数字信号的调制传输要点.pptx

低通信道用基带信号传输电路板上的铜线1如果带通信道用什么信号传输。如果带通信道用什么信号传输。调制传输：频谱搬移到规定的频带内调制传输：频谱搬移到规定的频带内第1页/共36页2引言引言1.数字信号的分类和传输方式数字信号数字基带信号数字调制信号传输方式数字信号的基带传输数字信号的调制传输以哪种传输方式为主？由信道类型确定低通型信道-数字信号的基带传输带通型信道-数字信号的调制传输第2页/共36页32 2数字调制数字调制数字调制目的与本质载波：连续的正（余）弦信号调制信号：数字基带信号数字调制完成基带信号功率谱的搬移 数字调制的过程模拟调制的过程，载波参数连续变化数字调制的过程，载波参数离散变化调制，modulation键控，shift keying第3页/共36页43 3模拟调制和数字调制方式对照模拟调制和数字调制方式对照 模拟调制 数字调制幅度调制(AM)幅度键控(ASK)频率调制(FM)频移键控(FSK)相位调制(PM)相移键控(PSK)振幅键控振幅键控频移键控频移键控相移键控相移键控第4页/共36页5本章目录本章目录7.1 二进制数字调制7.2二进制数字调制的抗噪声性能7.3数字信号的最佳接收7.4多进制数字调制主要内容要点主要内容要点怎么调制，怎么解调，怎么调制，怎么解调，性能分析：性能分析：有效性：带宽、频带利用率有效性：带宽、频带利用率可靠性：误码率可靠性：误码率优缺点总结优缺点总结第5页/共36页6 二进制是数字调制最简单的情况，它改变载波的幅度、频率、相位只有两种状态。7.1.1 二进制幅度键控（ASK：amplitude shift keying）1.2ASK信号时域表达式2ASK信号，其幅度按调制信号取0或1有两种取值，最简单的形式为通断键控（OOK）。OOK信号的表达式为：调制信号 为：7.1 7.1 二进制数字调制二进制数字调制第6页/共36页7 OOK信号波形：一般地，调制信号具有一定波形，可表示为：所以，2ASK信号为：可见，2ASK为双边带调幅信号。第7页/共36页8 2.功率谱密度 设调制信号功率谱为 ，则2ASK信号功率谱为：图图7-2 OOK7-2 OOK信号的功率谱信号的功率谱(a)(a)基带信号功率谱；基带信号功率谱；(b)(b)已调信号功率谱已调信号功率谱2ASK2ASK信号的带宽信号的带宽？基带信号带宽？基带信号带宽？第8页/共36页9分析分析功率谱是基带信号功率谱的线性搬移频带宽度是基带信号的两倍 基带信号为矩形波基带信号的理论带宽无限宽NRZ码，基带信号的近似带宽：功率谱的第一个过零点带宽，谱零点带宽，主瓣带宽 BB=fs=Rs （fs：位定时的频率）OOK信号的理论带宽无限宽OOK信号的近似带宽：功率谱的 第一对 过零点带宽，谱零点带宽；主瓣带宽 BS=2fs=2Rs第9页/共36页10 基带信号为升余弦滚降信号基带信号带宽有限宽2ASK信号带宽有限宽图图7-3 7-3 升余弦滚降基带信号的升余弦滚降基带信号的2ASK2ASK信号功率谱信号功率谱 (a)(a)基带信号功率谱；基带信号功率谱；(b)(b)已调信号功率谱已调信号功率谱第10页/共36页11 3.2ASK信号的调制方法模拟调制法（相乘器法）键控法第11页/共36页124.2ASK信号解调方法 非相干解调(包络检波法)(a)(a)原理框图；原理框图；(b)(b)各点波形图各点波形图 第12页/共36页13相干解调(同步检测法)：稳定，有利于位定时的提取。(a)(a)原理框图；原理框图；(b)(b)各点波形图各点波形图 2ASK2ASK信号早期用于无线电报，由于抗噪声性能差现在已较少使用，但信号早期用于无线电报，由于抗噪声性能差现在已较少使用，但2ASK2ASK信号是其它数字调制的基础。信号是其它数字调制的基础。第13页/共36页14 7.1.2 二进制移频键控（2FSK：frequency shift keying）移频键控是数字信号改变载波的频率。载波频率随0和1有两种取值，分别为f1和f2。1.2FSK的时域表达式：第14页/共36页15 2FSK信号的波形及分解如下图所示：1 0 0 1 01 0 0 1 0 2 2FSKFSK相当于两个不同载频的相当于两个不同载频的ASKASK信号之和信号之和 所以所以2FSK2FSK还可表示成：还可表示成：第15页/共36页16 2.功率谱：设2FSK两个载频的中心频率为fc，频差为f，则 定义调频指数（频移指数）为：第16页/共36页17 功率谱分析：功率谱以fc为中心，对称分布。在调频指数较小时功率谱为单峰，随着调频指数的增大，功率谱出现双峰。当出现双峰时，带宽可近似为：32FSK信号的调制：频率选择法第17页/共36页18 4.解调方法：(a)非相干解调(b)相干解调原理：将2FSK信号分解成两路2ASK信号分别进行解调。第18页/共36页19 p过零解调：过零解调：p 原理：载频不同，过零点数不同，检测过零点原理：载频不同，过零点数不同，检测过零点数，即可进一步得到原始的调制信号。数，即可进一步得到原始的调制信号。第19页/共36页207.1.3 二进制相移键控（2PSK或BPSK）1.2PSK信号的表达式：原理：在2PSK中，通常用初始相位0和分别表示二进制“1”和“0”。时域表达式为 式中，n表示第n个符号的绝对相位：即第20页/共36页21 若g(t)是幅度为A宽度为Ts的单个矩形脉冲，则2PSK信号可表示为 2PSK的典型波形第21页/共36页22 2.功率谱：2PSK与2ASK的表达式形式一致：2PSK信号：双极性脉冲序列的双边带调制 2ASK信号：单极性脉冲序列的双边带调制功率谱的差别仅在于离散的载波分量；带宽：第22页/共36页23 3.2PSK信号调制相乘器相位选择器 相干解调方法，如何获得同频同相的载频就成了关键问题。第23页/共36页24 4.2PSK信号的解调 相干解调相干载波，同频同相的本地载波 同频同相的本地载波的获取：锁相环 （a）平方环电路 （b）科斯塔斯环电路锁相环恢复载波的问题：0，相位不确定0，相位模糊度第24页/共36页252PSK 相干解调原理框图及各点波形图第25页/共36页26 2PSK调制与解调过程：0，相位不确定的影响第26页/共36页27 7.1.4 二进制差分相移键控（2DPSK）绝对调相：利用载波相位的绝对数值传送数字信息；相对调相：利用前后相邻码元的载波相对相位变化传递数字信息1.2DPSK信号的产生：差分编码后再进行绝对调相。第27页/共36页28 设绝对码为an，相对码为bn传号差分的编码规则：其中，的初始值可以任意设定。差分译码规则：显然，只要传输没有差错，则译码值便是原始数据，即 。由于初始相位不由于初始相位不同，同，2DPSK2DPSK信号信号的相位可以不同；的相位可以不同；2DPSK2DPSK信号的相信号的相位并不直接代表位并不直接代表基带信号；基带信号；前后码元的相对前后码元的相对相位才决定信息相位才决定信息符号。符号。第28页/共36页29 2.2DPSK解调器相干解调延迟解调 （1 1）相干解调原理及各点波形）相干解调原理及各点波形第29页/共36页30 2DPSK2DPSK调制及相干解调过程：调制及相干解调过程：第30页/共36页31 （2）差分解调原理及各点波形:延迟解调第31页/共36页32 2DPSK信号调制与延迟解调过程如下 第32页/共36页33 2PSK 2PSK和和2DPSK2DPSK对比分析：对比分析：1.相位与信息代码的关系2PSK前后码元相异时，2PSK信号相位变化180，相同时2PSK信号相位不变，可简称为“异变同不变”。2DPSK码元为“1”时，2DPSK信号的相位变化180。码元为“0”时，2DPSK信号的相位不变，可简称为“1变0不变”。举例：假设码元宽度等于载波周期的1.5倍第33页/共36页342.功率谱密度 u2DPSK可以与2PSK具有相同形式的表达式u不同的是2PSK中的基带信号对应绝对码序列；2DPSK中的基带信号对应相对码序列。u2DPSK信号和2PSK信号的功率谱密度是完全一样的。3.信号带宽：u与2ASK的相同，也是码元速率的两倍。4.抗噪声性能：u2DPSK系统是一种实用的数字调相系统，但其抗加性白噪声性能比2PSK的要差。第34页/共36页35总结总结:二进制数字调制二进制数字调制1.二进制数字调制的方式 2ASK,2FSK,2PSK(2DPSK)2.二进制数字调制信号的时域表达式3.二进制数字调制信号的功率谱及带宽4.二进制数字调制信号的调制和解调第35页/共36页36感谢您的观看。第36页/共36页