11通信原理第7章

1、第7章 数字频带传输系统7.1 二进制数字调制与解调原理7.2 二进制数字调制系统的抗噪声性能7.3 二进制数字调制系统的性能比较7.4 多进制数字调制系统1.定义 正弦载波幅度受二进制数字基带信号的控制。2.表达式一、2ASK的原理3.波形7.1 二进制数字调制与解调原理图 7 1 二进制振幅键控信号时间波型（1）键控法4. 产生（2）相乘法coscte2ASK(t)S(t)coscts(t)e2ASK(t)一、2ASK的原理（1）相干解调5.解调BPF抽 样判决器coscts(t)e2ASK(t)定时脉冲注意：本地载波必与发端载波严格同频同相。一、2ASK的原理LPF 5. 解调e2ASK

2、(t)半 波 或全波整流LPFBPF抽 样判决器S(t)定时脉冲（2）非相干解调（包络检波）一、2ASK的原理图 7 - 62ASK信号非相干解调过程的时间波形二、2FSK的原理1.定义：正弦载波频率随二进制数字基带信号在1和2两个频率点间变化。2.表达式：3. 波形 NCPFSK和CPFSK 4. 产生 VCOFMs(t)e2FSK(t)（1）直接调频法（模拟调频法）：较容易实现，频稳度差，相位连续。（2）键控法： 转换速度快，频稳度高，相位不连续。 图 7- 8 二进制移频键控信号的时间波形图 7 9 数字键控法实现二进制移频键控信号的原理图 BPF1 BPF2包络检波器包络检波器抽 样判

3、决器（1）非相干解调法e2FSK(t)s(t)定时脉冲注意：抽样判决器是判定哪一个输入 样值大，可不专设门限电平。 二、2FSK的原理5.解调 图 7-112FSK非相干解调过程的时间波形 （2）相干解调 BPF1 LPF1LPF2抽 样判决器 BPF2二、2FSK的原理cos1(t)定时脉冲S(t)e2FSK(t)cos2(t)e2FSK(t) s(t) 限幅微分整流宽脉冲发生器LPF抽 样判决器2FSK波形过零点数载波频率检出过零点数得到频率差异a b c d e h g （3）过零检测法二、2FSK的原理基本思想图 7 14 过零检测法原理图和各点时间波形三、2PSK的原理 1.定义 正

4、弦载波相位随二进制数字基带信号作离散变化。e2PSK(t)= cosct ， p -cosct ， 1-p 2.表达式 e2PSK(t)= ang( t nTs )cosct ，an= +1， p -1，1-p n = 0 “0” “1” 3.波形 1 0 0 1三、2PSK的原理（1）调相法（相乘法） （2）相位选择法4. 产生 注意：调相法基带信号或为双极性，或转为双极性。 图 7-162PSK信号的调制原理图 三、2PSK的原理注意：必须采用相干解调5. 解调BPF抽样判决器提取载波LPF e2PSK(t) 定时脉冲cosctS(t) a c d e b载波提取a b c d全波整流窄带

5、滤波分频/2s(t)cosctcosct 出现“相位模糊”或“倒”现象，造成错误。 工程上用2DPSK（相对（差分）相移键控）。图 7 -192PSK信号相干解调各点时间波形 用前后相邻码元的载波相对相位变化表示二进制数字基带信号。2.波形四、2DPSK的原理1.定义n = 0 ”0” ”1” 或n = 0 ”1” ”0” 二进制数字信息： 1 1 0 1 0 0 1 1 1 02DPSK信号相位： 0 0 0 0 0 0或 0 0 0 0 0 （相对相移键控）图 7 -202DPSK信号调制过程波形图四、2DPSK的原理 3. 产生 差分编码s(t)sd(t)e2DPSK(t)cosct模拟

6、法（1）直接法： s(t)DPSKe2DPSK(t)（2）间接法: s(t)sd(t)PSKe2DPSK(t)键控法倒相器cosct-coscts(t)e2DPSK(t)码变换判决器 e2DPSK(t) s(t) a c d e b cosct g 定时脉冲提取载波相/绝码变换器LPFBPF4. 解调（1）相干解调法（极性比较法）四、2DPSK的原理图 7-24 2DPSK信号相干解调器原理图和解调过程各点时间波形 此设c=RB，实际并不要求载波与码速率满足某一关系。 4. 解调（2）差分相干解调法（相位比较法） e2DPSK(t) s(t) a c d e b 定时脉冲BPF判决器延迟TsL

7、PF当码元宽度Ts与载波周期TC（或c）满足一 定关系时，才能用此方法解调2DPSK。 四、2DPSK的原理图7-26 2DPSK信号差分相干解调器原理图和解调过程各点时间波形五、二进制数字调制信号的功率谱密度B2PSK =B2DPSK =2B基 =2s B2FSK = |2-1| + 2s结论：在话路频带下，通常s只能达到1200bps，因此， FSK调制方式，主要用于低（中）速数据传输。 一、2ASK系统的抗噪声性能1.同步检波法的系统性能BPF抽 样判决器LPF2cosctx(t)n(t)yi(t)y(t)ni(t)sT(t)z(t)7.2 二进制数字调制系统的抗噪声性能1.同步检波法的

8、系统性能利用基带系统的结论（P123），可得：一、2ASK系统的抗噪声性能2.包络检波法的系统性能包络检波LPFBPF抽样判决n(t)ni(t)yi(t)V(t)y(t) 结论：(1)相同r，同步检波优于包络检波，但差异不大。(2)包络检波有门限效应，同步检波没有。一、2ASK系统的抗噪声性能比较同步检波和包络检波系统的性能二、2FSK系统的抗噪声性能1.同步检波法的系统性能 BPF BPF LPF LPF 抽样判决cos1tcos2tx2(t)x1(t)二、2FSK系统的抗噪声性能2.包络检波法的系统性能广义瑞利分布瑞利分布发“1”： BPF BPF 检波 检波 低通 低通 抽样判决V1(t

9、)V2(t)cp(t) 结论：(1)大信噪比下，同步检波和包络检波差不多；(2)同步检波比包络检波复杂；Why?(3)2FSK的接收多采用包络检波法。Why?二、2FSK系统的抗噪声性能比较同步检波和包络检波的系统性能大信噪比 Why ？相干解调需要产生同频同相的本地载波； 信道特性不稳定情况下，如无线电信道， 接收信号的相位在不断变化，很难实现相干接收。三、2PSK系统的抗噪声性能利用基带系统的结论，P123，可得： BPF LPF 抽样判决cosctV(t)相干解调 四、2DPSK系统的抗噪声性能1.相干解调 码反变换器的影响使输出误码率增大。2.差分相干解调差分相干解调与同步相干解调的主

10、要区别？差分的参考信号不具有固定的载频和相位。一、 信号频带宽度B2PSK = B2DPSK = B2ASK = 2R基 = 2RB = 2Rb = 2fs R2FSKB2FSK =2 1+2s7.3 二进制数字调制系统性能比较条件类别相干解调非相干解调2ASK2FSK2PSK2DPSKB二、误码率讨 论1.相干解调性能优于非相干解调性能。2.要求各系统同Pe，同法解调时，要求：3. 抗白噪声能力：三、对信道特性变化的敏感性 调制方式 门限 备注 2FSK 比较判决 不需设置门限 2PSK 0电平 与幅度(P信号)无关 2ASK r a/2 与幅度(P信号)有关 最佳判决门限对信道特性的要求：

11、信道严重衰落时，相干载波难获得，用非相干。2DPSK差分不需相干载波较适信道不稳定系统。 发送端：差不多；接收端：相干解调 非相干解调非相干解调：2DPSK2FSK2ASK四、设备复杂程度五、应用中低速数据传输：非相干2FSK高速数据传输：2DPSK 一、 多进制数字振幅调制 （MASK，多电平调制）7.4 多进制数字调制系统二、多进制数字频率调制 （MFSK，多频制）三、多进制数字相位调制系统 （ MPSK，多相制）M = 2 相位差： (2/2) =M = 4 = 22 (2/4) =/2M = 8 = 23 (2/8) =/4 M、K，相位差： M = 2k (2/2k)=/ 2k-1 相位愈多收端噪声扰下愈易错判抗干扰力差 MPSK波形可看作两正交载波多电平DSB和。 BMPSK = BMASK = B2ASK = 2B基 = 2s三、多进制数字相位调制系统 1. MPSK信号三、多进制数字相位调制系统表 7 4双比特ab与载波相位的关系 双比特码元载波下相位(n )abA方式 B方式 011000110 90 180 270 225 315 45 135 2. 4DPSK(QDPSK)信号