数字信号调制传输.pptx

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1、12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，使之变成带通（已调）信号。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，shiftkeying第1页/共47页223 数字调制方法和方式数字调制技术有两种方法：利用模拟调制的方法去实现数字式调制；通过开关键控载波，通常称为键控法。基本键控方式：振幅键控、频移键控、相移键控 振幅键控 频移键控 相移键控第2页/共47页34 4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

2、控(ASK)频率调制(FM)频移键控(FSK)相位调制(PM)相移键控(PSK)AMFM第3页/共47页4本章目录7.1二进制数字调制7.2二进制数字调制系统的抗噪声性能7.4多进制数字调制第4页/共47页5二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。二进制幅度键控（ASK：amplitudeshiftkeying）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5页/共47页6 OOK信号波形：一般地，调制信号具有一定波形，

3、可表示为：所以，2ASK信号为：可见，2ASK为单极性脉冲序列与载波的相乘。第6页/共47页7 2.功率谱密度 设调制信号功率谱为 ，则2ASK信号功率谱为：图7-2 OOK信号的功率谱(a)基带信号功率谱；(b)已调信号功率谱双边带基带信号（单极性非归零码）的功率谱：第7页/共47页8分析2ASK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2ASK信号的带宽？基带信号带宽？基带信号的形式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

4、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8页/共47页9 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7-3 升余弦滚降基带信号的2ASK信号功率谱 (a)基带信号功率谱；(b)已调信号功率谱第9页/共47页10 3.2ASK信号的调制方法模拟调制法（相乘器法）键控法第10页/共47页114.2ASK信号解调方法非相干解调(包络检波法)(a)原理框图；原理框图；(b)各点波形图各点波形图 第11页/共47页12相干解调(同步检测法)：稳定，有利于位定时的提取。(a)原理框图；原理框图；(b)各点波形图各点波形图 2ASK信号早期用于无线

5、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2ASK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12页/共47页13 二进制移频键控（2FSK：frequencyshiftkeying）移频键控是数字信号去控制载波的频率。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13页/共47页14 2FSK信号的波形及分解如下图所示：2FSK相当于两个不同载频的相当于两个不同载频的ASK信号之和信号之和 所以所以2FSK还可表示成：还可表示成：第14页/共47页15第15页/共47页162FSK的功率谱密度P2FS

6、K(f)=P1(f)+P2(f)P1(f)=Ps(f+f1)+Ps(f-f1)P2(f)=Ps(f+f2)+Ps(f-f2)第16页/共47页172.2FSK的功率谱密度第17页/共47页182FSK信号的带宽和频带利用率第18页/共47页192.2FSK信号的功率谱：以fc为中心成对称分布(单边)第19页/共47页20 32FSK信号的调制方法频率选择法(健控法）：相邻码元之间相位不一定连续。图7-9 2FSK信号调制器第20页/共47页21FSK调制各点波形图第21页/共47页22 4.2FSK信号的解调方法：(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

7、解调。第22页/共47页232FSK信号的非相干解调第23页/共47页24限幅微分整流宽脉冲发生低通abcdefabcdef2FSK信号的过零检测法过零检测法（最常用）（最常用）第24页/共47页25FSK用途:（1）、CCITT规定，低于1200bit/s的速率时，使用FSK方式;（2）、在微波通信系统中传输监控信息，以实现中继站的无人值守。目前广泛使用的单片调制解调器，如MC6800L,适用于600波特以下的传输速率,中心频率1170Hz，传“1”时，载频为1270Hz，传“0”时，载频为1070Hz，频偏为100Hz，带宽为BFSK=|f1-f2|+2 fs|1270-1070|+260

8、0=1400Hz。第25页/共47页26二进制相移键控（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：即是绝对移相键控是绝对移相键控。第26页/共47页27二进制数字信号二进制数字信号:基带信号波基带信号波形形2PSK波波形：形：调制相位调制相位:11110000000tt第27页/共47页28 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的时域波形二进制数字信号二进制数字信号:基带信号波基带信号波形形2PSK波波形：形：调制相位调制相位:11110

9、000000tt第28页/共47页29 2.2PSK信号的功率谱：2PSK与2ASK的表达式形式一致：（7-13）与（7-4）式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；因此2PSK必须采用相干解调方式第29页/共47页30因此2PSK必须采用相干解调方式第30页/共47页31 3.2PSK信号调制(a)相乘器(模拟调制)(b)相位选择器由于PSK信号频谱中没有载频分量，解调必须用相干解调方法，而此时如何获得同频同相的载频就成了关键问题。第31页/共47页32 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

10、同相的本地载波的获取：平方环，科斯塔斯环 （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32页/共47页33p2PSK 相干解调原理框图及各点波形图相干解调原理框图及各点波形图第33页/共47页34相位模糊问题：第34页/共47页352PSK的相位模糊问题VCO输出载波与调制载波的相位差，VCO都处于稳定状态。即经锁相环恢复出的本地载波可能与调制载波同相也可能反相,这种相位关系的不确定性称为0,相位模糊为了克服相位模糊度对相干解调的影响，通常要采用差分相移键控的方法（2DPSK)。第35页/共47页36 二进制差分相移键控（2DPSK）绝对调相：利用

11、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36页/共47页37二、2DPSK调制的时域波形图(传号差分)绝对码载波信号2DPSK信号 1 0 0 1 0 1 1 0f(t)tf(t)tf(t)tf(t)tf(t)t传号差分码(单极性)传号差分码(双极性)第37页/共47页38 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：由于初始相位不同，由于初始相位不同，2DPSK2DPSK信号的相位可信号的相位可以不同；以不同；2DPSK2DPSK信号的相位并信号

12、的相位并不直接代表基带信号；不直接代表基带信号；前后码元的相对相前后码元的相对相位才决定信息符号位才决定信息符号第38页/共47页39 2.2DPSK解调器（1）相干解调原理及各点波形第39页/共47页40第40页/共47页41（2 2）差分相干解调原理及各点波形:延迟解调带通相乘器低通抽样判决器延时TDPSK信号abcde 二进制信息位定时第41页/共47页42（2 2）差分相干解调原理及各点波形:延迟解调带通相乘器低通抽样判决器延时TDPSK信号abcde 二进制信息位定时第42页/共47页43 2PSK和2DPSK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

13、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”。第43页/共47页442.2PSK和2DPSK的功率谱2DPSK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。2DPSK信号和2PSK信号的功率谱密度是完全一样的。它们都可以看作是“双极性不归零码”与载波相乘的结果，形状与2ASK的相似。)(22bbfTSaTAp第44页/共47页453.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。fPs(f)0fs-fs00fc-fsfc+fsP2(D)PSK(f)f-fcfc第45页/共47页46总结: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46页/共47页47感谢您的观看！第47页/共47页