二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制與解調(diào)原理ppt課件

1、6.1二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制與解調(diào)原理二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制與解調(diào)原理6.2二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能6.3二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的性能比較二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的性能比較6.4多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)第第 6 章數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)章數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)返回主目錄第第6章章 數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng) 6.1二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制與解調(diào)原理二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制與解調(diào)原理 6.1.1二進(jìn)制振幅鍵控（二進(jìn)制振幅鍵控（2ASK） 振幅鍵控是正弦載波的幅度隨數(shù)字基帶信號(hào)而變化的數(shù)字調(diào)制。當(dāng)數(shù)字基帶信號(hào)為二進(jìn)制時(shí)，則為二進(jìn)制振幅鍵控。 設(shè)發(fā)送的二進(jìn)制符號(hào)序列由0、1序列組成，發(fā)送0符號(hào)的概率為P

2、，發(fā)送1符號(hào)的概率為1-P，且相互獨(dú)立。該二進(jìn)制符號(hào)序列可表示為( )()nSns ta g tnT=-其中: 發(fā)送概率為P 發(fā)送概率為1-P Ts是二進(jìn)制基帶信號(hào)時(shí)間間隔，g(t)是持續(xù)時(shí)間為Ts的矩形脈沖: 0 TS 其他01na1( )0g t 則二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)可表示為2()cosASKnScnea g tnTw t2ASK信號(hào)的時(shí)間波形e2ASK(t)隨二進(jìn)制基帶信號(hào)s(t)通斷變化，所以又稱為通斷鍵控信號(hào)（OOK信號(hào)）。對(duì)2ASK信號(hào)也能夠采用非相干解調(diào)(包絡(luò)檢波法) 和相干解調(diào)(同步檢測法) 。 圖 6 2 二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)時(shí)間波型載波信號(hào)2ASK信號(hào)s(t)1011Tb00

3、1ttt圖 6-3 二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)調(diào)制器原理框圖乘 法 器coscte2ASK(t)(a)cosct開 關(guān) 電 路s(t)e2ASK(t)(b)s(t)圖 6 4 二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)解調(diào)器原理框圖 e2ASK(t)帶通濾波器全波整流器低通濾波器抽樣判決器輸出abcd定時(shí)脈沖(a)e2ASK(t)帶通濾波器相乘器低通濾波器抽樣判決器定時(shí)脈沖輸出cosct(b)圖 6 - 52ASK信號(hào)非相干解調(diào)過程的時(shí)間波形11100000101abcd 6.1.2二進(jìn)制移頻鍵控（二進(jìn)制移頻鍵控（2FSK） 在二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制中，若正弦載波的頻率隨二進(jìn)制基帶信號(hào)在f1和f2兩個(gè)頻率點(diǎn)間變化，則產(chǎn)生二進(jìn)制移頻鍵

4、控信號(hào)（2FSK信號(hào)）。二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)可以看成是兩個(gè)不同載波的二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)的疊加。 若二進(jìn)制基帶信號(hào)的1符號(hào)對(duì)應(yīng)于載波頻率f1，0符號(hào)對(duì)應(yīng)于載波頻率f2，則二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式為212( )()cos()()cos()FSKnSnnSnnneta g tnTwtb g tnTw tq=-+ F+-+邋圖 6- 6 二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)的時(shí)間波形aak1011001ts(t)ts(t)bttcdettfgt2FSK信號(hào) an= 0, 發(fā)送概率為P 1, 發(fā)送概率為1-P (6.1 - 6) bn= 0, 發(fā)送概率為1-P 1, 發(fā)送概率為Pbn是an的反碼，即若an=1，則bn

5、=0， 若an=0，則bn=1。n和n分別代表第n個(gè)信號(hào)碼元的初始相位。在二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)中，n和n不攜帶信息，通?？闪頽和n為零。因此，二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式可簡化為 212( )()cos()cosFSKnSnSnneta g tnTwta g tnTw t=-+-邋 二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)的解調(diào)方法很多，有模擬鑒頻法和數(shù)字檢測法，有非相干解調(diào)方法也有相干解調(diào)方法。 其解調(diào)原理是將二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)分解為上下兩路二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)，分別進(jìn)行解調(diào)，通過對(duì)上下兩路的抽樣值進(jìn)行比較最終判決出輸出信號(hào)。圖 6 7 數(shù)字鍵控法實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)的原理圖振蕩器1f1選通開關(guān)反相器基帶信號(hào)選通

6、開關(guān)振蕩器2f2相加器e2FSK(t)圖 6 8 二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)解調(diào)器原理圖 (a) 非相干解調(diào); (b) 相干解調(diào)e2FSK(t)帶通濾波器1包絡(luò)檢波器抽樣判決器輸出定時(shí)脈沖帶通濾波器包絡(luò)檢波器(a)e2FSK(t)帶通濾波器1低 通濾波器抽樣判決器輸出定時(shí)脈沖帶通濾波器低通濾波器相乘器相乘器cos1tcos2t(b)111000001012FSK信號(hào)圖 6-92FSK非相干解調(diào)過程的時(shí)間波形 圖 6 10 過零檢測法原理圖和各點(diǎn)時(shí)間波形限幅e2FSK(t)ab微分c整流d脈沖形成低通ef輸出(a)abcde 6.1.3二進(jìn)制移相鍵控（二進(jìn)制移相鍵控（2PSK） 在二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制中，當(dāng)正

7、弦載波的相位隨二進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)離散變化時(shí)，則產(chǎn)生二進(jìn)制移相鍵控(2PSK)信號(hào)。 通常用已調(diào)信號(hào)載波的 0和 180分別表示二進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)的 1 和 0。 二進(jìn)制移相鍵控信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式為 (6.1 - 9)其中, an與2ASK和2FSK時(shí)的不同，在2PSK調(diào)制中，an應(yīng)選擇雙極性，即 an=2( )()cosPSKnscneta g tnTtw=-1, 發(fā)送概率為P-1, 發(fā)送概率為1-P 若g(t)是脈寬為Ts, 高度為1的矩形脈沖時(shí)，則有e2PSK(t)=cosct, 發(fā)送概率為P -cosct, 發(fā)送概率為1-P當(dāng)發(fā)送二進(jìn)制符號(hào)1時(shí)，已調(diào)信號(hào)e2PSK(t)取0相位，發(fā)送二進(jìn)制

8、符號(hào)0時(shí)，e2PSK(t)取180相位。若用n表示第n個(gè)符號(hào)的絕對(duì)相位，則有 n= 0, 發(fā)送 1 符號(hào) 180, 發(fā)送 0 符號(hào) 這種以載波的不同相位直接表示相應(yīng)二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)的調(diào)制方式，稱為二進(jìn)制絕對(duì)移相方式。圖 6 11 二進(jìn)制移相鍵控信號(hào)的時(shí)間波形A ATstO圖 6- 122PSK信號(hào)的調(diào)制原理圖 s(t)碼型變換雙極性不歸零乘法器e2PSK(t)cosct(a)cosct0開關(guān)電路e2PSK(t)180 移相s(t)(b)帶通濾波器e2PSK(t)a相乘器c低通濾波器dbe抽樣判決器輸出cosct定時(shí)脈沖圖 6 - 132PSK信號(hào)的解調(diào)原理圖圖 6 -142PSK信號(hào)相干解調(diào)各點(diǎn)時(shí)間波形 10a110100bcde當(dāng)恢復(fù)的相干載波產(chǎn)生180倒相時(shí)，解調(diào)出的數(shù)字基帶信號(hào)將與發(fā)送的數(shù)字基帶信號(hào)正好是相反，解調(diào)器輸出數(shù)字基帶信號(hào)全部出錯(cuò)。 這種現(xiàn)象通常稱為“倒”現(xiàn)象。由于在2PSK信號(hào)的載波恢復(fù)過程中存在著180的相位模糊，所以2PSK信號(hào)的相干解調(diào)存在隨機(jī)的“倒”現(xiàn)象，從而使得2PSK方式在實(shí)際中很少采用。 為了解決2PSK信號(hào)解調(diào)過程的反向工作問題， 提出了二進(jìn)制差分相位鍵控(2DPSK)。 6.1.4二進(jìn)制差分相位鍵控（二進(jìn)制差分相位鍵控（2DPSK） 在2PSK信號(hào)中，信號(hào)