通信原理与技术 教学课件 ppt 作者 李白萍 吴冬梅 第5章
68页1、第五章 数字信号的频带传输,载波调制是按基带信号的变化规律去改变载波某些参数的过程。调制的载波可以分为两类:一类用正弦型信号,称为正弦载波调制;一类用脉冲串,称为脉冲调制。基带信号也可分为两类:一类是模拟信号,即基带信号的取值是连续的,称为模拟调制;另一类是数字信号,即基带信号的取值是离散的,称为数字调制。,5.1 调制与解调原理 5.2 二进制数字调制 5.3 二进制数字调制 系统的抗噪声性能 5.4 多进制数字调制 5.5 改进的数字调制技术,5.1 调制与解调原理,载波选用正弦型载波,基带信号为模拟信号,设正弦型载波为 s(t)=Acos(ct+0) 式中 A 载波的幅度 c 载波角频率 0 载波的初始相位,1. 幅度调制的原理 若基带信号为m(t),则幅度调制信号(已调信号)一般可表示成 Sm(t)=Am(t)cos(ct+0),(1) 调幅(AM)信号 如果输入的基带信号m(t)带直流分量,则它可以表示为m0与m(t)之和,其中, m0是m(t)的直流分量,m(t)是表示消息变化的交流分量。 (2) 双边带(DSB)信号 在图5-2中,如果输入的基带信号没有直流分量,或将直流
2、分量抑制掉,且H()同上,则得到的输出信号便是无载波分量的双边带调制信号,或称双边带抑制载波(DSB-SC)调制信号,简称DSB信号。,图5-2 线性调制器的一般模型,(3) 单边带(SSB)信号 双边带调制信号包含有两个边带,即上、下边带。由于这两个边带包含的信息相同,因而,从信息传输的角度来考虑,传输一个边带就够了。所谓单边带调制,就是只产生一个边带的调制方式。 (4) 残留边带(VSB)信号 残留边带调制是介于双边带与单边带之间的一种线性调制。它既克服了双边带调制信号占用频带宽的缺点,又解决了单边带信号实现上的难题。,2. 幅度调制信号的解调原理 对幅度调制信号,解调的基本方法有两种:一种是包络检波法,一种是相干解调(或称同步解调)。 (1) 包络检波法 对调幅(AM)信号,当满足m0m(t)max时,不会发生过调制现象,此时用包络检波的方法很容易恢复原始基带信号m(t)。,(2) 相干解调(同步解调) 双边带信号不能用包络检波来解调,可采用以下方法,将已调信号SDSB(t)乘上一个同频同相的载波,得 由上式可知,用一个低通滤滤器就可以将第1项与第2项分离,无失真地恢复出原始基带
3、信号m(t)。,5.2 二进制数字调制,数字调制信号,在二进制时有振幅键控(ASK)、移频键控(FSK)和移相键控(PSK)三种基本信号形式,如图5-7所示。 根据已调信号的频谱结构特点的不同,数字调制也可分为线性调制和非线性调制。 这种把基带数字信号变换为频带数字信号的过程称为数字调制,反之,称为数字解调。,图5-7 正弦载波的三种键控波形,1. 二进制振幅键控(2ASK) 二进制数字振幅键控是数字调制中出现最早的,也是最简单的,是研究其他各种数字调制的基础。振幅键控,记作ASK(Amplitude Shift Keying),或称为开关键控(通断键控),记作OOK(On Off Keying)。二进制数字振幅键控通常记作2ASK。,(1) 2ASK的调制方法 一般说来,数字信号的调制方法有两种类型: 利用模拟方法去实现数字调制,即把数字基带信号当作模拟信号的特殊情况来处理; 利用数字信号的离散值特点键控载波,从而实现数字调制。,(2) 2ASK的解调方法 如同AM信号的解调方法一样,OOK信号也有两种基本的解调方法:非相干解调(包络检波法)和相干解调(同步检测法)。 包络检波法的原
4、理方框图如图5-11所示。带通滤波器恰好使2ASK信号完整地通过,经包络检测后,输出其包络。,图5-11 2ASK信号的包络检波,(3) 2ASK信号的功率谱及带宽 下面分析二进制振幅键控信号的频谱。由于二进制振幅键控信号是随机的、功率型的信号,故研究频谱特性时,应该讨论它的功率谱密度。 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。, 2ASK信号的带宽B2ASK是单极性数字基带信号带宽fs的两倍。当数字基带信号的基本脉冲是矩形不归零脉冲时,fs=1/Ts。于是2ASK信号的带宽为 B2ASK=2fs=2/Ts 2ASK信号的主要优点是易于实现,其缺点是抗干扰能力不强,主要应用在低速数据传输中。,2. 二进制移频键控(2FSK) 数字频率调制又称移频键控,记作FSK(Frequency Shift Keying),二进制移频键控记作2FSK。,(1) 2FSK信号的调制方法 前面已提到,2FSK信号可以采用模拟调频法和数字键控法来产生。模拟调频法:用数字基带矩形
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