通信原理教程.ppt

2017/12/17
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通信原理
主讲:单江东
(第六章)
2017/12/17
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基本要求:
了解数字数字调制的概念和目的,数字信号调制解调的基本原理和一般方法;
掌握二进制数字调制信号的时域表示和频谱特性;
掌握二进制振幅键控(2ASK)信号的调制解调原理、时域波形和系统抗噪声性能分析;
掌握二进制频移键控(2FSK)信号的调制解调原理、时域波形和系统抗噪声性能分析;
掌握二进制相移键控(2PSK或2DPSK)信号的调制解调原理、时域波形和系统抗噪声性能分析;
了解多进制数字调制的概念和目的;
了解多进制数字相位调制(PSK、4DPSK)信号的星座图组成、调制解调原理。
第六章基本的数字调制系统
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概述
正弦形载波:
或
式中,A - 振幅(V); f0 - 频率(Hz);
0 = 2 f0 - 角频率(rad/s); 为初始相位(rad)。
3种基本的调制制度:
振幅调制——调幅信号
频率调制——调频信号
相位调制——调相信号
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二进制基带数字信号基本的调制制度:
振幅键控ASK
频移键控FSK
相移键控PSK
T
T
T
“1”
“1”
“0”
“1”
“1”
“0”
T
根据已调信号频谱结构的特点
线性调制:振幅键控
非线性调制:频移键控和相移键控
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矢量表示法和矢量图
称为正弦波的复数形式。可以用一个角速度为ω逆时针旋转的单位矢量表示。
如图所示,当t=t1时, 的水平分量等于,垂直分量等于。当t=t0=0时, 。
矢量图和波形图在讨论调制和解调中都被广泛采用。
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二进制振幅键控(2ASK)
基本原理
表示式:
式中,0 = 2f0为载波的角频率;

调制方法:
相乘电路:包络可以是非矩形的,A(t)必须具有直流分量
开关电路:包络是矩形的
相乘器
cos0t
s(t)
A(t)
cos0t
s(t)
A(t)
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解调方法:
包络检波法(非相干解调) - 不利用载波相位信息:
包络检波器
全波
整流
带通
滤波
低通
滤波
抽样
判决
定时脉冲
s(t)
A(t)
相干载波
cos0t
相乘
电路
带通
滤波
低通
滤波
抽样
判决
定时脉冲
s(t)
A(t)
相干解调法- 利用载波相位信息:
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功率谱密度
设2ASK随机信号序列的一般表示式为:
式中,an - 二进制单极性随机振幅;
g(t) - 码元波形;
T - 码元持续时间。
则可以计算出:
式中, Ps(f) - s(t)的功率谱密度;
PA(f) - A(t)的功率谱密度。
∴若求出了PA(f) ,代入上式就可以求出Ps(f) 。
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求PA(f):由式(-29):
式中,fc = 1/T
G1(f) - 基带信号码元 g1(t) 的频谱
G2(f) - 基带信号码元 g2(t) 的频谱
∵现在,g1(t) = 0 ,∴上式变成:
式中,G(f) = G2(f)
现在基带信号是矩形脉冲,(-9)可知,对于所有n  0的整数,G(nfc) = 0。所以上式变成
将PA(f)代入Ps(f)式中,得到
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求Ps(f):由上式
当P = 1/2时,上式变为
式中,
所以,有
最终得出: