数字带通传输

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1、1电气学院 电子工程系2多进制数字调制系统二进制数字调制系统数字带通传输系统2ASK2FSK2PSK原理与抗噪声性能不同调制系统的比较2BPSKMASKMFSKMPSKMBPSK3要求l基本要求：基本要求：了解了解多进制数字调制解调原理，多进制数字调制解调原理，掌握掌握数字调制解调的基本原理，尤其是数字调制解调的基本原理，尤其是二二进制调制系统中二进制数字调制解调原理进制调制系统中二进制数字调制解调原理和方法和方法、和、和系统抗噪声性能分析系统抗噪声性能分析（求误码（求误码率）。率）。l重点：重点：数字调制解调的基本原理数字调制解调的基本原理 。l难点：二进制调制系统中二进制数字调制难点：二进

2、制调制系统中二进制数字调制解调原理和方法；系统抗噪声性能分析。解调原理和方法；系统抗噪声性能分析。 4目录（1）l7.1 二进制数字调制原理二进制数字调制原理n 7.1.1 二进制振幅键控（二进制振幅键控（2ASK）n 7.1.2 二进制频移键控（二进制频移键控（2FSK）n 7.1.3 二进制相移键控（二进制相移键控（2PSK）n 7.1.4 二进制差分相移键控（二进制差分相移键控（2DPSK）l7.2 二进制数字调制系统的抗噪声性能二进制数字调制系统的抗噪声性能n 7.2.1 2ASK系统的抗噪声性能系统的抗噪声性能n 7.2.2 2FSK系统的抗噪声性能系统的抗噪声性能n 7.2.3 2

3、PSK和和2DPSK系统的抗噪声性能系统的抗噪声性能l7.3 二进制数字调制系统的性能比较二进制数字调制系统的性能比较5目录（2）l7.4 多进制数字调制原理多进制数字调制原理n 7.4.1 多进制振幅键控多进制振幅键控n 7.4.2 多进制频移键控多进制频移键控n 7.4.3 多进制相移键控多进制相移键控n 7.4.4 多进制差分相移键控多进制差分相移键控l7.5 多进制数字调制系统的抗噪声性能多进制数字调制系统的抗噪声性能n 7.5.1 MASK系统的抗噪声性能系统的抗噪声性能n 7.5.2 MFSK系统的抗噪声性能系统的抗噪声性能n 7.5.3 MPSK系统的抗噪声性能系统的抗噪声性能n

4、 7.5.4 MDPSK系统的抗噪声性能系统的抗噪声性能6基本概念基本概念 (1)l数字调制数字调制n数字信号通过正弦载波调制成频带信号数字信号通过正弦载波调制成频带信号n数字信号控制正弦载波的某个参量数字信号控制正弦载波的某个参量n键控信号：对载波参量的离散调制键控信号：对载波参量的离散调制l数字带通传输系统数字带通传输系统n通常把包括调制和解调过程的数字传输系通常把包括调制和解调过程的数字传输系统；统；n也称作数字也称作数字频带频带传输系统。传输系统。7基本概念基本概念 (2)l数字调制的方法数字调制的方法n利用模拟调制的方法去实现数字式调制；利用模拟调制的方法去实现数字式调制；n通过开关

5、键控载波，通常称为键控法通过开关键控载波，通常称为键控法。n基本键控方式：振幅键控（基本键控方式：振幅键控（ASK）、频移键控）、频移键控（FSK） 、相移键控（、相移键控（PSK） 。l数字调制可分为数字调制可分为二进制二进制调制和调制和多进制多进制（M=2K）调制。）调制。 振幅键控 频移键控 相移键控87.1 二进制数字调制原理二进制数字调制原理 7.1.1 二进制振幅键控二进制振幅键控(2ASK）l基本原理基本原理n振幅键控振幅键控(2ASK）：利用载波的）：利用载波的幅度幅度变化来传变化来传递数字信息，而其频率和初始相位保持不变。递数字信息，而其频率和初始相位保持不变。n常用方法：通

6、断键控常用方法：通断键控 OOK（On-Off Keying） 。l实现非常简单实现非常简单nMorse码的无线电传输（比模拟调制更早）码的无线电传输（比模拟调制更早）n光纤通信光纤通信l抗噪声性能不好抗噪声性能不好n卫星通信、移动通信、数字微波不采用这种调卫星通信、移动通信、数字微波不采用这种调制方式制方式9通断键控通断键控 OOK（1）l用用单极性不归零码单极性不归零码控制正弦载波的开启与关闭；控制正弦载波的开启与关闭；l信号表达式信号表达式”时发送“以概率，”时发送“以概率0P101Pt,Acos)(cOOKte10通断键控通断键控 OOK（2）l波形波形112ASK信号的一般表达式信号

7、的一般表达式u2ASK信号的一般表达式信号的一般表达式其中其中 Ts 码元持续时间；码元持续时间； g(t) 持续时间为持续时间为Ts的基带脉冲波形，通常假设是高的基带脉冲波形，通常假设是高 度为度为1，宽度等于，宽度等于Ts的矩形脉冲；的矩形脉冲； an 第第N个符号的电平取值，若取个符号的电平取值，若取 ttsteccos)(2ASKnsnnTtgats)()(P0P1an1,概率为概率为122ASK信号产生方法信号产生方法l2ASK信号产生方法信号产生方法n模拟调制法模拟调制法n键控法键控法乘法器)(2teASK二进制不归零信号tccos)(tstccos)(ts)(2teASK开关电路

8、132ASK信号解调方法（信号解调方法（1）l非相干解调（包络检波法）非相干解调（包络检波法）带通滤波器全波整流器低通滤波器抽样判决器定时脉冲输出)(2teASKabcdl非相干解调过程的时间波形非相干解调过程的时间波形142ASK信号解调方法（信号解调方法（2）l相干解调（相干解调（同步检测法同步检测法）带通滤波器相乘器低通滤波器抽样判决器定时脉冲输出)(2teASKtccos15单极性单极性NRZ矩形脉冲序列的功率谱矩形脉冲序列的功率谱l双边功率谱密度双边功率谱密度mSSSSSmffmfGPffGPPffP)()()1 ()()1 ()(22l若表示若表示“1”码的波形码的波形g2(t)

9、= g(t)为不归零（为不归零（NRZ）矩形脉冲，则其频谱函数为矩形脉冲，则其频谱函数为sin( )()SSSSSf TG fTT Saf Tf Tl当当 f = mfs 时：若时：若m = 0，G(0) = Ts Sa(0) 0；若；若 m为不等于零的整数，为不等于零的整数，0)()(nSaTmfGSSl功率谱密度简化为：功率谱密度简化为： )() 0 ()1 ()()1 (2222fGPffGPPffPsss16功率谱密度（功率谱密度（1）u功率谱密度功率谱密度 2ASK信号可以表示成信号可以表示成 式中式中 s(t) 二进制单极性随机矩形脉冲序列二进制单极性随机矩形脉冲序列设：设：Ps

10、(f) s(t)的功率谱密度的功率谱密度 P2ASK (f) 2ASK信号的功率谱密度信号的功率谱密度则由上式可得则由上式可得2ASK信号的功率谱是基带信号功率谱信号的功率谱是基带信号功率谱Ps (f)的线性搬移的线性搬移（属线性调制）。（属线性调制）。 ttsteccos)(2ASK)()(41)(2ASKcscsffPffPfP17功率谱密度（功率谱密度（2）l 单极性单极性NRZ矩形脉冲序列的功率谱密度为矩形脉冲序列的功率谱密度为将其代入将其代入)()(41)(2ASKcscsffPffPfP )() 0 ()1 ()()1 (2222fGPffGPPffPsss)()() 0()1 (

11、41)()()1 (4122222ASK2ccsccsffffGPfffGffGPPfP18功率谱密度（功率谱密度（3）当概率当概率P =1/2时，并考虑到时，并考虑到则则2ASK信号的功率谱密度为信号的功率谱密度为)()()0()1 (41)()()1 (4122222ASK2ccsccsffffGPfffGffGPPfP)()(SSTfSaTfGSTG) 0(222)()(sin)()(sin16)(scscscscsASKTffTffTffTffTfP)()(161ccffff192( )ASKPfcffcbffcbffcfcbffcbff0连续谱：由基带信号波形g(t)确定 离散谱第一