【2017年整理】8数字载波调制传输.ppt

第八章 数字载波调制传输 ;8.1 概述 8.2 数字振幅调制 8.3 数字频率调制 8.4 数字相位调制 8.5 数字调制系统性能比较 *8.6 现代数字调制技术 ;8.1 概述;3、载波的选择？　　 从原理上来说，受调制载波的波形可以是任意的，只要已调信号适合于信道传输就可以了。但实际上，在大多数数字通信系统中，都选择正弦信号作为载波。这是因为正弦信号形式简单，便于产生及接收。 4、数字调制技术类型 一般可分为两种类型：(1) 利用模拟方法去实现数字调制，即把数字基带信号当作模拟信号的特殊情况来处理；(2) 利用数字信号的离散取值特点键控载波，从而实现数字调制——键控法。键控法的特点：数字电路实现，调制变换速率快，调整测试方便，体积小和设备可靠性高。;5、数字调制类型的分类　　 （1）数字调制可分为二进制调制和多进制调制两种。 （2）根据已调信号的结构形式可分为线性调制和非线性调制两种。 （3）数字调制方式分为调幅、调频和调相三种基本形式。 8、频带传输系统的组成结构;8.2 数字振幅调制 ;根据线性调制的原理，一个二进制的振幅键控信号可以表示成一个单极性矩形脉冲序列与一个正弦型载波的相乘，即 ;若令 ;图 8.2.1 2ASK信号的产生及波形模型 ;几种典型电路：; 简单的三极管调幅器 ; 2ASK信号的实现方法 ;　　2. 2ASK信号的功率谱及带宽 　　若用G(f)表示二进制序列中一个宽度为Tb、高度为 1 的门函数g(t)所对应的频谱函数，Ps(f)为s(t)的功率谱密度，Pe(f)为已调信号e(t)的功率谱密度，则有 ;图 8.2.3 2ASK信号的功率谱 ;功率谱分析： （1）2ASK信号的功率谱密度Pe(f)由连续谱和离散谱两部分组成。其由相应的单极性数字基带信号功率谱密度Ps(f)形状不变地平移至±fc处形成的。 （2）2ASK信号的带宽B2ASK是单极性数字基带信号Bg的两倍。当数字基带信号的基本脉冲是矩形不归零脉冲时，Bg=1/Tb。于是 2ASK信号的带宽为;2ASK的特点： （1）频带利用率低，即在给定信道带宽的条件下，它的单位频带内所能传送的数码率较低。为了提高频带利用率，可以用单边带调幅，由于具体技术的限制，要实现理想的单边带调幅是极为困难的。因此，实际上广泛应用的是残留边带调制，其频带利用率略低于 1Baud/Hz。　　 （2）2ASK信号的主要优点是易于实现，其缺点是抗干扰能力不强，主要应用在低速数据传输中。 ;3.2ASK信号的解调及系统误码率 　2ASK信号的解调由振幅检波器完成，具体方法主要有两种：包络解调法和相干解调法。;相干解调原理方框图如下图所示。解调原理： ;包络解调时2ASK系统的误码率分析： 设信号的幅度为A，信道中存在着高斯白噪声，当带通滤波器恰好让ASK信号通过时，因为发“1”时包络的一维概率密度函数为莱斯分布， 其主要能量集中在“1”附近，而发“0”时包络的一维概率密度函数为瑞利分布，信号能量主要集中在“0”附近，但是这两种分布在A/2附近产生重叠。若发“1”的概率为P(1)，发“0”的概率为P(0)，并且当P(0)=P(1)=1/2时，取样判决器的判决门限电平取为A/2，当包络的抽样值A/2时，判为“1”； 抽样值≤A/2时， 判为“0”。 发“1”错判为“0”的概率为P(0/1), 发“0”错判为“1”的概率为P(1/0)，则系统的总误码率为 　;采用包络检波的接收系统，通常是工作在大信噪比的情况下， 这时可近似地得出系统误码率为 ;相干解调时2ASK系统的误码率分析： 考虑经过带通滤波器、乘法器以及低通滤波器以后，信号和噪声均已检出并输入抽样判决器，无论是发送“1”还是“0”，判决器输入信号与噪声的混合物，其瞬时值的概率密度都是正态分布的，只是均值不同而已。当P(0)=P(1)=1/2 时，假设判决门限电平为A/2, xA/2判为“1”，x≤A/2判为“0”，发“1”判为“0”的概率为P(0/1)，发“0”判为“1”的概率为P(1/0)，这时, 相干检测时2ASK系统 的误码率为： ;当信噪比非常大时，系统的误码率可进一步近似为 ;　　(2) 最佳判决门限时，r一定，Pe相Pe非，即信噪比一定时，相干解调的误码率小于非相干解调的误码率；Pe一定时，r相r非，即系统误码率一定时，相干解调比非相干解调对信号的信噪比要求低。由此可见，相干解调 2ASK系统的抗噪声性能优于非相干解调系统。这是由于相干解调利用了相干载波与信号的相关性，起了增强信号抑制噪声作用的缘故。 　　(3) 相干解调需要插入相干载波，而非相干解调不需要。 可见，相干解调时设备要复杂一些，而非相干解调时设备要简单一些。 ;8