通信原理-數(shù)字頻帶調(diào)制

1、第四章 數(shù)字頻帶調(diào)制掌握掌握二進(jìn)制二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制數(shù)字調(diào)制信號(hào)的信號(hào)的概念概念，能畫(huà)出能畫(huà)出典典型的型的2 2ASKASK、2FSK2FSK、2PSK2PSK、2DPSK2DPSK時(shí)域波形圖時(shí)域波形圖理解理解多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制（多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制（MASKMASK、MPSKMPSK、MFSKMFSK）的時(shí)域波形圖的時(shí)域波形圖能夠能夠?qū)追N二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制進(jìn)行性能的比較對(duì)幾種二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制進(jìn)行性能的比較課程目標(biāo)課程目標(biāo)為什么采用數(shù)字信號(hào)的調(diào)制傳輸（P86)數(shù)字基帶信號(hào)是低頻信號(hào)，只適宜在低通信道中傳輸，但常見(jiàn)的實(shí)際信道都是帶通型的，所以必須對(duì)基帶數(shù)字信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，將它搬移到高頻段，稱為數(shù)字調(diào)制，相應(yīng)調(diào)制信號(hào)

2、的傳輸稱為數(shù)字信號(hào)調(diào)制傳輸高頻載波的一般形式：高頻載波的一般形式： 改變?nèi)齾?shù)對(duì)應(yīng)三種不同的調(diào)制：改變?nèi)齾?shù)對(duì)應(yīng)三種不同的調(diào)制：幅度幅度 Uc : 振幅鍵控振幅鍵控( (ASK: ASK: A Amplitude_mplitude_S Shifthift K Keying)eying)頻率頻率 Wc：頻移鍵控頻移鍵控( (FSK: FSK: F Frequencyrequency_ _S Shifthift K Keying)eying)相位相位 0: 相移鍵控相移鍵控( (PSK: PSK: P Phasehase_ _S Shifthift K Keying)eying)cos()(0tw

3、Utucc概念概念數(shù)字調(diào)制，載波的參數(shù)改變只能取有限個(gè)取值，稱鍵值4.1 幅度鍵控ASK系統(tǒng)載波Acoswct 基帶信號(hào)已調(diào)信號(hào)ASK調(diào)制器模型： 1 0 0 1 f(t)C(t)S(t)二進(jìn)制幅度鍵控（2ASK: Amplitude_shiftAmplitude_shift Keying Keying）ttt一、2ASK的波形圖和頻譜圖tttF ()C ()WS () 1 0 0 1 f(t)c(t)s(t)P ()基帶信號(hào)基帶信號(hào)功率譜圖功率譜圖P ()已調(diào)信號(hào)已調(diào)信號(hào)功率譜圖功率譜圖基帶信號(hào)基帶信號(hào)頻譜圖頻譜圖F ()已調(diào)信號(hào)已調(diào)信號(hào)頻譜圖頻譜圖F ()二、2ASK的頻譜圖和功率譜圖帶寬

4、B=2fS=2/TS4.2 4.2 頻移鍵控頻移鍵控FSKFSK系統(tǒng)系統(tǒng)( (P88)P88)(FSK (FSK : : F Frequency_requency_S Shifthift K Keying)eying)倒相振蕩器振蕩器f1f2門門相加2FSK信號(hào)二進(jìn)制信息（NRZ）一、一、FSK調(diào)制器模型二、二、 2 2FSKFSK的時(shí)域波形的時(shí)域波形FSK波形基帶信號(hào)0101f1f2f1f2bT載波頻率隨著基帶信號(hào)0或1而變化 “0”頻率為f1的正弦波 “1”頻率為f2的正弦波三、2FSK信號(hào)的功率譜： 輸入數(shù)據(jù)流的比特寬度數(shù)據(jù)速率，bTbTbfbfffh1,12h=0.5h=0.7h=1.

5、5定義調(diào)制指數(shù)h：B2FSK=2BB+|f2-f1|帶寬越窄，峰值越高，則效率越高，頻譜利用率也就越高。 思考一下：要想提高FSK的頻譜利用率，怎樣調(diào)整 f1和 f2 的關(guān)系呢？結(jié)論：結(jié)論：四、2FSK信號(hào)的解調(diào)： BPF1BPF2輸入包絡(luò)檢波器1包絡(luò)檢波器2 抽 樣 判決器輸出抽樣脈沖121、非相干解調(diào)2、相干解調(diào)BPF1BPF2輸入相乘器相乘器 抽 樣 判決器輸出抽樣脈沖12LPF1LPF2cos1tcos2t3、過(guò)零檢測(cè)法限幅微分整流寬脈沖發(fā) 生低通abcdefabcdef4.3 4.3 相移鍵控調(diào)制(P95) (2PSK:Phase_Shift Keying)PSK:Phase_Shi

6、ft Keying)載波相位隨著基帶信號(hào)1或0而變化 輸入“1”：輸出為相位為0的正弦波 輸入“0”：輸出為相位為(180o)的正弦波載波發(fā)生器已調(diào)信號(hào)電平轉(zhuǎn)換二進(jìn)制信息（單極NRZ）二進(jìn)制信息（雙極NRZ）Acos2fct基帶信號(hào)波形調(diào)制波形：調(diào)制相位:11110000000相移鍵控調(diào)制2PSKPSK的調(diào)制波形二進(jìn)制數(shù)字信號(hào):一、絕對(duì)相移鍵控調(diào)制PSKS（t）=調(diào)制信號(hào) Acos( ct+0)=Acos ct ak=1 Acos( ct+)=-Acos ct ak=0可見(jiàn)：* s(t)的幅度隨輸入信號(hào)的變化而線性變化 * PSK是不連續(xù)相位1、絕對(duì)相移鍵控的調(diào)制電平電平轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換相乘相乘載波載

7、波s(t)單極性單極性雙極性雙極性e0(t)相乘器或相干調(diào)制相乘器或相干調(diào)制載波相移S0s(t)相位選擇法或鍵控法相位選擇法或鍵控法0相位表示星座圖相移鍵控調(diào)制2PSK2、絕對(duì)相移鍵控、絕對(duì)相移鍵控2PSK的解調(diào)的解調(diào)帶通帶通相乘器相乘器低通低通抽樣判決抽樣判決本地載波本地載波相干解調(diào)法相干解調(diào)法2PSK信號(hào)輸入信號(hào)輸入二進(jìn)制二進(jìn)制信息信息帶通帶通鑒相器鑒相器抽樣判決抽樣判決本地載波本地載波極性比較法極性比較法2PSK信號(hào)輸入信號(hào)輸入二進(jìn)制二進(jìn)制信息信息解調(diào)方法信碼：1 0 1 1 0 1 0 0 1 1信碼：1 0 1 1 0 1 0 0 1 1低通輸出相乘器輸出本地載波2PSK波形信碼波形

8、2PSK調(diào)制和解調(diào)過(guò)程的波形差分差分編碼編碼電平電平轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換相乘器相乘器（絕對(duì)碼）（絕對(duì)碼）載波載波發(fā)生器發(fā)生器單極單極NRZNRZ( (相對(duì)碼相對(duì)碼) )雙極雙極NRZNRZ2 2DPSKDPSK二、二進(jìn)制相對(duì)相移鍵控2DPSK(P97)1、2DPSK模型 1 0 0 1 0 1 1 0f(t)tf(t)tc(t)ts(t)t絕對(duì)碼傳號(hào)差分碼載波信號(hào)2DPSK信號(hào)2、二進(jìn)制相對(duì)相移鍵控(P98)（2DPSK(傳號(hào)差分)）tc(t)ts(t)tf(t)t絕對(duì)碼空號(hào)差分碼載波信號(hào)2DPSK信號(hào)3、二進(jìn)制差分相移鍵控（2DPSK(空號(hào)差分)） 1 0 0 1 0 1 1 0f(t)4.6 二進(jìn)制數(shù)

9、字調(diào)制的抗噪聲性能二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的性能比較page239方式誤比特率近似帶寬相干ASK非相干ASK2fs 相干FSK非相干FSK2fs|f2-f1|相干PSK延遲DPSK2fs)2/( rQ4/21re)( rQ2/21re)2(rQre21r-接收信噪比，若r=20,則誤比特率分別為：同一類型的鍵控系統(tǒng)中， 相干解調(diào)優(yōu)于非相干解調(diào)；不同類型的鍵控方式中， 2PSK優(yōu)于2FSK,2FSK優(yōu)于2ASK;四相移相鍵控四相移相鍵控QPSKnQPSK信號(hào)的表示及產(chǎn)生原理信號(hào)的表示及產(chǎn)生原理 QPSK信號(hào)表示：信號(hào)表示： 隨著輸入數(shù)字序列的變化，隨著輸入數(shù)字序列的變化， 有四種不同的取值。有四種不同的取值。)2cos()(kcktftsk調(diào)相法的組成方框圖p103+1+1