通信原理MATLAB仿真教程-数字信号的频带传输.pdf

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1、第八章数字信号的频带传输数字信号的传输方式有基带传输和频带传输。上一章已经介绍了数字信号的基带传输，但在实际中的很多信道不能直接传输基带信号。为了使数字信号能够在带通信道中传输，必须用数字基带信号对载波进行调制，以使信号与信道的特性相匹配。通常把具有调制和解调过程的数字传输系统称为数字频带传输系统。利用数字信号取值离散的特点通过开关键控载波，从而实现数字调制的方法称为键控法。对载波振幅进行键控可获得振幅键控（AmplitudeShiftKeying，ASK），对载波频率进行键控可获得频移键控（FrequencyShiftKeying，FSK），对载波相位进行键控可获得相移键控（Phase

2、ShiftKeying，PSK）。2数字信息有二进制和多进制之分，因此，数字调制可分为二进制调制和多进制调制。在二进制调制中，信号参量只有两种可能的取值；在多进制（如M进制，M>2）调制中，信号参量可能有M中取值。3本章知识要点●二进制数字调制●多进制数字调制48.1二进制数字调制用数字基带信号控制载波，把数字基带信号变换为数字带通信号的过程称为数字调制。调制信号为二进制数字基带信号时，这种调制称为二进制数字调制。在二进制数字调制中，载波的幅度、频率或相位只有两种变化状态,对应于数字“0”和“1”。5ωc8.1.1二进制数字幅度调制一、一般原理与实现方法数字幅度调制又称幅度键控（ASK）

3、，二进制幅度键控记作2ASK。2ASK是利用代表数字信息“0”或“1”的基带矩形脉冲去键控一个连续的载波，使载波时断时续地输出。有载波输出时表示发送“1”，无载波输出时表示发送“0”。根据幅度调制的原理，2ASK信号可表示为：e(t)=s(t)cosωt（8-1）0c式中，ω为载波角频率，s(t)为单极性NRZ矩形脉冲序列c6s(t)=∑ang(t−nTb)（8-2）n其中，gt)(是持续时间为T、高度为1的矩形脉冲，常称为b门函数；a为二进制数字序列。n⎧1，出现概率为Pa=⎨（8-3）n⎩0，出现概率为（1−P）2ASK信号的产生方法（调制方法）有两种，如图8-1所示。图（a）是一般

4、的模拟幅度调制方法，这里的由式（8-2）规定；图（b）是一种键控方法，这里的开关电路受控制。图（c）给出了及的波形示例。二进制幅度键控信号，由于一个信号状态始终为0，相当于处于断开状态，故又常称为通断键控信号（OOK信号）。7图8-12ASK信号产生方法与波形示例8二、MATLAB实现以数字信号序列10110010为例，给出产生2ASK信号的MATLAB程序如下（函数文件askdigital.m），流程图如图8-2所示。开始为变量赋初值生成2ASK信号画出原始二进制代码波形画出2ASK信号波形结束图8-22ASK流程图9%本函数实现将输入的一段二进制代码调制成相应的ask信号输出%s为输

5、入二进制码，f为载波频率，ask为调制后输出信号t=0:2*pi/99:2*pi;m1=[m1m];m1=[];c1=[c1c]c1=[];endforn=1:length(s)ask=c1.*m1;ifs(n)==0;subplot(211);m=zeros(1,100);plot(m1)elses(n)==1;title('原始信号');m=ones(1,100);axis([0100*length(s)-0.11.1]);endsubplot(212);c=sin(f*t);plot(ask)title('ASK信号');在命令窗口中键入s的二进制代码和载波频率f，再输入函数名，就

6、可以得到所对应的ask信号输出，如输入以下指令:s=[10110010];f=2;Askdigital将出现图8-3所示结果，其中载波频率与码元速率相同。10图8-32ASK信号波形11三、解调方法2ASK信号解调的常用方法主要有两种：包络检波法和相干检测法。包络检波法的原理方框图如图8-4所示。带通滤波器（BPF）恰好使2ASK信号完整地通过，经包络检测后，输出其包络。低通滤波器（LPF）的作用是滤除高频杂波，使基带信号（包络）通过。抽样判决器包括抽样、判决及码元形成器。定时抽样脉冲（位同步信号）是很窄的脉冲，通常位于每个码元的中央位置，其重复周期等于码元的宽度。不计噪声影响时，带通滤

7、波器输出为2ASK信号，即y(t)=e0(t)=s(t)cosωct，包络检波器输出为s(t)。经抽样、判决后将码元再生，即可恢复出数字序列{}a。n122ASK信号半波或抽样BPFLPF全波整流判决器e(t)y(t)0{a}s(t)n定时脉冲包检器图8-42ASK信号的包络解调13相干检测法原理方框图如图8-5所示。相干检测就是同步解调，要求接收机产生一个与发送载波同频同相的本地载波信号，称其为同步载波或相干载波。利用此载波与收到