第七章正弦载波数字调制系统

0
1
t
振幅键控
t
t
频移键控
相移键控
5
第7章 正弦载波数字调制系统
1 引言 2 二进制数字调制原理 3 二进制数字调制系统的抗噪声性能 4 二进制数字调制系统性能比较 5 多进制数字调制系统 6 改进的数字调制方式
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7.2.1 二进制振幅键控(2ASK)
单极性NRZ码
数字基带信号
s(t) an g(t nTb )
数字调制：把数字基带信号变换为数字带通信号 （已调信号）的过程。 数字带通传输系统：包括调制和解调过程的数字传 输系统。
2
数字调制与模拟调制的异同
相同点： 调制原理相同、调制目的相同、未调载波相同。
不同点： 调制信号不同（前者是数字基带信号，后者是模拟基带
信号）。
已调载波的参量取值不同（前者是离散取值，后者是连
单极性的随机 矩形脉冲序列
方法一 模拟调制的相乘法，将数字基带信号看成是模拟信号的特例 方法二 数字键控法：利用代表数字信息（“0”或“1”）的基带矩形 脉冲去键控一个连续的载波——通断键控（OOK）
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2ASK信号的解调
• 非相干解调(包络检波法)
e2 ASK (t)
带通
a
全波
b
滤波器
整流器
• 相干解调(同步检测法)
低通 滤波器
c
抽样
判决器
定时 脉冲
d
输出
e2 ASK (t)
带通 滤波器
相乘器
c os ct
低通 滤波器
输出 抽样 判决器
定时 脉冲
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2ASK信号的抽样判决
1、由于信道传输特性的不理想以及噪声干扰，在接收端抽样 判决再生数字信号过程中会产生错误判决。
v(t)
t
2、输出波形进行抽样判决再生的数字信号不存在噪声，但 可能会出现误码且误码率与信噪比有关！
则2ASK信号的功率谱密度为
PE (
f
)
Ts
16
sin ( f fc )Ts ( f fc )Ts
2
sin ( f fc )Ts ( f fc )Ts
2
1 (
16
f
fc) (
f
fc )
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2ASK信号的功率谱密度示意图
离散谱：由载波 分量确定
P2ASK f
连续谱：由基带信号 波形g(t)确定
在2FSK中，载波的频率随二进制基带信号在f1 和f2两个频率点间变化。
sFSK
(t)
A cos 1t , A cos 2t ,
发“1”时 发“0”时
g
(t)
Leabharlann Baidu
1, 0,
0 t Ts 其它
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2FSK典型波形
1
0
1
0
(a)2FSK信号 t
（b) s1 t cos1t
t
(c) s2 t cos2t
将其代入
PE ( f
)
1 4
Ps
(
f
fc ) Ps ( f
fc )
12
2ASK信号的功率谱密度
PE
1 4
f
s
P(1
P)
G(
f
fc) 2
G( f
f
c
)
2
1 4
f
2 s
(1
P)
2
G(0) 2 ( f
fc) ( f
fc )
当概率P =1/2时，并考虑到
G( f ) TS Sa( f TS ) G(0) TS
续取值）。
性能的衡量指标不同（误码率等/信噪比，码元速率等/
有效传输带宽）。
输出解调不同（前者是波形识别，后者是参量估值）。
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三种基本数字调制方式
m (t ) 调制器 sm (t )
数字基带 信号
C (t )
正弦载波
➢ 幅移键控（ASK） 载波的幅度参量来传递数 字信号。---Amplitude
m
式中 fs = 1/Ts
G(f) － 单个基带信号码元g(t)的频谱函数。
对于全占空矩形脉冲序列，根据矩形波形g(t)的频谱特点，对于所有的m 0的整数，有
G(mf S ) TS Sa(n ) 0
，故上式可简化为
Ps f
fs P(1 P) G( f ) 2
f
2 s
(1
P)
2
G(0) 2 ( f )
➢ 频移键控（FSK） 载波的频率参量来传递数 字信号。---Frequency
➢ 相移键控（PSK/DPSK） 载波的相位参量来 传递数字信号。---Phase
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数字调制实现方式
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。
1
0
1
1
0
1
1
1
t
由图可见，2FSK 信号的波形(a)可以分解为波形(b)和波形（c）， 也就是说，一个2FSK信号可以看成是两个不同载频的2ASK信号 的叠加。
16
2FSK的一般表达式
e2FSK
(t)
n
an
g(t
n
Ts ——信号间隔
s(t)
1
0
g(t)——调制信号的时间波形
Tb
1
1
0
0
1
t
载波信号
t
2ASK信号时域一般表达式 2ASK信号
t
0, an 1,
e0
(t
)
n
ang(t nTs ) cosct s(t) cosct
发送概率为p 发送概率为1-p
数字基带信号对载波的双边带调制
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2ASK信号的产生
第7章 正弦载波数字调制系统
1 引言 2 二进制数字调制原理 3 二进制数字调制系统的抗噪声性能 4 二进制数字调制系统性能比较 5 多进制数字调制系统 6 改进的数字调制方式
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7.1 引言
基带传输 适合在低通型的有线信道传输。 频带传输 适合在带通型的信道中传输。
（无线信道、有线信道） 数字信号对载波调制后的信号频谱具有带通的性 质，故称为数字信号的频带传输系统。
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2ASK信号的功率谱密度
2ASK信号可以表示成
e0
(t
)
n
ang(t nTs ) cosct s(t) cosct
式中 s(t) －二进制单极性随机不归零矩形脉冲序列
设：Ps (f) － s(t)的功率谱密度 PE (f) － 2ASK信号的功率谱密度
PE (
f
)
1 4
Ps
(
f
fc)
Ps (
f
fc )
可见，2ASK信号的功率谱是基带信号功率谱Ps (f)的线性搬移 （属线性调制）。
知道了Ps (f)即可确定P2ASK (f) 。
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2ASK信号的功率谱密度
由单极性的随机脉冲序列功率谱的一般表达式
Ps ( f )
fs P(1 P)
G( f ) 2
f
2 s
(1
P)
2
G(mfs ) 2 ( f mfs )
第一旁瓣峰值比主峰衰 减14dB
fc
零点带宽 BASK 2 fs 2Rs （传输带宽）
f fc -2fs fc fs fc fc fs fc 2fs
B2ASK是基带信号 波形带宽的两倍
ASK信号的传输带宽是数字信 号码元速率的两倍！
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7.2.2 二进制移频键控(2FSK)
2FSK信号的原理