文元美现代通信原理课件第8章数字信号的频带传输PPT演示文稿
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5.1.1 一般原理与实现方法
数字幅度调制又称幅度键控（ASK）， 二进制幅度键控记作2ASK。
28.01.2021
2
数字信号的频带传输
二进制数字振幅键控是一种古老的调制方式， 最初用于 电报系统，由于抗噪能力差，用得少。它是各种数字调制的 基础。
振 幅 键 控 ( 也 称幅 移 键 控 ) ， 记 作 ASK(Amplitude Shift Keying)， 或称其为开关键控(通断键控)，记作OOK(On Off Keying)。 二进制数字振幅键控通常记作2ASK。
＋E1
d
带通滤波器 e e(t)
－E2
图 6 2ASK信号的实现方法
28.01.2021
8
数字信号的频带传输
2ASK信号的功率谱及带宽
一个2ASK信号可以表示成：e0(t)s(t)cocst
设：调制信号的功率谱为Ps( f ) ，则已
调信号的功率谱为Pe( f )：
P e(f)1 4(P s(ffc)P s(ffc)
28.01.2021
13
数字信号的频带传输
(2) 基于同样的原因，我们可以知道，上面所述的2ASK信
号实际上相当于双边带调幅(DSB)信号。因此，由图7 可以看出，
2ASK信号的带宽B2ASK是单极性数字基带信号Bg的两倍。当数
字 基 带 信 号 的 基 本 脉 冲 是 矩 形 不 归 零 脉 冲 时 ， Bg=1/Tb 。 于 是
b
低通
滤波 器
(a )
c
抽样
判决 器
定时 脉冲
d 输出
e2ASK (t)
带通 滤波 器
相乘 器
低通 滤波 器
cos ct
(b )
抽样
输出
判决 器
定时 脉冲
二进制振幅键控信号解调器原理框图
28.01.2021
15
数字信号的频带传输
1
1
0
0
1
0
0
0
1
0
1
a
b
c
d
2ASK信号非相干解调过程的时间波形
28.01.2021
28.01.2021
3
数字信号的频带传输
2ASK信号可表示为：e0(t)s(t)co cst
s(t)为单极性NRZ矩形脉冲序列：
s(t)ang(tnb T)
n
1，出现概率 P 为 an 0，出现概率1为 P（ ）
2ASK信号的产生方法（调制方法）
s(t) x e0(t)
cosωct (a)
28.01.2021
16
数字信号的频带传输
yi(t) 带通 y(t) 滤 波 器
z(t) 低通x(t) 抽样 s′ (t)
滤 波 器
判 决 器
cosωct
定 时 脉 冲
图 9 2ASK信号的相干解调
28.01.2021
17
数字信号的频带传输
相干解调原理方框图如图9 所示。相干解调就是同步解调， 同步解调时，接收机要产生一个与发送载波同频同相的本地载 波信号，称其为同步载波或相干载波，利用此载波与收到的已 调波相乘，相乘器输出为
带宽为：B2ASK2Bs
2 Tb
2fb
频带利用率为：
1
Tb
2
fb 2 fb
1(Baud/ Hz) 2
28.01.2021
Tb
9
数字信号的频带传输
2. 2ASK信号的功率谱及带宽
若用G(f)表示二进制序列中一个宽度为Tb、高度为 1 的门 函数g(t)所对应的频谱函数。Ps(f)为s(t)的功率谱密度，Pe(f)为 已调信号e(t)的功率谱密度，则有
28.01.2021
R1 V1
R3 V2
V3
V4
R2
R4
基带脉冲输入
Βιβλιοθήκη Baidu
调幅信号输出
图 4 桥式调制器产生2ASK信号
6
数字信号的频带传输
基 带脉 冲 输入 R1
V
载 波振 荡
R2
＋
～ －
Eb
28.01.2021
图 5 简单的三极管调幅器
7
数字信号的频带传输
周期 方波源
s(t) 基带信号
÷N a
b
&c
～
载波
1001
k
e0(t) s(t)
t
e0(t)
s(t)
t
(b)
(c)
4
数字信号的频带传输
载 波发 生器
开关
S
e ( t)
s( t) (a)
1
0
1
1
0
0
1
s( t)
Tb
载 波信 号
2A SK信 号
28.01.2021
(b)
图 3 2ASK信号的产生及波形模型
t t t
5
数字信号的频带传输
载 波 振～ 荡
f
2ASK信号的功率谱
28.01.2021
11
数字信号的频带传输
则二进制振幅键控信号的功率谱密度P2ASK(f)为
P2AS(Kf)116TsSa2[(ffs fc)]Sa2[(ffs fc)]
1[(f
16
fc)(f
fc)]
式中用到 P=1/2，
fs=1/Ts
P2ASK( f )
0 dB
－2fs －fc －fs －fc －fc ＋fs －fc ＋2fs O fc －2fs fc －fs fc fc ＋fs fc ＋2fs f
28.01.2021
12
数字信号的频带传输
由图 7
(1) 因为2ASK信号的功率谱密度Pe(f)是相应的单极性数 字基带信号功率谱密度Ps(f)形状不变地平移至±fc处形成的， 所以2ASK信号的功率谱密度由连续谱和离散谱两部分组成。 它的连续谱取决于数字基带信号基本脉冲的频谱G(f)；它的 离散谱是位于±fc处一对频域冲击函数，这意味着2ASK信号 中存在着可作载频同步的载波频率fc的成分。
2ASK信号的带宽为
B2ASK2Bg
2 Tb
2fb
因为系统的传码率RB=1/Tb(Baud)，故2ASK系统的频带利
用率为
1
rB
Tb 2
fb 2fb
1(Buau/dHz) 2
28.01.2021
Tb
14
数字信号的频带传输
3. 2ASK信号的解调及系统误码率
e2ASK (t)
带通
a
滤波 器
全波 整流 器
数字信号的频带传输
5.1 引 言
原 始 数 a n 字 序 列 形 基 带 成 信 号 器 s( t)键 控 器
载 波 信 号
信 道
数 字 调 制 信 号
接 收 滤 波 器
解 调 器s( t)
噪 声
图 1 频带传输系统的组成方框图
28.01.2021
1
数字信号的频带传输
5.1 二进制数字幅度调制
调制信号为二进制数字信号时，这种 调制称为二进制数字调制。在二进制数字 调制中，载波的幅度、频率或相位只有两 种变化状态。
1 P e(f)4[P s(ffc)P s(ffc)]
已求得单极性的 不功 归率 零 Ps(谱 码 f)为：
Ps(f
)14TsSa2(fsf
)1(f
4
)
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数字信号的频带传输
Ps ( f )
fb 0
fb
f
(a)
Pe ( f )
fcfb fc fc fb
0
(b)
fc fb fc fcfb
数字幅度调制又称幅度键控（ASK）， 二进制幅度键控记作2ASK。
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2
数字信号的频带传输
二进制数字振幅键控是一种古老的调制方式， 最初用于 电报系统，由于抗噪能力差，用得少。它是各种数字调制的 基础。
振 幅 键 控 ( 也 称幅 移 键 控 ) ， 记 作 ASK(Amplitude Shift Keying)， 或称其为开关键控(通断键控)，记作OOK(On Off Keying)。 二进制数字振幅键控通常记作2ASK。
＋E1
d
带通滤波器 e e(t)
－E2
图 6 2ASK信号的实现方法
28.01.2021
8
数字信号的频带传输
2ASK信号的功率谱及带宽
一个2ASK信号可以表示成：e0(t)s(t)cocst
设：调制信号的功率谱为Ps( f ) ，则已
调信号的功率谱为Pe( f )：
P e(f)1 4(P s(ffc)P s(ffc)
28.01.2021
13
数字信号的频带传输
(2) 基于同样的原因，我们可以知道，上面所述的2ASK信
号实际上相当于双边带调幅(DSB)信号。因此，由图7 可以看出，
2ASK信号的带宽B2ASK是单极性数字基带信号Bg的两倍。当数
字 基 带 信 号 的 基 本 脉 冲 是 矩 形 不 归 零 脉 冲 时 ， Bg=1/Tb 。 于 是
b
低通
滤波 器
(a )
c
抽样
判决 器
定时 脉冲
d 输出
e2ASK (t)
带通 滤波 器
相乘 器
低通 滤波 器
cos ct
(b )
抽样
输出
判决 器
定时 脉冲
二进制振幅键控信号解调器原理框图
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数字信号的频带传输
1
1
0
0
1
0
0
0
1
0
1
a
b
c
d
2ASK信号非相干解调过程的时间波形
28.01.2021
28.01.2021
3
数字信号的频带传输
2ASK信号可表示为：e0(t)s(t)co cst
s(t)为单极性NRZ矩形脉冲序列：
s(t)ang(tnb T)
n
1，出现概率 P 为 an 0，出现概率1为 P（ ）
2ASK信号的产生方法（调制方法）
s(t) x e0(t)
cosωct (a)
28.01.2021
16
数字信号的频带传输
yi(t) 带通 y(t) 滤 波 器
z(t) 低通x(t) 抽样 s′ (t)
滤 波 器
判 决 器
cosωct
定 时 脉 冲
图 9 2ASK信号的相干解调
28.01.2021
17
数字信号的频带传输
相干解调原理方框图如图9 所示。相干解调就是同步解调， 同步解调时，接收机要产生一个与发送载波同频同相的本地载 波信号，称其为同步载波或相干载波，利用此载波与收到的已 调波相乘，相乘器输出为
带宽为：B2ASK2Bs
2 Tb
2fb
频带利用率为：
1
Tb
2
fb 2 fb
1(Baud/ Hz) 2
28.01.2021
Tb
9
数字信号的频带传输
2. 2ASK信号的功率谱及带宽
若用G(f)表示二进制序列中一个宽度为Tb、高度为 1 的门 函数g(t)所对应的频谱函数。Ps(f)为s(t)的功率谱密度，Pe(f)为 已调信号e(t)的功率谱密度，则有
28.01.2021
R1 V1
R3 V2
V3
V4
R2
R4
基带脉冲输入
Βιβλιοθήκη Baidu
调幅信号输出
图 4 桥式调制器产生2ASK信号
6
数字信号的频带传输
基 带脉 冲 输入 R1
V
载 波振 荡
R2
＋
～ －
Eb
28.01.2021
图 5 简单的三极管调幅器
7
数字信号的频带传输
周期 方波源
s(t) 基带信号
÷N a
b
&c
～
载波
1001
k
e0(t) s(t)
t
e0(t)
s(t)
t
(b)
(c)
4
数字信号的频带传输
载 波发 生器
开关
S
e ( t)
s( t) (a)
1
0
1
1
0
0
1
s( t)
Tb
载 波信 号
2A SK信 号
28.01.2021
(b)
图 3 2ASK信号的产生及波形模型
t t t
5
数字信号的频带传输
载 波 振～ 荡
f
2ASK信号的功率谱
28.01.2021
11
数字信号的频带传输
则二进制振幅键控信号的功率谱密度P2ASK(f)为
P2AS(Kf)116TsSa2[(ffs fc)]Sa2[(ffs fc)]
1[(f
16
fc)(f
fc)]
式中用到 P=1/2，
fs=1/Ts
P2ASK( f )
0 dB
－2fs －fc －fs －fc －fc ＋fs －fc ＋2fs O fc －2fs fc －fs fc fc ＋fs fc ＋2fs f
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数字信号的频带传输
由图 7
(1) 因为2ASK信号的功率谱密度Pe(f)是相应的单极性数 字基带信号功率谱密度Ps(f)形状不变地平移至±fc处形成的， 所以2ASK信号的功率谱密度由连续谱和离散谱两部分组成。 它的连续谱取决于数字基带信号基本脉冲的频谱G(f)；它的 离散谱是位于±fc处一对频域冲击函数，这意味着2ASK信号 中存在着可作载频同步的载波频率fc的成分。
2ASK信号的带宽为
B2ASK2Bg
2 Tb
2fb
因为系统的传码率RB=1/Tb(Baud)，故2ASK系统的频带利
用率为
1
rB
Tb 2
fb 2fb
1(Buau/dHz) 2
28.01.2021
Tb
14
数字信号的频带传输
3. 2ASK信号的解调及系统误码率
e2ASK (t)
带通
a
滤波 器
全波 整流 器
数字信号的频带传输
5.1 引 言
原 始 数 a n 字 序 列 形 基 带 成 信 号 器 s( t)键 控 器
载 波 信 号
信 道
数 字 调 制 信 号
接 收 滤 波 器
解 调 器s( t)
噪 声
图 1 频带传输系统的组成方框图
28.01.2021
1
数字信号的频带传输
5.1 二进制数字幅度调制
调制信号为二进制数字信号时，这种 调制称为二进制数字调制。在二进制数字 调制中，载波的幅度、频率或相位只有两 种变化状态。
1 P e(f)4[P s(ffc)P s(ffc)]
已求得单极性的 不功 归率 零 Ps(谱 码 f)为：
Ps(f
)14TsSa2(fsf
)1(f
4
)
28.01.2021
10
数字信号的频带传输
Ps ( f )
fb 0
fb
f
(a)
Pe ( f )
fcfb fc fc fb
0
(b)
fc fb fc fcfb