数字信号的载波传输1

第五章数字信号的载波传输本章内容二进制数字调制匹配滤波器原理多进制数字调制一、二进制数字调制1基本概念数字信号的载波传输：为了使数字信号能够在带通的信道中传输，以及为了实现远距离传输，需要对数字信号进行调制，即加载到高频载波上之后进行传输。键控：和模拟调制相同，数字调制也针对载波的幅度、频率和相位；数字调制的特点在于调制后幅度、频率和相位的状态为有限种，因此称“键控”，相应为幅度键控ASK、频率键控FSK、相位键控PSK。数字调制和模拟调制的本质相同，可看成模拟调制的特例。2二进制数字调制二进制数字调制是指调制信号为二进制基带信号，这种调制信号仅有两种电平，表示为“1”和“0”：二进制数字调制又分为：二进制幅度键控2ASK二进制频率键控2FSK二进制相位键控2PSK3二进制幅度键控2ASK相当于用下面特殊的调制信号（单极性二元码）进行抑制载波双边带调幅（DSB）。又被称为通断键控（OOK）

0A

1001……2ASK的时域表达式g(t)波形0Tsg(t)ttg(t-nTs)0nTs(n+1)Ts2ASK调制后波形2ASK调制后频谱调制后的信号带宽是数字基带信号带宽的两倍二进制幅度键控（2ASK）可看成抑制载波双边带调幅DSB的特例。以下是调制框图（同DSB）数字基带信号载波Acoswct二进制幅度键控s2ASK(t)2ASK的解调（非相干）带通滤波器半波或全波整流低通滤波器采样定时输出二进制码序列10010定时脉冲二进制幅度键控解调（相干）不常用带通滤波器低通滤波器采样定时输出二进制码序列10010定时脉冲再生载波coswct同DSB的相干解调4二进制频率键控2FSK相当于用下面特殊的调制信号（单极性二元码）进行调频。由调频的理论，调制后信号的频率正比于调制信号的幅度，故2FSK调制后波形有两种频率，发送“1”时为频率w1，发送“0”时为w2。0A1

1001……2FSK调制后波形中的频率2FSK调制的时域表达式2FSK调制后波形2FSK调制后频谱2FSK调制W1振荡器W2振荡器门门取反二元单极性码输入二进制频率键控2FSK输出2FSK的解调（非相干）W1带通滤波器W2带通滤波器包络检波包络检波采样判决位定时2FSK信号输入二进制序列输出W1带通滤波器W2带通滤波器包络检波采样判决位定时2FSK信号输入二进制序列输出包络检波Cos(w1t)Cos(w2t)2FSK的解调（相干）限幅微分整流宽脉冲发生低通2FSK输入abcdefabcdef2FSK的解调（过零检测）5二进制相位键控相当于用下面特殊的调制信号（单极性二元码）进行调相。从调相的理论，调制后的信号相位正比于调制信号的幅度，故对单极性二元码来说，存在两种相位，发送“1”时为相位

1，发送“0”时为相位

2。0A1

1001……2PSK调制后相位2PSK调制的时域表达式2PSK调制后波形二元单极性码输入电平转换双极性码选相开关载波发生器0

二进制相位键控2PSK输出二元单极性码输入二进制相位键控2PSK输出电平转换载波发生器Acos(wct)双极性码2PSK调制锁相环原理带通滤波器平方环路滤波器VCO压控振荡器÷2载波x(t)平方环u(t)uvco(t)ud(t)up(t)2BPSK解调时需要恢复发送端载波，可以采用锁相环的方法0

-

ud(t)可见：压控振荡器的输入受

控制，环路滤波器的输出为跟踪

提供了所需误差控制电压鉴相特性由鉴相特性，

=n的各点都是稳定的平衡点即对发射端载波cos(wct)，锁相环输出的载波可能为cos(wct)，也可能为cos(wct+

)=-cos(wct)，即所谓的相位不确定问题。2PSK解调中载波恢复存在的问题二进制相位键控解调中载波恢复一般采用锁相法，但锁相法恢复的载波有相位不确定问题如采用绝对调相，发送序列为110011，则经解调采样后得到的序列有可能是110011，也有可能是原序列的取反即001100在二进制相位键控中，一般采用差分二进制相位键控（DPSK）解决上述问题二元单极性码输入二进制差分相位键控DPSK输出差分编码载波发生器Acos(wct)相对码二进制差分相位键控2DPSK调制差分编码原理：后一位与新生成的前一位码做模2和得到新生成的码绝对码：10010110相对码：11100100带通低通采样判决码（反）变换器acdefb本地载波abcdef1110000DPSK调制信号输入

11100100绝对码为10010110相对码（DPSK）为1110010011100100二进制差分相位键控2DPSK解调（相干）带通低通采样判决acdebabcdef111

0000DPSK调制信号输入

1101001延迟Ts取反f定时11100100二进制差分相位键控2DPSK解调（非相干）发送码序列为10010110且接收端正确恢复载波信号则接收端得到的码序列是正确的

1110010011100100相位不确定问题举例发送码序列为10010110但接收端恢复出的载波信号是原载波信号的反向波则接收端得到的码序列是原序列的求反

0001101111100100相位不确定问题举例绝对码序列为：为1100110实际发送的相对码序列（DPSK）为1000100。接收端对相对码的接收有两种可能，一种是：1000100

则反解：1+0+0+0+1+0+0

100110另一种是：011101