第7章_數(shù)字信號(hào)的調(diào)制傳輸ppt課件

.,1,第七章數(shù)字信號(hào)的調(diào)制傳輸,通信原理簡(jiǎn)明教程（第2版）,.,2,低通信道用基帶信號(hào)傳輸電路板上的銅線,如果帶通信道用什么信號(hào)傳輸。,調(diào)制傳輸：頻譜搬移到規(guī)定的頻帶內(nèi),.,3,引言,數(shù)字信號(hào)的分類和傳輸方式數(shù)字信號(hào)數(shù)字基帶信號(hào)數(shù)字調(diào)制信號(hào)傳輸方式數(shù)字信號(hào)的基帶傳輸數(shù)字信號(hào)的調(diào)制傳輸以哪種傳輸方式為主？由信道類型確定低通型信道-數(shù)字信號(hào)的基帶傳輸帶通型信道-數(shù)字信號(hào)的調(diào)制傳輸,.,4,2數(shù)字調(diào)制,數(shù)字調(diào)制目的與本質(zhì)載波：連續(xù)的正（余）弦信號(hào)調(diào)制信號(hào)：數(shù)字基帶信號(hào)數(shù)字調(diào)制完成基帶信號(hào)功率譜的搬移數(shù)字調(diào)制的過(guò)程模擬調(diào)制的過(guò)程，載波參數(shù)連續(xù)變化數(shù)字調(diào)制的過(guò)程，載波參數(shù)離散變化調(diào)制，modulation鍵控，shiftkeying,.,5,3模擬調(diào)制和數(shù)字調(diào)制方式對(duì)照,模擬調(diào)制數(shù)字調(diào)制幅度調(diào)制(AM)幅度鍵控(ASK)頻率調(diào)制(FM)頻移鍵控(FSK)相位調(diào)制(PM)相移鍵控(PSK),振幅鍵控,頻移鍵控,相移鍵控,.,6,本章目錄,7.1二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制7.2二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制的抗噪聲性能7.3數(shù)字信號(hào)的最佳接收7.4多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制,主要內(nèi)容要點(diǎn)怎么調(diào)制，怎么解調(diào)，性能分析：有效性：帶寬、頻帶利用率可靠性：誤碼率優(yōu)缺點(diǎn)總結(jié),.,7,二進(jìn)制是數(shù)字調(diào)制最簡(jiǎn)單的情況，它改變載波的幅度、頻率、相位只有兩種狀態(tài)。7.1.1二進(jìn)制幅度鍵控（ASK：amplitudeshiftkeying）1.2ASK信號(hào)時(shí)域表達(dá)式2ASK信號(hào)，其幅度按調(diào)制信號(hào)取0或1有兩種取值，最簡(jiǎn)單的形式為通斷鍵控（OOK）。OOK信號(hào)的表達(dá)式為：調(diào)制信號(hào)為：,7.1二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制,.,8,OOK信號(hào)波形：一般地，調(diào)制信號(hào)具有一定波形，可表示為：所以，2ASK信號(hào)為：可見，2ASK為雙邊帶調(diào)幅信號(hào)。,.,9,2.功率譜密度設(shè)調(diào)制信號(hào)功率譜為，則2ASK信號(hào)功率譜為：,圖7-2OOK信號(hào)的功率譜(a)基帶信號(hào)功率譜；(b)已調(diào)信號(hào)功率譜,2ASK信號(hào)的帶寬？基帶信號(hào)帶寬？,.,10,分析,功率譜是基帶信號(hào)功率譜的線性搬移頻帶寬度是基帶信號(hào)的兩倍基帶信號(hào)為矩形波基帶信號(hào)的理論帶寬無(wú)限寬NRZ碼，基帶信號(hào)的近似帶寬：功率譜的第一個(gè)過(guò)零點(diǎn)帶寬，譜零點(diǎn)帶寬，主瓣帶寬BB=fs=Rs（fs：位定時(shí)的頻率）OOK信號(hào)的理論帶寬無(wú)限寬OOK信號(hào)的近似帶寬：功率譜的第一對(duì)過(guò)零點(diǎn)帶寬，譜零點(diǎn)帶寬；主瓣帶寬BS=2fs=2Rs,.,11,基帶信號(hào)為升余弦滾降信號(hào)基帶信號(hào)帶寬有限寬2ASK信號(hào)帶寬有限寬,圖7-3升余弦滾降基帶信號(hào)的2ASK信號(hào)功率譜(a)基帶信號(hào)功率譜；(b)已調(diào)信號(hào)功率譜,.,12,3.2ASK信號(hào)的調(diào)制方法,模擬調(diào)制法（相乘器法）,鍵控法,.,13,4.2ASK信號(hào)解調(diào)方法非相干解調(diào)(包絡(luò)檢波法),(a)原理框圖；(b)各點(diǎn)波形圖,.,14,相干解調(diào)(同步檢測(cè)法)：穩(wěn)定，有利于位定時(shí)的提取。,(a)原理框圖；(b)各點(diǎn)波形圖,2ASK信號(hào)早期用于無(wú)線電報(bào)，由于抗噪聲性能差現(xiàn)在已較少使用，但2ASK信號(hào)是其它數(shù)字調(diào)制的基礎(chǔ)。,.,15,7.1.2二進(jìn)制移頻鍵控（2FSK：frequencyshiftkeying）移頻鍵控是數(shù)字信號(hào)改變載波的頻率。載波頻率隨0和1有兩種取值，分別為f1和f2。1.2FSK的時(shí)域表達(dá)式：,.,16,2FSK信號(hào)的波形及分解如下圖所示：,10010,2FSK相當(dāng)于兩個(gè)不同載頻的ASK信號(hào)之和所以2FSK還可表示成：,.,17,2.功率譜：設(shè)2FSK兩個(gè)載頻的中心頻率為fc，頻差為f，則定義調(diào)頻指數(shù)（頻移指數(shù)）為：,.,18,功率譜分析：功率譜以fc為中心，對(duì)稱分布。在調(diào)頻指數(shù)較小時(shí)功率譜為單峰，隨著調(diào)頻指數(shù)的增大，功率譜出現(xiàn)雙峰。當(dāng)出現(xiàn)雙峰時(shí)，帶寬可近似為：32FSK信號(hào)的調(diào)制：頻率選擇法,.,19,4.解調(diào)方法：(a)非相干解調(diào)(b)相干解調(diào)原理：將2FSK信號(hào)分解成兩路2ASK信號(hào)分別進(jìn)行解調(diào)。,.,20,過(guò)零解調(diào)：原理：載頻不同，過(guò)零點(diǎn)數(shù)不同，檢測(cè)過(guò)零點(diǎn)數(shù)，即可進(jìn)一步得到原始的調(diào)制信號(hào)。,.,21,7.1.3二進(jìn)制相移鍵控（2PSK或BPSK）1.2PSK信號(hào)的表達(dá)式：原理：在2PSK中，通常用初始相位0和分別表示二進(jìn)制“1”和“0”。時(shí)域表達(dá)式為式中，n表示第n個(gè)符號(hào)的絕對(duì)相位：即,.,22,若g(t)是幅度為A寬度為Ts的單個(gè)矩形脈沖，則2PSK信號(hào)可表示為2PSK的典型波形,.,23,2.功率譜：2PSK與2ASK的表達(dá)式形式一致：2PSK信號(hào)：雙極性脈沖序列的雙邊帶調(diào)制2ASK信號(hào)：?jiǎn)螛O性脈沖序列的雙邊帶調(diào)制功率譜的差別僅在于離散的載波分量；帶寬：,.,24,3.2PSK信號(hào)調(diào)制相乘器相位選擇器相干解調(diào)方法，如何獲得同頻同相的載頻就成了關(guān)鍵問(wèn)題。,.,25,4.2PSK信號(hào)的解調(diào)相干解調(diào)相干載波，同頻同相的本地載波同頻同相的本地載波的獲?。烘i相環(huán)（a）平方環(huán)電路（b）科斯塔斯環(huán)電路鎖相環(huán)恢復(fù)載波的問(wèn)題：0，相位不確定0，相位模糊度,.,26,2PSK相干解調(diào)原理框圖及各點(diǎn)波形圖,.,27,2PSK調(diào)制與解調(diào)過(guò)程：,0，相位不確定的影響,.,28,7.1.4二進(jìn)制差分相移鍵控（2DPSK）絕對(duì)調(diào)相：利用載波相位的絕對(duì)數(shù)值傳送數(shù)字信息；相對(duì)調(diào)相：利用前后相鄰碼元的載波相對(duì)相位變化傳遞數(shù)字信息1.2DPSK信號(hào)的產(chǎn)生：差分編碼后再進(jìn)行絕對(duì)調(diào)相。,.,29,設(shè)絕對(duì)碼為an，相對(duì)碼為bn傳號(hào)差分的編碼規(guī)則：其中，的初始值可以任意設(shè)定。差分譯碼規(guī)則：顯然，只要傳輸沒有差錯(cuò)，則譯碼值便是原始數(shù)據(jù)，即。,由于初始相位不同，2DPSK信號(hào)的相位可以不同；2DPSK信號(hào)的相位并不直接代表基帶信號(hào)；前后碼元的相對(duì)相位才決定信息符號(hào)。,.,30,2.2DPSK解調(diào)器相干解調(diào)延遲解調(diào),（1）相干解調(diào)原理及各點(diǎn)波形,.,31,2DPSK調(diào)制及相干解調(diào)過(guò)程：,.,32,（2）差分解調(diào)原理及各點(diǎn)波形:延遲解調(diào),.,33,2DPSK信號(hào)調(diào)制與延遲解調(diào)過(guò)程如下,.,34,2PSK和2DPSK對(duì)比分析：,1.相位與信息代碼的關(guān)系2PSK前后碼元相異時(shí)，2PSK信號(hào)相位變化180，相同時(shí)2PSK信號(hào)相位不變，可簡(jiǎn)稱為“異變同不變”。2DPSK碼元為“1”時(shí)，2DPSK信號(hào)的相位變化180。碼元為“0”時(shí)，2DPSK信號(hào)的相位不變，可簡(jiǎn)稱為“1變0不變”。舉例：假設(shè)碼元寬度等于載波周期的1.5倍,.,35,2.功率譜密度2DPSK可以與2PSK具有相同形式的表達(dá)式不同的是2PSK中的基帶信號(hào)對(duì)應(yīng)絕對(duì)碼序列；2DPSK中的基帶信號(hào)對(duì)應(yīng)相對(duì)碼序列。2DPSK信號(hào)和2PSK信號(hào)的功率譜密度是完全一樣的。3.信號(hào)帶寬：與2ASK的相同，也是碼元速率的兩倍。4.抗噪聲性