第6章 数字频带传输技术课件.ppt

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1、第第6章章 数字频带传输技术数字频带传输技术6.1 6.1 二进制调制基本原理二进制调制基本原理6.2 6.2 多进制调制原理多进制调制原理6.3 6.3 正交振幅调制正交振幅调制6.1 6.1 二进制数字调制原理二进制数字调制原理6.1.1 6.1.1 二进制振幅键控二进制振幅键控(2ASK)(2ASK)6.1.2 6.1.2 二进制频移键控二进制频移键控(2FSK)(2FSK)6.1.3 6.1.3 二进制相移键控二进制相移键控(2PSK)(2PSK)6.1.4 6.1.4 二进制差分相移键控二进制差分相移键控(2DPSK)(2DPSK)6.1 6.1 二进制数字调制原理二进制数字调制原理

2、信道信道编码编码脉冲脉冲调制调制信宿信宿信源信源译码译码信道信道译码译码检测检测解调解调带通带通调制调制信道信道比特流比特流数字基数字基带信号带信号数字带数字带通信号通信号干扰干扰与噪声与噪声波形波形或数据或数据数字通信系统一般模型数字通信系统一般模型模拟模拟信源信源抽样抽样量化量化编码编码2ASK产生产生 载波 cos ct 2( )A SKts数字基带 信号s(t) 载波 cos ct 数字基带 信号s(t) 2( )ASKts开关电路 （a） (b) ( )()nsns ta g t nT1 0 1nppa以概率以概率 2( )( ) cosASKcsts ttg()cosnscna g

3、 tnTt t 0 t 数字 基带信号 t 0 Ts 2Ts 3Ts 4Ts 5Ts 6Ts 0 正弦 载波信号 2ASK 已调信号 1 0 1 1 1 0 2ASK波形波形2ASK相干解调相干解调 BPF LPF 相干载波 cos ct 2( )ASKts抽样判决 定时信息 包络 检波器 BPF 2( )ASKts抽样判决 定时信息 基带信号 输出 2ASK非相干解调非相干解调2ASK相相干干解解调调波波形形 t 0 t 恢复的数字 基带信号 t 0 Ts 2Ts 3Ts 4Ts 5Ts 6Ts 0 相干 载波信号 2ASK 已调信号 模拟 乘法器 输出 低通 滤波器 输出 抽样定时信息 1

4、 0 1 1 1 0 t t t Ts 2FSK的产生的产生 模拟 调频器 载波 cos2t 2( )FSKts数字基带 信号s(t) 载波 cos1t 数字基带 信号s(t) 2( )FSKts开关电路 （a） (b) ( )()nsns ta g tnT212( )()cos()cosFSKnsnsnnsta g tnTta g tnTt1 0 1npap以概率以概率0 1 1npap以概率以概率2FSK波波形形 t 0 数字 基带信号 t 0 Ts 2Ts 3Ts 4Ts 5Ts 6Ts 正弦 载波信号 1 正弦 载波信号 2 2FSK 已调信号 t t 0 1 0 1 1 1 0 0

5、f1 f1 f1 0 f1 f1 f2 f2 f2 2FSK相干解相干解调调 BPF (f1) LPF 相干载波 cos1t 2( )FSKts抽样 判决 BPF (f2) LPF 相干载波 cos2t 定时信息 基带输出 2FSK相相干干解解调调波波形形数字 基带信号 输出 t 0 Ts 2Ts 3Ts 4Ts 5Ts 6Ts 相干 载波信号 1 相干 载波信号 2 2FSK 已调信号 t t 0 1 0 1 1 1 0 0 t 0 f1 f2 f1 f1 0 f1 f1 f2 f2 模拟 乘法器 输出（1） 模拟 乘法器 输出（2） 低通滤波器 输出（1） 低通滤波器 输出（2） 抽样定时

6、 信息 BPF（1） 输出 BPF（2） 输出 t t t t t t t 2FSK包络检波包络检波 BPF (f1) 2( )FSKts抽样 判决 BPF (f2) 包络 检波器 定时信息 基带输出 包络 检波器 2PSK的产生的产生 载波 cos ct 数字基带信号s(t) 2( )PSKts开关电路 移相 ( )()nsns ta g t nT2()()cosPSKnscnsta g t nTt1 1 1npap以概率以概率 2PSK波波形形 t 0 t 数字 基带信号 t 0 Ts 2Ts 3Ts 4Ts 5Ts 6Ts 0 正弦 载波信号 接收设备 1 0 1 1 1 0 2PSK

7、已调信号 2PSK相干解调相干解调 BPF LPF 相干载波 cos ct 2( )PSKts抽样判决 定时信息 基带信号 输出 2PSK相相干干解解调调t 0 恢复的数字 基带信号 t 0 Ts 2Ts 3Ts 4Ts 5Ts 6Ts 相干 载波信号 1 0 1 1 1 0 t 0 2PSK 已调信号 模拟 乘法器 输出 低通 滤波器 输出 抽样 定时 信息 t t t PSK 相位模糊相位模糊发送序列 na 1 0 1 1 0 1 2PSK 相位 0 0 相位“倒” 0 0 0 0 接收端恢复序列 0 1 0 0 1 0 发生误码 2DPSK相位 () 0 0 0 0 相位“倒” 0 0

8、接收端恢复序列 0 1 1 0 1 正确接收 2DPSK信号产生信号产生 载波 cos ct 数字基带信号s(t) 2( )DPSKts开关电路 移相 码变换 2DPSK波波形形 t 0 t 数字 基带信号 t 0 Ts 2Ts 3Ts 4Ts 5Ts 6Ts 0 正弦 载波信号 2PSK 已调信号 t 2DPSK 已调信号 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 0 0 2DPSK相干解调相干解调 BPF LPF 相干载波 cos ct 2( )DPSKts抽样 判决 码 反变换 定时信息 BPF LPF 2( )DPSKts延迟sT 抽样 判决 定时脉冲 2DPSK差分相干解调差分相干

9、解调2DPSK相相干干解解调调波波形形2DPSK差差分分相相干干解解调调波波形形二进制数字调制性能比较二进制数字调制性能比较 传输带宽传输带宽 误码率误码率 对信道特性变化的灵感度对信道特性变化的灵感度 设备复杂度设备复杂度名 称 误码率ep与信噪比r的关系 条 件 2ASK 相干解调 122erperfc（当1r时，41reper） 等概 最佳判决门限 2ASK 非相干解调 412repe（1r） 等概 最佳判决门限 2FSK 相干解调 122erperfc（当1r时，212reper） 2FSK 非相干解调 212repe（1r） 2PSK 相干解调 12eperfcr（当1r时，12re

10、per） 2DPSK 差分相干解调 12repe 2DPSK 相干解调 eperfr 三种数字调制系统的误码率曲线图三种数字调制系统的误码率曲线图 -6 -3 0 3 6 9 12 15 18 信噪比r (dB) 1 10-1 10-2 10-3 10-4 10-5 10-6 10-7 Pe 非相干ASK 相干ASK 非相干FSK 相干FSK 差分相干DPSK 非相干DPSK 相干PSK 6.2 6.2 多进制调制原理多进制调制原理多进制调制系统信息速率和码元速率的关系多进制调制系统信息速率和码元速率的关系2logbsRRM即：在相同码元周期的情况下，多进制数字系统即：在相同码元周期的情况下，

11、多进制数字系统的信息传输速率要比二进制数字系统高的信息传输速率要比二进制数字系统高 倍倍2log MMASK调制原理调制原理 二进制/M 进制 转换 载波 cos ct 二进制 基带信号 ( )MASKts (a) 基带多电平单极性不归零信号 0 01 01 10 10 10 11 11 00 00 t 0 t 01 01 10 10 10 11 11 00 00 (b) MASK信号 01 01 10 10 10 11 11 00 00 0 t (c) 基带多电平双极性不归零信号 00 00 0 t 01 01 10 10 10 11 11 (d) 抑制载波MASK信号 MFSK调制原理调制

12、原理 串/并 变换 逻 辑 电 路 f1 f2 fm 门电路 门电路 门电路 相 加 器 信 道 接收 滤波器 带通f1 带通f2 带通fm 检波器 检波器 检波器 抽 样 判 决 器 逻 辑 电 路 并/串 变换 4PSK正交调制原理正交调制原理 sinct 载波 产生 相乘 电路 相乘 电路 /2 移相 串/并 变 换 cosct 基带信号 A(t) s4PSK(t) 相 加 电 路 ( )I t ( )Q t 4PSK4PSK相位选择法相位选择法 串/并 变换 1 4 a b 逻辑选相 电路 四相载波发生器 带通 滤波器 2 3 输入 输出 4PSK4PSK相干解调相干解调 相干 载波

13、提取 相乘器 低通 移相/2 相乘器 低通 基带 输出 A(t) S4PSK(t) a b cosct -sinct 抽样 判决 抽样 判决 定时 脉冲 提取 并/串 变换 4PSK4PSK系统的工作方式系统的工作方式 01 11 00 10 45 参考相位 00 10 11 01 参考相位 (a) A方式 (b)B方式 a b k A 方式 B方式 0 0 0 225 1 0 90 315 1 1 180 45 0 1 270 135 A A方式的方式的4PSK4PSK波形波形 1 0 1 1 0 0 1 0 0 1 0 0 t t Ts 调制 载波 4PSK 信号 基带 序列 6.3 6.

14、3 正交振幅调制正交振幅调制星座图星座图 d d d I I I Q Q Q (a) 8ASK (b) 8PSK (c) 16PSK QAM的星座图的星座图 (c) 64QAM信号矢量图 (d) 256QAM信号矢量图 01 11 00 10 Ak k (a) 4QAM信号矢量图 (b) 16QAM信号矢量图 课堂测验课堂测验 1.已知某数字信息序列为已知某数字信息序列为1001101，分别，分别以下列两种情况画出以下列两种情况画出2PSK和和2DPSK以及以及相对码波形。相对码波形。 （1）码元速率为）码元速率为1200B，载波频率为，载波频率为1200Hz，工作方式为，工作方式为A方式。方式。 （2）码元速率为）码元速率为1200B，载波频率为，载波频率为1800Hz，工作方式为，工作方式为B方式。方式。2.一个相位不连续的一个相位不连续的2FSK信号，发信号，发1及及0时的波时的波形分别为形分别为 和和 码元速率为码元速率为1200Baud。采用普通分路滤波器进行检测，计算系统所需采用普通分路滤波器进行检测，计算系统所需的最小带宽。的最小带宽。 11( )cos(2000)s tAt22( )cos(8000)stAt