烟台大学：《通信原理》课程教学资源（PPT课件）第7章 数字带通传输系统

通信原理第7章数字带通传输系统2

2 通信原理 第7章数字带通传输系统

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。3

3 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。 t t t 1 0 1 1 0 1 1 0 1 振幅键控 频移键控 相移键控

第7章数字带通传输系统7.1二进制数字调制原理7.1.1二进制振幅键控(2ASK）·基本原理："通-断键控(OOK)"信号表达式以概率P发送“1”时Acoso.teook (t) =0,以概率1-P发送“0”时波形001s(t)载波2ASK

4 第7章数字带通传输系统 ⚫ 7.1 二进制数字调制原理 ◼ 7.1.1 二进制振幅键控(2ASK） ◆ 基本原理：  “通-断键控(OOK)”信号表达式  波形    − = ， 以概率 发送“ ”时 以概率 发送“”时 0 1 P 0 Acos t, P 1 ( ) c OOK  e t 1 0 1 t 0 T s s t( ) 载波 t t 2ASK

第7章数字带通传输系统.2ASK信号的一般表达式e2Ask(t) = s(t)coS 0.t其中。s(t)= Za,g(t-nT,)nT、－码元持续时间；g(t）－持续时间为T,的基带脉冲波形，通常假设是高度为1，宽度等于T的矩形脉冲；an－第N个符号的电平取值，若取1,概率为Pan =0,概率为1-P则相应的2ASK信号就是OOK信号。5

5 第7章数字带通传输系统 ◆ 2ASK信号的一般表达式 其中 Ts － 码元持续时间； g(t) － 持续时间为Ts的基带脉冲波形，通常假设是高 度为1，宽度等于Ts的矩形脉冲； an － 第N个符号的电平取值，若取 则相应的2ASK信号就是OOK信号。 e t s(t) t c ( ) cos 2ASK = =  − n n nTs s(t) a g(t )    − = 0 P 1 P an , 1 , 概率为 概率为

第7章数字带通传输系统2ASK信号产生方法》模拟调制法（相乘器法）二进制e2ASK不归零信号乘法器s(t)cosO.t键控法开关电路2AScoso.ts(t)6

6 第7章数字带通传输系统 ◆ 2ASK信号产生方法 ➢ 模拟调制法（相乘器法） ➢ 键控法 乘法器 ( ) 2 e t ASK 二进制 不归零信号 t c cos s(t) t c cos s(t) ( ) 2 e t ASK 开关电路

第7章数字带通传输系统2ASK信号解调方法非相干解调（包络检波法）e2.As (t)aCb全波带通低通抽样O整流器判决器滤波器滤波器输出定时脉冲相干解调(同步检测法）输出e2Asx(t)带通低通抽样相乘器滤波器滤波器判决器定时COSO脉冲7

7 第7章数字带通传输系统 ◆ 2ASK信号解调方法  非相干解调(包络检波法)  相干解调(同步检测法) 带通 滤波器 全波 整流器 低通 滤波器 抽样 判决器 定时 脉冲 输出 ( ) 2 e t ASK a b c d 带通 滤波器 相乘器 低通 滤波器 抽样 判决器 定时 脉冲 输出 ( ) 2 e t ASK t c cos

第7章数字带通传输系统非相干解调过程的时间波形00008

8 第7章数字带通传输系统  非相干解调过程的时间波形 1 0 0 1 t t 1 0 0 1 a bc d t t

第7章数字带通传输系统功率谱密度2ASK信号可以表示成e2Ask (t) = s(0)coSO,t式中s(t）-二进制单极性随机矩形脉冲序列设：P，（)－s(t)的功率谱密度P2ASk（）－2ASK信号的功率谱密度则由上式可得[P(f + f)+ P(f - f.)]P2Ask(f)=由上式可见，2ASK信号的功率谱是基带信号功率谱P，（的线性搬移（属线性调制）。知道了Ps（)即可确定P2ASK（）。9

9 第7章数字带通传输系统 ◆ 功率谱密度 2ASK信号可以表示成 式中 s(t) －二进制单极性随机矩形脉冲序列 设：Ps (f) － s(t)的功率谱密度 P2ASK (f) － 2ASK信号的功率谱密度 则由上式可得 由上式可见，2ASK信号的功率谱是基带信号功率谱Ps (f) 的线性搬移（属线性调制）。 知道了Ps (f)即可确定P2ASK (f) 。 e t s(t) t c ( ) cos 2ASK =  ( ) ( ) 4 1 ( ) 2ASK s c s c P f = P f + f + P f − f

第7章数字带通传输系统由6.1.2节知，单极性的随机脉冲序列功率谱的一般表达式为P,(f)= f,P(1 - P)G(J) + ZIF,(1 - P)G(mf,)s(F - mf.)3式中 f=1/TG(f)-单个基带信号码元g(t)的频谱函数。对于全占空矩形脉冲序列，根据矩形波形g(t)的频谱特点，对于所有的m0的整数，有G(mfs) = T,Sa(nπ) = 0，故上式可简化为P,()= f,P(1 - P)G(f) + f:(1- P)2G(O) 8(f)将其代入P2Ask(f)=[P,(f + f.)+ P,(f - f.)])10得到

10 第7章数字带通传输系统 由6.1.2节知，单极性的随机脉冲序列功率谱的一般表达式为 式中 fs = 1/Ts G(f) － 单个基带信号码元g(t)的频谱函数。 对于全占空矩形脉冲序列，根据矩形波形g(t)的频谱特点，对 于所有的m  0的整数，有 ，故上式可简化为 将其代入 得到   =− = − + − − m s s s s m fs P ( f ) f P(1 P)G( f ) f (1 P)G(m f ) ( f ) 2 2  G(mfS ) = TS Sa(n) = 0 ( ) (1 ) ( ) (1 ) (0) ( ) 2 2 2 2 P f f P P G f f P G f s = s − + s −   ( ) ( ) 4 1 ( ) 2ASK s c s c P f = P f + f + P f − f

第7章数字带通传输系统f, P(1 - P)[G(f + fo)2 +|G(f - fo)2C2ASK=f?(1- P)2G(0)°[s(f + f.)+ 8(f - f.)]当概率P=1/2时，并考虑到G(0) = TsG(f) = T,Sa(元 fTs)则2ASK信号的功率谱密度为sin π(f + f)T,sin π(f - f.)TT,(f)十16π(f + J)T,π(f - f)T,-[6(f + f.)+8(f - f.)]F其曲线如下图所示11

11 第7章数字带通传输系统 当概率P =1/2时，并考虑到 则2ASK信号的功率谱密度为 其曲线如下图所示。   (1 ) (0)  ( ) ( ) 4 1 (1 ) ( ) ( ) 4 1 2 2 2 2 2 2ASK s c c s c c f P G f f f f P f P P G f f G f f + − + + − = − + + −   ( ) ( ) S TS G f = T Sa  f G = TS (0)         − − + + + = 2 2 2 ( ) sin ( ) ( ) sin ( ) 16 ( ) c s c s c s s c s ASK f f T f f T f f T T f f T P f      ( ) ( ) 16 1 c c +  f + f +  f − f