通信原理 第7章数字带通传输系统
1 通信原理 第7章数字带通传输系统
第7章数字带通传输系统 概述 。 数字调制：把数字基带信号变换为数字带通信号（已调信号 的过程。 数字带通传输系统：通常把包括调制和解调过程的数字传输 系统。 ·数字调制技术有两种方法： ◆利用模拟调制的方法去实现数字式调制； ◆通过开关键控载波，通常称为键控法。 ◆基本键控方式：振幅键控、频移键控 相移键控 AA产 振幅键控 频移键控 相移键控 ·数字调制可分为二进制调制和多进制调制。 2
2 第7章数字带通传输系统 ⚫ 概述 ◼ 数字调制：把数字基带信号变换为数字带通信号（已调信号） 的过程。 ◼ 数字带通传输系统：通常把包括调制和解调过程的数字传输 系统。 ◼ 数字调制技术有两种方法： ◆ 利用模拟调制的方法去实现数字式调制； ◆ 通过开关键控载波，通常称为键控法。 ◆ 基本键控方式：振幅键控、频移键控、相移键控 ◼ 数字调制可分为二进制调制和多进制调制。 t t t 1 0 1 1 0 1 1 0 1 振幅键控 频移键控 相移键控
第章数字带通传输系统 ● 7.1二进制数字调制原理 ■7.1.1二进制振幅键控(2ASK) ◆基本原理： ▣"通-断键控(O0K)”信号表达式 Acoso t 以概率P发送“1”时 eooK()）= 。波形 0, 以概率1-P发送“0”时 0 s(t) 载波 2ASK
3 第7章数字带通传输系统 ⚫ 7.1 二进制数字调制原理 ◼ 7.1.1 二进制振幅键控(2ASK） ◆ 基本原理： “通-断键控(OOK)”信号表达式 波形 − = ， 以概率 发送“ ”时 以概率 发送“”时 0 1 P 0 Acos t, P 1 ( ) c OOK e t 1 0 1 t 0 T s s t( ) 载波 t t 2ASK
第7章数字带通传输系统 2ASK信号的一般表达式e2AsK()=s)c0s0.1 其中s()=∑angt-nI,) T,·码元持续时间； g(t)~持续时间为T,的基带脉冲波形，通常假设是高 度为1，宽度等于T,的矩形脉冲； an·第N个符号的电平取值，若取 概率为P a,s ~O 概率为1-P 则相应的2ASK信号就是OOK信号
4 第7章数字带通传输系统 ◆ 2ASK信号的一般表达式 其中 Ts － 码元持续时间； g(t) － 持续时间为Ts的基带脉冲波形，通常假设是高 度为1，宽度等于Ts的矩形脉冲； an － 第N个符号的电平取值，若取 则相应的2ASK信号就是OOK信号。 e t s(t) t c ( ) cos 2ASK = = − n n nTs s(t) a g(t ) − = 0 P 1 P an , 1 , 概率为 概率为
第7章数字带通传输系统 ◆2ASK信号产生方法 模拟调制法（相乘器法） 二进制 不归零信号 e24sK(t) 乘法器 s(t) cos@t ,键控法 开关电路 e2asK(1) cos@t s(t) 5
5 第7章数字带通传输系统 ◆ 2ASK信号产生方法 ➢ 模拟调制法（相乘器法） ➢ 键控法 乘法器 ( ) 2 e t ASK 二进制 不归零信号 t c cos s(t) t c cos s(t) ( ) 2 e t ASK 开关电路
第7章数字通传输系统 2ASK信号解调方法 ▣非相干解调（包络检波法） (t) 带通 全波 b 低通 抽样 滤波器 整流器 滤波器 判决器 输出 定时 脉冲 ▣相干解调（同步检测法） e24sK(t) 输出 带通 低通 抽样 滤波器 相乘器 滤波器 判决器 cosw t 定时 脉冲 6
6 第7章数字带通传输系统 ◆ 2ASK信号解调方法 非相干解调(包络检波法) 相干解调(同步检测法) 带通 滤波器 全波 整流器 低通 滤波器 抽样 判决器 定时 脉冲 输出 ( ) 2 e t ASK a b c d 带通 滤波器 相乘器 低通 滤波器 抽样 判决器 定时 脉冲 输出 ( ) 2 e t ASK t c cos
第7章数字带通传输系统 ▣非相干解调过程的时间波形
7 第7章数字带通传输系统 非相干解调过程的时间波形 1 0 0 1 t t 1 0 0 1 a bc d t t
第7章数字带通传输系统 功率谱密度 2ASK信号可以表示成 e2AsK(t)=s(t)cos@t 式中s()-二进制单极性随机矩形脉冲序列 设：P,()-s(t)的功率谱密度 P2ASK()·2ASK信号的功率谱密度 则由上式可得 Psk(f)=i[P.(f+/)+P(-f) 由上式可见，2ASK信号的功率谱是基带信号功率谱P,() 的线性搬移（属线性调制）。 8
8 第7章数字带通传输系统 ◆ 功率谱密度 2ASK信号可以表示成 式中 s(t) －二进制单极性随机矩形脉冲序列 设：Ps (f) － s(t)的功率谱密度 P2ASK (f) － 2ASK信号的功率谱密度 则由上式可得 由上式可见，2ASK信号的功率谱是基带信号功率谱Ps (f) 的线性搬移（属线性调制）。 e t s(t) t c ( ) cos 2ASK = ( ) ( ) 4 1 ( ) 2ASK s c s c P f = P f + f + P f − f
第7章数字带通传输系统 由6.1.2节知，单极性的随机脉冲序列功率谱的一般表达式为 P,(f)=f,P(1-P)G(f)+>f,(1-P)G(mf,)6(f-mf,) 式中f=1/T G()·单个基带信号码元g(t)的频谱函数。 对于全占空矩形脉冲序列，根据矩形波形g()的频谱特点，对 于所有的m≠0的整数，有 G(mfs)=TsSa(nπ)=0 ,故上式可简化为 P.(f)=f,P(1-PG(f)+f2(1-P)2G(0)6f) 将其代入 Psk()=i[P.(f+f)+P.(f-f.)] 得到 9
9 第7章数字带通传输系统 由6.1.2节知，单极性的随机脉冲序列功率谱的一般表达式为 式中 fs = 1/Ts G(f) － 单个基带信号码元g(t)的频谱函数。 对于全占空矩形脉冲序列，根据矩形波形g(t)的频谱特点，对 于所有的m 0的整数，有 ，故上式可简化为 将其代入 得到 =− = − + − − m s s s s m fs P ( f ) f P(1 P)G( f ) f (1 P)G(m f ) ( f ) 2 2 G(mfS ) = TS Sa(n) = 0 ( ) (1 ) ( ) (1 ) (0) ( ) 2 2 2 2 P f f P P G f f P G f s = s − + s − ( ) ( ) 4 1 ( ) 2ASK s c s c P f = P f + f + P f − f
第7章数字带通传输系统 Pax-ifPa-P)GS+fG- +4/21-PyG06f+)+U-. 当概率P=1/2时，并考虑到 G(f)=TsSa(πfTs) G(0)=T 则2ASK信号的功率谱密度为 smπf+f)+ inπ(f-f)T π(f+f)T, π(f-f)T *f++U-列 其曲线如下图所示。 10
10 第7章数字带通传输系统 当概率P =1/2时，并考虑到 则2ASK信号的功率谱密度为 其曲线如下图所示。 (1 ) (0) ( ) ( ) 4 1 (1 ) ( ) ( ) 4 1 2 2 2 2 2 2ASK s c c s c c f P G f f f f P f P P G f f G f f + − + + − = − + + − ( ) ( ) S TS G f = T Sa f G = TS (0) − − + + + = 2 2 2 ( ) sin ( ) ( ) sin ( ) 16 ( ) c s c s c s s c s ASK f f T f f T f f T T f f T P f ( ) ( ) 16 1 c c + f + f + f − f