通信原理与技术第5 章 正弦载波数字调制系统Word下载.docx
- 文档编号:16395595
- 上传时间:2022-11-23
- 格式:DOCX
- 页数:16
- 大小:1,012.72KB
通信原理与技术第5 章 正弦载波数字调制系统Word下载.docx
《通信原理与技术第5 章 正弦载波数字调制系统Word下载.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《通信原理与技术第5 章 正弦载波数字调制系统Word下载.docx(16页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
高频载波C(t)=A0cos(ω0t+ϕ0)为等幅恒频正、余弦波。
数字基带信号S(t)为不归零的单极性(或双极性)矩形脉冲。
分别让载波三个参量携带数字基带信息,可获得三种调制方案:
1、让载波幅度A按数字信号的极性变化----------数字调幅。
2、让载波频率ω按数字信号的极性变化----------数字调频。
3、让载波相位ϕ按数字信号的极性变化----------数字调相。
5.2数字频带调制的基本方法
一.二元数字调幅(2ASK)又称为幅移键控.
数字基带信号:
式中ak为数字序列{ak}的第k个码元。
显然,上式给出的表达是单极性不归零码。
特点:
"
1"
码期间有等幅余弦波输出,相当与开关开通.
"
0"
码期间无输出,相当与开关切断.因此称为幅移键控.
因此,数字调幅又称为幅移键控,记作ASK(AmplitudeShiftKeying),或称其为开关键控(通断键控),记作OOK(OnOffKeying)。
二元幅移键控记作2ASK
二.二元数字调频(2FSK)
由于基带信号只有两种电平状态,所以调频时载波频率只能被置于
两种频率状态.
另一方面,它也可以看作两个ASK调制的合成:
一个对0码调幅,一个对1码调幅:
两个ASK合成2FSK
相位连续和相位不连续键控切换方式,只要码元间隔时刻Tb一到,载波立即发生切换,造成波形SFSK(t)不连续,称之为相位不连续的FSK调制。
相位不连续会引起带宽增大。
为了波形连续,又发明了相位连续的FSK调制。
首先,两个不同的载波应来自同一振荡源(晶振),由不同的分频倍程所得;
其次,还要恰当选择ω1和ω2,使一个码元时段产生的相移之差为2π的整数倍:
(ω1-ω2)Tb=2nπ。
三.二元数字调相(2PSK)
用载波的两种相位去对应基带信号的0与1两种码元,为方便,这两种相位取0和π.
5.3数字调制信号的功率谱和带宽
一.二元数字调幅(2ASK)的功率谱和带宽。
2ASK为单极性不归零码被载波coswt相乘所得.我们知道,当信号乘以COSωCt后,其频谱为线性搬移:
二元数字调幅信号功率谱
有效带宽取第一主极大,基带带宽BM=rb;
ASK带宽则为BASK=2rb
二.二元数字调频(2FSK)的功率谱和带宽。
由于PSK可视为双极性不归零码基带信号的调幅.
双极性不归零码的功率谱为:
三.二元数字调相(2PSK)的功率谱和带宽。
由于二元数字调相可以视为两个二元数字调幅信号之和,二者恰好互补
(没有相重复出现的时段).
5.4数字频带调制信号的解调
与模拟调制系统一样,数字调制信号的解调也有相干和非相干两种方式。
相干解调用于线形调制信号。
如ASK和PSK,把搬接到高频段的频谱再搬回原点;
非相干解调主要用于FSK,也可以用于ASK。
一.ASK信号的解调:
1.非相干解调:
(包络检波法)
ASK非相干解调各步波形
与模拟信号解调不同仅在于抽样判定。
2.相干解调:
(同步检波法)
波形图与非相干解调一样,全波整零是取绝对值,相干波相乘是取平方。
二.FSK信号的解调:
1、滤波检测法:
(属于相干解调)
2FSK滤波检测法解调过程的时间波形
2、过零检测法。
3、差分检波法(属相干解调)
调节延时,使
在频偏较小时:
于是,由正负号就可判定:
负值为1;
正值为0
三、PSK信号的解调:
PSK是线形调制,采用相干解调。
这里出现一个问题:
接收到的PSK信号中含有两种载波相位,本地载波究竟与哪个同步?
从接收到的信息中是无法决定的。
如果决定错了,那么所有的“1”码都变成了“0”码,所有的“0”码都变成了“1”码,这个问题称0π模糊。
这是2PSK信号采用相干解调必须解决的问题。
四、二元差分调相和解调:
1.2DPSK调制:
为解决0π模糊问题,发送端不采用PSK,采用二元差分调相(2DPSK);
先将{Ak}序列变成它的差分码{Bk},然后对{Ak}进行二元调相,的关于{Bk}的PSK就是{Ak}的2DPSK。
2DPSK怎样解决0π模糊问题呢?
因为即使发生0π模糊,解调后得到的{Bk}与原来完全反号(0-->
1,1-->
0)也不会影响用{Bk}的前后码元变化与否来决定{Ak}。
3.2DPSK的相对相干解调:
既然2DPSK根据前后码元的变化与否来决定{AK}。
那么何不直接把它前后相差Tb的波形相乘,直接得到{AK},而且省去了本地载波的产生与同步电路。
5.5多元数字频带调制
用二进制序列0和1分别对应载波的两种状态(ASK两种幅度、FSK两种频率、PSK两种相位),这样的调制叫二元调制。
为了提高传信率,比如用四进制数去对应载波的四种状态,就可进行四元调制,一位四进制码相当于二位二进制码,传信率就会加倍。
同理,还可以设计出更多的数字调制系统。
一.多电平调幅(MASK)
用载波幅度的M个量化电平来对应M进制数字码元,叫M元调幅。
解决方法同样可以采用相干或非相干解调,不同在于抽样判定时需要M-1个阈值来区分M个不同的量化电平。
为保持与2ASK相同的分辨能力,每个电平台阶就应取与二元电平同样的大小,总的信号幅度就会大大增加,消耗能量就会大增。
如果保持信号幅度不变,则每个量化台阶距离就变小,则量化误差必然大大增加。
可见提高传信率是以提供更大能量或牺牲可靠性为代价换来的。
二.多元数字调频(MFSK)
选择M个不同的载波频率去对应M元数字信号,叫M元调频.
三.多元调相(MPSK):
用载波的M个相位来对应M个数字码元,构成M元调相.同理,它提高了传信率,也有效的节省了频带,所付出的代价是减小了相位之间的差别(2PSK相差180度,而4PSK相差90度),抗干扰能力减弱.调相有两种方法:
1.相位选择合成法.
2.正交调相法.
3.4PSK的解调;
采用相干解调,用本地载波去相乘,自然把四个相位区分开来了.
四.多元差分调相:
与二元调相2PSK存在0π模糊相似,四元调相4PSK也存在四相模糊问题.所谓四相模糊指4PSK存在四种相位,我们的本地载波相对那一个是0相位呢?
不同的参考相位,将会使判定结果完全变相(有四种结果).为此,同二元差分调相一样,采用四元差分调相4PSK来解决这个问题.4SPSK的解调同样可以有绝对相干解调和相对相干解调两种,前者先解调出差分码{Bn}译码得到{An};
(用本地载波相乘);
后者直接从4DPSK出发,用本身的延时与本身相乘,比较相邻码的变化情况,直接解出原码{An}.
5.6改进的数字调制方法
一.多元正交调幅(MQAM)
1.正交调相原理:
理论上早已证明信道中同时传输相同频率的两个正交信号(如正弦和余弦)是不会发生的混加的,它们利用一个信号的带宽传输.因次,人们常用一对正交载波去调相两个信号迭加后传输.更常见的做法是把一个信号终串并变换后,分别用正弦和余弦载波去各调一路然后合并.正如在四元调相中所作过的那样,那里是对双极性不归零码去调制.如果改用单极性不归零码,则成为四元正交调幅.只要使用正交调制,必然引入多种相位,调相是不可少的.因此,正交调幅必然是幅相联合键控.
2.16QAM调制:
16元正交调幅存在16种幅相联合状态,可对应16进制数.它可以用两种产生:
1)正交调幅法
2)复合相移法
二.最小频移键控(MSK)
1.怎样使FSK具有最小带宽?
2.关于2FSK的波形连续的讨论.
3.怎样产生MSK调制波.
4.解调原理.
5.7二进制数字调制系统的抗噪声性能
一.2ASK系统的抗噪声性能.
1.相干解调(同步检测法)
2.非相干解调(包络检波法)
二.2FSK系统的抗噪声性能
2FSK信号可视为两个不同载波的数字调幅的穿插结合.它也包括相干解调(同步检测法)和非相干
解调(包络检波法).
三.2PSK系统的抗噪声性能
1.2PSK相干解调.
2.2DPSK相位比较法解调:
(相对相干解调)二元差分调相波采用相邻前后两个码元的波形相乘来解调.
3.2DPSK的绝对相干解调:
(极性比较法):
指2DPSK信号先作为本地载波相乘,解出差分码,再译出原码.
四.数字调制系统误码率公式比较
1.三种基本调制的比较:
在相同的信道中,噪声功率谱密度相同.三种调制带宽不同致使混入信号中噪声的量化值不同.
2.什么是超正交调制:
最小频移键控MSK的两个不同频率余弦波的相关系数为零.
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 通信原理与技术第5 正弦载波数字调制系统 通信 原理 技术 正弦 载波 数字 调制 系统