黑大《通信原理》第七章

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1、71 二进制数字调制原理二进制数字调制原理72 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73 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74 多进制数字调制原理多进制数字调制原理75 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 实际中的大多数信道实际中的大多数信道( (如无线信道如无线信道) )因具有因具有带通特性带通特性而不能直而不能直接传送基带信号，接传送基带信号，必须用数字基带信号对载波进行必须用数字基带信号对载波进行调制调制，以使信号与信道的特性相匹配。以使信号与信道的特性相匹配。 这种用数字基带信号控制载波，这种用数字基带信号控制载

2、波，把数字基带信号变换为把数字基带信号变换为数字带通信号数字带通信号( (已调信号已调信号) )的过程称为的过程称为数数字调制字调制( (digital modulation) )。 在接收端通过解调器把带通信号还原成数字基带信号的过程在接收端通过解调器把带通信号还原成数字基带信号的过程称为称为数字解调数字解调( (digital demodulation) )。 通常把包括调制和解调过程的数字传输系统叫做通常把包括调制和解调过程的数字传输系统叫做数字带通传数字带通传输系统输系统。也称为也称为频带传输频带传输、载波传输载波传输。数字调制方法数字调制方法利用利用模拟模拟调制的方法调制的方法利用数

3、字信号的离散利用数字信号的离散取值特点通过开关键取值特点通过开关键控载波控载波【键控法】【键控法】振幅键控振幅键控(Amplitude Shift Keying, ASK)频移键控频移键控(Freguency Shift Keying, FSK)相移键控相移键控(Phase Shift Keying, PSK) 调制信号调制信号是二进制数字基带信号时，是二进制数字基带信号时，这种调制称为二进制数字调制。这种调制称为二进制数字调制。二进制振幅键控二进制振幅键控(2ASK)二进制频移键控二进制频移键控(2FSK)二进制相移键控二进制相移键控(2PSK) 711 二进制振幅键控二进制振幅键控 1基本

4、原理基本原理 振幅键控振幅键控是利用载波的是利用载波的幅度幅度变化来传递数字信息，变化来传递数字信息，而其频率和初始相位保持不变。而其频率和初始相位保持不变。 在在2ASK中，载波的中，载波的幅度幅度只有只有两种两种变化状态，变化状态，分别对应二进制信息分别对应二进制信息“0”或或“1”。 一种常用的二进制振幅键控方式称为通一种常用的二进制振幅键控方式称为通断键控断键控(On Off Keying, OOK)时发送以概率时发送以概率010 1 cos)(PPtAtecOOKa)2ASK信号的一般信号的一般表达式表达式ttstecASKcos)()(2nsnnTtgats)()( 设设g(t)是

5、高度为是高度为1、宽度等于、宽度等于Ts的的矩形脉冲矩形脉冲；an是第是第n个符号的电平取值。个符号的电平取值。 若取若取PPan101概率为概率为则相应的则相应的2ASK信号就是信号就是OOK信号。信号。 b)2ASK/OOK信号的信号的产生产生2ASK/OOK信号时间波型信号时间波型c)2ASK/OOK信号的解调信号的解调与模拟信号的接收系统相比，与模拟信号的接收系统相比，增加了一个增加了一个“抽样判决器抽样判决器”。 2ASK传输技术传输技术受受噪声噪声影响影响很大。很大。噪声电压和信号一起改变了振幅。噪声电压和信号一起改变了振幅。在这种情况下，在这种情况下，“0”可能变为可能变为“1”

6、，“1”可能变为可能变为“0”。 2ASK作为研究其他数字调制的作为研究其他数字调制的基础基础 2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ttstecASKcos)()(2二进制基带信号二进制基带信号s(t)是随机的是随机的单单极性极性矩形矩形脉冲序列。脉冲序列。 若设若设s(t)的功率谱密度为的功率谱密度为Ps( f )， 2ASK信号的功率谱密度为信号的功率谱密度为)()(41)(2cscsASKffPffPfP单极性单极性的随机脉冲序列功率谱的一般表达式的随机脉冲序列功率谱的一般表达式mssssmffmfGPffGPPffPs)()()1 ()()1 ()(2222)(

7、)(fGtg根据根据矩形矩形脉冲脉冲g (t)的频谱特点，的频谱特点，)()0()1 ()()1 ()(2222fGPffGPPffPsss)()()0()1 (41)()()1 (41)(22222ccccsEffffGPfffGffGPPffPs)(sin)(fTSaTfTfTTfGssss)(2fPASK功率谱密度功率谱密度22)()(sin)()(sin16scscscscsTffTffTffTffT)()(161ccffff令概率令概率P1/2功率谱密度特点：功率谱密度特点： 1)该该2ASK信号功率谱由信号功率谱由连续谱连续谱和和离散谱离散谱两部分组成，两部分组成，连续谱取决于连续

8、谱取决于g(t)经线性调制后的经线性调制后的双边带谱双边带谱，离散谱则处在离散谱则处在载波频率载波频率上；上； 2) 2ASK信号的信号的带宽带宽是基带脉冲波形带宽的是基带脉冲波形带宽的两倍两倍；sASKfB22sT/22ASK信号的传输带宽是信号的传输带宽是码元速率码元速率的的2倍。倍。712二进制频移键控二进制频移键控 1基本原理基本原理 a)2FSK表达式表达式载波的载波的频率频率随二进制基带信号在随二进制基带信号在f1和和f2两个频率点间变化。两个频率点间变化。其表达式为其表达式为时发送时发送0)cos( 1 )cos()(212nnFSKtAtAte一个一个2FSK信号可以看成是信号

9、可以看成是两个两个不同载频的不同载频的2ASK信号的叠加。信号的叠加。)cos()()cos()()(212nnsnnnsnFSKtnTtgatnTtgateg(t)为为单个矩形脉冲单个矩形脉冲，脉宽为，脉宽为Ts，2FSK信号为信号为PPan101概率为概率为PPan概率为概率为011.,个信号码元的初相位分别是第nnn.为零和令nnttsttsteFSK22112cos)(cos)()(nsnnTtgats)()(1nsnnTtgats)()(2 b)2FSK信号的产生信号的产生 1)采用模拟调频电路来实现采用模拟调频电路来实现在相邻码元之间的相位是在相邻码元之间的相位是连续连续变化的变化

10、的 2)采用键控法采用键控法在相邻码元之间的相位是在相邻码元之间的相位是不连续不连续变化的变化的 c)2FSK信号的信号的解调解调 1)非相于解调（包络检波）非相于解调（包络检波）2)相干解调相干解调解调原理是将解调原理是将2FSK信号分解为上下两路信号分解为上下两路2ASK信号分别进行解调，信号分别进行解调，然后进行判决。然后进行判决。这里的抽样判决是直接比较两路信号抽样值的大小，这里的抽样判决是直接比较两路信号抽样值的大小，不不专门专门设设置置门限门限。3)过零检测法过零检测法4)如鉴频法如鉴频法5)差分检测法等。差分检测法等。 2功率谱密度功率谱密度 对相位不连续的对相位不连续的2FSK

11、信号，信号，可以看成由两个不同载频的可以看成由两个不同载频的2ASK信号的叠加，信号的叠加，)()(41)()(41)(22112ffPffPffPffPfPssssFSK令概率令概率P1/2)(2fPFSK211211)()(sin)()(sin16sssssTffTffTffTffT)()()()(1612211ffffffff222222)()(sin)()(sin16sssssTffTffTffTffT连续谱连续谱离散谱离散谱两个中心两个中心位位f1和和f2处处的的双边双边谱谱两个载频两个载频f1和和f2处处若若 ，连续谱在，连续谱在f0处出现处出现单峰单峰sfff21若若 ，连续谱出