通信課件一二

第6章數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)6.1二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制于解調(diào)原理理6.2二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能6.3二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的性能比較6.4多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)6.1二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制與解調(diào)原理6.1.1二進(jìn)制振幅鍵控（2ASK）振幅鍵控是正弦載波的幅度隨數(shù)字基帶信號而變化的數(shù)字調(diào)制。當(dāng)數(shù)字基帶信號為二進(jìn)制時，則為二進(jìn)制振幅鍵控。設(shè)發(fā)送的二進(jìn)制符號序列由0、1序列組成，發(fā)送0符號的概率為P，發(fā)送1符號的概率為1-P，且相互獨(dú)立。該二進(jìn)制符號序列可表示為

則二進(jìn)制振幅鍵控信號可表示為二進(jìn)制振幅鍵控信號時間波型如圖6-2所示。由圖6-2可以看出，2ASK信號的時間波形e2ASK(t)隨二進(jìn)制基帶信號s(t)通斷變化，所以又稱為通斷鍵控信號（OOK信號）。二進(jìn)制振幅鍵控信號的產(chǎn)生方法如圖6-3所示，圖(a)是采用模擬相乘的方法實(shí)現(xiàn)，圖(b)是采用數(shù)字鍵控的方法實(shí)現(xiàn)。由圖6-2可以看出，2ASK信號與模擬調(diào)制中的AM信號類似。所以，對2ASK信號也能夠采用非相干解調(diào)(包絡(luò)檢波法)和相干解調(diào)(同步檢測法)，其相應(yīng)原理方框圖如圖6-24所示。2ASK信號非相干解調(diào)過程的時間波形如圖6-5所示。

圖6-3二進(jìn)制振幅鍵控信號調(diào)制器原理框圖圖6–4二進(jìn)制振幅鍵控信號解調(diào)器原理框圖66.1.2二進(jìn)制移頻鍵控（2FSK）

在二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制中，若正弦載波的頻率隨二進(jìn)制基帶信號在f1和f2兩個頻率點(diǎn)間變化，則產(chǎn)生二進(jìn)制移頻鍵控信號（2FSK信號）。二進(jìn)制移頻鍵控信號的時間波形如圖6-6所示，圖中波形g可分解為波形e和波形f，即二進(jìn)制移頻鍵控信號可以看成是兩個不同載波的二進(jìn)制振幅鍵控信號的疊加。若二進(jìn)制基帶信號的1符號對應(yīng)于載波頻率f1，0符號對應(yīng)于載波頻率f2，則二進(jìn)制移頻鍵控信號的時域表達(dá)式為6由圖6-6可看出，，bn是an的反碼，即若an=1，則bn=0，若an=0，則bn=1。φn和θn分別代表第n個信號碼元的初初始相位。在二二進(jìn)制移頻鍵控控信號中，φn和θn不攜帶帶信息息，通通?？煽闪瞀課和θn為零.二進(jìn)制制移頻頻鍵控控信號號的產(chǎn)產(chǎn)生，，可以以采用用模擬擬調(diào)頻頻電路路來實(shí)實(shí)現(xiàn)，，也可可以采采用數(shù)數(shù)字鍵鍵控的的方法法來實(shí)實(shí)現(xiàn)。。圖圖6-7是是數(shù)字字鍵控控法實(shí)實(shí)現(xiàn)二二進(jìn)制制移頻頻鍵控控信號號的原原理圖圖,圖圖中中兩個個振蕩蕩器的的輸出出載波波受輸輸入二進(jìn)制移頻鍵控信號的解調(diào)方法很多，有模擬鑒頻法和數(shù)字檢測法，有非相干解調(diào)方法也有相干解調(diào)方法。采用非相干解調(diào)和相干解調(diào)兩種方法的原理圖如圖6-8所示。其解調(diào)原理是將二進(jìn)制移頻鍵控信號分解為上下兩路二進(jìn)制振幅鍵控信號，分別進(jìn)行解調(diào)，通過對上下兩路的抽樣值進(jìn)行比較最終判決出輸出信號。非相干解調(diào)過程的時間波形如圖6-9所示。6圖6-92FSK非相干干解調(diào)調(diào)過程程的時時間波波形過零檢檢測法法解調(diào)調(diào)器的的原理理圖和和各點(diǎn)圖6––10過過零檢檢測法法原理理圖和和各點(diǎn)點(diǎn)時間間波形形6.1.3二進(jìn)進(jìn)制移移相鍵鍵控（（2PSK）在二進(jìn)進(jìn)制數(shù)數(shù)字調(diào)調(diào)制中中，當(dāng)當(dāng)正弦弦載波波的相相位隨隨二進(jìn)進(jìn)制數(shù)數(shù)字基基帶信信號離離散變變化時時，則則產(chǎn)生生二進(jìn)進(jìn)制移移相鍵鍵控(2PSK)信號由上式可可看出出，當(dāng)當(dāng)發(fā)送送二進(jìn)進(jìn)制符符號1時，，已調(diào)調(diào)信號號e2PSK(t)取0°°相位位，發(fā)發(fā)送二二進(jìn)制制符號號0時時，e2PSK(t)取180°°相位位。若若用φn表示第第n個符號號的絕絕對相相位，，則有有這種以以載波波的不不同相相位直直接表表示相相應(yīng)二二進(jìn)制制數(shù)字字信號號的調(diào)調(diào)制方方式，，稱為為二進(jìn)進(jìn)制絕絕對移移相方方式。二二進(jìn)制制移相相鍵控控信號號的典典型時時間波波形如圖6–11二二進(jìn)進(jìn)制移移相鍵鍵控信信號的的時間間波形形二進(jìn)制制移相相鍵控控信號號的調(diào)調(diào)制原原理圖圖如圖圖6-12所所示示。其其中中圖(a)是采用用模擬擬調(diào)制制的方法產(chǎn)產(chǎn)生2PSK信號，，圖(b)是采用用數(shù)字字鍵控控的方方法產(chǎn)產(chǎn)生2PSK信號。。2PSK信號的的解調(diào)調(diào)通常常都是是采用用相干干解調(diào)調(diào)，解解調(diào)調(diào)器原原理圖圖如圖圖6-13所所示示。在在相干干解調(diào)調(diào)過程程中需需要用用到與與接收收的2PSK信號同同頻同同相的的相干干載波波，有有關(guān)相相干載載波的的恢復(fù)復(fù)問題題將不在這里介紹。。2PSK信號相相干解解調(diào)各各點(diǎn)時時間波圖6-122PSK信號的的調(diào)制制原理理圖圖6-132PSK信號相相干解解調(diào)各各點(diǎn)時時間波波形這種現(xiàn)現(xiàn)象通通常稱稱為““倒π”現(xiàn)象。。由于于在2PSK信號的的載波波恢復(fù)復(fù)過程程中存存在著著180°°的相相位模模糊。6.4多進(jìn)進(jìn)制數(shù)數(shù)字調(diào)調(diào)制系系統(tǒng)二進(jìn)制制數(shù)字字調(diào)制制系統(tǒng)統(tǒng)是數(shù)數(shù)字通通信系系統(tǒng)最最基本本的方方式，，具具有較較好的的抗干干擾能能力。。由于于二進(jìn)進(jìn)制數(shù)數(shù)字調(diào)調(diào)制系系統(tǒng)頻頻帶利利用率率較低低，使使其在在實(shí)際際應(yīng)用用中受受到一一些限限制。。在信信道頻頻帶受受限時時為為了提提高頻頻帶利利用率率，通通常采采用多多進(jìn)制制數(shù)字字調(diào)制制系統(tǒng)統(tǒng)。其其代價價是增增加信信號功功率和和實(shí)現(xiàn)現(xiàn)上的的復(fù)雜雜性。。由信息傳輸速速率Rb、碼元傳輸速率率RB和進(jìn)制數(shù)M之間的關(guān)系可知，在信息息傳輸速率不不變的情況下下，通過增增加進(jìn)制數(shù)M，可以降低碼元元傳輸速率，，從而減小信號帶帶寬，節(jié)約頻頻帶資源，提提高系統(tǒng)頻帶帶利用率。可以看出，在在碼元傳輸速速率不變的情情況下，通通過增加進(jìn)制制數(shù)M，可以增大信息息傳輸速率，，從而在相同同的帶寬中傳傳輸更多的信信息量。在多進(jìn)制數(shù)字字調(diào)制中，每每個符號時間間間隔0≤t≤Ts，可能發(fā)送的符符號有M種，分別為s1(t)：s2(t)，……，s