数字基带传输与数字调制ppt课件

1、图图6-1所示的为基带传输系统的根本构所示的为基带传输系统的根本构造框图，它由信道信号构成器、传输信道、造框图，它由信道信号构成器、传输信道、接纳滤波器和取样判决器几部分组成。接纳滤波器和取样判决器几部分组成。图图6-1基带传输系统的根本构造框图基带传输系统的根本构造框图(2) 应尽量减小码型频谱中的高频成应尽量减小码型频谱中的高频成分，既可节省传输频带、提高频谱利用率，分，既可节省传输频带、提高频谱利用率，又可减少有线信道电缆内不同线对之间的又可减少有线信道电缆内不同线对之间的信号串扰；信号串扰；(3) 接纳端易于从串行的基带信号中接纳端易于从串行的基带信号中提取位定时信息，再生出准确的时钟

2、信号提取位定时信息，再生出准确的时钟信号供数据判决运用；供数据判决运用；(4) 便于实时监测传输系统中的信号便于实时监测传输系统中的信号传输质量，能监测出码流中错误的信号形传输质量，能监测出码流中错误的信号形状；状；(5) 信道中发生误码时要求所选码型信道中发生误码时要求所选码型不致呵斥误码分散不致呵斥误码分散(或称误码蔓延或称误码蔓延)；(6) 码型变换过程不受信源统计特性码型变换过程不受信源统计特性(信源中各种数字信息的概率分布信源中各种数字信息的概率分布)的影响，的影响，即码型变换对任何信源具有透明性。即码型变换对任何信源具有透明性。图图6-3 三元码波形例如三元码波形例如图图6-4多元

3、码波形例如多元码波形例如图图6-5中中(5)为单极性归零为单极性归零(RZ)码，它码，它与单极性与单极性NRZ码类似，区别在于码元码类似，区别在于码元“1的高电平继续时间的高电平继续时间T/2，其他时间前往，其他时间前往零电平零电平(低电平低电平)；而码元；而码元“0不断处于零不断处于零电平，它实践上是以时间电平，它实践上是以时间T内有无脉冲调内有无脉冲调变信号来表示变信号来表示“1，“0。图图6-5中中(6)为单极性传号差分为单极性传号差分(NRZ-M)码，其特点是以位定时信号边沿时辰有电码，其特点是以位定时信号边沿时辰有电平跳变表示平跳变表示“1，无电平跳变表示，无电平跳变表示“0。图中图

4、中(7)为单极性空号差分为单极性空号差分(NRZ-S)码，码，其特点是以位定时信号边沿时辰有电平跳其特点是以位定时信号边沿时辰有电平跳变表示变表示“0，无跳变表示，无跳变表示“1。图图6-5中中(8)为双相码为双相码(也称曼彻斯特码也称曼彻斯特码或调频码或调频码)，其特点是无论码元，其特点是无论码元“1或或“0，每一码元比特的边缘都有电平跳变。，每一码元比特的边缘都有电平跳变。图图6-5中中(9)为密勒码为密勒码(Miller,M)，它是双相，它是双相码的一种变型，码的一种变型，“1用码元周期中央出现跳变用码元周期中央出现跳变(而其前后沿不出现跳变而其前后沿不出现跳变)来表示；对码元来表示；对

5、码元“0那那么有两种处置情况，单个么有两种处置情况，单个“0时码元周期内不时码元周期内不出现跳变，连出现跳变，连“0时在相邻的时在相邻的“0交界处出现交界处出现跳变。跳变。图图6-5中中(10)为密勒平方码为密勒平方码(M2)，它是密，它是密勒码的变型，其区别在于无论勒码的变型，其区别在于无论“1还是还是“0，当延续出现的一样码元超越当延续出现的一样码元超越2时省去最后一个比时省去最后一个比特上的电平跳变，即对于特上的电平跳变，即对于“1省去其中央电平省去其中央电平跳变，对于跳变，对于“0省去其最后一个码元省去其最后一个码元“0的前的前沿跳变。沿跳变。图图6-5几种常用的二元码波形几种常用的二

6、元码波形图图6-6几种二元码的功率谱几种二元码的功率谱元的长度称为游程长度，包括元的长度称为游程长度，包括1游程游程和和0游程。游程。Mp Mr Ms （6 - 9 ） 序列中序列中“、“的出现概率的出现概率相等。相等。 序列中游程长度为序列中游程长度为1的游程数约占的游程数约占总游程数的总游程数的1/2，长度为，长度为2的约占的约占1/4普普通地，长度为通地，长度为k的游程数约占的游程数约占1/2k，并且，并且其中其中“游程和游程和“游程约各占一半。游程约各占一半。 由于随机噪声的功率谱为常数，因由于随机噪声的功率谱为常数，因此其傅立叶反变换也即自相关函数此其傅立叶反变换也即自相关函数R()

7、为为一个冲激函数一个冲激函数()。当。当0时，时，()0，当，当0时，时，()是一个面积为是一个面积为1的脉冲。的脉冲。可以证明，可以证明，m序列的平衡性、游程分序列的平衡性、游程分布、自相关函数和功率谱与上述随机序列布、自相关函数和功率谱与上述随机序列的根本性质很类似。因此通常以为，的根本性质很类似。因此通常以为，m序序列属于伪噪声列属于伪噪声(PN)序列或伪随机二进制序序列或伪随机二进制序列列(PRBS)。3.数据序列的加扰和解扰数据序列的加扰和解扰数据加扰原理是以数据加扰原理是以m序列为根底的，序列为根底的，普通的加扰电路构成如图普通的加扰电路构成如图6-10所示。所示。图图6-10加扰

8、电路的普通方式加扰电路的普通方式至于缺陷，一是加扰码传输中发生单至于缺陷，一是加扰码传输中发生单个误码时会影响到接纳端相继的个误码时会影响到接纳端相继的n个码元的个码元的正确解扰，呵斥误码蔓延正确解扰，呵斥误码蔓延(或称误码增殖或称误码增殖)；二是当输入的数据序列很特殊，而与二是当输入的数据序列很特殊，而与m序序列作模列作模2和时能够正好构成不良的包含长和时能够正好构成不良的包含长“1长长“0的加扰后序列，当然这种概的加扰后序列，当然这种概率非常小。率非常小。图图6-12 15级移存器的级移存器的PRBS加扰电路加扰电路图图6-15 理想低通及其冲激呼应理想低通及其冲激呼应)1 (, 0)1

9、()1 (,sin2121)1 (, 1)(21NNNNNNfffffffffffH图图6-17所示的为所示的为ASK，FSK和和PSK的简单例子。的简单例子。图图6-17 数字调制的三种键控方式例如数字调制的三种键控方式例如多进制调制中，每假设干个多进制调制中，每假设干个(比如比如k个个)比特构成一个符号，得到一个个比特构成一个符号，得到一个个2k M进进制的符号而后逐个符号对高频载波作多进制的符号而后逐个符号对高频载波作多进制的制的ASK，FSK或或PSK调制。符号率的单调制。符号率的单位为符号位为符号/秒秒(Symbol/s)，也称为波特，也称为波特(baud)，已调波的高频调制效率这时

10、用，已调波的高频调制效率这时用baud/Hz表示。表示。tnTtgatecnsncos )()(0tnTtgatecnsncos )()(00 12DPSK相位相位 0 0 0 0 0 0 或或 0 0 0 0图图6-28 QPSK解调电路框图解调电路框图上呈线状分布的假设干个上呈线状分布的假设干个(M个个)矢量端点。矢量端点。图图6-31 8PSK调制电路框图和星座图调制电路框图和星座图扰才干上是有差别的。扰才干上是有差别的。图图6-32 16PSK和和16QAM的星座图的星座图图图6-37 MASK调制器普通框图调制器普通框图斥误码了。斥误码了。要将高码率要将高码率Rb降低几千倍，就需使串

11、降低几千倍，就需使串行数据流经串行数据流经串/并变换器变换成几千路并行并变换器变换成几千路并行比特流，每路比特流的码率比特流，每路比特流的码率Rb便是原码率便是原码率Rb 的几千分之一，符号周期相应地扩展几的几千分之一，符号周期相应地扩展几千倍。千倍。可得到总带宽为可得到总带宽为B、频分复用的、频分复用的FDM信号。信号。接纳端对此接纳端对此OFDM信号的解调是信号的解调是调制的逆过程，解调器的原理框图调制的逆过程，解调器的原理框图如图如图6-40所示。所示。图图6-40OFDM信号解调器原理框图信号解调器原理框图OFDM调制方式很好地抑制了高码率调制方式很好地抑制了高码率数据流在多径传播环境

12、下引起的码间干扰数据流在多径传播环境下引起的码间干扰问题。问题。3.详细实施方法详细实施方法按照上述的按照上述的OFDM调制解调原理和图调制解调原理和图6-39和图和图6-40所示的框图，在发送端和接所示的框图，在发送端和接纳端都需求有纳端都需求有N个等级差频率的振荡器，个等级差频率的振荡器，而而N值能够是两千多甚至八千多，显然难值能够是两千多甚至八千多，显然难以实践做到。以实践做到。 ttjkkkketAts式式(6-44)正是离散傅立叶反变换的普正是离散傅立叶反变换的普通表示式，知等式右边的频域函数就可以通表示式，知等式右边的频域函数就可以计算出左边的时域函数。计算出左边的时域函数。因此，因此，OFDM调制器实践框图如图调制器实践框图如图6-41所示。所示。10)(1)(102NnekSNnsNkNnkj图图6-41 利用利用IFFT运算实现运算实现OFDM调