通信原理課件數(shù)字信號(hào)的載波傳輸.ppt

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1、1第七章數(shù)字信號(hào)的載波傳輸2●——主要內(nèi)容§7.1引言§7.2二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理§7.3二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制信號(hào)的頻率特性§7.4二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的噪聲性能§7.5二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)的最佳接收§7.6多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)§7.7小結(jié)3§7.1引言數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng),是將信源發(fā)出的信息碼經(jīng)碼型變換及波形形成后直接傳送至接收端。雖然碼型變換及波形形成可使其頻譜結(jié)構(gòu)發(fā)生某些變化，但分布的范圍仍然在基帶范圍內(nèi)。4數(shù)字頻帶傳輸：將數(shù)字基帶信號(hào)經(jīng)過載波調(diào)制，把頻譜搬移到高頻處在帶通型信道（如各種無線信道和光纖信道）中傳輸數(shù)字調(diào)制:用數(shù)字基帶信號(hào)去控制載波波形的某個(gè)

2、參量，使這個(gè)參量隨基帶信號(hào)的變化而變化,實(shí)際是利用數(shù)字脈沖信號(hào)對(duì)載波進(jìn)行開關(guān)形式的控制而實(shí)現(xiàn)故稱數(shù)字鍵控5數(shù)字調(diào)制分類(1)根據(jù)控制載波波形參量不同，分為：振幅鍵控（ASK）用數(shù)字信號(hào)控制載波的振幅。頻率鍵控（FSK）用數(shù)字信號(hào)控制載波的頻率。相位鍵控（PSK）用數(shù)字信號(hào)控制載波的相位。6(2)根據(jù)已調(diào)信號(hào)頻譜結(jié)構(gòu)特點(diǎn)不同，分為：線性調(diào)制(如ASK)非線性調(diào)制（如FSK，PSK）線性調(diào)制中已調(diào)信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)與基帶信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)相同，只不過搬移了一個(gè)頻率位置，無新的頻率成分出現(xiàn)。非線性調(diào)制已調(diào)信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)與基帶信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)不同，有新的頻率

3、成分出現(xiàn)。7§7.2二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理一、二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制信號(hào)的產(chǎn)生1、ASK信號(hào)（振幅鍵控）利用代表數(shù)字信息“0”或“1”的基帶矩形脈沖去控制載波幅度，使載波時(shí)斷時(shí)續(xù)地輸出，又稱為通斷健控（OOK）。設(shè)發(fā)送的二進(jìn)制符號(hào)序列由0、1序列組成8則2ASK信號(hào)可表示為:且相互獨(dú)立。數(shù)字基帶信號(hào)f(t)可表示為：其中9Ts二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)時(shí)間波型f(t)2ASK信號(hào)時(shí)間波形：102ASK信號(hào)的產(chǎn)生原理BPF利用數(shù)字基帶信號(hào)控制載波的頻率來傳輸消息的一種調(diào)制方式。例如：“1”碼用頻率為f1的載波來傳輸“0”碼用頻率為f2的載波來傳輸2、FSK信號(hào)（

4、頻率鍵控）11振蕩器K1倒相器K2振蕩器一種產(chǎn)生方法：產(chǎn)生的FSK信號(hào)相位一般不連續(xù)122FSK信號(hào)可以看成是兩個(gè)不同載波的2ASK信號(hào)的疊加13aak1011001ts(t)ts(t)bcdtefgt2FSK信號(hào)ttt14假設(shè)二進(jìn)制基帶信號(hào)“1”—>f1“0”—>f2則2FSK的時(shí)域表達(dá)式為：153、PSK和DPSK信號(hào)(相位鍵控)利用數(shù)字基帶信號(hào)控制載波相位來傳遞信息絕對(duì)調(diào)相：利用載波初始相位的絕對(duì)值直接表示數(shù)字信號(hào)如：“1”碼用0相位表示；“0”碼用相位表示若用φn表示第n個(gè)符號(hào)的絕對(duì)相位，則有16相對(duì)調(diào)相（差分調(diào)相）：利用相鄰碼元載

5、波相位的相對(duì)變化(相位差)表示數(shù)字信號(hào)如：“1”碼用載波相位變化來表示“0”碼用載波相位不變來表示其中,an與2ASK和2FSK時(shí)的不同，在2PSK調(diào)制中，an應(yīng)選擇雙極性2PSK信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式：17PSK產(chǎn)生原理：極性變換DPSK產(chǎn)生原理：極性變換差分編碼BPF雙極性不歸零18bn＝anbn-1或an＝bnbn-119與2PSK信號(hào)不同，2DPSK波形的同一相位并不對(duì)應(yīng)相同的數(shù)字信息符號(hào)，而前后碼元的相對(duì)相位才唯一確定信息符號(hào)單從波形上看，2DPSK與2PSK是無法分辯的相對(duì)相移本質(zhì)上就是對(duì)差分碼信號(hào)的絕對(duì)相移。2DPSK信號(hào)的表達(dá)式與

6、2PSK的形式應(yīng)完全相同，所不同的只是此時(shí)式中的f(t)表示的是差分碼。即:20二、二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制信號(hào)的解調(diào)1、ASK信號(hào)解調(diào)非相干解調(diào)(包絡(luò)檢波法)包絡(luò)檢波器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ASK非相干解調(diào)(包絡(luò)檢波法)原理框圖212ASK信號(hào)非相干解調(diào)過程的時(shí)間波形22相干解調(diào)(同步檢測法)要求接收機(jī)產(chǎn)生一個(gè)與發(fā)送載波同頻同相的本地載波信號(hào)2ASK相干解調(diào)器原理框圖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cosw0ty(t)23242、FSK信號(hào)解調(diào)非相干解調(diào)法（包絡(luò)

7、檢波法）兩個(gè)BPF帶寬皆為相應(yīng)的2ASK信號(hào)帶寬（中心頻率不同，分別為f1、f2），起分路作用，用以分開兩路2ASK信號(hào)；抽樣判決器起比較器作用，把兩路包絡(luò)信號(hào)同時(shí)送到抽樣判決器進(jìn)行比較，從而判決輸出基帶數(shù)字信號(hào)。一路2FSK視為2路2ASK信號(hào)的合成25FSK非相干解調(diào)的時(shí)域波形26相干解調(diào)LPFBPF1抽樣判決定時(shí)抽樣BPF2LPFw1w2還有鑒頻法、過零檢測法等其它解調(diào)方法273、PSK和DPSK信號(hào)解調(diào)PSK信號(hào)包絡(luò)恒定,所以不能采用包絡(luò)解調(diào)，只能采用相干解調(diào)2PSK信號(hào)的解調(diào)原理圖28不考慮噪聲時(shí)，帶通濾波器輸出可表示為：抽樣判

8、決準(zhǔn)則為：x>0,判為1x<0,判為029DPSK解調(diào)：（1）對(duì)于DPSK信號(hào)，可以先將其看作PSK信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，得到{bn}。然后再進(jìn)行差分譯碼，得到{an}LPFBPF抽樣判