简明通信原理 曹丽娜 简明 第7章C

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1、简明通信原理曹丽娜编著简明通信原理第7章数字带通传输学习目标理解数字调制的基本概念；掌握二进制数字调制与解调原理；计算二进制数字已调信号的功率谱和带宽；比较二进制数字调制系统的性能；了解多进制数字调制的原理与特点。引言数字调制的两种方法：相乘法-----利用模拟调制的方法；键控法-----利用数字信号离散取值的特点，通过开关键控正弦载波的参量。基本调制方式：振幅监控（ASK）频移键控（FSK)相移键控（PSK）在二进制调制中，载波的幅度、频率或相位只有两种可能的取值。此外，还有多进制数字调制和新型数字调制。7.1二进制数字调制原理7.1.1二进制振幅键控（2ASK）原理：利用载

2、波的幅度变化（两种）来传递数字信息（1和0），而载波的频率和初始相位保持不变。波形：表达式：或单极性基带信号单极性基带信号其中，an为第n个码元的电平取值。若则相应的2ASK信号又称做OOK（On-OffKeying）信号。调制解调（a）OOK信号的非相干解调（b）OOK信号的相干解调注意：判决规则应与调制规则相呼应。7.1.2二进制移频键控（2FSK）原理：利用载波的频率变化来传递数字信息。在2FSK中，正弦载波的频率随二进制基带信号在和两个频率点上变化。波形：7.1二进制数字调制原理表达式：2FSK信号可视为两个不同载频的2ASK信号的叠加模拟调频法（略）键控法：用基带信号

3、及其反相分别控制两个选通开关，从而对两个独立的载波振荡器进行选通，使其在每一个码元期间输出频率为或的两个载波之一，如图所示：调制：键控法的特点是转换速度快、电路简单、产生的波形好、频率稳定度高，故被广泛采用。但这种方法产生的2FSK信号在相邻码元交界处的相位不一定连续。其解调原理是将2FSK信号分解为两路2ASK信号分别进行解调，然后进行抽样判决。解调：非相干解调和相干解调2FSK非相干解调（包检）过程的时间波形：此外，2FSK信号还有其他解调方法，比如：鉴频法、差分检测法、过零检测法等。FSK在数字通信中应用较为广泛，尤其适用于衰落信道（如短波无线电信道）的场合。国际电信联盟

4、（ITU）建议在数据率低于1 200bit/s时采用2FSK体制。应用：7.1.3二进制相移键控（2PSK）原理：或双极性基带信号7.1二进制数字调制原理波形：表达式：调制：解调：在相干解调中，接收端必须提供一个本地载波c(t)（详见第9章）。由于c(t)应与调制载波同频同相，所以把c(t)称作同步载波或相干载波。2PSK存在问题：采用差分相移键控（DPSK）体制。解决方案：7.1.4二进制差分相移键控（2DPSK）原理：利用相邻码元载波相位的相对变化传递数字信息的，所以又称2DPSK为相对相移键控。示例若初始参考相位不同，则2DPSK信号的相位也不同。这说明，2DPSK信号的

5、相位并不直接代表信息，而相邻码元载波相位的相对变化才是唯一决定信息符号的因素。7.1二进制数字调制原理设为当前码元与前一码元的载波相位差，并定义：波形：调制：先进行差分编码（把绝对码变换成相对码），然后进行绝对调相。解调：（1）2DPSK相干解调+码反变换（差分译码）（1）2DPSK相干解调—码反变换原理框图及各点波形：（2）2DPSK差分相干解调（相位比较法）原理图及其各点波形：7.1.5二进制数字已调信号的功率谱分析目的：B和fc分量分析方法：借用基带信号的功率谱1．2ASK信号的功率谱借助第6章图6-6（a）所示的单极性矩形脉冲序列的功率谱，将其平移到载频fc处，便可得到

6、2ASK信号的功率谱，如下图所示：7.1二进制数字调制原理2ASK信号的功率谱由离散谱（即载波分量）和连续谱两部分组成。2ASK信号的带宽是基带信号带宽的两倍，谱零点带宽为2ASK信号的传输带宽是码元速率的两倍。其中，是基带信号的谱零点带宽。1、2FSK信号的离散谱位于两个载频f1和f2处；2、连续谱的形状随着两个载频之差的大小而变化；3、谱第一个零点宽为2．2FSK信号的功率谱它与2ASK的表示形式完全一样，区别仅在于这里的S(t)为双极性。因此，2PSK信号的频谱特性与2ASK的十分相似，当等概率发送信息时，2PSK谱中无离散谱。2DPSK与2PSK信号具有相同的功率谱。带

7、宽均为基带信号带宽的两倍。3.2PSK与2DPSK信号的功率谱【例7-1】发送的二进制信息为10101，码元速率为1200baud，试求：（3）计算2ASK、2PSK、2DPSK和2FSK信号的带宽和频带利用率。（2）当2FSK的两个载波频率分别为1200Hz和2400Hz时，画出其时间波形；（1）当载波频率为2400Hz时，试分别画出2ASK（OOK）、2PSK及2DPSK信号的时间波形；解（1）7.1二进制数字调制原理（2）设1200Hz→“1”、2400Hz→“0”，（3）2ASK、2