新版通信原理第6章课件

主讲人：于秀兰主讲人：于秀兰通信原理通信原理第第6章章 数字信号的载波传输数字信号的载波传输主讲人：于秀兰主讲人：于秀兰通信原理通信原理6.1 引言引言主讲人：于秀兰主讲人：于秀兰通信原理通信原理6.2 二进制数字调制原理二进制数字调制原理1、2ASK波形波形Ts2、2ASK信号的产生方法信号的产生方法二进制振幅键控信号调制器原理框图二进制振幅键控信号调制器原理框图模拟相乘法数字键控法二进制振幅键控信号的产生方法（调制方法）有两种：二进制振幅键控信号的产生方法（调制方法）有两种：一般的模拟幅度调制方法；一般的模拟幅度调制方法；键控方法，其产生键控信号（键控方法，其产生键控信号（OOK，On-off keying）。）。3、解调方法、解调方法二进制振幅键控信号解调器原理框图二进制振幅键控信号解调器原理框图 非相干解调相干解调2ASK2ASK信号非相干解调过程的时间波形信号非相干解调过程的时间波形1、2FSK的波形的波形2、2FSK信号的产生信号的产生1)模拟相乘法2)数字键控法模拟调频器模拟调频器3、2FSK的解调的解调(a)非相干解调;(b)相干解调2FSK非相干解调过程的时间波形非相干解调过程的时间波形（c）过零检测法）过零检测法基本原理：二进制移频键控信号的过零点数随载波频率不同而异，通过检测过零点数从而得到频率的变化。1）2PSK时间波形时间波形1 0 0 12）2PSK信号的调制方法信号的调制方法 二进制移相键控信号的调制原理图如图 所示。其中图(a)是采用模拟调制的方法产生2PSK信号，图(b)是采用数字键控的方法产生2PSK信号。（a）模拟调制（b）键控调制3）2PSK信号的解调原理图信号的解调原理图 2PSK信号的解调通常都是采用相干解调。在相干解调过程中需要用到与接收的2PSK信号同频同相的相干载波。当恢复的相干载波产生当恢复的相干载波产生180倒相时，解调出的倒相时，解调出的数字基带信号将与发送的数字基带信号正好是数字基带信号将与发送的数字基带信号正好是相反，解调器输出数字基带信号全部出错。相反，解调器输出数字基带信号全部出错。这这种现象通常称为种现象通常称为“倒倒”现象。现象。2PSK信号相干解调各点时间波形信号相干解调各点时间波形 当恢复的相干载当恢复的相干载波产生波产生180倒相倒相时，解调出的数时，解调出的数字基带信号将与字基带信号将与发送的数字基带发送的数字基带信号正好是相反，信号正好是相反，解调器输出数字解调器输出数字基带信号全部出基带信号全部出错。错。这种现象通常称这种现象通常称为为“倒倒”现象。现象。n则一组二进制数字信息与其对应的则一组二进制数字信息与其对应的2DPSK2DPSK信号的载信号的载波相位关系如下所示波相位关系如下所示:n二进制数字信息二进制数字信息：1 1 0 1 0 0 1 1 1 0n2DPSK信号相位信号相位：（0）0 0 0 0 0n （）0 0 0 0 0 1、2DPSK信号波形信号波形2DPSK的实现可以采用：的实现可以采用：首首先先对对二二进进制制数数字字基基带带信信号号进进行行差差分分编编码码，将将绝绝对对码码表表示示二二进进制制信信息息变变换换为为用用相相对对码码表示二进制信息。表示二进制信息。然然后后再再进进行行绝绝对对调调相相，从从而而产产生生二二进进制制差差分分相位键控信号。相位键控信号。2、2DPSK调制方式调制方式码型变换S(t)2DPSK2DPSK差分相干解调(相位比较法)解调原理是直接比较前后码元的相位差，从而恢复发送的二进制数字信息。由于解调的同时完成了码反变换作用，故解调器中不需要码反变换器。由于差分相干解调方式不需要专门的相干载波，因此是一种非相干解调方法。主讲人：于秀兰主讲人：于秀兰通信原理通信原理6.3 二进制数字调制系统的二进制数字调制系统的抗噪声性能抗噪声性能例题例题设某设某OOK信号的码元速率信号的码元速率，采用，采用包络检波法或同步检测法解调。已知接收端输入信号的幅度包络检波法或同步检测法解调。已知接收端输入信号的幅度信道中的加性高斯白噪声的单边功率谱密度信道中的加性高斯白噪声的单边功率谱密度试计算：试计算：（1）包络检波法解调时系统的误码率；）包络检波法解调时系统的误码率；（2）同步检测法解调时系统的误码率；）同步检测法解调时系统的误码率；(a)非相干解调;(b)相干解调（1）非相干解调性能）非相干解调性能(包络检波包络检波)（2）相干解调性能）相干解调性能n可见，在大信噪比条件下，可见，在大信噪比条件下，FSKFSK的包络检波与同步检的包络检波与同步检波系统相比，在性能上相差很小，但采用同步检波波系统相比，在性能上相差很小，但采用同步检波其设备要复杂的多。因此在能够满足输入信噪比的其设备要复杂的多。因此在能够满足输入信噪比的条件下，一般多采用包络检波。条件下，一般多采用包络检波。例题例题 采用二进制频移键控的方式在有效带宽为采用二进制频移键控的方式在有效带宽为2400Hz的传的传输信道上传送二进制数字信号。已知输信道上传送二进制数字信号。已知2FSK信号的两个载频信号的两个载频码元速率码元速率（1）2FSK信号的第一零点带宽；信号的第一零点带宽；（2）包络检波法解调时系统的误码率；）包络检波法解调时系统的误码率；（3）同步检测法解调时系统的误码率；）同步检测法解调时系统的误码率；传输传输信道输出端的信噪比信道输出端的信噪比6dB，试计算，试计算三、三、2PSK和和2DPSK抗噪性能分析抗噪性能分析2PSK：极性比较法解调（相干解调）：极性比较法解调（相干解调）2DPSK：极性比较法解调（相干解调）；：极性比较法解调（相干解调）；2DPSK：相位比较法解调（差分相干解调）：相位比较法解调（差分相干解调）（1）2PSK信号采用同步检测法（极性比较法）信号采用同步检测法（极性比较法）（2）DPSK相位比较法相位比较法（3）DPSK极性比较法极性比较法误码率误码率Pe与信噪比与信噪比r的关系曲线的关系曲线 相干解调因为需要提取相干载波，设备相对比较复杂。相干解调因为需要提取相干载波，设备相对比较复杂。除除了了在在高高质质量量传传输输系系统统中中采采用用相相干干解解调调外外，一一般般应应尽尽量量采采用非相干解调。用非相干解调。4.设备复杂度设备复杂度 通通过过从从几几个个方方面面对对各各种种二二进进制制数数字字调调制制系系统统进进行行比比较较可可以以看看出出，对对调调制制和和解解调调方方式式的的选选择择需需要要考考虑虑的的因因素素较较多多。通通常常，只只有有对对系系统统的的要要求求作作全全面面的的考考虑虑，并并且且抓抓住住其其中中最最主要的要求，才能作出比较恰当的选择。主要的要求，才能作出比较恰当的选择。在在恒恒参参信信道道传传输输中中，如如果果要要求求较较好好的的抗抗噪噪性性能能，则则应应选选择择相干相干2PSK2PSK和和2DPSK2DPSK，而而2ASK2ASK最不可取；最不可取；在在恒恒参参信信道道传传输输中中，如如果果要要求求较较高高的的频频带带利利用用率率，则则应应选选择相干择相干2PSK2PSK和和2DPSK2DPSK，而而2FSK2FSK最不可取。最不可取。若传输信道是随参信道若传输信道是随参信道，则则2FSK2FSK具有更好的适应能力。具有更好的适应能力。结论：结论：主讲人：于秀兰主讲人：于秀兰通信原理通信原理6.4 多进制数字调制系统多进制数字调制系统三、三、MFSKn波形波形n带宽带宽