通信系统原理 教学课件 ppt 作者 孔英会 通信系统原理第7章
140页1、,第7章 数字调制系统,通信系统原理,第7章 数字调制系统,7.1引言 7.2二进制数字调制原理 7.3 二进制数字调制系统的抗噪声性能 7.4 多进制数字调制系统 7.5 现代数字调制技术 7.6* 数字调制技术的应用,7.1 引言,数字通信系统有两种方式,即数字基带传输系统和数字频带传输系统。由于数字基带信号具有低通性质,要求信道也具有低通形式的传输特性,才能实现数字信号的直接传输。而某些带通性质的信道,如:无线信道,往往不能直接传输数字信号,需要采用调制技术,将数字基带信号通过调制技术变换为适于信道传输的数字频带信号才能进行传输,因此数字频带传输系统也叫数字调制系统。 数字调制系统可以采用键控方法实现,根据已调信号参数改变类型的不同,数字调制系统可以分为幅移键控(ASK)、频移键控(FSK)和相移键控(PSK)。其中幅移和相移键控属于线性调制,而频移键控属于非线性调制。,7.2二进制数字调制原理,理论上,只要把数字信号看成一般的模拟信号进行调制,在接收端再无失真地恢复出来,就可以实现数字信号的载波传输。从原理上讲,数字调制可以采用模拟调制方法,数字调制是用载波信号的某些参数的离散
2、状态来表征所传送的信息,在接收端也只是对载波信号的相应参量进行检测,从而判决发送的是什么数字信息。 根据已调信号参数改变类型的不同,数字调制可以分为: 幅移键控(ASK):幅度携带数字信息。 频移键控(FSK):频率携带数字信息。 相移键控(PSK):相位携带数字信息。,图7-1 二进制数字调制的三种形式,7.2.1 二进制振幅键控(2ASK),12ASK信号的产生与时域表达 2ASK信号的产生方法有两种,如图7-2所示。一种是模拟调制法,即按照模拟调制原理来实现数字调制,只需将调制信号由模拟信号改成数字信号。另一种是键控调制法,即根据数字信号的不同控制信号的有和无来表征数字信号。,图7-2 2ASK信号的两种产生方法,2ASK信号的表达式,根据图7-2(a)可知,表达式的形式为,式中,是矩形函数。,(7-1),22ASK信号的波形 二进制幅移键控(2ASK)是指高频载波的幅度受调制信号的控制,而频率和相位保持不变。用二进制数字信号的“1”和“0”控制载波的通和断,所以又称通断键控OOK(OnOff Keying),其时域波形如图7-3所示。,图7-3 2ASK信号波形,图7-4是实测
3、波形。载波频率为2.2MHz,码元速率为170.5kbit/t。从图中可以看出,已调信号成通断状态,并且,载波频率远远高于码元速率,在一个码元时间内,有多个载波周期,且载波周期与码元宽度没有整倍数的关系,这是实际应用时常见的波形。,图7-4 2ASK信号实测波形,32ASK信号的频谱 根据前面章节的讨论,一个由单极性不归零码(NRZ)表示的二进制数字信号,其功率谱结构如图7-5所示。要研究2ASK信号的功率谱,可对式(7-1) 进行分析。 2ASK信号的功率谱如图7-5(b)所示,图中(a)是调制信号的功率谱,图中(b)是已调信号的功率谱,2ASK信号经过载频搬移,处于载频附近,并占据一定的带宽。,图7-5 2ASK信号的功率谱,(7-3),从图7-5中可见,2ASK信号的功率谱包含连续谱和离散谱,其中,连续谱是数字基带信号s(t)经线性调制后的双边带频谱,而离散频谱为载波分量,出现在fc处;2ASK信号的频带宽度B2ASK,可以通过数字基带信号的功率谱来确定。假定数字基带信号的传码率为RB,则NRZ码元持续时间为,从而得到2ASK信号的带宽为的倒数来计算,即数字基带信号带宽的2倍,(
4、7-4),图7-6 2ASK信号功率谱,在实际系统中,测量信号的功率谱可以确定信号的频率范围。图7-6给出了用频谱分析仪测得的2ASK信号功率谱图。,RB,2RB,3RB,(a)2ASK系统非相干接收原理框图,(b) 对应(a)中各点的波形,图7-7 2ASK信号非相干接收原理框图及各点波形,42ASK信号的解调,(a)原理框图,(b)对应(a)中各点的波形,图7-8 2ASK信号相干接收原理框图及各点波形,7.2.2 二进制频移键控(2FSK),12FSK信号的时域表达 二进制频移键控(2FSK)是指载波的频率受调制信号的控制,而幅度和相位保持不变。其表达式为:,(7-6),这里,,和,是,的取反。,分别表示第n个码元信号的初始相位,,则2FSK信号可以表示另一种形式为,(7-7),22FSK信号的产生 由式(7-7)可知,一个2FSK信号可看作两个不同频率2ASK信号的合成。同样也存在两种产生方法,即模拟调制方法产生2FSK信号和键控方法产生2FSK信号,如图7-9所示。,(a)模拟调制方法 (b)键控方法 图7-9 2FSK信号的两种产生方式,图7-10 2FSK信号的产生,图7
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