《第六章正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)課件.ppt》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《第六章正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)課件.ppt（67頁珍藏版）》請?jiān)趨R文網(wǎng)上搜索。

1、第六章 正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng) 引言二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的性能比較二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理6.1 引言數(shù)字調(diào)制信號三種基本信號形式(二進(jìn)制)1.1.2ASK 振幅鍵控(線性調(diào)制)2.2.2FSK 移頻鍵控(非線性調(diào)制)3.3.2PSK 移相鍵控n n本章重點(diǎn)討論二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的原理及其抗噪聲性能n n返回目錄返回目錄6.2 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理n n 6.2.1 6.2.1 二進(jìn)制振幅鍵控二進(jìn)制振幅鍵控(2ASK)(2ASK)公式表示公式表示:e eo o(t(t)=)=a an ng(t-nTg(t-nTs s)cos)cosc ct t n n g(tg(t)是持續(xù)時(shí)

2、間為是持續(xù)時(shí)間為T TS S的矩形脈沖的矩形脈沖 an=0 an=0 概率為概率為P P 1 1 概率為概率為1-P1-P 令令S(S(t t)=)=a an ng(t-nTg(t-nTs s)n n e eo o(t(t)=)=S(t)cosS(t)cosc ct t產(chǎn)生方法:1 一般模擬幅度調(diào)制方法 2 鍵控法(OOK)(onon-off-keying-off-keying)S(tS(t)乘法器乘法器 e e0 0(t)(t)載波載波 coscosc ct t (a)(a)e eo o(t(t)S(tS(t)(b)(b)乘法器圖6.1.2n nOOkOOk信號的兩種基本的解調(diào)方法信號的兩種

3、基本的解調(diào)方法:1.1.非相干解調(diào)非相干解調(diào)(包絡(luò)檢波法包絡(luò)檢波法)2.2.相干解調(diào)相干解調(diào) (同步檢測法同步檢測法)輸入輸入 (a)(a)非相干解調(diào)框圖非相干解調(diào)框圖 定時(shí)脈沖定時(shí)脈沖輸入輸入 定時(shí)脈沖定時(shí)脈沖 coscosc ct t (b)(b)相干解調(diào)框圖相干解調(diào)框圖帶通濾波器半波或全波整流器低通濾波器抽樣判決器帶通濾波器相乘器低通濾波器抽樣判決器 2ASK的功率譜密度為n n結(jié)論1.1.2ASK功率譜密度由連續(xù)譜和離散譜兩部分組成。2.2.2ASK信號的帶寬是基帶脈沖波形帶寬的兩倍。3.3.OOK信號的第一旁瓣峰值比主峰衰減14dB。6.2.2 二進(jìn)制移頻鍵控(2FSK)已調(diào)信號的數(shù)

4、學(xué)表達(dá)式已調(diào)信號的數(shù)學(xué)表達(dá)式e e0 0(t)=a(t)=an ng(t-nTg(t-nTs s)cos()cos(1 1t+t+n n)+)+a an ng(tg(t-n n n n nT nTs s)cos()cos(2 2t+t+n n)a an n=0 =0 概率概率 P aP an n=0 =0 概率概率 1-P 1-P 1 1-P 1 p 1 1-P 1 p產(chǎn)生方法產(chǎn)生方法:a a 模擬調(diào)頻法模擬調(diào)頻法 n n n n不僅與第不僅與第n n個(gè)信碼有關(guān)個(gè)信碼有關(guān),且且n n n n保保 持一定持一定關(guān)系關(guān)系 b b 鍵控法鍵控法:載波載波n n n n與與n n 無關(guān)無關(guān),相位不連續(xù)

5、相位不連續(xù)2FSK 常用解調(diào)法 :1.1.相干檢測法 S(t)e0 0(t)2.2.非相干檢測法其他:3.3.鑒頻法 e0 0(t)4.4.過零檢測法5.5.差分檢測法模擬調(diào)頻器f1f2(a)(b)圖6.2.1調(diào)頻信號產(chǎn)生框圖n n 輸出輸出輸入輸入 抽樣脈沖抽樣脈沖 非相干方式非相干方式輸入輸入 抽樣脈沖抽樣脈沖 輸出輸出 相干方式相干方式帶通1包絡(luò)檢波帶通2包絡(luò)檢波抽樣判決器帶通1帶通2低通相乘器相乘器低通抽樣判決器圖6.2.2(a)圖6.2.2(b)cos1 tcos2 t圖6.2.2(c)過零檢測方框圖及各點(diǎn)波形輸入輸入 輸出輸出 圖圖6.2.2(d)6.2.2(d)差分檢測法原理方框

6、圖差分檢測法原理方框圖帶通低通x實(shí)踐表明:1.1.當(dāng)延遲失真為零時(shí)，這種方法的檢測性能不如當(dāng)延遲失真為零時(shí)，這種方法的檢測性能不如普通鑒頻器普通鑒頻器2.2.有嚴(yán)重延遲失真時(shí)，它的性能比鑒頻法優(yōu)越有嚴(yán)重延遲失真時(shí)，它的性能比鑒頻法優(yōu)越2FSK2FSK一般用于話音頻帶內(nèi)低于一般用于話音頻帶內(nèi)低于1200bit/s1200bit/s數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，在衰落信道中傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，它也被廣泛應(yīng)時(shí)，在衰落信道中傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，它也被廣泛應(yīng)用用2FSK2FSK信號的頻譜分析有許多方法，其中之一信號的頻譜分析有許多方法，其中之一 看成看成是兩個(gè)振幅鍵控信號相疊加是兩個(gè)振幅鍵控信號相疊加2FSK的功率譜密度為波形

7、a f2 2=fo-fs b f2 2=fo+0.4fs f1 1=fo+fs f1 1=fo-0.4fs結(jié)論1 1.2FSK2FSK信號的功率譜由連續(xù)譜和離散譜組成信號的功率譜由連續(xù)譜和離散譜組成 兩個(gè)雙邊譜疊加兩個(gè)載頻兩個(gè)雙邊譜疊加兩個(gè)載頻 2.2.兩個(gè)載頻之差較小時(shí)兩個(gè)載頻之差較小時(shí)，連續(xù)譜呈單峰連續(xù)譜呈單峰 大大 雙雙3.2FSK3.2FSK第一個(gè)零點(diǎn)帶寬第一個(gè)零點(diǎn)帶寬:f=|f2 2-f1 1|+2fs s6.2.3 二進(jìn)制移相鍵控及二進(jìn)制差分相位鍵控(2PSK及2DPSK)2PSK信號形式一般表示為 eo o(t)=an ng(t-nTs s)cosc ct ng(t)是脈寬為TS

8、 S的單個(gè)矩陣脈沖 an n=+1 p -1 1-p在碼元內(nèi)eo o(t)=cosc ct p -cosc ct 1-p2PSK2PSK絕對移相方式，缺點(diǎn)：有絕對移相方式，缺點(diǎn)：有“倒倒 現(xiàn)象現(xiàn)象”“”“反反向工作向工作”現(xiàn)象現(xiàn)象2DPSK:2DPSK:=“1”=“1”=0 “0”=0 “0”為本碼元初相與前一碼元初相之差為本碼元初相與前一碼元初相之差數(shù)字信息數(shù)字信息 1 1DPSKDPSK信號相位信號相位0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1a a表示絕對碼，表示絕

9、對碼，C C表示相對碼表示相對碼CiCi=C=Ci-1i-1 a ai i a ai i=C Ci i C Ci-1i-1或或2PSK2PSK0 0相相 “1”1”“0”“0”2DPSK 2DPSK =0 “1”=0 “1”=“0”=“0”矢量圖，二相調(diào)制移相信號矢量圖 參考相位（a）A方式（b）方式 參考相位參考相位2PSK中，是未調(diào)制載波的相位 2DPSK中，前一碼元載波的相位CCITT建議：A方式中，相位，0如果一個(gè)周期內(nèi)包含整數(shù)個(gè)載波，2DPSK中前后碼元當(dāng) =0時(shí)，相位會連續(xù) 方式中/2，2DPSK兩相鄰碼元之間，必然發(fā)生載波相位的跳變，便于檢測到碼元起止時(shí)刻，提供碼元定時(shí)信息n n

10、2PSK,2DPSK2PSK,2DPSK信號的調(diào)制與解調(diào)信號的調(diào)制與解調(diào)1.1.模擬調(diào)制法模擬調(diào)制法2.2.鍵控法鍵控法 載波載波S(tS(t)雙極性雙極性 碼變換不歸零碼碼變換不歸零碼e e0 0(t)(t)載波載波e e0 0(t)(t)移相移相碼變換碼變換相乘圖6.2.62PSK及2DPSK信號產(chǎn)生框圖(a)(b)PSK 解調(diào) a.相干解調(diào)2DPSKb.鑒相器 極性比較法解調(diào)c.PSK相干解調(diào)碼反變換d.差分相干解調(diào)（實(shí)用的方法）n n2PSK2PSK信號的頻譜信號的頻譜P PE E(f(f)=P)=Ps s(f+f(f+fc c)+P)+Ps s(f-f(f-fc c)/4)/4當(dāng)當(dāng)

11、為等概雙極性基帶波形時(shí)為等概雙極性基帶波形時(shí)g g1 1(t)=-g(t)=-g2 2(t)=(t)=g(tg(t)G(fG(f)=)=TsSa(fTsTsSa(fTs)PE(f)-fc fc f圖6.2.8 2PSK信號頻譜圖n n結(jié)論:1.1.2PSK或2DPSK信號頻譜當(dāng)P=1/2不存在離散譜2.2.帶寬與2ASK相同B=2fsn n返回目錄返回目錄6.3 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能6.3.1 6.3.1 通斷鍵控通斷鍵控(OOK)(OOK)系統(tǒng)的抗噪聲性能系統(tǒng)的抗噪聲性能發(fā)送波形發(fā)送波形:S ST T(t(t)=)=u uT T(t(t)“1”)“1”0 “0”0 “0”u uT

12、T(t(t)=)=AcosAcosc ct t 0tT 0tTs s 0 0 其他其他 t t接收端的輸入波形接收端的輸入波形:y yi i(t(t)=)=u ui i(t)+n(t)+ni i(t(t)“1”)“1”u ui i(t(t)=)=acosacosc ct t 0tTs 0tb )b 判判 “1”1”n n b “0”1r1時(shí)時(shí),當(dāng)當(dāng)r r相同時(shí)相同時(shí),且且r1 r1 PePe包絡(luò)包絡(luò)=e=e-r/4-r/4/2 /2 PePe包絡(luò)包絡(luò)PePe相干相干,但包絡(luò)但包絡(luò)PePe相干相干 檢波電路比較簡單檢波電路比較簡單6.3.2 二進(jìn)制移頻鍵控(2FSK)系統(tǒng)的抗噪聲 性能 發(fā)送碼元

13、 ST(t)=u1 1T(t)“1”u2 2T(t)“0”u1 1T(t)=Acos1 1t 0tTs 0 其他t u2 2T(t)=Acos2 2t 0tTs 0 其他t帶通濾波器輸出端:y(t)=u1 1R(t)+n(t)“1”u2 2R(t)+n(t)“0”n(t)為窄帶高斯過程u1 1R R(t)=acos1 1t 0tTs 0 其他tu2R2R(t)=acos2 2t 0t1 r1 既大信噪比的情況下既大信噪比的情況下:n n 包絡(luò)與同步性能差不多包絡(luò)與同步性能差不多 ,包絡(luò)檢波的設(shè)備簡單常用包絡(luò)檢波的設(shè)備簡單常用6.3.3二進(jìn)制移相鍵控及差分相位鍵控(2PSK,2DPSK)系統(tǒng)的抗

14、噪聲性能發(fā)送端發(fā)出的信號：ST T(t)=u1T1T(t)發(fā)送“”時(shí) u0T0T(t)=-u1T1T(t)發(fā)送“”時(shí)u1T1T(t)Acosc ct otTs 0 其他t同步檢測時(shí)低通濾波器輸出波形：x(t)=a+nc(t)“1”-a+nc(t)“0”n n極性比較法碼變換法的系統(tǒng)誤碼率=erfc(r)/2碼變化誤碼率同步檢測器輸出中有一個(gè)錯(cuò)碼，二個(gè)連續(xù)錯(cuò)碼，n個(gè)連續(xù)錯(cuò)碼，將引起碼變換輸出中有兩個(gè)錯(cuò)碼 設(shè)Pn為一串n個(gè)碼元連續(xù)錯(cuò)誤這一事件出現(xiàn)的概率n=1,2,3 碼變換器輸出的誤碼率為Pe=2P1 1+2P2 2+2Pn n+Pn=(1-Pe)2 Pen（1-Pe)2 一串碼兩端不錯(cuò) Pen

15、n個(gè)碼同時(shí)出錯(cuò)PePe=2(1-Pe)Pe =2(1-Pe)Pe Pe/PePe/Pe=2(1-Pe)=2(1-Pe)當(dāng)當(dāng)PePe1 Pe/Pe21 Pe/Pe2當(dāng)當(dāng)PePe=1/2 Pe/Pe1 =1/2 Pe/Pe1 Pe/PePe/Pe 變化范圍變化范圍 1212 n n返回目錄返回目錄極性比較法極性比較法-碼變換法檢測二進(jìn)制相對移相信號時(shí)誤碼率碼變換法檢測二進(jìn)制相對移相信號時(shí)誤碼率6.4 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的性能比較1.頻帶寬度從小到大2ASK=2PSK2FSK 2fs s 2fs s+|f2 2-f1 1|2.誤碼率相干方式略優(yōu)于非相干方式相同Pe 信噪比r,要求從小到大 2PSK2

16、FSKOOK 差dB(2倍)相同r時(shí),Pe從小到大排列2PSK2FSKOOK即抗干擾性能從好到差的排隊(duì)2PSK,2FSK,OOK3.對信道特性變化的敏感性2FSK：沒有門限，直接比較兩路解調(diào)輸出的大小2PSK：判決門限，不隨信道特性變化00K：判決門限a/2，與a有關(guān)，即與信道特性變化有關(guān)，接收機(jī)不易保持最佳判決門限Pe增加 4 4 設(shè)備復(fù)雜程度：設(shè)備復(fù)雜程度：同一種調(diào)制方式：相干解調(diào)比非相干解碼復(fù)雜同一種調(diào)制方式：相干解調(diào)比非相干解碼復(fù)雜非相干解調(diào)時(shí)：非相干解調(diào)時(shí)：復(fù)雜程度依次為復(fù)雜程度依次為2DPSK,2FSK,OOK.2DPSK,2FSK,OOK.目前用得多目前用得多 2DPSK2DPSK：高速數(shù)據(jù)傳輸：高速數(shù)據(jù)傳輸 2FSK2FSK：中低速數(shù)據(jù)傳輸：中低速數(shù)據(jù)傳輸2400bit/s 1200bit/s 600bit/s2400bit/s 1200bit/s 600bit/sn n返回目錄返回目錄