数字带通传输系统73精品PPT课件
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t t t
t
t t t
X
2FSK信号的表示
假设二进制基带信号 “1” —> f1 ，“0” —> f2 则二进制移频键控信号的时域表达式为：
其中基带信号是单极性NRZ
5
0, an 1,
1, bn 0,
发送概率为P 发送概率为1 P 发送概率为P 发送概率为1 P
X
2FSK信号的功率谱密度
假设二进制基带信号 “1” —> f1 ，“0” —> f2
3
X
ak
1
0
1
1
0
0
1
a
ห้องสมุดไป่ตู้
s(t)
b
s(t)
c
cos 1t
e+f=g， 2FSK可 以看成是 两个不同 载波的 2ASK信 号的叠加。
d
cos 2t
e s(t) cos 1t f s(t) cos 2t
g
2FSK信号
二进制移频键控信号的时间波形
（2）这时的2FSK信号应选择怎样的解调方法。
19
X
[7.3-1]
设某2FSK调制系统的码元传输速率为1000B，已调信号的载频为 2000Hz或1000Hz： （1）发送数字信息为011010，画出相应的2FSK信号波形； （2）这时的2FSK信号应选择怎样的解调方法。
（1）设载频2000Hz对应“0”,1000Hz对应“1”
核心思想：一路2FSK视为2路2ASK信号的合成。
y1 (t) y2 (t)
(c) 数字键控法(2)
2FSK调制器原理框图
12
X
2FSK的解调
❖ 非相干解调法（包络检波法） 1路2FSK视为2路2ASK信号的合成;
❖ 相干解调法
--采用分路的解调方法
通常取|f2-f1|=(3～5)RB
❖ 鉴频法
❖ 过零检测法
14
X
11
00
1
0 00
1
0
1
2FSK信号
上支路全波整 流
下支路全波整 流
v1 v2
输出
2FSK非相干解调过程的时间波形
15
X
2FSK信号的相干解调法
核心思想：一路2FSK视为2路2ASK信号的合成。
e 2FSK (t )
e0 (t) s(t) cos 1t s(t) cos 2t
带通滤波器 1
20
X
结束语
当你尽了自己的最大努力时，失败也是 伟大的，所以不要放弃，坚持就是正确
相乘器
低通
v1
滤波器
cos 1 t cos 2 t
定时脉冲
抽样 判决器
输出
带通滤波器 2
相乘器
低通
滤波器
v2
2FSK相干解调器原理图
16
X
2FSK信号解调的鉴频法
带通滤波器
鉴频器
低通滤波器
抽样判决
鉴频法解调原理图
原理：鉴频器输出电压与输入信号频率成正比。
f
数字系统
ff21
v1 v2
判决门限
发“1” 发“0”
B
RB B2 FSK
1 (Baud / Hz) (5 ~ 7)
10
X
2FSK调制原理
压控振荡器
载波
~f1
载波
~f2
s(t)=1
sF2FSSKK(t()t)
s(t)=0
(a) 模拟调频法
(b) 数字键控法(1)
2FSK调制器原理框图
11
X
e0 (t) s(t) cos(1t n ) s(t) cos( 2t n )
2FSK可以看成由两个不同载波的2ASK信号的叠加
2FSK的功率谱密度可以近似表示成两个不同载波的2ASK信号 功率谱密度的叠加。
e2FSK (t)=∑ang(t-nTs)cosω1t +∑bng(t-nTs)cosω2t
=
bn an
s1(t) cosω1t + s2(t) cosω2t
Ps1 ( f ) Ps2 ( f )
X
7.3 二进制数字调制原理-2FSK
2FSK 信号的表示、时间波形 2FSK信号的功率谱密度 2FSK 信号的调制原理 2FSK 信号的解调
2
X
2FSK 信号的表示、时间波形
FSK:Frequency Shift Keying 移频键控是正弦载波的频率随数字基带信号而变化的数字调制。 当数字基带信号为二进制时，则为二进制移频键控2FSK。
1 4
TB
Sa 2 (fTB )
1
4
(
f
)
(等概率P=1/2时)
6
X
P2FSK (f )
TS 16
Sa
(f
f1 )TB
2
Sa (f
f1 )TB
2
TS 16
Sa
(f
f2 )TB
2
Sa (f
f2 )TB
2
1 16 (f f1 ) (f f1 ) (f f2 ) (f f2 )
❖ 差分检测法
13
X
2FSK信号的包络检波法
BPF1
使
信号通过
v1
带通滤波器
包络
1
检波器
e 2FSK ( t )
BPF2
带通滤波器 2
定时脉冲
包络 检波器
抽样 判决器
v2
输出
s’(t)
使
信号通过
问题：BPF1、 BPF2带宽？中心频率? 抽样判决器的判决规则?
2FSK非相干解调器(包络检波法)原理图
7
X
2FSK信号的功率谱示意图
8
X
2FSK信号功率谱密度特点
❖2FSK信号的功率谱由离散谱和连续谱所组成；
❖ 离散谱位于两个载频f1和f2处；连续谱由两个中心位于f1和f2
处的双边谱叠加形成； ❖ 若|f1-f2|≤fB，则连续谱在fc处出现单峰；若|f1-f2|>fB，则连 续谱出现双峰。
❖ 所需传输带宽 B2FSK=|f1 -f2|+2fB
vd
v1 v2 2
v vd 判为“1”
v vd 判为“0”
17
X
2FSK信号的过零检测法
原理: 单位时间内信号经过零点的次数多少，可以用来衡量频率的高低。
“1” “0”
f1 f2
在持续时间TB内，过零数目不同
想法：把过零数目不同转换为电压不同。
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X
[7.3-1]
设某2FSK调制系统的码元传输速率为1000B，已调信号的载频为 2000Hz或1000Hz： （1）发送数字信息为011010，画出相应的2FSK信号波形；
fB= 1/TB，与RB 数值相等，单位不同
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X
2FSK系统的频带利用率
为了便于接收端解调，要求2FSK信号的两个频率f1, f2间要有 足够的间隔。对于采用带通滤波器来分路的解调方法，通常取 |f2-f1|=(3～5)RB。于是，2FSK信号的带宽为
B2FSK (5 ~ 7)RB
相应地，这时 2FSK系统的频带利用率为
第七章 数字 带通传输系统
主要内容： 7.1 数字带通传输系统概述 7.2-5 二进制数字调制原理： 2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK 7.6 二进制数字调制系统的抗噪声性能 7.7 二进制数字调制系统的性能比较 7.8-9 多进制数字调制系统：MASK和MFSK、QPSK和QDPSK 7.10-11 新型数字带通调制技术-正交振幅调制QAM 、最小移频键控MSK
t t t
t
t t t
X
2FSK信号的表示
假设二进制基带信号 “1” —> f1 ，“0” —> f2 则二进制移频键控信号的时域表达式为：
其中基带信号是单极性NRZ
5
0, an 1,
1, bn 0,
发送概率为P 发送概率为1 P 发送概率为P 发送概率为1 P
X
2FSK信号的功率谱密度
假设二进制基带信号 “1” —> f1 ，“0” —> f2
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X
ak
1
0
1
1
0
0
1
a
ห้องสมุดไป่ตู้
s(t)
b
s(t)
c
cos 1t
e+f=g， 2FSK可 以看成是 两个不同 载波的 2ASK信 号的叠加。
d
cos 2t
e s(t) cos 1t f s(t) cos 2t
g
2FSK信号
二进制移频键控信号的时间波形
（2）这时的2FSK信号应选择怎样的解调方法。
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X
[7.3-1]
设某2FSK调制系统的码元传输速率为1000B，已调信号的载频为 2000Hz或1000Hz： （1）发送数字信息为011010，画出相应的2FSK信号波形； （2）这时的2FSK信号应选择怎样的解调方法。
（1）设载频2000Hz对应“0”,1000Hz对应“1”
核心思想：一路2FSK视为2路2ASK信号的合成。
y1 (t) y2 (t)
(c) 数字键控法(2)
2FSK调制器原理框图
12
X
2FSK的解调
❖ 非相干解调法（包络检波法） 1路2FSK视为2路2ASK信号的合成;
❖ 相干解调法
--采用分路的解调方法
通常取|f2-f1|=(3～5)RB
❖ 鉴频法
❖ 过零检测法
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X
11
00
1
0 00
1
0
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2FSK信号
上支路全波整 流
下支路全波整 流
v1 v2
输出
2FSK非相干解调过程的时间波形
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X
2FSK信号的相干解调法
核心思想：一路2FSK视为2路2ASK信号的合成。
e 2FSK (t )
e0 (t) s(t) cos 1t s(t) cos 2t
带通滤波器 1
20
X
结束语
当你尽了自己的最大努力时，失败也是 伟大的，所以不要放弃，坚持就是正确
相乘器
低通
v1
滤波器
cos 1 t cos 2 t
定时脉冲
抽样 判决器
输出
带通滤波器 2
相乘器
低通
滤波器
v2
2FSK相干解调器原理图
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X
2FSK信号解调的鉴频法
带通滤波器
鉴频器
低通滤波器
抽样判决
鉴频法解调原理图
原理：鉴频器输出电压与输入信号频率成正比。
f
数字系统
ff21
v1 v2
判决门限
发“1” 发“0”
B
RB B2 FSK
1 (Baud / Hz) (5 ~ 7)
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X
2FSK调制原理
压控振荡器
载波
~f1
载波
~f2
s(t)=1
sF2FSSKK(t()t)
s(t)=0
(a) 模拟调频法
(b) 数字键控法(1)
2FSK调制器原理框图
11
X
e0 (t) s(t) cos(1t n ) s(t) cos( 2t n )
2FSK可以看成由两个不同载波的2ASK信号的叠加
2FSK的功率谱密度可以近似表示成两个不同载波的2ASK信号 功率谱密度的叠加。
e2FSK (t)=∑ang(t-nTs)cosω1t +∑bng(t-nTs)cosω2t
=
bn an
s1(t) cosω1t + s2(t) cosω2t
Ps1 ( f ) Ps2 ( f )
X
7.3 二进制数字调制原理-2FSK
2FSK 信号的表示、时间波形 2FSK信号的功率谱密度 2FSK 信号的调制原理 2FSK 信号的解调
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X
2FSK 信号的表示、时间波形
FSK:Frequency Shift Keying 移频键控是正弦载波的频率随数字基带信号而变化的数字调制。 当数字基带信号为二进制时，则为二进制移频键控2FSK。
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TB
Sa 2 (fTB )
1
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(
f
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(等概率P=1/2时)
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P2FSK (f )
TS 16
Sa
(f
f1 )TB
2
Sa (f
f1 )TB
2
TS 16
Sa
(f
f2 )TB
2
Sa (f
f2 )TB
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1 16 (f f1 ) (f f1 ) (f f2 ) (f f2 )
❖ 差分检测法
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X
2FSK信号的包络检波法
BPF1
使
信号通过
v1
带通滤波器
包络
1
检波器
e 2FSK ( t )
BPF2
带通滤波器 2
定时脉冲
包络 检波器
抽样 判决器
v2
输出
s’(t)
使
信号通过
问题：BPF1、 BPF2带宽？中心频率? 抽样判决器的判决规则?
2FSK非相干解调器(包络检波法)原理图
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X
2FSK信号的功率谱示意图
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X
2FSK信号功率谱密度特点
❖2FSK信号的功率谱由离散谱和连续谱所组成；
❖ 离散谱位于两个载频f1和f2处；连续谱由两个中心位于f1和f2
处的双边谱叠加形成； ❖ 若|f1-f2|≤fB，则连续谱在fc处出现单峰；若|f1-f2|>fB，则连 续谱出现双峰。
❖ 所需传输带宽 B2FSK=|f1 -f2|+2fB
vd
v1 v2 2
v vd 判为“1”
v vd 判为“0”
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X
2FSK信号的过零检测法
原理: 单位时间内信号经过零点的次数多少，可以用来衡量频率的高低。
“1” “0”
f1 f2
在持续时间TB内，过零数目不同
想法：把过零数目不同转换为电压不同。
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X
[7.3-1]
设某2FSK调制系统的码元传输速率为1000B，已调信号的载频为 2000Hz或1000Hz： （1）发送数字信息为011010，画出相应的2FSK信号波形；
fB= 1/TB，与RB 数值相等，单位不同
9
X
2FSK系统的频带利用率
为了便于接收端解调，要求2FSK信号的两个频率f1, f2间要有 足够的间隔。对于采用带通滤波器来分路的解调方法，通常取 |f2-f1|=(3～5)RB。于是，2FSK信号的带宽为
B2FSK (5 ~ 7)RB
相应地，这时 2FSK系统的频带利用率为
第七章 数字 带通传输系统
主要内容： 7.1 数字带通传输系统概述 7.2-5 二进制数字调制原理： 2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK 7.6 二进制数字调制系统的抗噪声性能 7.7 二进制数字调制系统的性能比较 7.8-9 多进制数字调制系统：MASK和MFSK、QPSK和QDPSK 7.10-11 新型数字带通调制技术-正交振幅调制QAM 、最小移频键控MSK