第7章 数字信号的频带传输2

1、1第7章 数字信号的频带传输 n7.1 二进制幅度键控二进制幅度键控(2ASK) n7.2 二进制频移键控二进制频移键控(2FSK) n7.3 二进制相移键控二进制相移键控(2PSK) n7.4 二进制差分相移键控二进制差分相移键控(2DPSK) n7.5 多进制数字调制多进制数字调制 27.3 二进制相移键控（2PSK）n7.3.1 2PSK调制的基本原理及波形表达式n7.3.2 2PSK调制的频域特性n7.3.3 2PSK调制器n7.3.4 2PSK解调器37.3.1 2PSK的基本原理及时域表达式n二进制相移键控（2PSK/BPSK）：用二进制数字信号控制载波的两个相位。 n“1”相位0

2、n“0”相位 42PSK信号的时域表达式2( )()cosPSKnscnsta g tnTt11na概率为P 概率为1-P 若g(t)=DTs(t) ，则 s2PSK(t)=cosct双极性不归零信号与载波相乘。511000tAATs当Rs=1/Ts与载波频率间有整数倍关系时2PSK信号典型波形67.3.2 2PSK调制的频域特性n2PSK信号与2ASK信号的区别n2PSK信号是双极性不归零码的抑制载波的双边带调制n2ASK信号是单极性非归零码的双边带调制n均属于线性调制n2PSK信号的功率谱与2ASK信号的功率谱相同，只是少了一个离散的载波分量77.3.3 2PSK调制器n相乘法n相位选择法

3、电 平 转 换载 波 发 生 器二 进 制 基 带 信 号(单 极 性 NRZ)双 极 性NRZ已 调 信 号cosct选 相 开 关二 进 制 基 带 信 号(双 极 性 NRZ)已 调 信 号载 波 发 生 器0(a) 相 乘 法(b) 相 位 选 择 法8双极性码 1 0 1 1 0 1 0 0ak载波2PSK信号+1+1+1+1-1-1-1-11.相乘法产生2PSK信号双极性变换载波发生器2PSK信号信源码序列ak（a) 相乘法产生2PSK信号双极性NRZ9载波发生器信源码序列ak2PSK信号0相载波相载波2.相位选择法产生2PSK信号 1 0 1 1 0 1 0 0当一个码元宽度中有

4、2.5个振荡周期时107.3.4 2PSK解调器n由于PSK信号的功率谱中无载波分量，不能进行包络检波，只能采用相干解调的方式。11带 通 滤 波 器相 乘 器低 通 滤 波 器抽 样 判 决 器位 定 时 恢 复本 地 载 波 恢 复输 入BPSK信 号二 进 制 信 号2PSK相干解调器12载波提取2PSK低通抽样判决时钟提取相干解调输出信号 1 1 1 0 0 1 0 02PSK信号载波2PSK信号载波输出信号低通输出2PSK相干解调13n相干解调的关键问题：n如何得到同频同相的本地载波。n载波恢复电路n平方环电路n科斯塔斯（Costas）环电路14数字通信系统的同步问题n数字通信系统能

5、否有效地、可靠地工作，很大程度上依赖于有无良好的同步系统。 n通信系统中的同步的分类n载波同步：在接收端获得与发射端同频同相的载波的过程。n位同步：在接收端产生与接收码元的重复频率和相位一致的定时脉冲序列的过程n帧同步n网同步 15载波同步的方法之一n插入导频法n直接提取法n16图713 载波恢复电路 带通滤波器平方环路滤波器VCO2x(t)载波(a) 平 方 环锁相环低通滤波器低通滤波器(b) 科 斯 塔 斯 环VCOcos(ct)90sin(ct)环路滤波器相位误差x(t)udup17载波提取方法：平方环18平方平方2f2fc c滤波滤波分频分频2PSK信号载波载波提取2PSK平方分频2f

6、c2fc滤波滤波倒现象平方环19锁相环2：科斯塔斯Costas环20n两种锁相环中，设压控振荡器VCO的输出载波与调制载波之间的相位差为。n当=n（n为任意整数）时，VCO都处于稳定状态n 0,相位模糊n这种相位关系的不确定性，称为0,相位模糊度。n易产生倒 现象。21载波提取2PSK信号低通抽样判决时钟提取相干解调输出信号 1 1 1 0 0 1 0 02PSK信号载波2PSK信号载波输出信号低通输出2PSK的倒现象22 1 1 1 0 0 1 0 0载波提取2PSK信号低通抽样判决时钟提取相干解调输出信号2PSK信号载波2PSK信号载波输出信号低通输出 0 0 0 1 1 0 1 1相位模

7、糊2PSK的倒现象23表71 2PSK信号的调制和解调过程 (倒)(1,0倒置)为了克服相位模糊度对于解调的影响，通常要采用差分相移键控的调制方法。247.4 二进制差分相移键控(2DPSK)n7.4.1 2DPSK调制的基本原理及时域表达式n7.4.2 2DPSK解调257.4.1 2DPSK的基本原理及时域表达式n2PSK信号绝对调相n利用载波相位绝对数值的变化传送数字信息，n2DPSK信号相对调相n利用前后码元载波相位相对数值的变化传送数字信息261 0 1 1 0 1 0 绝对调相2PSK相对调相2DPSK1 1 0 1 1 0 0 绝对码ak相对码dk2DPSK的波形272DPSK信

8、号的产生n相对调相信号的产生过程n对数字基带信号进行差分编码，（绝对码相对码（差分码）n然后再进行绝对调相差分编码绝对码相对码绝对调相DPSK28差分编码二进制信息(绝对码)单极NRZ(相对码)电平转换相乘器双极NRZ载波发生器2DPSK信号2DPSK调制器291001011011100100绝对码相对码载波2DPSK信号2DPSK的波形307.4.2 2DPSK解调n方法1：相干解调。PSK解调绝对码相对码码反变换DPSK31abcdef1000110抽 样判 决 器带 通相 乘 器低 通码 (反 )变 换 器2DPSK信 号acdef二 进 制 信 息位 定 时本 地 载 波b2DPSK相

9、干解调322DPSK相干解调abcedf0 0 1 0 1 1 0相乘相乘载波发生器载波发生器DPSK信号信号绝对码绝对码相对码相对码低通低通抽样判决抽样判决码变换码变换位定时位定时abcedf相干解调框图相干解调框图1kkkdda 33abcedf0 0 1 0 1 1 0相乘相乘载波发生器载波发生器DPSK信号信号绝对码绝对码相对码相对码低通低通抽样判决抽样判决码变换码变换位定时位定时abcedf相干解调框图相干解调框图1kkkdda 34表72 2DPSK信号的调制和解调过程 (倒)0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0357.4.2 2DPSK解调n方法2：差分相干解调（延迟解调）n无需本地载波，可由收到的信号单独完成。36abcd二进制信息e1000110抽样判决器带通相乘器低通2DPSK信号acde二进制信息b延