第五章通信原理

現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理yyh0128@授課教師：楊怡懷第六章數(shù)字信號(hào)的載波傳輸5.1二進(jìn)制數(shù)字幅度調(diào)制5.2二進(jìn)制數(shù)字頻帶調(diào)制5.3二進(jìn)制數(shù)字相位調(diào)制5.4二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的性能比較

第五章數(shù)字信號(hào)的頻帶傳輸引言

5.1二進(jìn)制數(shù)字幅度調(diào)制5.1.1 一般原理與實(shí)現(xiàn)方法2ASK信號(hào)時(shí)間波形2ASK信號(hào)的產(chǎn)生（a）模擬調(diào)制法（b）鍵控法圖5-42ASK信號(hào)的功率譜2ASK信號(hào)的功率譜如圖5-4所示，圖5-4（a）是調(diào)制信號(hào)的功率譜，圖5-4（b）是已調(diào)信號(hào)的功率譜。5.1.22ASK系統(tǒng)的抗噪聲性能2ASK非相干解調(diào)模型2ASK相干解調(diào)1、相干解調(diào)性能分析2、非相干解調(diào)（包絡(luò)檢波）性能分析5.22二進(jìn)制頻移鍵控（2FSK）

5.2二進(jìn)制數(shù)字頻率調(diào)制2、2FSK信號(hào)的產(chǎn)生通常2FSK信號(hào)可以由兩種電路實(shí)現(xiàn)。2FSK信號(hào)的產(chǎn)生（a）模擬調(diào)頻法（b）鍵控法3、2FSK信號(hào)的功率譜及帶寬2FSK信號(hào)的功率譜連續(xù)譜：由基帶信號(hào)波形g(t)確定離散譜：由載波分量確定若載頻之差大于fb，則連續(xù)譜將出現(xiàn)雙峰若兩個(gè)載波頻差較小，比如小于fb，則連續(xù)譜在fc處出現(xiàn)單峰2FSK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5-9和圖5-10所示，其原理和2ASK解調(diào)時(shí)相同，只是這里使用兩套電路。圖5-92FSK包絡(luò)檢波方框圖圖5-102FSK相干解調(diào)方框圖2FSK另外一種常用而簡(jiǎn)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(diǎn)時(shí)間波形如圖5-11（a）和（b）所示。其基本原理是：二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)的過零點(diǎn)數(shù)隨載波頻率不同而異，通過檢測(cè)過零點(diǎn)數(shù)從而得到頻率的變化。在圖5-11中，輸入信號(hào)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(hào)對(duì)應(yīng)的數(shù)字基帶信號(hào)。圖5-112FSK信號(hào)的過零檢測(cè)法5.22FSK的抗噪聲性能5.1.32ASK系統(tǒng)的抗噪聲性能1、相干解調(diào)性能2、非相干解調(diào)性能課前復(fù)習(xí)2ASK2FSK2PSK5.3 二進(jìn)制數(shù)字相位調(diào)制相移調(diào)制又稱相移鍵控（PSK）是利用載波相位的變化來(lái)傳遞數(shù)字信息，通常可以分為絕對(duì)相移鍵控（2PSK）和相對(duì)相移鍵控（2DPSK）兩種方式，下面分別討論。1、二進(jìn)制絕對(duì)相移鍵控（2PSK）用載波相位直接表示數(shù)據(jù)信號(hào)的調(diào)制方式，即用已調(diào)波與載波同相表示數(shù)字信號(hào)0，反相表示1，或反之。ΦPSK(t)

=

Acosw0t1“0”

Acos(w0t+π)0“π”單個(gè)碼元時(shí)，an=-11-p1p對(duì)于整個(gè)序列，01載波2PSK

01001圖5-182PSK的實(shí)現(xiàn)方式2PSK信號(hào)的實(shí)現(xiàn)方法2PSK信號(hào)的頻譜特性2PSK信號(hào)是一個(gè)特殊的2ASK信號(hào)。2ASK單極性信號(hào)2PSK雙極性信號(hào)2ASK信號(hào)的功率譜：2PSK信號(hào)的功率譜：結(jié)論：兩種信號(hào)帶寬相同5-20（a）原理框圖2PSK信號(hào)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(diǎn)波形分別如圖5-20（a）和（b）所示。圖5-20（b）各點(diǎn)波形

PSK方式利用載波的絕對(duì)相位表示信號(hào)，如本地載波與發(fā)端載波有相位偏差，就易造成錯(cuò)誤判斷，這種現(xiàn)象就叫做相位模糊現(xiàn)象。

特別是當(dāng)二者相差π，就會(huì)將1判成0，0判成1，這是反相工作情況，亦稱為倒“π”現(xiàn)象。

改進(jìn)方案是用2DPSK調(diào)制。PSK也可用矢量表示:10參考相位參考相位：未調(diào)載波DPSK=1(Δφ=π)0(Δφ=0)

DPSK=1(Δφ=0)0(Δφ=π)A方式B方式相對(duì)相移是利用載波的相對(duì)相位表示數(shù)字信號(hào)的相移方式，所謂相對(duì)相位是指本碼元初相與前一碼元末相的相位差。2、二進(jìn)制相對(duì)移相鍵控（2DPSK）載波2DPSK

10110參考(初始)也可用矢量表示：10

0

?參考相位△參考相位為前一碼元末相

101102DPSK信號(hào)的實(shí)現(xiàn)方法圖5-282DPSK的相干解調(diào)圖5-312DPSK的差分相干解調(diào)5.4二進(jìn)制數(shù)字調(diào)系統(tǒng)的性能比較tSASK(t)s(t)t1

0110SFSK(t)

tSPSK(t)

t表5-1二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)誤碼率

與二進(jìn)制比較，同樣碼元速率時(shí)，多進(jìn)制方式可傳輸更多的信息。同樣信息速率時(shí)，則可降低碼元速率，加大碼元寬度，增加碼元能量，提高可靠性。5-5多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)由多進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)調(diào)制載波，將得到相應(yīng)的MASK、MFSK、MPSK信號(hào)。

MASK調(diào)制又稱為M電平調(diào)制，它是用具有多個(gè)電平的數(shù)字基帶信號(hào)對(duì)載波進(jìn)行的振幅調(diào)制，已調(diào)信號(hào)一般表示為5-5-1MASK系統(tǒng)多電平調(diào)幅

MASK信號(hào)與2ASK信號(hào)的產(chǎn)生方法相同，只要把數(shù)字基帶信號(hào)由二電平變?yōu)镸電平。MASK信號(hào)可采用相干或非相干方式解調(diào)。BMASK=B2ASK=2fs

MASK信號(hào)可看成是M個(gè)振幅不同、載頻相同、時(shí)間上互不相容的2ASK信號(hào)的疊加，因此MASK信號(hào)的功率譜是M個(gè)2ASK信號(hào)功率譜之和。疊加后的MASK信號(hào)的功率譜將與每一個(gè)2ASK信號(hào)功率譜具有相同的帶寬。fфMASK(f)0

f0-f0Ts/16tфASK(t)ttte3(t)e2(t)e1(t)0000te0(t)

由于M電平信號(hào)的每個(gè)符號(hào)可傳輸log2M比特信息，因此符號(hào)速率降為信息傳輸速率的1/log2M倍，是一種高效率的傳輸方式。

MFSK調(diào)制利用多個(gè)頻率的正弦波代表不同的信息，在某一個(gè)符號(hào)時(shí)間間隔內(nèi)只發(fā)送某個(gè)頻率的正弦波。5-5-2MFSK系統(tǒng)多頻制-A4FSK信號(hào)的波形Ts00011011f1f4f2f3A

MFSK信號(hào)可看作是M個(gè)振幅相同、載頻不同、時(shí)間上互不相容的2ASK信號(hào)的疊加，因此其帶寬為

WMFSK=H-L+2SH為最高載頻，L為最低載頻，S為符號(hào)傳輸速率。

MFSK系統(tǒng)占據(jù)的頻帶較寬，故頻帶利用率低，適用于數(shù)字基帶信號(hào)速率不高的傳輸系統(tǒng)中，以使頻帶不至于過寬。5-5-3MPSK系統(tǒng)

MPSK調(diào)制是利用載波的多個(gè)相位來(lái)代表多進(jìn)制符號(hào)或二進(jìn)制信息碼組，即一個(gè)相位對(duì)應(yīng)于一個(gè)多進(jìn)制符號(hào)或二進(jìn)制碼組。利用多個(gè)相位狀態(tài)代表各信息碼元

θi=i*2π/Mi=0,1,2,…M-1

MPSK信號(hào)可看成為兩個(gè)正交載波的多電平調(diào)制之和，其中第一項(xiàng)稱為同相分量，第二項(xiàng)稱為正交分量。所以：相位配置:360度內(nèi)等間隔：