文档介绍：第六章数字信号的载波传输
一、数字调制
与模拟信号调制类比,如果调制信号是数字脉冲序列就称为数字调制,或称数字载波调制。
在微波无线通信和光通信等通信系统中信道是带通型的,所以需要把数字基带信号的频谱搬移到相应的频段再送入信道传输。因此,数字调制系统又称为频带传输系统。
二、数字调制的三种基本方式
幅移键控ASK、频移键控FSK和相移键控PSK。
二进制数字调制
一、二进制幅移键控2ASK
:用数字基带信号对正弦载波的幅度进行控制的方式称为幅移键控。记为2ASK。
与输入序列1001相对应的输出波形如图所示。
(1)模拟法如图(a)所示
SASK (t)
A cosω0t
f (t)
(b)
BPF
A cosω0t
f (t)
SASK (t)
(a)
(2)键控法如图(b)所示
“1”码作为“电键”打开通路,送出载波;“0”码关闭通路,输出0电平。
幅移键控的解调方法有两种.
相干解调
LPF
Cos(ω0t+j)
定时抽样
SASK (t)
抽样判决
BPF
输出
(a)
为非相干解调
定时抽样
SASK (t)
抽样判决
BPF
输出
包络检波
LPF
(b)
二、二进制频移键控FSK
:用数字基带信号对正弦载波的频率进行控制的方式称为幅移键控。记为2FSK。
输入序列为1001时,已调2FSK的输出波形如图所示,图中f1代表“1”,f2代表“0”。
SFSK(t)
门
振荡器
振荡器
倒相
门
f2
f1
(b)
f(t)
å
(1)模拟法如图(a)所示
f (t)
VCO
SFSK (t)
(a)
(2)键控法如图(b)所示
采用键控法时,二进制矩形脉冲序列中的“1”和“0”分别控制两个独立的载波发生器,“1”码时输出载波频率f1 ;“0”码时输出载波频率f2。
2FSK的解调也有相干解调和非相干两种,其基本原理与2ASK相同,只是使用了两套电路而已。
(1)相干解调如图(a)所示
(a)
(2)非相干解调如图(b)所示
(b)
(c)
考虑到成本等综合因素,在2FSK系统中也很少使用相干解调,以图(b)非相干解调原理框图为例画出了各点波形如
图(c)所示。图中的抽样判决电路是一个比较器,在判决时刻对上下两支路低通滤波器送出的信号电平进行比较,如果上支路输出的信号大于下支路,判为“1”码;反之判为“0”码。
(3)过零检测法
过零检测法的基本思想是,利用不同频率的正弦波在一个码元间隔内过零点数目的不同,来检测已调波中频率的变化。其原理框图及各点波形如图所示。
图中限幅器将接收序列整形为矩形脉冲,送入微分整流器,得到尖脉冲(尖脉冲的个数代表了过零点数),在一个码元间隔内尖脉冲数目的多少直接反映着载波频率的高低,所以只要将其展宽为具有相同宽度的矩形脉冲,经低通滤波器滤除高次谐波后,两种不同的频率就转换成了两种不同幅度的信号(见图中f点的波形),送入抽样判决器即可恢复原信息序列。
三、二进制相移键控2PSK
相移键控是用载波的相位变化来传递信息,它有两种工作方式:绝对相移键控(2PSK)和相对相移键控(2DPSK)。
1,二进制绝对相移键控2PSK
在2PSK中,以载波的固定相位为参考,通常用与载波相同的0相位表示“1”码;π相位表示“0”码。
(1)2PSK表达式
(2)波形
若1个码元内只画1个载波周期(设载波初相位为0),则对应于输入序列1011001的已调波形如图所示。
(3)产生方法
①模拟法
Acosω0t
f (t)
单/双
SPSK (t)
②相移键控法
SPSK (t)
ω0
f (t)
振荡器
移相 p
(4)解调
2PSK信号同样可采用相干解调的方法如图(a)所示。另一种方法与模拟调相波的解调一样,采用鉴相器进行解调如图(b)所示。鉴相器的作用实质上是把输入已调信号与本地载波信号的极性进行比较,这种解调方法通常称为极性比较法。
LPF
Acos(ω0t+j)
定时抽样
SPSK (t)
抽样判决
BPF
输出
(a)
定时抽样
SPSK (t)
抽样判决
BPF
输出
鉴相器
Acos(ω0t+j)
(b)
(5)PSK的“倒π”现象
在绝对调相方式中,发送端是以某一个相位作基准,然后用载波相位相对于基准相位的绝对值(0或π)来表示数字信号。因而在接收端也必须有这样一个固定的基准相位