数字信号的频带传输课件

1、第7章数字信号频带传输、7.1二进制振幅键控(2ASK) 7.2二进制频移键控(2FSK) 7.3二进制相移键控(2PSK) 7.4二进制差分相移键控(2DPSK) 7.5二进制数字调制、7.1二进制，通信系统中实际使用的通道各不相同我知道数字基带信号经常富含低频成分，只适合在低通型信道(如双绞线)上传输。因此，在频带通信信道上进行数字信号传输需要使用数字调制方法。那么为什么一定要在频带通型信道上进行数字信号传输呢？主要原因是频带通道比低通信道带宽大得多，并且可以使用分频多路复用技术传输多路复用信号。此外，要利用无线电信通道，需要将低频信号“改变”为高频信号。在第二章中，我们已经理解了模拟信号

2、调制方式，完成了将低频信号“移动”到高频，或进行频带分配(用于分频多路复用或无线传输)的任务。同样的概念仍然适用于数字信号处理。使用数字基带信号调制载波，以将基带信号的电力频谱(频谱)移动到更高的载波频率。这种信号处理方法称为数字调制，其传输方法称为数字信号调制传输、载波传输或频带传输。与模拟调制类似，用于数字调制的载波通常是连续正弦信号，但是调制信号是数字基带信号。理论上，载波格式可以是任意的(例如，三角波、方波等)，只要它们适合在频带通信信道上传输。在实际通信中选择很多正弦信号的原因是形式简单，易于生成和接收。与模拟调制的幅度调制、频率调制和相位调制相对应的数字调制分为振幅键控制(ASK)

3、、频移键控制(FSK)和相位移动键控制(PSK)三种茄子基本方法。所谓“键控”是指调制方式，如“开关”控制。例如，由于二进制数字信号、调制信号只有两种茄子状态，因此调制载波参数也只能有两种茄子值。调制过程相当于用调制信号控制开关。徐璐从具有不同参数的两个载波中选择相应的载波输出以形成调整后的信号。“键控”是这种数字调制方式的图像描述。7.1.12ASK调制的基本原理和波形表达式在2ASK中根据调制信号1和0的值在两种状态之间改变载波振幅。在二进制振幅键控中，最简单的形式是数字信号1或0中的载波通过或中断的OOK(开-关-关)。OOK信号的时域表达式为sOOK(t)=anAcosct (71)。

4、其中，A是载波幅度，C是载波频率，an是二进制数字信息，an是发生概率P，发生概率是1-P，(72)。例如，在序列an牙齿1001时，对应的B(t)波形和B(t)调制载波信号的OOK的典型波形如图71所示。图71 OOK信号波形，二进制振幅键控信号的一般时域表达式为，(74)。牙齿表达式是双向频带调幅信号的时域表达式，表示2ASK(OOK)信号是双向频带调幅信号。7.1.2 2ASK调制的频域特性二进制序列的功率频谱密度为PB()、2ASK信号的功率频谱密度为PASK()、是、(75)、格式(75)的幅度键控信号的功率谱是基带信号系谱的线性移动，因此图72显示了OOK信号的功率频谱图因为基带信

5、号是矩形波，频谱宽度理论上是无穷大，载波C中心频率，电力频谱密度第一对零之间集中信号的主要功率，所以通常称为频谱零带宽，以第一个零交叉带宽作为传输带宽。图72 OOK信号的功率谱如图72(b)所示，OOK信号的频谱零带宽Bs=2fs，fs是基带信号的频谱零带宽，与基带信号的代码元素速度Rs相同。这表明OOK信号的传输带宽是码速的两倍。为了限制频带宽度，可以使用频带限制信号作为基带信号。图73示出了当基带信号是余弦升降信号时2ASK信号的功率频谱密度图。图73升余弦滚降基带信号的2ASK信号功率频谱，7.1.3 2ASK调制器二元振幅键控调制器可作为乘法器实现，如图74所示。对于OOK信号，乘法

6、器可以由一个开关电路代替。如图7.4 2ASK调制器、7.1.4 2ASK解调器和模拟常规调幅信号的解调一样，2ASK信号也具有包络检测和相干解调两种茄子方法，这两种解调器如图75所示。数字信号1和0牙齿传输，因此在每个码段期间，必须电路通过样品确定来确定低通滤波器的输出，从而确定信号值。相干解调需要在接收器上生成本地相干载波，由于设备复杂，很少在2ASK系统中使用。图75 2ASK调谐器、7.2二进制频移密钥控制(2FSK)、7.2.1 2FSK调制的基本原理和波形表达式2FSK是利用载波的频率变化来传递数字信息的。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信号重叠

7、，例如以两个徐璐不同频率交替传输的ASK信号，因此调整后的信号的时域表达式(76)。其中1=2f1，2=2f2是an的倒数。an可以用P表示概率，用1-P表示概率。2FSK信号的波形可以分解为图(B)和图(C)中所示的波形，如图7-6(a)所示。2FSK信号还可以，(78)，将两个载波频率的中心频率设置为fc。频率差异为F，(79)，(710)，图7-6。调制金志洙(或频移金志洙)H定义为，(711)。7 . 2 . 2 . 2 2FSK调制的频域特性图77提供了h0.5、h=0.7、h=1.5时2 FSK信号的功率频谱图。功率谱是围绕fc对称分布的。在f时间，功率谱为单峰。随着f的增加，f1

8、和F2之间的距离增大，功率谱上出现了双峰，其中频带宽度可以用B2FSK2BB |f2-f1| (712)格式近似表示，BB是基带信号的带宽。图77 2FSK信号功率频谱，7.2.3 2FSK调制器在FSK信号中的载波频率变化时，通常载波的相位变化是不连续的。牙齿信号称为相位不连续FSK信号。相位不连续的FSK信号通常用频率选择法生成。如图7-8所示，两个单独的振荡器是两个频率的载波发生器，由输入的二进制信号控制。二进制信号通过两个门电路控制载波信号之一。图78 2FSK调制器，7.2.4 2FSK解调器2FSK信号的解调也有两个不相关的。FSK信号可以看作是两个频率源的交替传输，因此FSK接收

9、器由两个并行ASK接收器组成。图79示出了与调整ASK信号的原理相同的不相关的FSK和FSK接收器方块图。图79 2FSK解调器，2FSK信号还有另一种解调方法。在牙齿中，零检测方法是通用的、简单的解调方法。超过2FSK信号0的数字取决于载波频率变化，因此，检测到0时，可以获得载波频率差异，从而获得有关调制信号的更多信息。如图710所示，示出了超过零的检测方法的原理框图和各点波形。FSK信号形成限制、微分、整流后频率变化对应的脉冲序列，形成相同宽度的矩形波。牙齿矩形波的低频成分相当于数字信号，通过低通滤波器过滤低频成分，然后经过样品判决，可以获得原始的数字调制信号。图710 2FSK信号0检测

10、方法、7.3二进制密钥移动(2PSK)、7.3.1 2PSK调制的基本原理和波形表达式二进制密钥移动(2PSK)是二进制数字信号控制载波的两个阶段，二进制相移键控信号的时域表达式为(713)。其中，an是双极数字信号(即概率为P，概率为1-P，(714)，g(t)是振幅为1，宽度为Ts的矩形脉冲)，则2PSK信号是图711 2PSK信号的典型波形，7.3.2 2PSK调制的频域特性是表达式(713)这样，2PSK信号的功率谱与2ASK信号的功率谱相同，但没有一个离散载波分量，属于线性调制。7.3.3 2PSK调制器2PSK调制器可以使用乘法器或相位选择器，如图712所示。图712 2PSK调制

11、器，7.3.4 2PSK解调器必须使用一致的曹征方法，因为PSK信号的功率谱中没有载波分量。在一致调整中如何获得相同频率的本地载波是一个重要问题。只有PSK信号的非线性转换才能生成载波分量。有两种常用的托架恢复电路。一个是图713(a)所示的平方环电路，另一个是图713(b)所示的科斯塔斯环电路。上述两种锁相环中，压控振荡器VCO输出载波和调制载波之间的相位差如下：图713载波恢复电路，分析表明=n(n为任意整数)时VCO是稳定的。这意味着通过VCO恢复的本地载波可以与所需的相关载波相同，也可以相反。牙齿拓扑关系的不确定性称为0，拓扑模糊性。如图714所示，2PSK相干解调器。2PSK信号的调

12、制和曹征过程见表71。图714 2PSK相干解调器，表71 2PSK信号的调制和曹征过程，代码元素相位表示对应于代码元素的PSK信号的相位，1和2表示相位为的PSK信号乘以相位为1和2的本地载波。这表明，由于本地载波相位的不确定性，调整后的数字信号理解相反，1和0的倒置可能导致信息接收错误。为了克服相位模糊对调节的影响，通常使用差分关键点移动调制方法。7.4二进制差分相移键控(2DPSK)、7.4.1 2DPSK调制的基本原理和波形表达式2PSK信号中调制信号的1和0对应于两个不变载波相位(例如0和0)。这也称为绝对色调，因为它利用载波相位绝对值的变化来传输数字信息。前后码元载波相位相对值的变

13、化也可以传输数字信息。这称为相对祖先。相对曹征信任号的生成过程首先是差分编码数字基带信号。也就是说，从绝对代码更改为相对代码(差分代码)，然后执行绝对调整。基于这种形成过程的两相相对组称为二进制差分密钥移动信号，记录为2DPSK。2DPSK调制器框图和波形如图715所示。图715 2DPSK调制器和波形，图715 2DPSK调制器和波形，差分代码可以传递差分代码或空差分代码。编号差分代码的编码规则在bn=an bn-1表达式中为模块2加，bn-1是bn的旧代码，初始bn-1可以设置为任意。从发送信号的波形可以看出，在使用发送号码差分码的条件下，发送波相位遇到1时，0牙齿不变，载波相位的这种相对

14、变化具有数字信息。(威廉莎士比亚、温斯顿、载波、载波、载波、载波、载波、载波、载波、载波)，7 . 4 . 2 2 2 DPSK调整可以对DPSK信号使用一致的调整。由于局部载波相位模糊性的影响，调整后的相对码也反转了1和0牙齿。但是，当从相对代码还原为绝对代码时，根据以下规则，在差分解码，表达式中，是的上一代码元：这样得到的绝对代码不会发生任何反转现象，因为两个相邻拓扑的变化，即没有变化或变化。(David aser，Northern Exposure(美国电视电视剧)，)DPSK信号的一致调整能够克服载波相位模糊问题的原因是，数字信息表现为载波相位的相对变化。图716显示了2DPSK的相关

15、解调器和各个点波形。2DPSK信号的调制和曹征过程见表72。图716 2DPSK相干解调和每个点波形、表72 2DPSK信号的调制和曹征过程、DPSK信号的另一种曹征方法是差分相干解调(又称延迟解调)，方框图和波形图如图717所示。用牙齿方法调整时，不需要恢复本地载波，可以由接收的信号单独执行。将DPSK信号延迟到1码间隔Ts，然后乘以DPSK信号本身(乘法器起到相位比较的作用)，乘法结果经过低通滤波器采样后，通过采样判决恢复远视数字信息。牙齿解调方法只能用于DPSK信号。2DPSK信号的调制和延迟曹征过程见表73。表73 2DPSK信号的调制和延迟曹征过程、图717 2DPSK差分相干解调器

16、和每个点波形、7.5多进制数字调制、多进制数字基带信号调制载波，从而获得多进制数字调制信号。一般来说，多元m是2的幂(M2n)。如果传递信息的参数分别是载波的宽度、频率或相位，则数字调制信号是M振幅键(MASK)、M振幅频率移动键(MFSK)或M振幅移动键(MPSK)。在信道频带有限的情况下，使用M进制数字调制可以加快信息传输，提高频带利用率。这是在第一章中评估通信系统的有效性时提到的内容。也就是说，在不提高传输速度的情况下，可以使用多进制信号提高比特率性能。7.5.1多振幅键控(MASK) 1MASK信号的表示在M振振幅键控信号中具有载波振幅的M茄子值。如果基带信号的码元间隔为Ts，则M振幅键控信号的周期表达式为，(716)，在表达式中g(t)为基带信号的波形，C为载波的角频率，an为振幅值，an为M茄子值。如2MASK信号调制(716)所示，MASK信号相当于M级基带信号，并且对载波执行双向频带振幅。为了理解MASK信号和2ASK信号的关系，图718图解说明了2ASK信号和4ASK信号的波形。图718(a)是