复旦大学：《通信原理（A）》PPT教学课件_2016_07 第七章 数字频带传输

通信原理讲义 前言 数字频带传输的目的 二进制数字调制与解调原理 进制数字调制系统的抗噪声性能 第七章数字频带传输 多进制数字调制系统 zhuyu@fudan.edu.cn k手 通信原理 数字通信系统的基本组成 71二进制数字调制与解调原理 ■数字基带信号是低通型的,不适宜在大多数 信源+信源 信道脉冲 数 实际信道(如无线信道)中传输 成形 调制 口发射天线尺寸与波长 口需要将基带信号的频谱搬移至较高的载频处 模拟信息 码字数字基数字带 波形b流b流带信号通信 信道 ■频分复用的需要 ■数字调制中载波信号为连续的正弦波信号, 调制信号为数字基带信号 信宿信源 数字 解码 信道检测“解调 解码 载波信号的三要素:幅度,频率,相位 ■二进制数字调制将{0,1}映射至这三要素 通信原理 後照大季 通信原理 後k手哪

通信原理讲义 zhuyu@fudan.edu.cn 第七章 数字频带传输 通信原理 2 前言 ◼ 数字频带传输的目的 ◼ 二进制数字调制与解调原理 ◼ 二进制数字调制系统的抗噪声性能 ◼ 多进制数字调制系统 数字通信系统的基本组成 信源 信源 编码 数字 调制 信道 脉冲 成形 , 干 扰 噪 声 信道 编码 信宿 信源 解码 数字 解调 检测 信道 解码 模拟 波形 信息 bit流 码字 bit流 数字基 带信号 数字带 通信号 7.1 二进制数字调制与解调原理 ◼ 数字基带信号是低通型的,不适宜在大多数 实际信道 (如无线信道) 中传输 发射天线尺寸与波长 需要将基带信号的频谱搬移至较高的载频处 ◼ 频分复用的需要 ◼ 数字调制中载波信号为连续的正弦波信号, 调制信号为数字基带信号 ◼ 载波信号的三要素: 幅度, 频率, 相位 ◼ 二进制数字调制将{0, 1} 映射至这三要素 通信原理 3 通信原理 4

7.11二进制幅移键控(2ASK) OK信号波形 P7.1 Amplitude Shift Keying(ASK) 110 0|0|10 ()=∑a8(-nr) 发送逻辑"1 .-10发送逻辑0 cos o-I e2s()=∑a,8(-n1)kosa m On-Off Keying(OOK) 开关电路 载波 Aeao(() 0其它 s() 通信原理 後照k季的 通信原理 2ASK的非相干解调器 cP7.1.1 2ASK的相干解调器 P7. 带通L}↓半波或全低通 抽样输出 输入带通区( 低通 滤波器}|波整流器滤波器:判决器 滤波器 滤波器 判决器 定时脉冲 定时脉冲 y(yost=st fgs or 半波整流后 乘以本地 A载波后 低通滤波后 低通滤波后 通信原理 後照大季 通信原理 後照k季D

通信原理 5 7.1.1 二进制幅移键控(2ASK) ◼ Amplitude Shift Keying (ASK) 载波 s(t) 开关电路 K eOOK (t) g (t)= 1  0  0  t Ts 其它 s(t) cosc t n ◼ On-Off Keying(OOK) e2ASK (t)= an g (t − nTs )cosc t s(t)= an g (t − nTs ) n e2ASK (t) n a  0 = 1 发送逻辑'1' 发送逻辑'0' 通信原理 6 OOK信号波形 1 1 0 1 0 0 1 0 1 CP 7.1.1 2ASK的非相干解调器 定时脉冲 输入 带通 输出 滤波器 半波或全 波整流器 低通 滤波器 抽样 判决器 低通滤波后 半波整流后 CP 7.1.1 2ASK的相干解调器 定时脉冲 输入 带通 输出 滤波器 抽样 判决器 低通滤波后 低通 滤波器 cosct 乘以本地 载波后 ( ) ( ) 2 c c y t cos t = s t cos t CP 7.1.1 y (t) 通信原理 7 通信原理 8

2ASK信号的功率谱 P7.1.1 7.12二进制频移键控(2FSK Ss)=(++(=m)」 a Frequency Shift Keying ■2FSK中,载波信号的频率在f和之间变 G,C=Tsinc(rfT, 化,分别代表被“1和“0”调制的结果 S()=P(-Pk()-)1G()=0 +∑[PG(m)+(-)G(m)a(-m/) eIns(0=12a8(1-nT)cosa[+ 2an8(-nT, )cosa, 4[sincGT, 7+8() 发送逻辑 0发送逻辑0 .=0发送 二进制幅移键控信号的频谱带宽是二进制 基带信号的两倍 通信原理 後照k季的 通信原理 2FSK时域波形 cP7.12 2FsK调制器 cP7.12 载波∫ s() e 反相器 载波f2 用数字基带信号控制在两个载波振荡器输出信号之 间进行键控切换 通信原理 後照大季 通信原理 12 後照k季D

通信原理 9 2ASK信号的功率谱 G1 (f )= Tssinc (fTs )  G2 (f ) = 0 ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 2 1 2 2 2 1 4 s s s 1 s 2 s s s T  m =− G f − G f  (f − mf )   = sinc  fT  +  f 4  s  + f PG mf + 1 −P G mf  S f = f P 1 − P 2ASK s c s 4  c  S (f ) = 1 S (f + f )+ S (f − f ) 二进制幅移键控信号的频谱带宽是二进制 基带信号的两倍 CP 7.1.1 通信原理 10 7.1.2 二进制频移键控(2FSK) ◼ Frequency Shift Keying ◼ 2FSK中, 载波信号的频率在f1 和 f2 之间变 化, 分别代表被“1”和“0”调制的结果 ( ) 2FSK 2 ( ) n ( )s     e t = a g t − nT cost + a g t − nT cos t   n  n   n s   1  n a  0 = 1 发送逻辑'1' 发送逻辑'0' an  = 0 发送逻辑'1' 1 发送逻辑'0' 2FSK 时域波形 1 1 0 1 0 0 1 0 1 n a an 2FSK e (t) CP 7.1.2 2FSK调制器 载波 f1 e2FSK (t) 开关电路 K s(t) 载波 f K 2 反相器 用数字基带信号控制在两个载波振荡器输出信号之 间进行键控切换 CP 7.1.2 通信原理 11 通信原理 12

2FSK的非相干解调 P7.12 2FsK的相干解调 滤波器 包络 检测 滤波器 滤波器厂抽样 定时脉冲 比较出 定时脉冲 比较输出 判决器 判决器 滤波器 包络 滤波器 滤波器 抽样 通信原理 通信原理 2FSK信号的过零点检测法 cP7.12 2FsK信号的频谱 CP7.12 ■相位不连续的2FSK的功率谱密度可看成为 限幅微分整流宽脉冲低通 两个ASK信号功率谱之和 s()=45(+)+n,」 a AAAy +42(+/)+5(- d ■□■ f 通信原理 後照大季 通信原理 後照k季D

通信原理 13 2FSK的非相干解调 输入 带通 滤波器 包络 检测 带通 滤波器 包络 2 检测 1 定时脉冲 输出 抽样 比较 判决器 抽样 CP 7.1.2 通信原理 14 2FSK的相干解调 输入 带通 滤波器 带通 滤波器 低通 滤波器 2cos2t 2 1 输出 低通 滤波器 抽样 2cos1t 定时脉冲 比较 判决器 抽样 CP 7.1.2 2FSK信号的过零点检测法 a b c d e f 限幅 微分 整流 宽脉冲 发生 低通 a b c d e f CP 7.1.2 2FSK信号的频谱 ◼ 相位不连续的2FSK的功率谱密度可看成为 两个ASK信号功率谱之和 2FSK s1 1 s1 s2 2 s2 4  1  4  2  S (f ) = 1 S (f + f )+ S (f − f) + 1 S (f + f ) +S (f − f ) 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 0 0.5 1 1.5 2 CP 7.1.2 通信原理 15 通信原理 16

7.13二进制相移键控(2PSK,BPSK BPSK调制方法 cP7.13 a Phase Shift Keying eBpsk()=2a8(-nT, )'cosot ■BPSK是利用载波的相位变化来传递二进制 数字信息的 ( ■PSK在抗噪声性能方面优于ASK和FsK, +1发送逻辑1,概率P 而且信道频带利用率较高,因此在中,高速 -1发送逻辑0概率(-P) 数字通信系统中得到了广泛的运用 基带(x eBpsK eBpsK(C cos o-I NRZ码 通信原理 後照k季的 通信原理 覆s人手③ SK信号波形 cP7.13 BPSK的相干解调方法 cP7.13 1010010 带通 低通 抽样 输出 滤波器 滤波器 定时脉冲 乘以本地 载波后 通滤波后 通信原理 後照大季 通信原理 後照k季D

通信原理 17 7.1.3 二进制相移键控(2PSK, BPSK) ◼ Phase Shift Keying ◼ BPSK是利用载波的相位变化来传递二进制 数字信息的. ◼ PSK在抗噪声性能方面优于 ASK 和 FSK， 而且信道频带利用率较高, 因此在中, 高速 数字通信系统中得到了广泛的运用. 通信原理 18 BPSK 调制方法 s(t) cosc t 载波 K BPSK  n s  c e (t )= a g (t − nT )  cost n  s(t) eBPSK (t) n a = +1  −1  发送逻辑'1', 概率P 发送逻辑'0',概率(1− P) 基带 成形 an eBPSK (t)  双极性 NRZ码 CP 7.1.3 BPSK 信号波形 1 1 0 1 0 0 1 0 1 CP 7.1.3 BPSK 的相干解调方法 输入 带通 输出 滤波器 抽样 判决器 低通 滤波器 cosct 定时脉冲 乘以本地 载波后 低通滤波后 CP 7.1.3 通信原理 19 通信原理 20