通信原理——基本的数字调制系统

通信原理

张

伟

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通信原理

第6章 基本的数字调制系统二进制数字调制系统 多进制数字调制系统

通信原理

温故：调制在通信系统中的作用 温故：调制把基带信号频谱搬移到一定的频带范围以适应 信道的要求； 信道的要求；或者形成特定的频谱以适应信道的特 性。 容易辐射 实现频率分配 实现多路复用 减少噪声和干扰的影响， 减少噪声和干扰的影响，提高系统抗干扰能力通信原理 3

温故：调制的基本特征和分类 温故：模拟调制 连续变化的模拟量： 连续变化的模拟量： 单音正弦波

m (t ) 调制器离散的数字量： 离散的数字量： 二进制数字脉冲

s (t ) C (t )连续波形 矩形周期脉冲 连续载波调制

脉冲波形

脉冲载波调制 数字调制

单频正弦波通信原理 4

温故：调制的基本特征和分类 温故：s (f ) m (f )

线性调制s (f )

频谱之间呈线性搬 移关系： 移关系：AM、ASK 、 频谱之间没有线性对应

非线性调制

关系： 、 关系：FM、PM、FSK 、

m (t ) 调制器 C (t )

s (t )幅度调制： 幅度调制：AM、PAM、ASK 、 、

m(t)改变载波信号 改变载波信号C(t)的不同参数 改变载波信号 的不同参数

频率调制： 、 、 频率调制：PM、FM、FSK 相位调制：PM、PPM、PSK 相位调制： 、 、通信原理 5

温故：数字调制解调所在位置 温故：

信 源

信 源 编 码

信 道 编 码

数 字 调 制

信道

数 字 解 调

信 道 译 码

信 源 译 码

信 宿

噪声源

数字通信系统框图

通信原理

知新：本章研究的问题 知新：1 0 0 1

m (t ) 调制器 C (t )数字基带 信号

s (t )

s (t )

2PSK

t

正弦载波

2FSK

t

2ASK通信原理

t7

二进制振幅键控(2ASK)(1) 二进制振幅键控(2ASK)(1)2ASK波形 波形1 b(t) T t 0 1 1 0 0 1

载波 t

2ASK信号 t

通信原理

二进制振幅键控(2ASK)(2) 二进制振幅键控(2ASK)(2)2ASK表达式 表达式

e2 ASK (t ) = s (t ) cos ωct = ∑ an g (t nTs ) cos ωct n 1,出现概率为P 其中an = 0,出现概率1 P通信原理 9

二进制振幅键控(2ASK)(3) 二进制振幅键控(2ASK)(3)2ASK调制方法 调制方法 (1)模拟法 )

s (t )

×

e2 ASK (t ) = s (t ) cos ωc t

cos ωc t

通信原理

二进制振幅键控(2ASK)(4) 二进制振幅键控(2ASK)(4)键控法cosωct~

e2 ASK (t ) = s (t ) cos ωc t

s(t)

通信原理

二进制振幅键控(2ASK)(5) 二进制振幅键控(2ASK)(5)2ASK的解调 的解调2ASK可以采用 种解调方法 可以采用2种解调方法 可以采用 相干解调 非相干解调

通信原理

二进制振幅键控(2ASK)(6) 二进制振幅键控(2ASK)(6)2ASK的相干解调 的相干解调e2 ASK (t )

×cos ω c t

低通滤波

抽样判决

t

t

t通信原理 13

二进

制振幅键控(2ASK)(7) 二进制振幅键控(2ASK)(7)2ASK的非相干解调 包络检波 的非相干解调(包络检波 的非相干解调 包络检波)e2 ASK (t )包络检波 低通滤波 抽样判决

t

通信原理

二进制振幅键控(2ASK)(8) 二进制振幅键控(2ASK)(8) e2 ASK (t ) = s (t ) cos ωct == ∑ an g (t nTs ) cos ωct n s(t)的功率谱密度为 设 e2 ASK (t ) 的功率谱密度为 PE ( f ) ,s(t)的功率谱密度为 PS ( f )则与时域表达式对应的频域表达式为

2ASK的功率谱密度 的功率谱密度

1 PE ( f ) = [PS ( f + f c ) + PS ( f f c )] 4s(t)为单极性随机矩形脉冲序列， s(t)为单极性随机矩形脉冲序列，可直接得到 PS ( f ) ,即 为单极性随机矩形脉冲序列

Ps ( f ) = f s P(1 P) G( f ) + f s (1 P)2 2

2

式中 G ( f ) g (t ) 。 的频谱特点，对于所有m≠0的整数， m≠0的整数 根据 g (t ) 的频谱特点，对于所有m≠0的整数，有 G (mf s ) = 0 得

m= ∞

∑ G(mf s ) δ ( f mf s )2

∞

Ps ( f ) = f s P (1 P ) G ( f ) 2 + f s 2 (1 P ) 2 G (0) 2 δ ( f )通信原理 15

二进制振幅键控(2ASK)(9) 二进制振幅键控(2ASK)(9)1 2 2 f s p (1 p ) G ( f + f c ) + G ( f f c ) + 4 1 2 2 2 f s (1 p ) G (0) [δ ( f + f c ) + δ ( f f c ) ] 4 1 p= 当数值信号码元1 统计独立且等概率时， 当数值信号码元1,0统计独立且等概率时， ,则又有 2 1 1 2 2 2 2 PE ( f ) = f s G( f + fc ) + G( f fc ) + f s G (0) [δ ( f + f c ) + δ ( f f c ) ] PE ( f ) =16 16 又因为幅度为1 又因为幅度为1,周期为 TS 的矩形脉冲频谱为 sin π Ts f G ( f ) = Ts Sa(π Ts f ) = TS ( ) , π Ts f 代入 P ( f ) 表达式可得 E sin π ( f + f )T 2 sin π ( f f )T T c S c S + PE ( f ) = s 16 π ( f + f c )Ts π ( f f c )Ts 通信原理2

G (0) = Ts.

1 + [δ ( f + f c ) + δ ( f f c )] 16 16