1、第第7 7章章 數字帶通傳輸系統數字帶通傳輸系統w數字調制：把數字基帶信號變換為數字帶通信號（已調數字調制：把數字基帶信號變換為數字帶通信號（已調信號）的過程。信號）的過程。w數字帶通傳輸系統：通常把包括調制和解調過程的數字數字帶通傳輸系統：通常把包括調制和解調過程的數字傳輸系統稱為數字帶通傳輸系統。傳輸系統稱為數字帶通傳輸系統。w數字調制技術有兩種方法：數字調制技術有兩種方法：w利用模擬調制的方法去實現數字式調制；利用模擬調制的方法去實現數字式調制；w通過開關鍵控載波，通常稱為鍵控法。通過開關鍵控載波，通常稱為鍵控法。引言引言引言w三種基本鍵控方式三種基本鍵控方式v振幅鍵控振幅鍵控v頻移鍵控

2、頻移鍵控v相移鍵控相移鍵控w數字調制可分為二進制調制和多進制調制。數字調制可分為二進制調制和多進制調制。 振幅鍵控 頻移鍵控 相移鍵控v7.1 二進制數字調制原理二進制數字調制原理v7.2 二進制數字調制系統的抗噪聲性能二進制數字調制系統的抗噪聲性能v7.3 二進制數字調制系統的性能比較二進制數字調制系統的性能比較v7.4 多進制數字調制原理多進制數字調制原理v7.5 多進制數字調制系統的抗噪聲性能多進制數字調制系統的抗噪聲性能章節內容章節內容7.1 二進制調制原理二進制調制原理1、二進制振幅鍵控（、二進制振幅鍵控（2ASK）”時發送“以概率，”時發送“以概率0P101Pt,Acos)(cOO

3、Kte信號表達式：信號表達式：產生框圖：產生框圖：w 2ASK信號時間波形：信號時間波形：7.1 二進制調制原理二進制調制原理 2ASK( )coscets ttw 一般表達式：一般表達式：其中：其中：( )( -)nsns ta g tnT1,01-nPaP概率， 概率T Ts s 碼元持續時間；碼元持續時間；g g( (t t) ) 持續時間為持續時間為TsTs的基帶脈沖波形，通常假的基帶脈沖波形，通常假設是高度為設是高度為1 1，寬度等于，寬度等于TsTs的矩形脈沖；的矩形脈沖； a an n 第第n n個符號的電平取值。個符號的電平取值。7.1 二進制調制原理二進制調制原理帶通濾波器全

4、波整流器低通濾波器抽樣判決器定時脈沖輸出)(2teASKabcdw 2ASK解調方法：解調方法：非相干解調：非相干解調：波形：波形：7.1 二進制調制原理二進制調制原理相干解調：相干解調：帶通濾波器相乘器低通濾波器抽樣判決器定時脈沖輸出)(2teASKtccosw 2ASK信號的特點：信號的特點：w 產生方法簡單，易于學習；產生方法簡單，易于學習；w 受噪聲影響大，可靠性不高，實際應用較少。受噪聲影響大，可靠性不高，實際應用較少。7.1 二進制調制原理二進制調制原理)()(41)(2ASKcscsffPffPfPw 2ASK功率譜密度功率譜密度 2ASK( )coscets tt )()0()

5、1 ()()1 (2222fGPffGPPffPsss由第由第6章，已知章，已知NRZ矩形波形脈沖序列的矩形波形脈沖序列的Ps(f)為：為：sASKfB222ASK信號的傳輸帶寬是碼元速率的信號的傳輸帶寬是碼元速率的2倍：倍：ps(f)-fs0fsP2ASK(f)-fc0fc7.1 二進制調制原理二進制調制原理2 2、二進制頻移鍵控（、二進制頻移鍵控（2FSK2FSK）”時發送“”時發送“0),cos(A1),cos(A)(212FSKnnttte信號表達式：信號表達式：波形：波形：可以看成兩個可以看成兩個2ASK信號的合成。信號的合成。7.1 二進制調制原理二進制調制原理w2FSK2FSK的

6、產生的產生相位不連續：相位不連續：相位連續：相位連續：相位連續的情況下旁瓣衰減更快。相位連續的情況下旁瓣衰減更快。7.1 二進制調制原理二進制調制原理w相位不連續的相位不連續的2FSK2FSK的功率譜密度的功率譜密度ttsttsteFSK22112cos)(cos)()(2FSK可以看成可以看成2個個2ASK信號之和，所以：信號之和，所以：因此功率譜密度表達式為：因此功率譜密度表達式為：)()(41)()(41)(221122211ffPffPffPffPfPssssFSK當當p(1)=p(0)時，時，Ps1=Ps2 7.1 二進制調制原理二進制調制原理w相位不連續的相位不連續的2FSK的功率

7、譜密度的功率譜密度s2c1cf2|ff |s2c1cf2|ff |fc2fc2+fsfc1fc1+fs或fc2fc1fc2fc17.1 二進制調制原理二進制調制原理w2FSK的功率譜密度的功率譜密度 相位不連續相位不連續2FSK信號的功率譜由連續譜和離散譜組成。信號的功率譜由連續譜和離散譜組成。其中，連續譜由兩個中心位于其中，連續譜由兩個中心位于f1和和f2處的雙邊譜疊加而成，處的雙邊譜疊加而成，離散譜位于兩個載頻離散譜位于兩個載頻f1和和f2處；處； 連續譜的形狀隨著兩個載頻之差的大小而變化，若連續譜的形狀隨著兩個載頻之差的大小而變化，若| f1 f2 | fs ，則出，則出現雙峰；現雙峰；

8、 若以功率譜第一個零點之間的頻率間隔計算若以功率譜第一個零點之間的頻率間隔計算2FSK信號的信號的帶寬，則其帶寬近似為帶寬，則其帶寬近似為sfffB2122FSK7.1 二進制調制原理二進制調制原理w2FSK2FSK的解調方法的解調方法帶通濾波器帶通濾波器抽樣判決器輸出包絡檢波器包絡檢波器12)(2teFSK定時脈沖 非相干解調法非相干解調法 相干解調法相干解調法帶通濾波器帶通濾波器抽樣判決器輸出低通濾波器低通濾波器12)(2teFSK定時脈沖相乘器相乘器t1cost2cos7.1 二進制調制原理二進制調制原理（3 3）二進制相移鍵控）二進制相移鍵控2PSK2PSK（BPSKBPSK）2PSK

9、( )Acos()cnett信號表達式：信號表達式：其中：其中：因此可改寫為：因此可改寫為：”時發送“”時發送“，1,00nPtPttecc1,cosA,cosA)(2PSK概率為概率為7.1 二進制調制原理二進制調制原理w2PSK2PSK的產生方式的產生方式乘法器) (2tePSK雙極性不歸零tccos) (t s碼型變換模擬產生法：模擬產生法：鍵控產生法：鍵控產生法：tccos) (t s) (2tePSK開關電路移相018007.1 二進制調制原理二進制調制原理w2PSK2PSK的功率譜密度的功率譜密度21()()()4PSKscscPfPffPff與與2ASK的功率譜密度表達式相同，區

10、別僅在于一個的功率譜密度表達式相同，區別僅在于一個是單極性碼，一個是雙極性碼。是單極性碼，一個是雙極性碼。占用帶寬和占用帶寬和2ASK一致一致7.1 二進制調制原理二進制調制原理w2PSK的解調的解調由于功率譜密度中沒有離散的載波分量所以需要采用平方由于功率譜密度中沒有離散的載波分量所以需要采用平方環法或者科斯塔斯環法提取載波（第環法或者科斯塔斯環法提取載波（第13章知識）。章知識）。帶 通濾 波 器相 乘 器低 通濾 波 器抽 樣判 決 器定 時脈 沖輸 出)(2tePSKtccosabcde思考：思考：2PSK信號能否采用包絡檢波解調？信號能否采用包絡檢波解調？7.1 二進制調制原理二進制

11、調制原理w2PSK2PSK的特點的特點 占用帶寬和占用帶寬和2ASK一致，小于一致，小于2FSK，有效性較高；，有效性較高； 采用雙極性碼，因此噪聲容限高，可靠性高；采用雙極性碼，因此噪聲容限高，可靠性高； 無離散載頻分量，解調時載波恢復困難；無離散載頻分量，解調時載波恢復困難； 具有相位模糊問題，因此實際中很少采用。具有相位模糊問題，因此實際中很少采用。7.1 二進制調制原理二進制調制原理（4 4）二進制差分相移鍵控）二進制差分相移鍵控2DPSK2DPSKw 在在2PSK信號的載波恢復過程中存在著的相位模糊，將信號的載波恢復過程中存在著的相位模糊，將會造成解調出的信號與發送信號正好相反。這種

12、現象會造成解調出的信號與發送信號正好相反。這種現象稱為稱為2PSK 方式的方式的“倒倒”現象。現象。w 2DPSK原理：利用前后相鄰碼元的載波相對相位變化原理：利用前后相鄰碼元的載波相對相位變化傳遞數字信息，所以又稱相對相移鍵控。傳遞數字信息，所以又稱相對相移鍵控。”表示數字信息“，”表示數字信息“10, 07.1 二進制調制原理二進制調制原理w2DPSK的產生：發送的是的產生：發送的是bn,傳輸的是差分信號傳輸的是差分信號dn7.1 二進制調制原理二進制調制原理帶通濾波器相乘器低通濾波器抽樣判決器定時脈沖輸出)(DPSK2tetccos碼反變換器abcdefw 2DPSK 2DPSK的解調：相干解調加碼反變換的解調：相干解調加碼反變換碼反變換器：碼反變換器：7.1 二進制調制原理二進制調制原理w 2DPSK的解調：差分相干解調的解調：差分相干解調7.1 二進制調制原理二進制調制原理w2D