第5章-数字信号的频带传输系统.ppt

1、1.数字基带信号的波形和代码类型(AMI，HDB3) 2。符号间干扰的概念，没有符号间干扰的时域和频域条件。部分响应系统的特性，相关编码过程。无符号间干扰的基带传输系统的抗噪声性能。眼图6的效果。有限时域均衡器(峰值失真、均方失真)。第4章总结。一般来说，数字基带信号的功率谱处于从零到某一频率(06兆赫)的低频带，因此在许多实际通信信道(如无线信道)中不能直接传输。有必要通过载波调制来移动频谱，以将数字基带信号转换成适于信道传输的数字频带信号，以便传输。这种传输方式称为数字信号带传输，或调制传输和载波传输。5.2二进制数字调制的原理，5.3二进制数字调制系统的抗噪声性能，5.4二进制数字调制系

2、统的性能比较，5.5多数字调制系统，第5章数字信号的频带传输系统，5.1引言，数字信号有两种传输方式：基带传输和频带传输数字基带传输系统。然而，在实际通信中，许多信道不能直接传输基带信号。5.1引言中讨论的问题是，为什么数字信号必须在带通通道中传输？1.带通信道的带宽比低通信道的带宽大得多，因此频分复用技术可以用来传输多个信号；2.如果你想使用无线电信道，你必须把低频信号转换成高频信号。数字调制也有三种形式：幅度调制、频率调制和相位调制。已经讨论过的二进制幅度键控(2ASK)、二进制频移键控(2FSK)、二进制相移键控(2PSK)或二进制差分相移键控(2DPSK)是以正弦波为载波的模拟调制系统

3、。现在讨论的问题是以正弦波为载波的数字调制系统。三种形式是振幅键控ASK、频移键控FSK和相移键控PSK。(a)幅度键控(b)频移键控(c)相移键控，模拟调制是载波信号参数的连续调制。数字调制使用载波信号的一些离散状态来表示传输的信息。注：5.2二进制数字调制的原理，1。二进制幅度键控2ASK(开关键控OOK)，幅度键控：数字调制，其中正弦载波的幅度随数字基带信号而变化。在2ASK中，载波幅度在两种状态之间变化，调制信号的值为1和0。2ASK(OOK)信号是双边带调幅信号。假设二进制数字基带信号为：则是双边带调幅信号的时域表达式，表示概率为P，概率为1-p，g (t)是一个持续时间为Ts的矩形

4、脉冲，an是二进制数字信息，其值遵循以下关系式：出现概率为P，出现概率为1-P，二进制幅度键控(2ASK)有两种解调方法ook，2ASK调制器：相干解调(同步检测法)，非相干解调(包络检测法)，调幅信号的非相干解调，e2ASK (t)的非相干解调，2ASK调制器2Ask信号的相干解调，调幅信号的相干解调(同步解调)，e2Ask的相干解调(t)，e2ask的相干解调(t)，Z的功率谱(t)，LPF后的2ASK信号(P129-131)(与调幅相同)，b，c，练习：P12。1.带通信道的带宽比低通信道的带宽大得多，因此频分复用技术可以用来传输多个信号；2.如果你想使用无线电信道，你必须把低频信号转换

5、成高频信号。生成2ASK有两种方法：模拟和键控。2ASK调制器原理框图、数字键控制方法、2ASK信号功率谱p130、2、二进制频移键控(2FSK)频移键控：正弦载波的频率由数字基带信号控制，以便载波频率按照基带信号的规律变化。2FSK:利用载波的频率变化来传输数字信息。在二进制情况下，1对应于载波频率f1，0对应于载波频率f2。2FSK信号以形式叠加在两个以不同频率交替发送的2ASK信号上，所以调制信号的时域表达式为：1=2f1，2=2f2，是二进制频移键控信号的时间波形，概率P，概率1-P，概率P，概率1-P的倒数，(1) 2二进制频移键控信号的原理图用模拟调频法实现，模拟频率调制器也可以用

6、来产生2FSK波形P132。(2)相干解调法、非相干解调法、鉴频法、过零检测法、差分检测法等。2FSK信号常用的解调系统有，非相干解调、相干解调、2FSK非相干解调过程时间波形、过零检测方法，2FSK信号的过零次数随着载波频率的变化而变化。因此，可以通过检测过零点的数量来获得载波频率的差异，并且可以进一步获得调制信号的信息。过零检测方法的原理图和各点的时间波形，以及2fsk信号的功率谱(p135)，2FSK信号可以看作是两个不同频率的2ASK信号的叠加。因此，它的功率谱是两个ASK信号的功率谱之和。例1。发送的数字信息是1011001，符号速率是1000波特。假设数字基带信号是一个非零矩形脉冲

7、。(1)假设载波信号为，尝试绘制相应的2ASK信号波形图，并计算其带宽；(2)让数字信息“1”对应载波频率，“0”对应载波频率，尝试画出对应的2FSK信号波形图，并计算其带宽。A，B，A，D，C，频带利用率=RB/B(波特/赫兹)，练习：5-1，家庭作业：5-4，3，二进制相移键控和二进制差分相移键控(2PSK，2DPSK)，2PSK:使用二进制数字信号控制载波的两个相位，例如，相位0和0分别代表1和0。相移键控：使用数字基带信号来控制载波的相位。二进制相移键控信号的时域表达式是：g(t)是具有脉冲宽度Ts的单个矩形脉冲，an是双极数字信号，当在符号持续时间中观察时，具有概率P、概率1-P、概

8、率P、概率1-P。e2PSK(t)为：余弦概率为P，e2PSK(t)=-余弦概率为1-P，发送“1”，an取1，E2PSK(t)取0相位发送“0”，an取-1，E2PSK(t)取相位，概率为P，概率为1-P，2PSK 2PSK信号解调原理图(极性比较法)，相干解调，相干解调，绝对相移2PSK:相应数字信息的相位键控直接由载波的不同相位表示。发射端以某一相位作为参考，所以在接收系统中必须有这样一个固定的参考相位作为参考。如果参考相位改变，恢复的数字信息将改变并导致错误。参考相位的随机跳变是可能的，并且在通信过程中不容易发现。在实际通信中，采用2PSK模式时，接收端会发生错误恢复。在2PSK模式下

9、称为“反向现象”或“反向工作现象”。在实践中，通常使用2DPSK来代替2PSK。因此，二维相移键控(相对(差分)相移键控)是一种利用前后符号载波的相对相位变化来传输数字信息的方法。=0表示数字信息“0”和数字信息“1”，那么一组二进制数字信息与其对应的2dpsk信号之间的载波相位关系如下：二进制数字信息：1 101 01 110 2dpsk信号相位：0 0000或0 0 0 0 0，2DPSK信号调制过程波形图，1 0 0 1 0 1 1 0，an，0，波形，相对码和绝对码：an代表绝对码，bn代表相对码， 二维相移键控信号产生原理图、二维相移键控信号相干解调器原理图、二维相移键控信号差分相干

10、解调器原理图，差分相干解调方法不需要特殊的相干载波，属于非相干解调方法，也是一种简单实用的解调方法。 例2中，已知发送的数字信息是1011001，符号速率是1000波特。假设数字基带信号是一个非零矩形脉冲。假设对应于数字信息“1”的相位差是0，对应于“0”的相位差是0。给定载波信号，试着画出2PSK和2PSK的波形图。例3众所周知，发送数字信息是1011001，符号速率是1000波特。(1)将载波信号设为2ASK、2PSK和2PSK信号的带宽。(2)让数字信息“1”对应于载波频率，“0”对应于载波频率。计算2FSK的带宽。练习5-5，5-6，5-7 5-8，2PSK信号调制原理图，5-7，2P

11、SK信号解调原理图(极性比较法)，相干解调，2PSK信号功率谱(P139)，2 DPK信号调制器原理图，5-8，2 DPK信号2FSK调制器原理框图，5-4，2FSK信号功率谱(P136)，2 FSK信号可视为不同频率的2ASK信号的叠加。因此，它的功率谱是两个ASK信号的功率谱之和。二进制数字调制系统的抗噪声性能：系统克服附加噪声影响的能力。在数字通信系统中，衡量系统抗噪声性能的指标是误码率。本文主要讨论在加性高斯白噪声(AWGN)存在的情况下，各种线性调制系统的抗噪声性能。线性调制系统的抗噪声性能，因为加性噪声被认为只影响信号接收。调制系统的抗噪声性能由解调器的抗噪声能力来衡量。抗噪声能力

12、通常用“信噪比”来衡量。信噪比：信噪比，分析解调器性能调制信号n(t):加性高斯白噪声ni(t):带通噪声带通滤波器：滤除调制信号频带外的噪声。解调器输入端的噪声带宽与调制信号的带宽相同。窄带高斯白噪声表示为：窄带噪声具有相同的平均功率：无单边噪声功率谱密度。输出信噪比与调制和解调方法有关。输出信噪比与输入信噪比之比为g，即g越大，解调器的抗噪声性能越好。调制系统增益，讨论信噪比输入信噪比：输出信噪比：信噪比增加了一倍。相干解调用于消除输入噪声中的正交分量ns(t)，从而抑制噪声。结论、原因、信噪比：G是DSB的一半。原因是在单边带中，信号和噪声都有正交分量。在解调过程中，信号和噪声的正交分量

13、被抑制，信噪比没有提高。结论3、调幅相干解调，输入信号功率和噪声功率：输出信号功率和噪声功率：调制系统增益：100%调制时Gmax=2/3，因此调幅系统的抗噪声性能不如DSB系统。在宽带调频中，信号带宽是BFM=2(mf 1)调频，所以GFM=3m2f(mf 1)3m3f。在大信噪比下，宽带调频系统的系统增益很高，与调制指数的立方成正比，可以快速提高调频系统的抗噪声性能。5.3二进制数字调制系统的抗噪声性能：系统克服附加噪声影响的能力。在数字通信系统中，衡量系统抗噪声性能的指标是误码率。1，2ASK系统的抗噪声性能由于信道的加性噪声只影响信号的接收，系统抗噪声性能的分析只考虑接收部分。假设信道特性是常数参数信道，噪声是加性高斯白噪声，平均值为零，方差为零。2ASK信号相干解调系统性能分析模型，n(t)，输入2ASK信号：其发送端在一个符号的持续时间内输出的波形，其中考虑了噪声，接收端的输入波形必须是：信号通过BPF后，n(t):高斯白噪声通过带通滤波器。n(t)，相干解调(同步检测方法)和非相干解调(包络检测方法)的性能将在下面分别讨论。，LPF后：当一个