數(shù)字信號的載波傳輸

1、第四節(jié) 數(shù)字信號的載波傳輸 基帶數(shù)字信號可以在傳輸距離不遠的情況下直接傳送，但如果要遠距離傳輸時，特別是在無線或光纖信道上傳輸時，則必須經過調制將信號頻譜搬移到高頻處才能在信道中傳輸。為了使數(shù)字信號在有限帶寬的高頻信道中傳輸，必須對數(shù)字信號進行載波調制。三種基本的調制方式:振幅鍵控、頻移鍵控和相移鍵控ASK調制n一、ASK簡介n幅移鍵控中，載波幅度是隨著調制信號而變化的。其最簡單的形式是載波在二進制調制信號控制下通斷，這種方式稱作通-斷鍵控(OOK) 。n二、實驗原理n調制方法：用相乘器實現(xiàn)調制器。調制類型：2ASK,MASK。解調方法：相干法、非相干法。三、實驗仿真電路圖（）2ASK信號產生

2、原理圖(）用SystemView實現(xiàn)的2ASK信號產生的仿真電路圖及波形 (a) 調幅法 (b)開關鍵控法FSK調制n一、FSK 簡介nFSK是信息傳輸中使用得較早的一種調制方式,它的主要優(yōu)點是: 實現(xiàn)起來較容易,抗噪聲與抗衰減的性能較好。在中低速數(shù)據(jù)傳輸中得到了廣泛的應用。n二、實驗原理n所謂FSK就是用數(shù)字信號去調制載波的頻率。n可以有直接調頻法和鍵控法n實現(xiàn)方法:n直接調頻法利用一個矩形脈沖序列對一個載波進行調頻而獲得。這正是頻率鍵控通信方式早期采用的實現(xiàn)方法，也是利用模擬調頻法實現(xiàn)數(shù)字調頻的萬法。n鍵控法利用受矩形脈沖序列控制的開關電路對兩個不同的獨立頻率源進行選通。三、實驗仿真電路圖

3、（）2FSK信號產生原理圖(）用SystemView實現(xiàn)的2FSK信號產生的仿真電路圖及波形n一般說來，鍵控法得到的兩個鍵控頻率的相位是與二進制數(shù)據(jù)序列無關的，反映在輸出波形上，表現(xiàn)出f1與f2的相位是不連續(xù)的n而用模擬調頻法時，f1與f2的相位是連續(xù)的調頻法輸出的2FSK調制波形圖n (a)模擬調頻法2FSK的輸出波形圖鍵控法輸出的2FSK調制波形圖n (b)鍵控法2FSK的輸出波形FSK 信號的功率譜n四、2FSK鍵控信號的解調方法n二進制FSK信號的常用解調方法可采用非相干檢測法和相干檢測法n此外，2FSK信號還有其他解調方法，比如鑒頻法、過零檢測法及差分檢波法等。n這里對相干解調法舉例

4、n 相干解調法n 相干解調二進制移相鍵控 (2PSK) 二進制移相鍵控(2PSK)方式是載波相位按基帶脈沖序列的規(guī)律而改變的一種數(shù)字調制方式，就是根據(jù)數(shù)字基帶信號的兩個電平(或符號)，使載波相位在兩個不同的數(shù)值之間切換的一種相位調制方法。當兩個載波相位相差180度時，此時稱為反向鍵控(PSK)，也稱為絕對相移方式。絕對相移方式缺點當采用絕對相移方式時，由于發(fā)送端是以某一個相位作基準的，因而在接收端也必須有這樣一個固定基準相位作參考，如果這個參考相位出現(xiàn)變化(0相位變相位，或相位變0相位)，則恢復的數(shù)字信息就會出現(xiàn)0變?yōu)?，或1變?yōu)?的現(xiàn)象，從而造成錯誤的恢復。這種現(xiàn)象稱為2PSK方式的倒現(xiàn)象。

5、在實際中一般不采用2PSK方式，而采用一種所謂的相對 (差分)移相(2DPSK)方式。二進制差分相位鍵控(2DPSK) 2DPSK方式利用前、后相鄰碼元的相對載波相位值去表示數(shù)字信息，即用前、后兩個碼元之間的相差來表示碼元的值0和1。例如，假設相差值表示符號1，相差值0表示符號0 這說明，解調2DPSK信號時，并不依賴于某一固定的載波相位參考值;只要前、后碼元的相對相位關系不破壞，那么只要鑒別這個相差關系就可正確恢復數(shù)字信息，這就避免了2PSK中的倒現(xiàn)象發(fā)生。單純從波形上觀察，2DPSK與2PSK是無法分辨的。一方面，只有已知移相鍵控方式是絕對的還是相對的，才能正確解調原信息另一方面，相對移相

6、信號可以看作是把數(shù)字信息序列 (絕對碼)變換成相對碼，然后再根據(jù)相對碼進行絕對移相而形成。2PSK和2DPSK調制的仿真電路圖 多進制數(shù)字調制系統(tǒng)特點:(1)在相同的信道碼元傳輸速率下，多進制系統(tǒng)的信息傳輸速率顯然比二進制系統(tǒng)的要高 這是由于M進制數(shù)字調制中，每個符號可以攜帶2 M比特信息，因此，當信道頻帶受限時，可以使信息傳輸率 (比特率)增加，提高了頻帶利用率。(2)在相同的信息速率(比特率)下，由于多進制方式的信道傳輸速率可以比二進制的低，因而多進制信號碼元的持續(xù)時間要比二進制的寬。顯然，加寬碼元寬度，就會增加信號碼元的能量M進制數(shù)字振幅調制(MASK) M進制數(shù)字振幅調制又稱M電平調制。M電平調制方式是一種高效率的傳輸方式，其根本原因是: 其一，因為它可以比二進制系統(tǒng)有高得多的信息傳輸速率; 其二，在相同的信道傳輸速率下，M電平調制信號的帶寬與二電平的相同。 現(xiàn)在我們利用SystemView系統(tǒng)仿真來驗證，在相同信道傳輸速率下M電平調制與二電平調制具有相同的信號帶寬，即在符號速率相同的情況下，兩者具有相同的功率譜。2ASK與MASK調制性能比較仿真電路圖OOK(左)與MASK(右)信號的功率譜nMASK的解調同2ASK的一樣，既可以