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二進制數(shù)字調制系統(tǒng)基本原理 功率譜密度 通信原理第二十一講 第七章二進制數(shù)字調制系統(tǒng) 二進制數(shù)字調制與解調原理ASK FSK PSK DPSK二進制數(shù)字調制系統(tǒng)的抗噪聲性能分析二進制數(shù)字調制系統(tǒng)的性能比較 二進制數(shù)字調制與解調原理 某些信道不適合于基帶傳輸 只能傳輸調制信號數(shù)字調制的載波為正弦信號 調制信號是數(shù)字 對于二進制信號 稱為鍵控 三種二進制調制2ASK 振幅鍵控 2FSK 頻率鍵控 2PSK 相位鍵控 數(shù)字調制也分為線性調制與非線性調制關于數(shù)字調制系統(tǒng)的兩種分析思路使用數(shù)字信息調制載波 形成數(shù)字調制信號選擇某種波形代替數(shù)字信號 改變其頻域特性 形成數(shù)字 調制 信號 二進制振幅調制2ASK 振幅鍵控是正弦載波的幅度隨數(shù)字基帶信號變化而變化的數(shù)字調制時域表達式g t 是寬為TS的矩形脈沖 an為取值 二進制振幅調制2ASK 2ASK信號的產生乘法器開關通斷 On OffKeying 二進制振幅調制2ASK 2ASK信號的解調相干解調非相干解調 包絡檢波 二進制振幅調制2ASK 2ASK信號的解調 二進制振幅調制2ASK 2ASK信號的功率譜密度基帶信號s t 功率譜密度為 二進制振幅調制2ASK 基帶信號的功率譜密度g t 是矩形波 并假定0 1出現(xiàn)概率為1 2 NRZ碼的功率譜密度 二進制振幅調制2ASK 2ASK信號的功率譜密度PASK由連續(xù)和離散兩部分組成2ASK信號帶寬為基帶波形帶寬的兩倍 等同DSB 2ASK為線性調制 連續(xù)譜 離散譜 二進制振幅調制2ASK 2ASK信號的功率譜密度 二進制頻率調制2FSK 頻率鍵控是正弦載波的頻率隨數(shù)字基帶信號變化而變化的數(shù)字調制時域表達式 二進制頻率調制2FSK 二進制頻率調制2FSK 2FSK的產生 模擬調頻法移頻鍵控法 二進制頻率調制2FSK 2FSK的解調 非相干解調相干解調 二進制頻率調制2FSK 非相干解調示意圖 二進制頻率調制2FSK 2FSK的解調 過零檢測 二進制頻率調制2FSK 2FSK系統(tǒng)的應用 2FSK調制一般用于1200bit s以下CCITT推薦標準 1 0 300bit s980Hz1180Hz600bit s1300Hz1700Hz1200bit s1300Hz2100Hz 二進制頻率調制2FSK 2FSK的功率譜密度 2FSK屬非線性調制 直接導出其頻譜特性困難 近似把2FSK分解成兩個2ASK信號的疊加 相位不連續(xù)分析 相位不連續(xù)時 兩個2ASK頻譜得2FSK頻譜特性 二進制頻率調制2FSK 2FSK的功率譜密度 g t 為矩形波 且0 1的概率為1 2時 二進制頻率調制2FSK 2FSK功率譜密度特點 功率譜密度P2FSK f 由連續(xù)和離散兩部分組成 連續(xù)譜由兩個雙邊譜疊加而成 離散譜出現(xiàn)在兩個載頻位置 如兩個載頻差 f1 f2 fS則連續(xù)譜出現(xiàn)單峰 f1 f2距離加大出現(xiàn)雙峰 2FSK信號帶寬約為 f f1 f2 2fS 二進制頻率調制2FSK 相位不連續(xù)2FSK功率譜密度 二進制相位調制2PSK 相位調制是正弦載波的相位隨數(shù)字基帶信號變化而變化的數(shù)字調制時域表達式與ASK不同 2PSK的an取值為 1 1表示相位為0 或p 二進制相位調制2PSK 如果g t 為脈沖寬度為Ts 幅度為1的脈沖 2PSK可表示為 當發(fā)送二進制符號1時 已調信號e2PSK t 取0 相位 發(fā)送二進制符號0時 e2PSK t 取180 相位 若用 n表示第n個符號的絕對相位 n 0 發(fā)送符號1 180 發(fā)送符號0 二進制相位調制2PSK 2PSK信號的產生 二進制相位調制2PSK 2PSK信號的解調 二進制相位調制2PSK 2PSK信號的解調 二進制相位調制2PSK 2PSK信號的解調的主要問題當恢復的相干載波產生180 倒相時 解調出的數(shù)字基帶信號將與發(fā)送的數(shù)字基帶信號正好是相反 解調器輸出數(shù)字基帶信號全部出錯這種現(xiàn)象通常稱為 倒 現(xiàn)象 由于在2PSK信號的載波恢復過程中存在著180 的相位模糊 所以2PSK信號的相干解調存在隨機的 倒 現(xiàn)象 從而使得2PSK方式在實際中很少采用 相位模糊問題是絕對相位調制的主要問題 二進制差分相位調制2DPSK 2DPSK方式是用前后相鄰碼元的載波相對相位變化來表示數(shù)字信息 數(shù)字信息 1 或反之 0 數(shù)字信息 0 或反之編碼實例數(shù)字信息 00111001012PSK 0 為0相 00 00 0 2DPSK 0 為 0 000 0 00 2DPSK 0 為 0 000 0分析表明 2DPSK的抗白噪聲能力比2PSK差 二進制差分相位調制2DPSK CCITT建議使用的相為分 A方式和B方式 A方式的基準相位為 0 B方式的基準相位為 2 二進制差分相位調制2DPSK 絕對碼與相對碼之間的轉換 二進制差分相位調制2DPSK 2DPSK的產生與解調碼型變換 消除相位模糊度 絕對碼 變換 相對碼 PSK調制 二進制差分相位調制2DPSK 2DPSK的產生與解調 2PSK與2DPSK的功率譜密度 2PSK的功率譜密度基帶信號功率譜密度對于2PSK 假定0 1的概率為1 2 2PSK與2DPSK的功率譜密度 2PSK的功率譜密度調制后的功率譜密度 二進制差分相位調制2DPSK 二相絕對移相信號的功率譜密度 同樣有連續(xù)和離散二部分組成 當?shù)雀懦霈F(xiàn)且P 1 2時 無離散譜連續(xù)譜部分2PSK與2ASK基本相同 僅差一常因子 帶寬也相同2DPSK與2PSK功率譜相同 小結 ASKFSKPSKDPSK 關于數(shù)字調制問題 在數(shù)字信息經過信道傳輸?shù)倪^程中 調制器是接口器件 它將數(shù)字信息映射成與信道特性相匹配的模擬波形 映射一般是這樣進行的 先從信息序列 an 中一次提取k log2M個二進制數(shù)字波形分組 再從M 2k個確定的有限能量波形中選擇其中之一送往信道傳輸 調制器將二進制數(shù)字序列映射成為一組信號波形 這些波形的差別在于幅度 相位 頻率或兩個或多個信號參數(shù)的組合 關于數(shù)字調制問題 關于信號空間的概念 關于正交 在某區(qū)間上 a b 上的一組信號 兩個一般的復信號x1 t x2 t 如果它們的內積為0 則兩個信號是正交的信