數(shù)字信號(hào)的載波傳輸1

第五章數(shù)字信號(hào)的載波傳輸本章內(nèi)容二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制匹配濾波器原理多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制一、二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制1基本概念數(shù)字信號(hào)的載波傳輸：為了使數(shù)字信號(hào)能夠在帶通的信道中傳輸，以及為了實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳輸，需要對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，即加載到高頻載波上之后進(jìn)行傳輸。鍵控：和模擬調(diào)制相同，數(shù)字調(diào)制也針對(duì)載波的幅度、頻率和相位；數(shù)字調(diào)制的特點(diǎn)在于調(diào)制后幅度、頻率和相位的狀態(tài)為有限種，因此稱“鍵控”，相應(yīng)為幅度鍵控ASK、頻率鍵控FSK、相位鍵控PSK。數(shù)字調(diào)制和模擬調(diào)制的本質(zhì)相同，可看成模擬調(diào)制的特例。2二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制是指調(diào)制信號(hào)為二進(jìn)制基帶信號(hào)，這種調(diào)制信號(hào)僅有兩種電平，表示為“1”和“0”：二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制又分為：二進(jìn)制幅度鍵控2ASK二進(jìn)制頻率鍵控2FSK二進(jìn)制相位鍵控2PSK3二進(jìn)制幅度鍵控2ASK相當(dāng)于用下面特殊的調(diào)制信號(hào)（單極性二元碼）進(jìn)行抑制載波雙邊帶調(diào)幅（DSB）。又被稱為通斷鍵控（OOK）

0A

1001……2ASK的時(shí)域表達(dá)式g(t)波形0Tsg(t)ttg(t-nTs)0nTs(n+1)Ts2ASK調(diào)制后波形2ASK調(diào)制后頻譜調(diào)制后的信號(hào)帶寬是數(shù)字基帶信號(hào)帶寬的兩倍二進(jìn)制幅度鍵控（2ASK）可看成抑制載波雙邊帶調(diào)幅DSB的特例。以下是調(diào)制框圖（同DSB）數(shù)字基帶信號(hào)載波Acoswct二進(jìn)制幅度鍵控s2ASK(t)2ASK的解調(diào)（非相干）帶通濾波器半波或全波整流低通濾波器采樣定時(shí)輸出二進(jìn)制碼序列10010定時(shí)脈沖二進(jìn)制幅度鍵控解調(diào)（相干）不常用帶通濾波器低通濾波器采樣定時(shí)輸出二進(jìn)制碼序列10010定時(shí)脈沖再生載波coswct同DSB的相干解調(diào)4二進(jìn)制頻率鍵控2FSK相當(dāng)于用下面特殊的調(diào)制信號(hào)（單極性二元碼）進(jìn)行調(diào)頻。由調(diào)頻的理論，調(diào)制后信號(hào)的頻率正比于調(diào)制信號(hào)的幅度，故2FSK調(diào)制后波形有兩種頻率，發(fā)送“1”時(shí)為頻率w1，發(fā)送“0”時(shí)為w2。0A1

1001……2FSK調(diào)制后波形中的頻率2FSK調(diào)制的時(shí)域表達(dá)式2FSK調(diào)制后波形2FSK調(diào)制后頻譜2FSK調(diào)制W1振蕩器W2振蕩器門門取反二元單極性碼輸入二進(jìn)制頻率鍵控2FSK輸出2FSK的解調(diào)（非相干）W1帶通濾波器W2帶通濾波器包絡(luò)檢波包絡(luò)檢波采樣判決位定時(shí)2FSK信號(hào)輸入二進(jìn)制序列輸出W1帶通濾波器W2帶通濾波器包絡(luò)檢波采樣判決位定時(shí)2FSK信號(hào)輸入二進(jìn)制序列輸出包絡(luò)檢波Cos(w1t)Cos(w2t)2FSK的解調(diào)（相干）限幅微分整流寬脈沖發(fā)生低通2FSK輸入abcdefabcdef2FSK的解調(diào)（過(guò)零檢測(cè)）5二進(jìn)制相位鍵控相當(dāng)于用下面特殊的調(diào)制信號(hào)（單極性二元碼）進(jìn)行調(diào)相。從調(diào)相的理論，調(diào)制后的信號(hào)相位正比于調(diào)制信號(hào)的幅度，故對(duì)單極性二元碼來(lái)說(shuō)，存在兩種相位，發(fā)送“1”時(shí)為相位

1，發(fā)送“0”時(shí)為相位

2。0A1

1001……2PSK調(diào)制后相位2PSK調(diào)制的時(shí)域表達(dá)式2PSK調(diào)制后波形二元單極性碼輸入電平轉(zhuǎn)換雙極性碼選相開關(guān)載波發(fā)生器0

二進(jìn)制相位鍵控2PSK輸出二元單極性碼輸入二進(jìn)制相位鍵控2PSK輸出電平轉(zhuǎn)換載波發(fā)生器Acos(wct)雙極性碼2PSK調(diào)制鎖相環(huán)原理帶通濾波器平方環(huán)路濾波器VCO壓控振蕩器÷2載波x(t)平方環(huán)u(t)uvco(t)ud(t)up(t)2BPSK解調(diào)時(shí)需要恢復(fù)發(fā)送端載波，可以采用鎖相環(huán)的方法0

-

ud(t)可見：壓控振蕩器的輸入受

控制，環(huán)路濾波器的輸出為跟蹤

提供了所需誤差控制電壓鑒相特性由鑒相特性，

=n的各點(diǎn)都是穩(wěn)定的平衡點(diǎn)即對(duì)發(fā)射端載波cos(wct)，鎖相環(huán)輸出的載波可能為cos(wct)，也可能為cos(wct+

)=-cos(wct)，即所謂的相位不確定問(wèn)題。2PSK解調(diào)中載波恢復(fù)存在的問(wèn)題二進(jìn)制相位鍵控解調(diào)中載波恢復(fù)一般采用鎖相法，但鎖相法恢復(fù)的載波有相位不確定問(wèn)題如采用絕對(duì)調(diào)相，發(fā)送序列為110011，則經(jīng)解調(diào)采樣后得到的序列有可能是110011，也有可能是原序列的取反即001100在二進(jìn)制相位鍵控中，一般采用差分二進(jìn)制相位鍵控（DPSK）解決上述問(wèn)題二元單極性碼輸入二進(jìn)制差分相位鍵控DPSK輸出差分編碼載波發(fā)生器Acos(wct)相對(duì)碼二進(jìn)制差分相位鍵控2DPSK調(diào)制差分編碼原理：后一位與新生成的前一位碼做模2和得到新生成的碼絕對(duì)碼：10010110相對(duì)碼：11100100帶通低通采樣判決碼（反）變換器acdefb本地載波abcdef1110000DPSK調(diào)制信號(hào)輸入

11100100絕對(duì)碼為10010110相對(duì)碼（DPSK）為1110010011100100二進(jìn)制差分相位鍵控2DPSK解調(diào)（相干）帶通低通采樣判決acdebabcdef111

0000DPSK調(diào)制信號(hào)輸入

1101001延遲Ts取反f定時(shí)11100100二進(jìn)制差分相位鍵控2DPSK解調(diào)（非相干）發(fā)送碼序列為10010110且接收端正確恢復(fù)載波信號(hào)則接收端得到的碼序列是正確的

1110010011100100相位不確定問(wèn)題舉例發(fā)送碼序列為10010110但接收端恢復(fù)出的載波信號(hào)是原載波信號(hào)的反向波則接收端得到的碼序列是原序列的求反

0001101111100100相位不確定問(wèn)題舉例絕對(duì)碼序列為：為1100110實(shí)際發(fā)送的相對(duì)碼序列（DPSK）為1000100。接收端對(duì)相對(duì)碼的接收有兩種可能，一種是：1000100

則反解：1+0+0+0+1+0+0

100110另一種是：011101