数字信号的载波传输.ppt

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1、通信原理课件通信原理课件第六章第六章 数字信号的载波传输数字信号的载波传输6.1 6.1 引言引言6.2 6.2 二进制数字调制原理二进制数字调制原理6.3 6.3 二进制数字调制系统的抗噪声性能二进制数字调制系统的抗噪声性能 6.4 6.4 多进制数字调制系统多进制数字调制系统 通信原理课件通信原理课件6.1 引言引言 通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件 6.2二进制数字调制原理二进制数字调制原理通信原理课件通信原理课件6.2.1二进制幅移键控（二进制幅移键控（2ASK）通信原理课件通信原理课件图图6-1 2ASK信号时间波形信号时间波形通信原理课件通信原理课件图图6-2 2A

2、SK信号的产生信号的产生（a）模拟调制法 （b）键控法通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件图图6-3 2ASK信号的功率谱信号的功率谱2ASK信号的功率谱如图信号的功率谱如图6-3所示，图所示，图6-3（a）是调制）是调制信号的功率谱，图信号的功率谱，图6-3（b）是已调信号的功率谱。）是已调信号的功率谱。通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件4、2ASK信号的解调信号的解调2ASK信号的解调可以采用非相干解调信号的解调可以采用非相干解调（包络检波）和相干解调两种方式来实现。（包络检波）和相干解调两种方式来实现。如图如图6-4和图和图6-5所示。所示。图图6-4（a）原理

3、框图）原理框图通信原理课件通信原理课件图图6-4（b）各点波形图）各点波形图 通信原理课件通信原理课件6-5（a）原理框图）原理框图通信原理课件通信原理课件图图6-5（b）各点波形图）各点波形图通信原理课件通信原理课件6.2.2 二进制频移键控（二进制频移键控（2FSK）通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件2、2FSK信号的产生信号的产生通常通常2FSK信号可以由两种电路实现。信号可以由两种电路实现。图图6-7 2FSK信号的产生信号的产生（a）模拟调频法 （b）键控法 通信原理课件通信原理课件3、2FSK信号的功率谱及带宽信号的功率谱及带宽通信原理课件通信原理课件图图6-8 2F

4、SK信号的功率谱信号的功率谱通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件4、2FSK信号的解调信号的解调2FSK的解调也可以分为非相干（包络检的解调也可以分为非相干（包络检波）和相干解调，分别如图波）和相干解调，分别如图6-9和图和图6-10所示，其原理和所示，其原理和2ASK解调时相同，只是这解调时相同，只是这里使用两套电路。里使用两套电路。通信原理课件通信原理课件图图6-9 2FSK包络检波方框图包络检波方框图通信原理课件通信原理课件图图6-10 2FSK相干解调方框图相干解调方框图通信原理课件通信原理课件2FSK另外一种常用而简便的解调方法是过零另外一种常用而简便的解调方法是过零检波

5、解调法，其解调原理框图及各点时间波形如检波解调法，其解调原理框图及各点时间波形如图图6-11（a）和（）和（b）所示。其基本原理是：二）所示。其基本原理是：二进制移频键控信号的过零点数随载波频率不同而进制移频键控信号的过零点数随载波频率不同而异，通过检测过零点数从而得到频率的变化。在异，通过检测过零点数从而得到频率的变化。在图图6-11中，输入信号经过限幅后产生矩形波，经中，输入信号经过限幅后产生矩形波，经微分、整流、脉冲波形成形后得到与频率变化相微分、整流、脉冲波形成形后得到与频率变化相关的矩形脉冲波，再经低通滤波器滤除高次谐波，关的矩形脉冲波，再经低通滤波器滤除高次谐波，便恢复出与原数字信

6、号对应的数字基带信号。便恢复出与原数字信号对应的数字基带信号。通信原理课件通信原理课件图图6-11 2FSK信号的过零检测法信号的过零检测法通信原理课件通信原理课件6.2.3二进制相移键控（二进制相移键控（2PSK）和）和二进制差分移相键控（二进制差分移相键控（2DPSK）相移键控是利用载波相位的变化来传递相移键控是利用载波相位的变化来传递数字信息，通常可以分为绝对相移键控数字信息，通常可以分为绝对相移键控（2PSK）和相对相移键控（）和相对相移键控（2DPSK）两）两种方式，下面分别讨论。种方式，下面分别讨论。通信原理课件通信原理课件1、二进制绝对相移键控（、二进制绝对相移键控（2PSK）通

7、信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件图图6-12 2PSK波形波形2PSK信号的典型时间波形如图信号的典型时间波形如图6-12所示，图所示，图中所有数字信号中所有数字信号“1”码对应载波信号的相位，码对应载波信号的相位，而而“0”码对应载波信号的码对应载波信号的0相位（也可以反之）。相位（也可以反之）。通信原理课件通信原理课件图图6-13 2PSK的实现方式的实现方式2PSK信号可以采用两种方法实现。一种是如图信号可以采用两种方法实现。一种是如图6-13（a）所示的模拟调制法，二进制数字序列经码型变换，）所示的模拟调制法，二进制数字序列经码型变换，由单极性码形成幅度为的双极性不归零码

8、，与载波相乘而由单极性码形成幅度为的双极性不归零码，与载波相乘而产生产生2PSK信号。另一种是如图信号。另一种是如图6-13（b）所示的键控法。）所示的键控法。通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件6-14（a）原理框图）原理框图2PSK信号的解调一般采用相干解调。信号的解调一般采用相干解调。2PSK相干解调原理框图和各点波形分别如相干解调原理框图和各点波形分别如图图6-14（a）和（）和（b）所示。）所示。通信原理课件通信原理课件图图6-14（b）各点波形）各点波形 通信原理课件通信原理课件2、二进制相对移相键控（、二进制相对移相键控（2DPSK）通信原理课

9、件通信原理课件通信原理课件通信原理课件图图6-15 2DPSK的波形的波形通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件图图6-17 2DPSK的相干解调的相干解调通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件图图6-18 2DPSK的差分相干解调的差分相干解调通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件6.3 二进制数字调制系统的抗噪声性能二进制数字调制系统的抗噪声性能通信原理课件通信原理课件6.3.12ASK的抗噪声性能的抗噪声性能通信原理课件通信原理课件图图6-19 2ASK相干解调和非相干解调模型相干解调和

10、非相干解调模型通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件1、相干解调性能分析、相干解调性能分析通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件2、非相干解调（包络检波）性能分析、非相干解调（包络检波）性能分析通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件例例6.3.1 通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件6.3.2

11、 2FSK的抗噪声性能的抗噪声性能 通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件1、相干解调性能、相干解调性能 2、非相干解调性能、非相干解调性能 通信原理课件通信原理课件例例6.3.2 通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件6.3.32PSK和和2DPSK的抗噪声性能的抗噪声性能通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件3、2DPSK的相干解调性能分析的相干解调性能分析通信原理课件通信原理课件6.3.4 二进制数字调制系统的性能比较二进制数字调制系统的性能比较通信原理课件通信原理课件表表6.3-1 二

12、进制数字调制系统的误码率二进制数字调制系统的误码率通信原理课件通信原理课件图图6-22 通信原理课件通信原理课件3、对信道特性变化的敏感性、对信道特性变化的敏感性通信原理课件通信原理课件4、设备复杂度、设备复杂度通信原理课件通信原理课件6.4 多进制数字调制系统多进制数字调制系统通信原理课件通信原理课件6.4.1 多进制幅移键控（多进制幅移键控（MASK）通信原理课件通信原理课件图图6-23 MASK的调制波形的调制波形通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件2、MASK系统的抗噪声性能系统的抗噪声性能通信原理课件通信原理课件图图6-24 MASK系统的性能曲线系统的性能曲线通信原理课

13、件通信原理课件6.4.2 多进制频移键控（多进制频移键控（MFSK）通信原理课件通信原理课件图图6-25 多进制频移键控系统框图多进制频移键控系统框图通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件图图6-26 MFSK系统的性能曲线系统的性能曲线通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件 6.4.3 多进制相移键控多进制相移键控通信原理课件通信原理课件 1、多进制绝对移相（、多进制绝对移相（MPSK）通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件图图6-27 多进制的两种矢量图多进制的两种矢量图通信原理课件通信原理课件四相相移键控四相相移键控4PSK(QPSK

14、)通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件图图6-28 调相法产生调相法产生B方式方式4PSK信号信号4PSK的产生方法可采用调相法和相位选择法。的产生方法可采用调相法和相位选择法。图图6-28所示为调相法产生所示为调相法产生B方式方式4PSK信号的原信号的原理框图。理框图。通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件图图6-29 相位选择法产生相位选择法产生4PSK信号信号通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件图图6-30 B方式方式4PSK信号相干解调原理框图信号相干解调原理框图 通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件2、多进制的相对移相、多进制的相对移相(

15、MDPSK)以四进制相对相移信号以四进制相对相移信号4DPSK为例进行讨论。为例进行讨论。通信原理课件通信原理课件例例6.4.1 通信原理课件通信原理课件图图6-31 4PSK、4DPSK信号的调制波形信号的调制波形通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件图图6-32 A方式方式4DPSK信号产生原理框图信号产生原理框图通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件图图6-33 4DPSK的相干解调原理框图的相干解调原理框图通信原理课件通信原理课件图图6-34 4DPSK信号的差分相干解调信号的差分相干解调通信原理课件通信原理课件3、多进制相移键控的抗噪声性能、多进制相移键控的抗噪声性能 通信原理课件通信原理课件图图6-35 MPSK系统的误码率性能曲线系统的误码率性能曲线在在M值很大时，差分移相和相干移相相比约损值很大时，差分移相和相干移相相比约损失失3dB的功率。在四相时，大约损失的功率。在四相时，大约损失2.3dB的功的功率。率。