1、第7章 數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)7.1 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制與解調(diào)原理7.2 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能7.3 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的性能比較7.4 多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)1.定義 正弦載波幅度受二進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)的控制。2.表達(dá)式一、2ASK的原理3.波形7.1 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制與解調(diào)原理圖 7 1 二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)時(shí)間波型（1）鍵控法4. 產(chǎn)生（2）相乘法coscte2ASK(t)S(t)coscts(t)e2ASK(t)一、2ASK的原理（1）相干解調(diào)5.解調(diào)BPF抽 樣判決器coscts(t)e2ASK(t)定時(shí)脈沖注意：本地載波必與發(fā)端載波嚴(yán)格同頻同相。一、2ASK的原理LPF 5. 解調(diào)e2ASK

2、(t)半 波 或全波整流LPFBPF抽 樣判決器S(t)定時(shí)脈沖（2）非相干解調(diào)（包絡(luò)檢波）一、2ASK的原理圖 7 - 62ASK信號(hào)非相干解調(diào)過(guò)程的時(shí)間波形二、2FSK的原理1.定義：正弦載波頻率隨二進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)在1和2兩個(gè)頻率點(diǎn)間變化。2.表達(dá)式：3. 波形 NCPFSK和CPFSK 4. 產(chǎn)生 VCOFMs(t)e2FSK(t)（1）直接調(diào)頻法（模擬調(diào)頻法）：較容易實(shí)現(xiàn)，頻穩(wěn)度差，相位連續(xù)。（2）鍵控法： 轉(zhuǎn)換速度快，頻穩(wěn)度高，相位不連續(xù)。 圖 7- 8 二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)的時(shí)間波形圖 7 9 數(shù)字鍵控法實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)的原理圖 BPF1 BPF2包絡(luò)檢波器包絡(luò)檢波器抽 樣判

3、決器（1）非相干解調(diào)法e2FSK(t)s(t)定時(shí)脈沖注意：抽樣判決器是判定哪一個(gè)輸入 樣值大，可不專設(shè)門(mén)限電平。 二、2FSK的原理5.解調(diào) 圖 7-112FSK非相干解調(diào)過(guò)程的時(shí)間波形 （2）相干解調(diào) BPF1 LPF1LPF2抽 樣判決器 BPF2二、2FSK的原理cos1(t)定時(shí)脈沖S(t)e2FSK(t)cos2(t)e2FSK(t) s(t) 限幅微分整流寬脈沖發(fā)生器LPF抽 樣判決器2FSK波形過(guò)零點(diǎn)數(shù)載波頻率檢出過(guò)零點(diǎn)數(shù)得到頻率差異a b c d e h g （3）過(guò)零檢測(cè)法二、2FSK的原理基本思想圖 7 14 過(guò)零檢測(cè)法原理圖和各點(diǎn)時(shí)間波形三、2PSK的原理 1.定義 正

4、弦載波相位隨二進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)作離散變化。e2PSK(t)= cosct ， p -cosct ， 1-p 2.表達(dá)式 e2PSK(t)= ang( t nTs )cosct ，an= +1， p -1，1-p n = 0 “0” “1” 3.波形 1 0 0 1三、2PSK的原理（1）調(diào)相法（相乘法） （2）相位選擇法4. 產(chǎn)生 注意：調(diào)相法基帶信號(hào)或?yàn)殡p極性，或轉(zhuǎn)為雙極性。 圖 7-162PSK信號(hào)的調(diào)制原理圖 三、2PSK的原理注意：必須采用相干解調(diào)5. 解調(diào)BPF抽樣判決器提取載波LPF e2PSK(t) 定時(shí)脈沖cosctS(t) a c d e b載波提取a b c d全波整流窄帶

5、濾波分頻/2s(t)cosctcosct 出現(xiàn)“相位模糊”或“倒”現(xiàn)象，造成錯(cuò)誤。 工程上用2DPSK（相對(duì)（差分）相移鍵控）。圖 7 -192PSK信號(hào)相干解調(diào)各點(diǎn)時(shí)間波形 用前后相鄰碼元的載波相對(duì)相位變化表示二進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)。2.波形四、2DPSK的原理1.定義n = 0 ”0” ”1” 或n = 0 ”1” ”0” 二進(jìn)制數(shù)字信息： 1 1 0 1 0 0 1 1 1 02DPSK信號(hào)相位： 0 0 0 0 0 0或 0 0 0 0 0 （相對(duì)相移鍵控）圖 7 -202DPSK信號(hào)調(diào)制過(guò)程波形圖四、2DPSK的原理 3. 產(chǎn)生 差分編碼s(t)sd(t)e2DPSK(t)cosct模擬

6、法（1）直接法： s(t)DPSKe2DPSK(t)（2）間接法: s(t)sd(t)PSKe2DPSK(t)鍵控法倒相器cosct-coscts(t)e2DPSK(t)碼變換判決器 e2DPSK(t) s(t) a c d e b cosct g 定時(shí)脈沖提取載波相/絕碼變換器LPFBPF4. 解調(diào)（1）相干解調(diào)法（極性比較法）四、2DPSK的原理圖 7-24 2DPSK信號(hào)相干解調(diào)器原理圖和解調(diào)過(guò)程各點(diǎn)時(shí)間波形 此設(shè)c=RB，實(shí)際并不要求載波與碼速率滿足某一關(guān)系。 4. 解調(diào)（2）差分相干解調(diào)法（相位比較法） e2DPSK(t) s(t) a c d e b 定時(shí)脈沖BPF判決器延遲TsL

7、PF當(dāng)碼元寬度Ts與載波周期TC（或c）滿足一 定關(guān)系時(shí)，才能用此方法解調(diào)2DPSK。 四、2DPSK的原理圖7-26 2DPSK信號(hào)差分相干解調(diào)器原理圖和解調(diào)過(guò)程各點(diǎn)時(shí)間波形五、二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制信號(hào)的功率譜密度B2PSK =B2DPSK =2B基 =2s B2FSK = |2-1| + 2s結(jié)論：在話路頻帶下，通常s只能達(dá)到1200bps，因此， FSK調(diào)制方式，主要用于低（中）速數(shù)據(jù)傳輸。 一、2ASK系統(tǒng)的抗噪聲性能1.同步檢波法的系統(tǒng)性能BPF抽 樣判決器LPF2cosctx(t)n(t)yi(t)y(t)ni(t)sT(t)z(t)7.2 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能1.同步檢波法的

8、系統(tǒng)性能利用基帶系統(tǒng)的結(jié)論（P123），可得：一、2ASK系統(tǒng)的抗噪聲性能2.包絡(luò)檢波法的系統(tǒng)性能包絡(luò)檢波LPFBPF抽樣判決n(t)ni(t)yi(t)V(t)y(t) 結(jié)論：(1)相同r，同步檢波優(yōu)于包絡(luò)檢波，但差異不大。(2)包絡(luò)檢波有門(mén)限效應(yīng)，同步檢波沒(méi)有。一、2ASK系統(tǒng)的抗噪聲性能比較同步檢波和包絡(luò)檢波系統(tǒng)的性能二、2FSK系統(tǒng)的抗噪聲性能1.同步檢波法的系統(tǒng)性能 BPF BPF LPF LPF 抽樣判決cos1tcos2tx2(t)x1(t)二、2FSK系統(tǒng)的抗噪聲性能2.包絡(luò)檢波法的系統(tǒng)性能廣義瑞利分布瑞利分布發(fā)“1”： BPF BPF 檢波 檢波 低通 低通 抽樣判決V1(t

9、)V2(t)cp(t) 結(jié)論：(1)大信噪比下，同步檢波和包絡(luò)檢波差不多；(2)同步檢波比包絡(luò)檢波復(fù)雜；Why?(3)2FSK的接收多采用包絡(luò)檢波法。Why?二、2FSK系統(tǒng)的抗噪聲性能比較同步檢波和包絡(luò)檢波的系統(tǒng)性能大信噪比 Why ？相干解調(diào)需要產(chǎn)生同頻同相的本地載波； 信道特性不穩(wěn)定情況下，如無(wú)線電信道， 接收信號(hào)的相位在不斷變化，很難實(shí)現(xiàn)相干接收。三、2PSK系統(tǒng)的抗噪聲性能利用基帶系統(tǒng)的結(jié)論，P123，可得： BPF LPF 抽樣判決cosctV(t)相干解調(diào) 四、2DPSK系統(tǒng)的抗噪聲性能1.相干解調(diào) 碼反變換器的影響使輸出誤碼率增大。2.差分相干解調(diào)差分相干解調(diào)與同步相干解調(diào)的主

10、要區(qū)別？差分的參考信號(hào)不具有固定的載頻和相位。一、 信號(hào)頻帶寬度B2PSK = B2DPSK = B2ASK = 2R基 = 2RB = 2Rb = 2fs R2FSKB2FSK =2 1+2s7.3 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)性能比較條件類別相干解調(diào)非相干解調(diào)2ASK2FSK2PSK2DPSKB二、誤碼率討 論1.相干解調(diào)性能優(yōu)于非相干解調(diào)性能。2.要求各系統(tǒng)同Pe，同法解調(diào)時(shí)，要求：3. 抗白噪聲能力：三、對(duì)信道特性變化的敏感性 調(diào)制方式 門(mén)限 備注 2FSK 比較判決 不需設(shè)置門(mén)限 2PSK 0電平 與幅度(P信號(hào))無(wú)關(guān) 2ASK r a/2 與幅度(P信號(hào))有關(guān) 最佳判決門(mén)限對(duì)信道特性的要求：

11、信道嚴(yán)重衰落時(shí)，相干載波難獲得，用非相干。2DPSK差分不需相干載波較適信道不穩(wěn)定系統(tǒng)。 發(fā)送端：差不多；接收端：相干解調(diào) 非相干解調(diào)非相干解調(diào)：2DPSK2FSK2ASK四、設(shè)備復(fù)雜程度五、應(yīng)用中低速數(shù)據(jù)傳輸：非相干2FSK高速數(shù)據(jù)傳輸：2DPSK 一、 多進(jìn)制數(shù)字振幅調(diào)制 （MASK，多電平調(diào)制）7.4 多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)二、多進(jìn)制數(shù)字頻率調(diào)制 （MFSK，多頻制）三、多進(jìn)制數(shù)字相位調(diào)制系統(tǒng) （ MPSK，多相制）M = 2 相位差： (2/2) =M = 4 = 22 (2/4) =/2M = 8 = 23 (2/8) =/4 M、K，相位差： M = 2k (2/2k)=/ 2k-1 相位愈多收端噪聲擾下愈易錯(cuò)判抗干擾力差 MPSK波形可看作兩正交載波多電平DSB和。 BMPSK = BMASK = B2ASK = 2B基 = 2s三、多進(jìn)制數(shù)字相位調(diào)制系統(tǒng) 1. MPSK信號(hào)三、多進(jìn)制數(shù)字相位調(diào)制系統(tǒng)表 7 4雙比特ab與載波相位的關(guān)系 雙比特碼元載波下相位(n )abA方式 B方式 011000110 90 180 270 225 315 45 135 2. 4DPSK(QDPSK)信號(hào)