。 n“1”相位0

2、n“0”相位 42PSK信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式2( )()cosPSKnscnsta g tnTt11na概率為P 概率為1-P 若g(t)=DTs(t) ，則 s2PSK(t)=cosct雙極性不歸零信號(hào)與載波相乘。511000tAATs當(dāng)Rs=1/Ts與載波頻率間有整數(shù)倍關(guān)系時(shí)2PSK信號(hào)典型波形67.3.2 2PSK調(diào)制的頻域特性n2PSK信號(hào)與2ASK信號(hào)的區(qū)別n2PSK信號(hào)是雙極性不歸零碼的抑制載波的雙邊帶調(diào)制n2ASK信號(hào)是單極性非歸零碼的雙邊帶調(diào)制n均屬于線性調(diào)制n2PSK信號(hào)的功率譜與2ASK信號(hào)的功率譜相同，只是少了一個(gè)離散的載波分量77.3.3 2PSK調(diào)制器n相乘法n相位選擇法

3、電平轉(zhuǎn)換載波發(fā)生器二進(jìn)制基帶信號(hào)(單極性NRZ)雙極性NRZ已調(diào)信號(hào)cosct選相開關(guān)二進(jìn)制基帶信號(hào)(雙極性NRZ)已調(diào)信號(hào)載波發(fā)生器0(a) 相乘法(b) 相位選擇法8雙極性碼 1 0 1 1 0 1 0 0ak載波2PSK信號(hào)+1+1+1+1-1-1-1-11.相乘法產(chǎn)生2PSK信號(hào)雙極性變換載波發(fā)生器2PSK信號(hào)信源碼序列ak（a) 相乘法產(chǎn)生2PSK信號(hào)雙極性NRZ9載波發(fā)生器信源碼序列ak2PSK信號(hào)0相載波相載波2.相位選擇法產(chǎn)生2PSK信號(hào) 1 0 1 1 0 1 0 0當(dāng)一個(gè)碼元寬度中有2.5個(gè)振蕩周期時(shí)107.3.4 2PSK解調(diào)器n由于PSK信號(hào)的功率譜中無載波分量，不能進(jìn)

4、行包絡(luò)檢波，只能采用相干解調(diào)的方式。11帶 通 濾 波 器相 乘 器低 通 濾 波 器抽 樣 判 決 器位 定 時(shí) 恢 復(fù)本 地 載 波 恢 復(fù)輸 入BPSK信 號(hào)二 進(jìn) 制 信 號(hào)2PSK相干解調(diào)器12載波提取2PSK低通抽樣判決時(shí)鐘提取相干解調(diào)輸出信號(hào) 1 1 1 0 0 1 0 02PSK信號(hào)載波2PSK信號(hào)載波輸出信號(hào)低通輸出2PSK相干解調(diào)13n相干解調(diào)的關(guān)鍵問題：n如何得到同頻同相的本地載波。n載波恢復(fù)電路n平方環(huán)電路n科斯塔斯（Costas）環(huán)電路14數(shù)字通信系統(tǒng)的同步問題n數(shù)字通信系統(tǒng)能否有效地、可靠地工作，很大程度上依賴于有無良好的同步系統(tǒng)。 n通信系統(tǒng)中的同步的分類n載波同

5、步：在接收端獲得與發(fā)射端同頻同相的載波的過程。n位同步：在接收端產(chǎn)生與接收碼元的重復(fù)頻率和相位一致的定時(shí)脈沖序列的過程n幀同步n網(wǎng)同步 15載波同步的方法之一n插入導(dǎo)頻法n直接提取法n16圖713 載波恢復(fù)電路 帶通濾波器平方環(huán)路濾波器VCO2x(t)載波(a) 平方環(huán)鎖相環(huán)低通濾波器低通濾波器(b) 科斯塔斯環(huán)VCOcos(ct)90sin(ct)環(huán)路濾波器相位誤差x(t)udup17載波提取方法：平方環(huán)18平方平方2f2fc c濾波濾波分頻分頻2PSK信號(hào)載波載波提取2PSK平方分頻2fc2fc濾波濾波倒現(xiàn)象平方環(huán)19鎖相環(huán)2：科斯塔斯Costas環(huán)20n兩種鎖相環(huán)中，設(shè)壓控振蕩器VCO的

6、輸出載波與調(diào)制載波之間的相位差為。n當(dāng)=n（n為任意整數(shù)）時(shí)，VCO都處于穩(wěn)定狀態(tài)n 0,相位模糊n這種相位關(guān)系的不確定性，稱為0,相位模糊度。n易產(chǎn)生倒 現(xiàn)象。21載波提取2PSK信號(hào)低通抽樣判決時(shí)鐘提取相干解調(diào)輸出信號(hào) 1 1 1 0 0 1 0 02PSK信號(hào)載波2PSK信號(hào)載波輸出信號(hào)低通輸出2PSK的倒現(xiàn)象22 1 1 1 0 0 1 0 0載波提取2PSK信號(hào)低通抽樣判決時(shí)鐘提取相干解調(diào)輸出信號(hào)2PSK信號(hào)載波2PSK信號(hào)載波輸出信號(hào)低通輸出 0 0 0 1 1 0 1 1相位模糊2PSK的倒現(xiàn)象23表71 2PSK信號(hào)的調(diào)制和解調(diào)過程 (倒)(1,0倒置)為了克服相位模糊度對(duì)于解

7、調(diào)的影響，通常要采用差分相移鍵控的調(diào)制方法。247.4 二進(jìn)制差分相移鍵控(2DPSK)n7.4.1 2DPSK調(diào)制的基本原理及時(shí)域表達(dá)式n7.4.2 2DPSK解調(diào)257.4.1 2DPSK的基本原理及時(shí)域表達(dá)式n2PSK信號(hào)絕對(duì)調(diào)相n利用載波相位絕對(duì)數(shù)值的變化傳送數(shù)字信息，n2DPSK信號(hào)相對(duì)調(diào)相n利用前后碼元載波相位相對(duì)數(shù)值的變化傳送數(shù)字信息261 0 1 1 0 1 0 絕對(duì)調(diào)相2PSK相對(duì)調(diào)相2DPSK1 1 0 1 1 0 0 絕對(duì)碼ak相對(duì)碼dk2DPSK的波形272DPSK信號(hào)的產(chǎn)生n相對(duì)調(diào)相信號(hào)的產(chǎn)生過程n對(duì)數(shù)字基帶信號(hào)進(jìn)行差分編碼，（絕對(duì)碼相對(duì)碼（差分碼）n然后再進(jìn)行絕對(duì)調(diào)

8、相差分編碼絕對(duì)碼相對(duì)碼絕對(duì)調(diào)相DPSK28差分編碼二進(jìn)制信息(絕對(duì)碼)單極NRZ(相對(duì)碼)電平轉(zhuǎn)換相乘器雙極NRZ載波發(fā)生器2DPSK信號(hào)2DPSK調(diào)制器291001011011100100絕對(duì)碼相對(duì)碼載波2DPSK信號(hào)2DPSK的波形307.4.2 2DPSK解調(diào)n方法1：相干解調(diào)。PSK解調(diào)絕對(duì)碼相對(duì)碼碼反變換DPSK31abcdef1000110抽樣判決器帶通相乘器低通碼(反)變換器2DPSK信號(hào)acdef二進(jìn)制信息位定時(shí)本地載波b2DPSK相干解調(diào)322DPSK相干解調(diào)abcedf0 0 1 0 1 1 0相乘相乘載波發(fā)生器載波發(fā)生器DPSK信號(hào)信號(hào)絕對(duì)碼絕對(duì)碼相對(duì)碼相對(duì)碼低通低通抽樣

9、判決抽樣判決碼變換碼變換位定時(shí)位定時(shí)abcedf相干解調(diào)框圖相干解調(diào)框圖1kkkdda 33abcedf0 0 1 0 1 1 0相乘相乘載波發(fā)生器載波發(fā)生器DPSK信號(hào)信號(hào)絕對(duì)碼絕對(duì)碼相對(duì)碼相對(duì)碼低通低通抽樣判決抽樣判決碼變換碼變換位定時(shí)位定時(shí)abcedf相干解調(diào)框圖相干解調(diào)框圖1kkkdda 34表72 2DPSK信號(hào)的調(diào)制和解調(diào)過程 (倒)0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0357.4.2 2DPSK解調(diào)n方法2：差分相干解調(diào)（延遲解調(diào)）n無需本地載波，可由收到的信號(hào)單獨(dú)完成。36abcd二進(jìn)制信息e1000110抽樣判決器帶通相乘器低通2DPSK信號(hào)acde二進(jìn)制信息b延遲Ts