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17页1、1、 课题名称数字信号频带传输系统设计2、 课程设计的方案和基本原理2.2 数字信号频带传输系统设计在数字信号频带传输系统中最基本的调制和解调方式有 ASK,,FSK, PSK,2DPSK 和 QAM 这几种,下面将依次介绍其调制和解调的过程:2.2.1 振幅键控(ASK):在振幅键控中载波幅度是随着基带信号的变化而变化的。使载波在二进制基带信号 1 或 0 的控制下通或断,即用载波幅度的有或无来代表信号中的“1”或“0”,这样就可以得到 2ASK 信号,这种二进制振幅键控方式称为通断键控(OOK)。其时域数学表达式为:S2ASK(t)anAcosct (1)式中,A 为未调载波幅度,c 为载波角频率,an 为符合下列关系的二进制序列的第 n 个码元:An=0 出现概率为 P;an=1 出现概率为 1-P (2)综合式 1 和式 2,令 A1,则 2ASK 信号的一般时域表达式为: 1S2ASK(t)ang(tnTs)cosct nS(t)cosct式中,Ts 为码元间隔,g(t)为持续时间 Ts/2,Ts/2 内任意波形形状的脉冲(分析时一般设为归一化矩形脉冲) ,而 S(t)就是代
2、表二进制信息的随机单极性脉冲序列。采用相乘电路产生二进制 ASK 信号时,用基带信号 A(t )与载波 cosw0t 相乘就得到已调信号输出。2ASK 信号解调时可采用相干解调法和包络检波法,包络检波法解调器是用整流器和低通滤波器构成的;相干解调中相乘电路需要有相干载波 cosw0t,它必须从接收信号中提取,并且和接收信号的载波同频同相,所以这种方法比包络检波法要复杂得多。2ASK 信号调制器方框图如下:2ASK 信号的解调原理图如下:2.2.2 频移键控(FSK):2FSK 信号是用载波频率的变化来表征被传信息的状态的,被调载波的频率随二进制序列 0、1 状态而变化,即载频为 f0 时代表传 0,载频为 f1 时代表传 1。显然,2FSK信号完全可以看成两个分别以 f0 和 f1 为载频、以 an 和 an 为被传二进制序列的两种2ASK 信号的合成。2FSK 信号的典型时域波形如图 15-5 所示,其一般时域数学表达式为S2FSK(t)ang(tnTs)cos0tang(tnTs)cos1t 式中,0 2f0, 12f1,an 是 an 的反码,即An=0 概率为 P an=1 概
3、率为 1P an=1 概率为 P an=0 概率为 1P2FSK 信号的产生是用二进制基带矩形脉冲信号去调制一个调频器,使其能够输出两个不同频率的码元。2FSK 信号的接收也分为相干和非相干两类。采用相干接收法时,接收信号经过并联的两路带通滤波器、与本地相干载波相乘和低通滤波后,进行抽样判决。2PSK 信号是用载波相位的变化表征被传输信息状态的,通常规定 0 相位载波和 相位载波分别代表传 1 和传 0。设二进制单极性码为 an,其对应的双极性二进制码为 bn,则 2PSK 信号的一般时域数学表达式为:S2PSK(t)bng(tnTs)cosct其中:Bn=-1 当 an0 时,概率为 PBn=1 当 an1 时,概率为 1P2PSK 信号是用载波的不同相位直接去表示相应的数字信号而得出的,在这种绝对移相的方式中,由于发送端是以某一个相位作为基准的,因而在接收系统也必须有这样一个固定基准相位作参考。2.2.3 相移键控(PSK 和 DPSK):2DPSK 是利用相邻码元载波相位的相对值表示基带信号“0”和“1”的,它的调制原理与 2FSK 的调制原理类似,也是用二进制基带信号作为模拟开
4、关的控制信号轮流选通不同相位的载波,完成 2DPSK 调制,其调制的基带信号和载波信号分别从“PSK 基带输入”和“PSK 载波输入” 输入,差分变换的时钟信号从“PSK-BS 输入”点输入。2DPSK 信号的解调,主要两种方法。第一种方法是直接比较相邻码元的相位,从而判决接收码元是“0”还是“1”。为此,需要将前一码元延迟 1 码元时间,然后将当前码元的相位和前一码元的相位作比较。第二种方法是先把接收信号当做绝对相移信号进行相干解调,解调后的码元序列是相对码;然后将此相对码做逆码变换,还原成绝对码,即原基带信号码元序列。3.2 数字信号频带传输系统的设计步骤3.2.1 振幅键控(ASK ) 、频移键控( FSK)和相移键控(PSK 和 DPSK):先用 t=0:0.01:10;y=sin(2*pi*t);语句产生载波信号,然后用 ones 和 zeros 矩阵产生基波信号,最后运用各种键控对载波和基带信号进行处理,画出原始基带信号的波形图和频谱图、各种调制前的波形图和频谱图以及调制后波形图和频谱图。4.2 数字信号频带传输系统设计4.2.1 ASK 调制/解调技术:ASK 调制/解调
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