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文檔簡介
引言:數(shù)字調(diào)制與模擬調(diào)制類似,也有調(diào)幅,調(diào)頻,調(diào)相三種基本形式,并派生出多種其它形式。但由于調(diào)制信號為數(shù)字形式,為離散狀態(tài),在狀態(tài)切換時,類似于對載波進(jìn)行開關(guān)控制,故稱作鍵控。如:第六章正弦波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)
基本形式QAMMSKGMSK等
又分二進(jìn)制:2ASK2FSK2PSK2DPSK
多進(jìn)制:MASKMFSKMPSKMQAM
另外,模擬調(diào)制和接收端對載波的調(diào)制參量進(jìn)行連續(xù)付值;數(shù)字調(diào)制在接收端對離散的調(diào)制參量進(jìn)行檢測;1、表達(dá)式與波形
§6.1二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理
其中
其中
S(t)=
,這里取持續(xù)時間的矩形脈沖
波形:表達(dá)式:2、功率譜與帶寬
為平穩(wěn),功率譜為所以:
其中為S(t)的功率譜,它由形狀決定
⑴可以是幅度調(diào)制法
S(t)
⑵鍵控法:
3、調(diào)制的實(shí)現(xiàn)4、解調(diào)方法:
⑴非相干解調(diào)(包絡(luò)檢波)
⑵相干解調(diào)(同步檢測法)
5、應(yīng)用問題
早期電報
但抗噪性能力差(門限與信道衰減有關(guān)),數(shù)字通信中很少用,但它是研究其它數(shù)字調(diào)制方式的基礎(chǔ)。
二、2FSK(二進(jìn)制移頻鍵控)
1、表達(dá)式,波形
二、2FSK(二進(jìn)制移頻鍵控)對于和功率譜相同,只與有關(guān)。
功率譜波形與有關(guān),可能是雙峰,單峰
3、調(diào)制方法
⑴
FMS(t)2FSK⑵
鍵控法
4、解調(diào)方法
⑴包絡(luò)檢波
⑵相干解調(diào)⑶過零檢測法
三、2PSK(二進(jìn)制移相鍵控)--(絕對相位鍵控)
1、表達(dá)式,波形
2、功率譜,帶寬
3、調(diào)制方法
⑴鍵控法:
⑵幅度調(diào)制法:
4.解調(diào):---相干(同步檢測)也稱極性比較法
5、應(yīng)用,可高速數(shù)傳,性能好6、問題:
四、2DPSK(二進(jìn)制相對移相鍵控或差分移相方式)
表達(dá)式:與2DPSK同,功率譜,帶寬同,先討論下面的內(nèi)容:1、波形
2DPSK是用前后相鄰碼元的載波相位變化表示數(shù)字信息規(guī)定:數(shù)字信息當(dāng)然也可作相反規(guī)定:如“1”
“0”如:原碼:2、調(diào)制實(shí)現(xiàn)
⑴幅度調(diào)制
⑵
3、解調(diào)方法:
⑴相干解調(diào)(極性比較)---碼反變換
⑵差分相干解調(diào)(非相干方式,相位比較法)
(1)比(2)的抗噪性能稍好,定性解釋(1)載波干凈,后面用最佳接收理論解釋,相干總是優(yōu)于非相干,因?yàn)橄喔山庹{(diào)接近于最佳接收機(jī)結(jié)構(gòu)。
4、表達(dá)式,頻譜,帶寬:
5、
2DPSK對倒現(xiàn)象的解決⑴相干解調(diào)方式
⑵差分相干解調(diào)方式:
6、應(yīng)用:用于中高速數(shù)據(jù)傳輸,它是移相鍵控的真用實(shí)用形式,雖抗噪性比2PSK稍有損失,但影響不大。
注意:該部分要掌握各二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理,波形、帶寬、譜,尤其是2PSK的問題和2DPSK的原理及解調(diào)方法?!?.2二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪性能分析
一、二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制相干解調(diào)的抗噪性能分析:
1、2ASK2、2FSK
3、2PSK
發(fā):收BPF后:
LPF之后:
=
=令
4、2DPSK:
碼反變換之前與2PSK同,設(shè)碼反變換之后誤碼率為,
當(dāng)有一位錯時,錯兩個
當(dāng)有兩個連續(xù)錯時,錯兩個
錯n個,也還是邊上錯兩個。
二、二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制非相干解調(diào):
1、2ASK2、2FSK3、2DPSK(差分相干)
§6.3二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的性能比較
1、有效性:
2、可靠性---誤碼率比較
有效性差從好到差:2PSK2DPSK相干碼反2DPSK差分相干2FSK相干非相干FSK
相干ook非相干ASK(ook)
3、
對信道特性敏感度:
2ASK敏感,ook性能差
4、設(shè)備復(fù)雜度同一種調(diào)制相干復(fù)雜,不同種的調(diào)制同為非相干時,2DPSK最復(fù)雜2FSK
次之OOK最簡單。
5、綜合
ook門限不固定,2PSK有倒,故數(shù)字調(diào)制中應(yīng)用最多的是:相干2DPSK,
高速;非相干2FSK中低速(有效性差)?!?.4多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)
多進(jìn)制的優(yōu)點(diǎn):
在相同的碼元速率下(即相同的信道帶寬),多進(jìn)制系統(tǒng)的信息速率高,
多進(jìn)制碼元持續(xù)時間長,可增加碼元能量并能減小碼擾
多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制與二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制的不同之處:是用多進(jìn)制數(shù)字基帶信號去調(diào)制載波的振幅,頻率或相位;因此基本的多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制方式也有三種:MASK,MFSK,MPSK,另外還有派生的MQAM,其中MASK與2ASK類似,存在門限對信道特性的敏感問題,應(yīng)用很少。
1、MPSK
也分絕對相移與相對相移,實(shí)際中大多采用相對相移,相對相移應(yīng)用時也是用MPSK。。。。MPSK解調(diào)
MPSK應(yīng)用原理:用M種相位表示k比特碼元的種狀態(tài)。()設(shè)k比特碼元持續(xù)時間為,MPSK表示為:
=4PSK(又稱QPSK)實(shí)現(xiàn)原理圖
4PSK(又稱QPSK)實(shí)現(xiàn)原理圖,用載波的四種不同相位來承載數(shù)字信息。每一個相位對應(yīng)一個雙比特碼元ab,ab按格雷碼排列----即任何相鄰電平的碼組,只有一位碼元發(fā)生變化,
在(0,2)內(nèi)等間隔取四種可能值,存在兩種方式:
(A方式)
(B方式)4PSK(又稱QPSK)實(shí)現(xiàn)原理圖
與ab雙比特碼元的對應(yīng)關(guān)系:
a
bA方式
B方式
01100011其中B方式應(yīng)用多:實(shí)現(xiàn)圖:
2、MQAM
多進(jìn)制隨M增大,判決區(qū)域隨之減小,當(dāng)信號受到噪聲和告饒損害時,誤判的概率隨之增大。振幅相位聯(lián)合鍵控提出,當(dāng)在同樣M時,可獲得好的功率利用率,抗噪性能優(yōu)于MPSK,應(yīng)用較多,具體應(yīng)用形式是QAM正交調(diào)幅,即用兩個獨(dú)立的基帶波形對兩個正交載波進(jìn)行DSB調(diào)制。以16QAM為例,其具體實(shí)現(xiàn)框圖:
以16QAM為例,信號矢量圖
(a)16QAM(b)16PSK圖2M=16時MQAM與MPSK的星座圖圖1信號矢量圖
AA三、多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制的有效性
仍以常用的MPSK,MQAM為例規(guī)律:任何一個多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制可看作多進(jìn)制數(shù)字基帶信號去調(diào)制載波,故多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制信號的能量帶寬為:
MASK,MQAM適用。
四、可靠性
不同種MQAM好于MPSK,因?yàn)樾盘栔g距離大,判決區(qū)域大,誤判可能性小。
同一種M增大 增大,可靠性變大;§6.5改進(jìn)的數(shù)字調(diào)制方式
MS
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