数字带通传输系统教案第七章ppt课件

,第 七 章 数 字 带 通 传 输 系 统,主要内容： 7.1 数字带通传输系统概述 7.2-5 二进制数字调制与解调原理-2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK 7.6 二进制数字调制系统的抗噪声性能 7.7 二进制数字调制系统的性能比较 7.8-9 多进制数字调制系统-MASK和MFSK、QPSK和QDPSK 7.10-11 新型数字带通调制技术-正交振幅调制QAM 、最小移频键控MSK,1,1. 振幅相位联合键控（APK） 2. 正交调制模型 3. 正交振幅调制信号的表示 4. 16QAM产生方法 5. QAM信号和PSK信号的性能比较 6. 16QAM实例 7. 例题,7.10 新型数字带通调制技术-正交振幅调制QAM,2,振幅相位联合键控（APK）,振幅相位联合键控（APK）-振幅和相位都有几种取值。 APK信号的一般表达式： e0(t) = ang(t-nTs)cos(ct+ n ) = an g(t-nTs) cosn cos(ct) - an g(t-nTs) sinn sin(ct) 令：an cosn =Xn, -an sinn =Yn e0(t) = Xn g(t-nTs)cosct + Yn g(t-nTs)sinct = cosct + sinct 可见APK可以看作两个正交调制信号之和。,3,正交调制模型,两个独立的正交双边带振幅调制之和。 对两个相互正交的同频率载波进行双边带调制，合成起来就得到正交双边带调制信号。,4,正交调制的多种形态,当Q(t)和I(t)是模拟信号，且Q(t)是I(t)的希尔伯特变换时，正交调制就变成了单边带调制。 当Q(t)和I(t)是数字基带信号，且Q(t)与I(t)的取值为多幅度-即多电平时，就构成正交振幅调制(QAM-Quadrature Amplitude Modulation) QAM 当Q(t)和I(t)是数字基带信号，且Q(t)与I(t)的取值为1时，此时的4QAM就是QPSK。,5,正交振幅调制(QAM-Quadrature Amplitude Modulation)信号的表示,信号的一个码元可以表示为 式中，k = 整数；Ak和k分别可以取多个离散值。 上式可以展开为 令 Xk = Akcosk Yk = -Aksink 则信号表示式变为 Xk和Yk也是可以取多个离散值的变量。,sk(t)是两个正交的振幅键控信号之和-正交振幅调制(QAM),6,QAM矢量图-4QAM,若：k-取/4和-/4，Ak-取+A和-A， 则：Xk和Yk-取(2/2)-1(归一化）， 4QAM信号-两个幅度为1的正交振幅键控信号之和 4QAM就成为QPSK-QPSK信号是一种QAM信号,Xk = Akcosk Yk = -Aksink,7,16QAM矢量图,是两路四个幅度的正交振幅键控信号之和,8,64QAM和256QAM矢量图,64QAM是两路八个幅度的正交振幅键控信号之和 256QAM是两路十六个幅度的正交振幅键控信号之和,9,16QAM产生方法-正交调幅法,两路独立的正交4ASK信号叠加,10,16QAM产生方法-复合相移法,两路独立的QPSK （大圆和小圆）信号叠加,11,16QAM信号和16PSK信号的性能比较,在平均功率相等条件下： 16PSK信号的平均功率（振幅）就等于其最大功率（振幅）； 16QAM信号，在等概率条件下，其最大功率和平均功率之比等于1.8倍，即2.55 dB。 因此，16QAM比16PSK信号的噪声容限大4.12dB。,在最大功率（振幅）相等的条件下：最大振幅AM相等，16PSK信号的相邻矢量端点的欧氏距离 16QAM信号的相邻点欧氏距离 d2超过d1约1.57 dB,d2和d1的比值 代表这两种体制 的噪声容限之比,12,QAM信号和PSK信号的性能比较,QAM比PSK信号的抗噪声能力更好。 二者的信号带宽相同，频带利用率相同。,13,一种用于调制解调器的传输速率为9600b/s的16QAM方案，其载频为1650 Hz，信道带宽为2400 Hz，滚降系数为10。,16QAM实例,14,例7.10-1 采用4PSK或4QAM调制传输2400b/s数据：,(1)最小理论带宽是多少？ (2)若传输带宽不变，而比特率加倍，则调制方式应如何改变？ 解：(1)M=4，Rb=2400b/s, RB=Rb/log2M=1200Baud; BMPSK=2B基， （B基）min=RB/2=600 Hz ( 时，理论上最小，为乃奎斯特带宽) 最小理论带宽是：BMPSK=2B基=2RB/2=RB B4PSK=1200 Hz (2)若BMPSK=1200 Hz 不变，Rb=4800b/s(加倍)， 最小理论带宽BMPSK=RB, RB=BMPSK=1200 log2M=Rb/RB=4800/1200=4,M=24=16,应采用16QPSK,本例说明：在传输带宽不变的情况下，增加进制数可以提高信息速率,15,例7.10-2 采用2PSK调制传输2400b/s数据：,最小理论带宽是多少？ 解：M=2，Rb=2400b/s, RB=Rb=2400Baud; 最小理论带宽是：B2PSK=RB=2400 Hz,本例说明：在相同信息速率下，增加进制数可以减小带宽，减小码元速率，提高频带利用率,比较：例7.10-1中 采用4PSK调制，所需带宽B4PSK=1200 Hz,是二进制的一半。,16,例7.10-3 采用MPSK调制传输9600b/s数据：,(1)若M=4，最小理论带宽是多少？ (2)若传输带宽为2400Hz ，M=？ 解：(1) M=4 ，Rb=9600b/s, RB=Rb/log2M=4800Baud; 最小理论带宽是：BMPSK=RB B4PSK=4800 Hz (2)若BMPSK=2400 Hz ， 最小理论带宽BMPSK=RB, RB=BMPSK=2400 log2M=Rb/RB=9600/2400=4,M=24=16, 应采用16QPSK或16QAM。,17,例7.10-4 采用16PSK调制传输9600b/s数据：,(1)若基带信号频谱采用余弦滚降信号，滚降系数为 , 16PSK信号带宽是多少？ (2)若基带信号采用矩形波形（即100%占空比的NRZ信号），16PSK信号带宽是多少？ 解：(1)Rb=9600b/s, RB=Rb/log2M BMPSK=2B基，,接近理论极值,18,(2)若基带信号采用矩形波形（100%占空比NRZ信号），16PSK信号带宽是多少？ 解：(2)Rb=9600b/s, RB=Rb/log2M BMPSK=2B基， 基带信号采用100%占空比的矩形波形， B基=RB,是理论极值的2倍,19,