现代通信原理10第十章 数字信号的载波传输

《现代通信原理10第十章 数字信号的载波传输》由会员分享，可在线阅读，更多相关《现代通信原理10第十章 数字信号的载波传输（144页珍藏版）》请在文档大全上搜索。

1、2022-6-11现代通信原理第十章 数字信号的载波传输2022-6-12单元概述单元概述 如同模拟调制一样，数字信号也可以用改变载波的幅度、频率和相位的方法来传输，分别称为幅度键控（ASK）、频移键控（FSK）和相移键控（PSK）。与模拟调制的区别在于它们的幅度、频率和相位只有离散取值，而它们的时域和频域特性则与模拟调制时类同。 当数字信号为二进制时，载波的幅度、频率和相位只有两种变化，分别称为2ASK、2FSK和2PSK（BPSK）。它们的解调方法也有相干解调和非相干两种。与模拟调制不同的是：数字调制解调输出为数字基带信号，为了恢复原始信息还必须从基带信号中提取位定时。2022-6-13

2、数字通信中，有效性可用单位频率的信息传输速率（b/s）/Hz来衡量。可靠性常用误比特率度量。采用匹配滤波器可实现最佳接收，即达到最低的误比特率。为了提高频谱的利用率，则可以采用多进制数字调制：MASK、MFSK、MPSK和MQAM(多进制正交幅度调制 )等。目前应用最为广泛的是MPSK和MQAM。MPSK是用M个相位来表示多种基带电平。但随着M的增加，对载波同步和解调精度的要求也随之增高。MDPSK中采用差分相干解调，可以避免提取同频同相的精确载波，但误比特率性能有所下降。正交幅度调制MQAM实际上是一种幅度和相位相结合的多进制调制。2022-6-14 实际传输信道常常是非线性的限带信道，为了

3、避免非线性引起的频谱扩展，演变出一类恒包络调制。它们的特点是调制后信号的幅度包络是恒定的或接近于恒定的。其中OQPSK(偏移四相相移键控 )和MSK已得到广泛应用。2022-6-15单元学习提纲单元学习提纲 （1）二进制数字调制：2ASK、2FSK、2PSK、BPSK、2DPSK的原理，它们的时域和频域表示； （2）二进制数字调制的调制与解调方法，相干解调与差分解调的区别； （3）BPSK相干解调的载波恢复； （4）二进制数字调制的误比特率性能，BEREB/NO曲线的物理意义，信噪比与EB/NO之间的转换； （5）多进制相移键控（MPSK）原理和星座图表示； 2022-6-16 （6）多进制正

4、交幅度调制（MQAM）原理和星座图表示； （7）QPSK信号的调制和解调方法； （8）偏移四相相移键控（OQPSK）基本原理； （9）最小频移键控（MSK）基本原理； （10）数字信号的最佳接收概念，匹配滤波器基本原理； （11）各种数字调制信号的频带利用率和误比特率性能比较； （12）数字调制在移动通信、卫星通信、微波通信中的应用。2022-6-172022-6-18 振幅键控(ASK,Amplitude Shift Keying)频移键控(FSK,Frequency Shift Keying)相移键控(PSK,Phase Shift Keying) 二进制调制多进制调制2022-6-19调

5、制信号为二进制数字信号ASK ASK 系统模型2022-6-110通-断键控(OOK,On-Off Keying)2022-6-111PPatAaSncnOOK101cos.出现概率为出现概率为其中设调制信号是具有一定形状的二进制序列)()(nTstgatBnn则时域表达式与双边带调幅相同tnTstgaSCnnASKcos)(2022-6-112率谱密度是基带二进制序列的功)()()(41)(BCBCBASK功率谱密度（连续谱部分)2ASK信号的带宽是基带带宽的两倍除连续谱部分，还有离散线谱（载波）。2022-6-113 ：ASK相当于单极性码调幅，单极性码的平均电平不为零，有直流成分，相当于

6、普通调幅，除连续谱之外，还有离散线谱。2022-6-1142022-6-1152022-6-1162022-6-117 ：用乘法器实现，对于OOK可以用开关电路来代替乘法器。2022-6-1182022-6-119：(a)非相干解调方式 (b)相干解调方式（在2ASK中很少采用）2022-6-12010.1.2 二进制频移键控FSK 载波频率随着调制信号“1”或“0”而变，用两种频率f1和f2的载波信号分别表达1和0. 其时域表达式为PPaPPatnTtgatnTtgatSnnSnnSnnFSK101110cos(cos()(212概率为概率为概率为概率为其中2022-6-121 当g(t)为

7、矩形脉冲，二进制频移键控信号是两个不同载频的幅度键控已调信号之和。 带宽为基带信号带宽其中 BffBf|12|22022-6-1222022-6-123 图中fc是中心频率，h=(f2-f1)/Rs，与频率之差和负载阻抗有关。2022-6-124 1、可以用模拟信号调频电路来实现。 2、也可以用如图所示的调制电路实现。2022-6-1252022-6-126过零检测法的原理：2022-6-12710.1.3 二进制相移键控 载波的相位随调制信号“1”或“0”而变化。为：PPatnTtgatSnCSnnPSK111cos()(2概率为概率为其中2022-6-128 2PSK信号是一个双极性码的调

8、幅，当“0”“1”概率相同时，双极性码的直流成分为0，相当于抑制载波的双边带调幅。只有连续谱，没有离散线谱（载波）。 2PSK又称为0-调相。2022-6-1292022-6-1302022-6-1312022-6-1322022-6-133平方环电路2022-6-134分析如下：tnTstgatutnTstgatxcnncnn22cos)()(cos)()( 当g(t)为矩形时，平方将负脉冲倒成正脉冲，求和的结果为一直线。所以)2cos1(21)(ttuc2022-6-135 压控振荡器的中心为2C（即锁相环的锁定频率）其输出信号为：为相位差)22sin()(tAtucvco相乘器输出up，

9、2sin4)24sin(4)22sin(2)()(PAcPAcPAvcoppktktktutuku2022-6-136环路低通滤波后2sin4PALdKKuKL为环路滤波器的传输函数，KPA为乘法器传递函数锁相过程： 当接收端本振与发送本振存在相位差时，锁相回路产生误差信号去调整VCO，使接收本振跟踪上发送本振的相位，称为锁定。 VCO的输出频率经过分频得到接收端恢复的本振。2022-6-137科斯塔斯环2022-6-138推导如下 设输入信号为：tnTstgacnncos)( VCO的输出未锁定时，与发送端的本振有一个相位差)cos(tucvco2022-6-139)sin(cos)()()

10、cos(cos)()(2211ttnTstgaKtuttnTstgaKtuccnnPpccnnPp经环路低通滤波后sin)(21)(cos)(21)(222111nTstgaKKtunTstgaKKtunnLPLnnLPL2022-6-140信号相乘后对于双极性码是一常数式中222221121)(2sin)(sincos)(41)()(nTstganTstgaKnTstgaKKKKtutuKunnnnnnLPLPLLPp VCO的频率由ud进行微调,直到接收本振(VCO)的相位与发送本振的相位为止。2022-6-141相位模糊问题 1、如果初相差在（-/2， /2）之间，锁相的结果将使=0 2

11、、如果初相差在（/2， 3/2）之间，锁相的结果将使=。这种锁相结果将使2PSK信号的0-产生翻转，解码后将“1”误判为“0”， “0”误判为“1”。称为“”。2022-6-142 “相位模糊”问题不只在2PSK中存在，在MPSK（多进制调相）中更加严重。 解决“相位模糊”通常采用“差分相移键控”2022-6-14310.1.4 二进制差分相移键控2DPSK 首先对数字基带信号进行差分编码，即由绝对码变成相对码（差分码），然后再进行调相。2022-6-144当绝对码为0时，相对码电平与前一位码电平一致。当绝对码为1时，相对码电平与前一位码电平相反。当绝对码为0时，载波相位与前一位码时同相。当绝