通信原理正弦载波数字调制

通信原理
第6章 正弦载波数字调制
为什么要调制？ 数字基带信号：频谱（功率谱）集中在零频率附近。 带通信道：传输特性是带通型的。
H(f )
fc
fc
f
问题：数字基带信号能在带通型信道上直接 传输吗？
第6章 正弦载波数字调制
X(f) 1
H(f) 1
2000
基带信号
f(Hz)
5000
带通信道
10000
1、相干解调 取样判决器输入端的瞬时值为：
x(t)
a
nc nc (t
(t) )
发“1” 时 发“0” 时
6.2.1 二进制数字振幅键控（2ASK）
相干检测时2ASK系统误码率的几何表示
6.2.1 二进制数字振幅键控（2ASK）
p P(0)P(1/ 0) P(1)P(0 /1) e P(0) P( x b) P(1) P( x b)
数字基带信号可以同时控制载波的若干个参数。
第6章 正弦载波数字调制
本章主要内容： 1、2ASK 2、2FSK 3、2PSK 4、2DPSK 5、QPSK、OQPSK 6、MSK 7、QAM 这些调制技术的实现方法及性能
6.2.1 二进制数字振幅键控（2ASK）
一、2ASK调制方法
开关
载波发生器
e(t) 已调信号2ASK
6.2.1 二进制数字振幅键控（2ASK） 三、2ASK信号的功率谱及带宽
2ASK信号功率谱示意图
B f 2
2 ASK
b
f b 是数字基带信号的码元速率
6.2.1 二进制数字振幅键控（2ASK） 四、2ASK系统性能（6.3中的部分内容）
计算由于噪声影响所造成的码元错误概率。方法是： （1）求出用于取样判决的瞬时值的概率密度函数； （2）根据判决门限，求出系统误码率公式。
载波f1 载波f2
概念图
S(t) e(t)
S(t)
6.2.2 二进制数字频率调制
振荡器 f1
基带 S(t) 信号 输入
倒相器
控制门 1
S(t)
相加器
e(t) 输出
振荡器 f2
控制门 2
频率键控法产生2FSK信号的方框图
6.2.2 二进制数字频率调制 二、2FSK的频谱有带宽
2FSK信号可分解成两个2ASK信号
6.2.2 二进制数字频率调制
2FSK信号频谱
带宽为： B2FSK f1 f 2 2 fb
6.2.2 二进制数字频率调制 三、2FSK解调
1、过零检测法
即用计算信号过零点数目的方法来解调2FSK信号。
a
b
c
d
e
f
放大 限幅
微分
整流
脉冲 形成
Acos 2fct
S(t) 数字基带信号
6.2.1 二进制数字振幅键控（2ASK）
an 基带信号 形成器
st
S2 ASK (t)
相成器
带通 滤波器
形成单极性全占空信号
cos 2fct
用相乘器实现2ASK调制示意图
2ASK信号
6.2.1 二进制数字振幅键控（2ASK）
二、2ASK信号解调
2ASK信号的解调方法有两种：相干解调和非相干解调（包络 解调）
本章介绍的ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ数字正弦载波调制，简称数字调制。
第6章 正弦载波数字调制
数字正弦载波调制：即用数字基带信号去控制正弦波 的某个参量，以达到数字基带信号频谱般移的目的。
基本的数字调制方式： 数字振幅调制（ASK）：数字基带信号控制载波振幅 数字频率调制（FSK）：数字基带信号控制载波频率 数字相位调制（PSK）：数字基带信号控制载波相位
1、相干解调
y t i
yt
带通
zt
xt
低通
抽样
S(t)
滤波器
滤波器
判决器
cos 2fct
2ASK相干解调方框图
定时脉冲
6.2.1 二进制数字振幅键控（2ASK）
2、包络解调
y t
i
带通
滤波器
包络 检波器
低通 滤波器
S(t)
抽样 判决器
2ASK信号的包络解调
定时脉冲
6.2.1 二进制数字振幅键控（2ASK） 包络解调各点的波形
P(0)b f0 ( x)dx P(1)b f1( x)dx
1 2
erf
c
r 2
判决门限b=a/2，r为信噪比：
r
a2
2
2 n
6.2.1 二进制数字振幅键控（2ASK）
2、包络解调
x(t)
[a nc (t)]2 ns2 (t) nc2 (t) ns2 (t)
发“1” 时 发“0” 时
发“1”时，瞬时值服从莱斯分布，发“0”时瞬时值服从瑞
输出信号为0
要使信号通过信道，必须在传输前对信号频谱进行搬 移，搬移到信道的通带范围内，这种信号频谱的搬移 过程称为调制，接收端频信号频谱反搬移的过程称为 解调。
第6章 正弦载波数字调制
X(f)
1
modulation
1[X( f 2
fc) X ( f
fc )]
2000
1[X( f 2
fc) X ( f
-fc
fc )]
demodulation
fc
X(f) 1
-fc
fc
3400
调制实现方法：用基带信号控制载波的某个参量。
第6章 正弦载波数字调制
根据基带信号的不同，调制分为： 数字调制：基带信号为数字信号 模拟调制：基带信号为模拟信号 根据所用载波的不同，调制有： 正弦载波调制：载波为正弦信号 脉冲调制：载波为脉冲信号 注：没有特别指明，载波均为正弦信号。
【重点】 1. 2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK信号的调制解 调原理、方法、时域波形及系统抗噪声性能分析的方 法和分析结论； 2. QPSK、DQPSK信号的调制解调原理及方法。 【难点】 1. 2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK信号的调制解 调原理、方法、时域波形及系统抗噪声性能分析的方 法和分析结论； 2.QPSK、DQPSK信号的调制解调原理及方法。
五、两种解调方法的比较
（1）相干解调电路复杂，包络解调电路简单； （2）小信噪比时，相干解调的误码性能比包络解调好； （3）大信噪比时，两者误码性能趋于一致。
结论：小信噪比时，使用相干解调 大信噪比时，采用包络解调
第6章 正弦载波数字调制 6.2.2 二进制数字频率键控（2FSK）
一、调制的实现
cos 2f1t cos 2f 2t
利分布。
6.2.1 二进制数字振幅键控（2ASK）
p P(0)P(1/ 0) P(1)P(0 /1) e P(0) P( x b) P(1) P( x b)
P(0)b f0 ( x)dx P(1)0b f1( x)dx
1
r
e4
2
条件是“0”“1 ”等概，信噪比r》1时。
6.2.1 二进制数字振幅键控（2ASK）