通信原理第六版(樊昌信)第7章数字带通传输系统.docx

通信原理第六版(樊昌信)第7章数字带通传输系统.docx通信原理第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。•■7丄1二进制振幅键控(2ASK)♦基本原理:□“(0OK)”信号表达式(Acos仪t, 以概率P发送“1”时p(f\—J C°°K [ 0,以概率1-P发送“0”时□波形1001♦2ASK信号的一般表达式«2ASK(0=S(t)COSCDct其屮$(/)=工號(—人)nTs-码元持续时间;g(/)—持续时间为7;的基带脉冲波形,通常假设是高度为1,宽度等于人的矩形脉冲;5 —第N个符号的电平取值,若取概率为P概率为1-戶则相应的2ASK信号就是OOK信号。♦2ASK信号产生方法>模拟调制法(相乘器法)二进制不归零信号 e2ASK ►乘法器 ►COS0/>键控法开关电路♦2ASK信号解调方法口非相干解调(包络检波法)输出□相干解调(同步检测法)口非相干解调过程的时间波形1001■功率谱密度2ASK信号可以表示成e2ASK(0=s(t)coscoct式中5(0一二进制单极性随机矩形脉冲序列设:A0)-S(r)的功率谱密度P2ASK(/)一2ASK信号的功率谱密度则由上式可得%K(沪占加+£)+呵一£)]由上式可见,2ASK信号的功率谱是基带信号功率谱几(/)的线性搬移(属线性调制)。,单极性的随机脉冲序列功率谱的一般表达式为00W)=£P(1—P)|G(/)「+》|£(1-P)G(哦)|专(/—吨)/7?=-00式中fs=\ITsG(f)—单个基带信号码元g(/)的频谱函数。对于全占空矩形脉冲序列,根据矩形波形g(f)的频谱特点,对于所有的m^O的整数,有G{mfs)=T,Sa(n/r)=0,故上式可简化为呛)=fsP(X~n|G(/)|2+/I一p)2|g(0)|W)将其代入得到£ask=+ffd-P)b(/+Z-)|2+|G(/-Z-)|2.+1 P)2|G(0)『卜(/+£)+5(/-£)]当概率p二1/2时,并考虑到G(f)=TsSa(7ifTs)G(0)=人则2ASK信号的功率谱密度为P2ASK”sin//+£)7;[I龙(/+£)/sin//-£)7;<f-fc)Ts+書阳+£)+》(「£)]lo其曲线如下图所示。□2ASK信号的功率谱密度示意图口从以上分析及上图可以看出:2ASK信号的功率谱由连续谱和离散谱两部分组成;连续谱取决于g(/)经线性调制后的双边带谱,而离散谱由载波分量确定。2ASK信号的带宽是基带信号带宽的两倍,若只计谱的主瓣(第一个谱零点位置),则有斥“2ASK式中fs=1/7;即,2ASK信号的传输带宽是码元速率的两倍。■(2FSK)♦基本原理□表达式:在2FSK中,载波的频率随二进制基带信号在力和鸟两个频率点间变化。故其表达式为*2FSK(0=Acos(©+%),ACOS(692》+仇),□典型波形:□由图可见,2FSK信号的波形(a)可以分解为波形(b)和波形(c),也就是说,一个2FSK信号可以看成是两个不同载频的2ASK信号的叠加。因此,2FSK信号的时域表达式又可写成*2FSK”cos(®/+%)+为a“g(r-n7;)cos(02/+&“)式中g(0—单个矩形脉冲,Ts—脉冲持续时间;an=1,0,概率为P概率为1-P概率为1-P概率为Pan=<[0,0和$分别是第,7个信号码元(1或0)的初始相位,通常可令其为零。因此,2FSK信号的表达式可简化为幺2FSK(0-(^)COS69/+S2(/^)COS692/^2FSK(0=$1(/)COS卯+$2(1)COS刃式中 皿)=工色g(r—720n♦2FSK信号的产生方法口采用模拟调频电路来实现:信号在相邻码元Z间的相位是连续变化的。□采用键控法来实现:相邻码元之间的相位不一定连续。□其他解调方法:比如鉴频法、差分检测法、过零检测法等。下图给出了过零检。VWVX/X/VWVbjwuin_njimuLd-XAAA-XAAA-AK—K—nnnnimnjuuumminr♦\\sin^f^f2)Ts2t2"sin^(/-/2)7;.-'叫MffT心-M2FSK八一16 兀(/+帀人+侯[/(/+£)+§(/_£)+§(/+Q+5(/_Q]16对相位不连续的2FSK信号,可以看成由两个不同载频的2ASK信号的叠加,它可以表示为e2FSK(/)=6(Z)cos卯+s2(?)cosco2t其中,小⑴和七⑴为两路二进制基带信号。