通信原理论文 通信原理

北京科技大学

《通信原理》论文

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2016年1月

二进制数字调制系统的应用

二进制数字调制是将每个二进制符号映射为相应的信号波形之一，如：将二进制符号“1”映射为信号波形s1(t)，将二进制符号“0”映射为信号波形s2(t)，这两个信号波形或以正弦波的振幅不同，称为二进制通断键控（2ASK 或OOK ）：或以载波频率不同称为而进制移频键控（2FSK ）；或以载波相位不同，称为二进制移相键控（2PSK 或BPSK ）。

某些信道不适合于基带传输、只能传输调制信号数字调制的载波为正弦信号，调制信号是数字，对于二进制信号，称为键控。三种二进制调制2ASK （振幅键控），2FSK （频率键控），2PSK （相位键控）

数字调制也分为线性调制与非线性调制。数字调制系统的两种分析思路使用数字信息调制载波，形成数字调制信号选择某种波形代替数字信号，改变其频域特性，形成数字“调制”信号。以下先介绍一下三种二进制调制： 1、BPSK

振幅键控是正弦载波的幅度随数字基带信号变化而变化的数字调制

时域表达式：

t

t s t nT t g a t e C c n

S n ASK ωωcos )(cos ])([)(2=-=∑

∑-=

n

S n

nT t g a

t s )

()(

g(t)是宽为TS 的矩形脉冲。an 为取值

⎩⎨

⎧=p -1 1p

,0概率为，概率为n a 2ASK 信号的解调 相干解调

非相干解调（包络检波）

2ASK信号非相干解调

1

11

00

1

1

a

b

c

d

2、2FSK

频率键控是正弦载波的频率随数字基带信号变化而变化的数字调制

时域表达式：

t

nT t g a t nT t g a t e S n n n S n FSK 212cos )(cos )()(ωω⎥⎦

⎤

⎢⎣⎡-+⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=∑∑⎩⎨

⎧===p -1 0 1p

1 ,0n n 概率为，概率为a a a n

2FSK 的产生： 模拟调频法 移频键控法

2FSK信号产生

s (

111

00000101

2FSK 信

号

2FSK 的解调： 过零检测

输入

f

e d c b a

3、2PSK

相位调制是正弦载波的相位随数字基带信号变化而变化的数字调制 时域表达式：

t

nT t g a t e c n

S n PSK ωcos ])([)(2∑-=

与ASK 不同，2PSK 的an 取值为+1，-1表示相位为0，或π

⎩⎨

⎧-=p -1 1

p

,1概率为，概率为n a 2PSK 信号的产生

开关电路(b )

A －

A

O 2PSK 信号的解调

e

1

a

110100

b

c

d

e

由于二进制数字调制是多进制数字调制的基础，多进制数字调

制系统的应用也就相当于二进制数字调制系统的应用了。接下来就介绍一些在数字调制新技术的应用

1、QAM 调制主要用在有线数字视频广播和宽带接入等通信系统方面。

QAM 调制方式的多媒体高速宽带数据广播系统采用DVB-C 有线数字视频广播标准,代表着数字化发展方向,有16QAM 、32QAM 、64QAM 、128QAM 、256QAM 之分,数字越大,频带利用率越高,但同时抗干扰能力也随之降低。采用64QAM 调制方式,可在传统的8MHz 模拟频道带宽上传输约40Mbps 数据流,可在一个标准PAL 通道上传输4~8套数字电视节目,它的末端用户可以是计算机,也可以是带数字

机顶盒的电视机。QAM在安全授权方面比QPSK调制方式更可靠,完全能满足海量信息传输的需要,其传输速率更高,通道还可优化。QAM目前还被广泛用于ADSL调制技术,在QAM调制中,发送数据在比特/符号编码器内被分成速率各为原来1/2的两路信号,分别与一对正交调制分量相乘,求和后输出。接收端完成相反过程,正交解调出两个相反码流,均衡器补偿由信道引起的失真,判决器识别复数信号并映射回二进制信号。采用QAM调制技术,信道带宽至少要等于码元速率,为了定时恢复,还需要另外的带宽,一般要增加15%左右。与其他调制技术相比,QAM调制技术具有充分利用带宽、抗噪声强等特点

2、离散小波多音调制(DWMT)

DWMT是一个基于小波传输的多载波调制技术,它将传输频带分成几百个频谱相互独立的信道,将数据调制在各子信道上,经过小波变换处理,取得时频域的分离,以减少码间干扰和信道间干扰。多载波系统能灵活地、最大限度地利用信道,例如:对信噪比较高的子信道可采用传输效率高的调制技术(64QAM),信噪比较低的子信道采用抗干扰能力强的调制技术(QPSK),而对信噪比低于门限的子信道则不用,这样可避免窄带干扰。DWMT针对不同的子信道质量(如按SNR)来选择调制方式,从而使它比单载波调制技术(QPSK、QAM或VSB)有更高的传输效率。DWMT无需保护时间,也使频带利用率得以提高,频带管理灵活。由于整个频带被分成许多子信道,使得DWMT能支持各种速率业务和多种访问协议,这对HFC网络是特别重要的。DWMT抗干扰能力强,能采用关闭子信道方式来避开窄带干扰的子信道。