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第 七 章 数字频带传输系统

现代通信原理. 第 七 章 数字频带传输系统. 振幅键控 (ASK) 移频键控 (FSK) 移相键控. 绝对移相 （ PSK ） 相对移相 （ DPSK ）. 数字调制的 基本分类. 用数字基带信号 ( 因幅度取值有限而可视作开关信号 ) 去键控高频正弦载波的振幅、频率或相位达调制目的 （频谱搬移） ！. 解调方式 相干解调法 非相干解调法 抗噪声性能 ∵加性噪声 → 解调波形失真 → 数字识别器 （抽样判决器） 再生数据 “ 误码 ” ∴要求 P e 结果式 ( 注 : 接收已调波的形式及解调方案不同 , 则 P e 的结果也不一样 ).

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第 七 章 数字频带传输系统

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Presentation Transcript

  1. 现代通信原理 第 七 章数字频带传输系统

  2. 振幅键控(ASK) 移频键控(FSK) 移相键控 绝对移相（PSK） 相对移相（DPSK） 数字调制的基本分类 用数字基带信号(因幅度取值有限而可视作开关信号)去键控高频正弦载波的振幅、频率或相位达调制目的（频谱搬移）！

  3. 解调方式 相干解调法 非相干解调法 抗噪声性能 ∵加性噪声 → 解调波形失真 → 数字识别器（抽样判决器）再生数据“误码” ∴要求Pe结果式(注: 接收已调波的形式及解调方案不同, 则Pe的结果也不一样)

  4. 1、 2ASK

  5. 信号表达式 发“1”时 发“0”时 0 (1) 关于2ASK信号 • OOK(通断键控) • 用的最多且最简2ASK • 用1或0控制载波的有无

  6. 0 0 1 0 0 1 1 0 1 1 线性调制器 OOK调制器 (2) 2ASK调制解调器 • 调制器

  7. 输入 输出 抽样判决 BPF × LPF cosωct 定时 ② 相干接收机 ①非相干接收机 输入 输出 抽样判决 BPF 整流 LPF 定时 • 解调器

  8. Ps(f) f 0 -2fs -fs fs 2fs PE(f) f -fC-fs -fC -fC+fs 0 fC-fs fC fc+fs OOK信号功率谱图形 特点：理论上谱宽→∞，但有效带宽 B≈2RB ≈2fs

  9. 2、2FSK

  10. = 发“1”时 = 发“0”时 (1)2FSK信号表达式

  11. f1 门1 f1 0 1 1 1 1 ~ S（t） ＋ 2FSK S（t） 倒相 2FSK f2 ~ f2 门2 S（t） (2) 2FSK调制器

  12. 基带谱 频带谱 具体功率谱密度草图见教材P137 (3)功率谱密度 ∵2FSK为两不同载频的OOK信号之和 e0（t）=e01（t）+e02（t） ∴功率谱（仅连续谱）如右 ∴2FSK信号带宽:B=2Bb+|f2-f1| =2fs +|f2-f1| (Bb=fs 基带带宽)

  13. (4) 2FSK解调器 • 分离滤波法 • 原理∵ e0（t）= e01（t） + e02（t） ∴ 收端先分离两00K并分别解调、再比较 判决得结果数据 • 分类：非相干、相干(方框原理图见教材 ) • 差分检波法（不专介） • 过零检测法∵ Ts内载频不同则过零次数也不同∴ 据此解调2FSK

  14. 3、2PSK

  15. e0（t）= +1 P -1 1-P Cosωct （0相） 发“1”时 ∴e0（t）= －cosωct（相） 发“0”时 = (1) 2PSK信号表达式 ∵ 用00和1800相位的载波表1和0 ∴ 时域表达式：

  16. (2) 2PSK调制器 ① 相乘法产生 载波发生器 K 选相开关 ② 数字选相器 0相 ～ e0（t） 相 倒相器 S（t）

  17. C（t） (3) 2PSK解调器 ① 相干解调器：

  18. ② 非相干解调(相位比较法)： C（t）

  19. 4、2DPSK

  20. 双极性 相对码 二进信息 2DPSK信号 （绝对码） 差分编码 × 载波发生器 2DPSK调制器

  21. 抽样判决器 码（反）变换器 带通 × 低通 DPSK信号 a c d e f 二进制信息码 b 本地载波 位定时 2DPSK解调器 ① 相干解调

  22. DPSK信号 c d e a 抽样判决器 带通 低通 × 二进制信息 b 延迟Ts 位定时 ② 差分相干解调

  23. (4) 功谱密度 （类似ASK的） ∴ ∵基带信号是双极性不归零波形，且P=1/2

  24. 四、性能比较

  25. 频带利用率方面---以已调信号有效频带宽度衡量频带利用率方面---以已调信号有效频带宽度衡量 设码元宽度Ts，则： B2ASK= B2PSK = 2/Ts =2Bb B2FSK=︳f2 –f1 ︳+ 2/Ts＞ 2Bb ----2ASK，2PSK的频带利用率一致 ----2FSK频带利用率最低

  26. 误码率（抗噪声性能方面）

  27. 结 论 • 相干解调性能优于非相干 • 相同Pe下，2PSK对r的要求最小、 2FSK次之、 2ASK要求最高（都相差3dB） • 相同r下，相干解调2PSK的Pe最低（抗噪声性 能最好）

  28. 设备复杂度方面 • 2ASK优于2FSK优于2PSK优于2DPSK（由它们的调制器及接收机方框图可见） • 相干接收机设备较复杂（因C(t)的提取困难）

  29. 五、多进制数字调制系统

  30. 3、 MPSK(多元绝对移相键控)

  31. 450 参考相位 1 0 1 1 0 1 1 1 0 0 参考相位 0 0 1 0 0 1 QPSK矢量图及相位选择(教材P164~165)

  32. /2  3/2 0 • 调制器 • 数字选相法

  33. 正交调制法

  34. 脉冲插入法

  35. 解调器——正交相干解调

  36. 4、 MDPSK

  37. n与双比特码间关系：令： n = K－K-1--- K与K-1表相邻双比特码对应的载波初相 则：

  38. 5 联合键控

  39. 问题的提出

  40. QAM和APK的星座图 · · • MQAM的特点： • MQAM的星座图取矩形或十字形 • M=4、16、64、256...取矩形 • M=32、128... 取十字形

  41. MQAM调制器

  42. mI(t) m’I(t) LPF × × × × cosωct cosωct 相加器 信道 mQ(t) m’Q(t) LPF sinωct sinωct QAM(正交振幅调制系统)原理简介: 优点: 频带利用率高!(∵RbM=log2M×Rb2) 缺点: 抗噪声性能差!

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