第6章數(shù)字信號的載波傳輸

1、通信原理課件通信原理課件 第六章第六章 數(shù)字信號的載波傳輸數(shù)字信號的載波傳輸 6.1 6.1 引言引言 6.2 6.2 二進制數(shù)字調(diào)制原理二進制數(shù)字調(diào)制原理 6.3 6.3 二進制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能二進制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能 6.4 6.4 多進制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)多進制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng) 通信原理課件通信原理課件 6.1 引言引言 通信原理課件通信原理課件 通信原理課件通信原理課件 6.2二進制數(shù)字調(diào)制原理二進制數(shù)字調(diào)制原理 通信原理課件通信原理課件 6.2.1二進制幅移鍵控（二進制幅移鍵控（2ASK） 通信原理課件通信原理課件 圖圖6-1 2ASK信號時間波形信號時間波形 通信原理課件通信原

2、理課件 圖圖6-2 2ASK信號的產(chǎn)生信號的產(chǎn)生 （a）模擬調(diào)制法 （b）鍵控法 通信原理課件通信原理課件 通信原理課件通信原理課件 圖圖6-3 2ASK信號的功率譜信號的功率譜 2ASK信號的功率譜如圖信號的功率譜如圖6-3所示，圖所示，圖6-3（a）是調(diào)制）是調(diào)制 信號的功率譜，圖信號的功率譜，圖6-3（b）是已調(diào)信號的功率譜。）是已調(diào)信號的功率譜。 通信原理課件通信原理課件 通信原理課件通信原理課件 4、2ASK信號的解調(diào)信號的解調(diào) 2ASK信號的解調(diào)可以采用非相干解調(diào)信號的解調(diào)可以采用非相干解調(diào) （包絡(luò)檢波）和相干解調(diào)兩種方式來實現(xiàn)。（包絡(luò)檢波）和相干解調(diào)兩種方式來實現(xiàn)。 如圖如圖6-

3、4和圖和圖6-5所示。所示。 圖圖6-4 （a）原理框圖）原理框圖 通信原理課件通信原理課件 圖圖6-4 （b）各點波形圖）各點波形圖 通信原理課件通信原理課件 6-5（a）原理框圖）原理框圖 通信原理課件通信原理課件 圖圖6-5 （b）各點波形圖）各點波形圖 通信原理課件通信原理課件 6.2.2 二進制頻移鍵控（二進制頻移鍵控（2FSK） 通信原理課件通信原理課件 通信原理課件通信原理課件 2、2FSK信號的產(chǎn)生信號的產(chǎn)生 通常通常2FSK信號可以由兩種電路實現(xiàn)。信號可以由兩種電路實現(xiàn)。 圖圖6-7 2FSK信號的產(chǎn)生信號的產(chǎn)生 （a）模擬調(diào)頻法 （b）鍵控法 通信原理課件通信原理課件 3、

4、2FSK信號的功率譜及帶寬信號的功率譜及帶寬 通信原理課件通信原理課件 圖圖6-8 2FSK信號的功率譜信號的功率譜 通信原理課件通信原理課件 通信原理課件通信原理課件 4、2FSK信號的解調(diào)信號的解調(diào) 2FSK的解調(diào)也可以分為非相干（包絡(luò)檢的解調(diào)也可以分為非相干（包絡(luò)檢 波）和相干解調(diào)，分別如圖波）和相干解調(diào)，分別如圖6-9和圖和圖6-10 所示，其原理和所示，其原理和2ASK解調(diào)時相同，只是這解調(diào)時相同，只是這 里使用兩套電路。里使用兩套電路。 通信原理課件通信原理課件 圖圖6-9 2FSK包絡(luò)檢波方框圖包絡(luò)檢波方框圖 通信原理課件通信原理課件 圖圖6-10 2FSK相干解調(diào)方框圖相干解調(diào)

5、方框圖 通信原理課件通信原理課件 2FSK另外一種常用而簡便的解調(diào)方法是過零另外一種常用而簡便的解調(diào)方法是過零 檢波解調(diào)法，其解調(diào)原理框圖及各點時間波形如檢波解調(diào)法，其解調(diào)原理框圖及各點時間波形如 圖圖6-11（a）和（）和（b）所示。其基本原理是：二）所示。其基本原理是：二 進制移頻鍵控信號的過零點數(shù)隨載波頻率不同而進制移頻鍵控信號的過零點數(shù)隨載波頻率不同而 異，通過檢測過零點數(shù)從而得到頻率的變化。在異，通過檢測過零點數(shù)從而得到頻率的變化。在 圖圖6-11中，輸入信號經(jīng)過限幅后產(chǎn)生矩形波，經(jīng)中，輸入信號經(jīng)過限幅后產(chǎn)生矩形波，經(jīng) 微分、整流、脈沖波形成形后得到與頻率變化相微分、整流、脈沖波形成

6、形后得到與頻率變化相 關(guān)的矩形脈沖波，再經(jīng)低通濾波器濾除高次諧波，關(guān)的矩形脈沖波，再經(jīng)低通濾波器濾除高次諧波， 便恢復(fù)出與原數(shù)字信號對應(yīng)的數(shù)字基帶信號。便恢復(fù)出與原數(shù)字信號對應(yīng)的數(shù)字基帶信號。 通信原理課件通信原理課件 圖圖6-11 2FSK信號的過零檢測法信號的過零檢測法 a b c d e a b c d e f 通信原理課件通信原理課件 6.2.3二進制相移鍵控（二進制相移鍵控（2PSK）和）和 二進制差分移相鍵控（二進制差分移相鍵控（2DPSK） 相移鍵控是利用載波相位的變化來傳遞相移鍵控是利用載波相位的變化來傳遞 數(shù)字信息，通?？梢苑譃榻^對相移鍵控數(shù)字信息，通?？梢苑譃榻^對相移鍵控

7、（2PSK）和相對相移鍵控（）和相對相移鍵控（2DPSK）兩）兩 種方式，下面分別討論。種方式，下面分別討論。 通信原理課件通信原理課件 1、二進制絕對相移鍵控（、二進制絕對相移鍵控（2PSK） 通信原理課件通信原理課件 通信原理課件通信原理課件 圖圖6-12 2PSK波形波形 2PSK信號的典型時間波形如圖信號的典型時間波形如圖6-12所示，圖所示，圖 中所有數(shù)字信號中所有數(shù)字信號“1”碼對應(yīng)載波信號的相位，而碼對應(yīng)載波信號的相位，而 “0”碼對應(yīng)載波信號的碼對應(yīng)載波信號的0相位（也可以反之）。相位（也可以反之）。 通信原理課件通信原理課件 圖圖6-13 2PSK的實現(xiàn)方式的實現(xiàn)方式 2PS

8、K信號可以采用兩種方法實現(xiàn)。一種是如圖信號可以采用兩種方法實現(xiàn)。一種是如圖6-13 （a）所示的模擬調(diào)制法，二進制數(shù)字序列經(jīng)碼型變換，）所示的模擬調(diào)制法，二進制數(shù)字序列經(jīng)碼型變換， 由單極性碼形成幅度為的雙極性不歸零碼，與載波相乘而由單極性碼形成幅度為的雙極性不歸零碼，與載波相乘而 產(chǎn)生產(chǎn)生2PSK信號。另一種是如圖信號。另一種是如圖6-13（b）所示的鍵控法。）所示的鍵控法。 通信原理課件通信原理課件 通信原理課件通信原理課件 通信原理課件通信原理課件 6-14（a）原理框圖）原理框圖 2PSK信號的解調(diào)一般采用相干解調(diào)。信號的解調(diào)一般采用相干解調(diào)。 2PSK相干解調(diào)原理框圖和各點波形分別如

9、相干解調(diào)原理框圖和各點波形分別如 圖圖6-14（a）和（）和（b）所示。）所示。 通信原理課件通信原理課件 圖圖6-14 （b）各點波形）各點波形 通信原理課件通信原理課件 2、二進制相對移相鍵控（、二進制相對移相鍵控（2DPSK） 通信原理課件通信原理課件 通信原理課件通信原理課件 圖圖6-15 2DPSK的波形的波形 通信原理課件通信原理課件 通信原理課件通信原理課件 通信原理課件通信原理課件 圖圖6-17 2DPSK的相干解調(diào)的相干解調(diào) 通信原理課件通信原理課件 通信原理課件通信原理課件 圖圖6-18 2DPSK的差分相干解調(diào)的差分相干解調(diào) 通信原理課件通信原理課件 通信原理課件通信原理

10、課件 通信原理課件通信原理課件 通信原理課件通信原理課件 6.3 二進制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能二進制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能 通信原理課件通信原理課件 6.3.12ASK的抗噪聲性能的抗噪聲性能 通信原理課件通信原理課件 圖圖6-19 2ASK相干解調(diào)和非相干解調(diào)模型相干解調(diào)和非相干解調(diào)模型 通信原理課件通信原理課件 通信原理課件通信原理課件 通信原理課件通信原理課件 1、相干解調(diào)性能分析、相干解調(diào)性能分析 通信原理課件通信原理課件 通信原理課件通信原理課件 通信原理課件通信原理課件 通信原理課件通信原理課件 通信原理課件通信原理課件 通信原理課件通信原理課件 通信原理課件通信原理課件 2、

11、非相干解調(diào)（包絡(luò)檢波）性能分析、非相干解調(diào)（包絡(luò)檢波）性能分析 通信原理課件通信原理課件 通信原理課件通信原理課件 通信原理課件通信原理課件 通信原理課件通信原理課件 通信原理課件通信原理課件 通信原理課件通信原理課件 通信原理課件通信原理課件 例例6.3.1 通信原理課件通信原理課件 通信原理課件通信原理課件 6.3.2 2FSK的抗噪聲性能的抗噪聲性能 通信原理課件通信原理課件 通信原理課件通信原理課件 1、相干解調(diào)性能、相干解調(diào)性能 2、非相干解調(diào)性能、非相干解調(diào)性能 通信原理課件通信原理課件 例例6.3.2 通信原理課件通信原理課件 通信原理課件通信原理課件 通信原理課件通信原理課件

12、6.3.32PSK和和2DPSK的抗噪聲性能的抗噪聲性能 通信原理課件通信原理課件 通信原理課件通信原理課件 通信原理課件通信原理課件 通信原理課件通信原理課件 3、2DPSK的相干解調(diào)性能分析的相干解調(diào)性能分析 通信原理課件通信原理課件 6.3.4 二進制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的性能比較二進制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的性能比較 通信原理課件通信原理課件 表表6.3-1 二進制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的誤碼率二進制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的誤碼率 通信原理課件通信原理課件 圖圖6-22 通信原理課件通信原理課件 3、對信道特性變化的敏感性、對信道特性變化的敏感性 通信原理課件通信原理課件 4、設(shè)備復(fù)雜度、設(shè)備復(fù)雜度 通信原理課件通信原理課

13、件 6.4 多進制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)多進制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng) 通信原理課件通信原理課件 6.4.1 多進制幅移鍵控（多進制幅移鍵控（MASK） 通信原理課件通信原理課件 圖圖6-23 MASK的調(diào)制波形的調(diào)制波形 通信原理課件通信原理課件 通信原理課件通信原理課件 2、MASK系統(tǒng)的抗噪聲性能系統(tǒng)的抗噪聲性能 通信原理課件通信原理課件 圖圖6-24 MASK系統(tǒng)的性能曲線系統(tǒng)的性能曲線 通信原理課件通信原理課件 6.4.2 多進制頻移鍵控（多進制頻移鍵控（MFSK） 通信原理課件通信原理課件 圖圖6-25 多進制頻移鍵控系統(tǒng)框圖多進制頻移鍵控系統(tǒng)框圖 通信原理課件通信原理課件 通信原理課件通信原理課件 圖

14、圖6-26 MFSK系統(tǒng)的性能曲線系統(tǒng)的性能曲線 通信原理課件通信原理課件 通信原理課件通信原理課件 6.4.3 多進制相移鍵控多進制相移鍵控 通信原理課件通信原理課件 1、多進制絕對移相（、多進制絕對移相（MPSK） 通信原理課件通信原理課件 通信原理課件通信原理課件 通信原理課件通信原理課件 圖圖6-27 多進制的兩種矢量圖多進制的兩種矢量圖 通信原理課件通信原理課件 四相相移鍵控四相相移鍵控4PSK(QPSK) 通信原理課件通信原理課件 通信原理課件通信原理課件 圖圖6-28 調(diào)相法產(chǎn)生調(diào)相法產(chǎn)生B方式方式4PSK信號信號 4PSK的產(chǎn)生方法可采用調(diào)相法和相位選擇法。的產(chǎn)生方法可采用調(diào)相

15、法和相位選擇法。 圖圖6-28所示為調(diào)相法產(chǎn)生所示為調(diào)相法產(chǎn)生B方式方式4PSK信號的原信號的原 理框圖。理框圖。 通信原理課件通信原理課件 通信原理課件通信原理課件 圖圖6-29 相位選擇法產(chǎn)生相位選擇法產(chǎn)生4PSK信號信號 通信原理課件通信原理課件 通信原理課件通信原理課件 圖圖6-30 B方式方式4PSK信號相干解調(diào)原理框圖信號相干解調(diào)原理框圖 通信原理課件通信原理課件 通信原理課件通信原理課件 2、多進制的相對移相、多進制的相對移相(MDPSK) 以四進制相對相移信號以四進制相對相移信號4DPSK為例進行討論。為例進行討論。 通信原理課件通信原理課件 例例6.4.1 通信原理課件通信原理課件 圖圖6-31 4PSK、4DPSK信號的調(diào)制波形信號的調(diào)制波形 通信原理課件通信原理課件 通信原理課件通信原理課件 圖圖6-32 A方式方式4DPSK信號產(chǎn)生原理框圖信號產(chǎn)生原理框圖 通信原理課件通信原理課件 通信原理課件通信原理課件 圖圖6-33