现代通信原理PPT课件第6章+数字调制

,第6章数字调制,现代通信原理（第三版）宋祖顺宋晓勤宋平电子工业出版社,引言,1,ASK(振幅键控),2,FSK(频率键控),3,PSK(相位键控),4,三种二进制数字调制比较,5,第6章数字调制,6,多进制数字调制,现代数字调制,7,6.1引言,为什么要调制？信号与信道匹配频分多路复用频率分配电波的辐射减小干扰的影响克服设备的缺陷,数字调制与模拟调制有哪些区别？,数字调制的调制信号为数字基带信号，被调参数只能取有限个值数字接收是识别那一种波形存在，因此取样判决器是不可少的数字调制研究的性能指标是误码率数字调制通过键控方式实现，常见的有ASK、FSK、PSK等数字调制研究的内容有时间函数、波形、功率谱密度、带宽、调制及解调方法、误码率等,初次了解三种调制方法,6.2ASKAmplitudeShiftKeying,6.2.1ASK基本原理利用载波的幅度变化来传递数字信息，其频率和初始相位保持不变。2ASK信号通常有两种产生方法：模拟调制法（相乘法）和键控法。,6.2.2ASK信号的波形及时间函数,波形：时间函数如下：,6.2.3ASK信号的功率谱及带宽,一般基带信号功率谱：,功率谱图如下图（教材202页）：,ASK信号的带宽：,6.1.3ASK信号解调抗噪性能,一、同步解调（相干解调）相干解调方式原理框图零均高斯白噪声经带通滤波器后，变为零均窄带高斯白噪声，用表示：,3.概率分布曲线,二、非相干解调非相干解调方框图：包络检波器输入与输出的概率分布:发“1”码正弦波+窄带高斯噪声莱斯分布均值为的高斯分布发“0”码窄带高斯噪声瑞利分布零均高斯分布,取样判决器输入（即包络检波器输出）信号与噪声的联合概率分布曲线：,3.误码率,三、相干和非相干解调比较,比较结果参见教材表6.1（如下）：小信号时，达到相同误码率，相干解调要求的信噪比低2db。大信号时，达到相同误码率，相干解调与非相干解调要求的信噪比近似相等，因此，大信号时非相干解调广泛应用。,作业,6-1,6-2,6-3共三题,6.4FSKFrequencyShiftKeying,2FSK信号产生框图：,6.3.1时间函数,FSK可看成两个不同频率的ASK信号的迭加。,时间函数：,6.3.2功率谱及带宽,帯宽：,6.3.3FSK信号解调,相干解调相干解调方框图：,确定判决电平：0确定判决准则：,2、非相干解调(包络解调)非相干解调方框图：,上述公式推导过程：,6.3.5相干和非相干解调比较,比较结果参见教材表6.3（如下）：小信号时，达到相同误码率，相干解调要求的信噪比低1.5db大信号时，达到相同误码率，相干解调与非相干解调要求的信噪比近似相等。并且FSK是上、下两路比较大小，因此没有最佳判决门限问题。,6.4PSK(PhaseShiftKeying),1、绝对移相的定义及波形定义：利用载波不同的相位直接来表示基带信号。绝对移相，已调波的相位是相对于载波而则言的。,6.4.1绝对移相(CPSK)和相对移相(DPSK),PSK两种波形比较图：,2、相对移相(记为DPSK)的定义及波形定义：利用前后码元之间载波相位的变化来表示基带信号。从作图过程看，DPSK波形规律复杂CPSK波形规律简单,思考,为什么要引出相对移相？CPSK波形规律虽然简单，但是要画出它的波形，必须要知道载波。以后我们可以证明，调相信号的已调波没有载频，因此无法直接提取载频，通常要用平方变换及2分频，才能提取载波。由于2分频存在相位模糊，使CPSK信号解调判决模糊或称反相工作。因此实际中常用DPSK。,2、从电路开机时双稳态触发器状态随机3、从波形黑板上作图,为什么还要学习CPSK？,因为DPSK产生规律复杂，难以直接产生，通常它是用码变换加CPSK产生，因此仍要学习CPSK。,6.4.2PSK信号产生(略-请自已看教材及实验教材)6.4.3PSK信号的时间函数、频谱及带宽CPSK、DPSK信号的统一表达式：(记为PSK信号),PSK功率谱没有载频，仅有连续谱，它是ASK连续谱部分的4倍。,PSK功率谱图如下图：,6.4.4调相信号的解调1、相干解调相干解调原理框图：,对CPSK解调：概率分布曲线如下图：,非相干解调:,作业,6-6,6-7,6-8共三题,6.6多进制数字调制,1、多进制调制的概念为了有效利用频带，提高信息传输速率而采用多进制调制。常见的多进制调制有：多振幅调制、多频率调制、多相位调制以及它们的组合等。,作图说明多进制调制的概念:,2、多进制调制信息速率提高了，同时节约了频带。但是误码率会增加。以多电平判决时的曲线加以说明:,3、4PSK(1)四相制两种相位图,(2)相位选择法及正交调制产生4PSK,作业,6-10,6-11共两题,6.7现代数字调制,现代数字调制是指频带利用率高或抗干扰能力强的调制,6.7.1时频调制及时频相调制1、时频调制(TFSK)时频调制以多个频率先后出现的顺序进行编码耒代表数字信息。它抗干扰能力强如二时二频四时四频,2、时频相调制(TFPSK)二频二相调制见教材,交错四相调制(SQPSK)又称偏移四相调制(OQPSK)串/并变换:,交错分配:交错分配时，信息码每输入一位码，A、B两路仅有一路信息可能发生变化，因此合成后输出的调相信号不会发生180度相位跳变。,交错分配四相调制的特点：它属四相调制，有四种输出相位；已调波码元速率与输入二元制码元速率相等，比普通四进制码元速率高一倍；已调波主瓣带宽为与普通四进制带宽相等(这也是因为正交两路码元速率比输入二元制码速率减半,频带相等并重迭),并且旁瓣辐射小(无180度相位跳变)；交错四相调制每个码元信息量不是2比特,而为1比特,这是因为交错四相调制码元相位不独立(无180度相位跳变)。,6.7.3几种窄带数字调制,1、最小频移键控(MSK)MSK是指偏移率为0.5相位连续的二进制FSK(见教材210页表6.2),例,波形及相位格子图右图:MS