第7章 数字调制技术

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1、1第七章第七章 数字调制技术数字调制技术7.1 引言引言一一. 数字调制技术的分类数字调制技术的分类1. 数字调幅数字调幅ASK: 用数字基带信号去调制载波的振幅用数字基带信号去调制载波的振幅.2. 数字调频数字调频FSK:用数字基带信号去调制载波的频率用数字基带信号去调制载波的频率.3. 数字调相数字调相PSK:用数字基带信号去调制载波的相位用数字基带信号去调制载波的相位.4. 按基带信号的形式按基带信号的形式:(1) 二进制数字调制技术二进制数字调制技术: 2ASK, 2FSK, 2PSK(2) 多进制多进制(M进制进制)数字调制技术数字调制技术: MASK,MFSK,MPSK等等2二二.

2、数字调制系统的组成框图数字调制系统的组成框图: 码型码型变换变换数字数字调制调制信道信道数字数字解调解调码型反码型反变换变换载波载波信号信号 na基带信号形成器)(ts)(tn)( ts na 37.2.1 二进制数字调幅二进制数字调幅(2ASK)1. 一般原理与实现方法一般原理与实现方法一一. 2ASK调制器调制器:码型码型变换变换BPFBPF na)(ts)(te2ASK信号2ASK信号tccos码型变换码型变换: 将将an变换成单极性不归零码变换成单极性不归零码,若若an本身本身已是单极性不归零码已是单极性不归零码,则码型变换可省则码型变换可省.4二二. 2ASK信号的表达式信号的表达式

3、:tnTtgattstePPaTtgnTtgatscnbncnbnbncos)(cos)()(1, 0, 0, 1, 1, 1)(:)()(出现概率为代表数字出现概率为代表数字的门函数宽度为代表高度为其中5)(tst01011010bTbT2bT3bT4bT5bT6bT71举例说明举例说明:tbT01)(tg1, 0, 1, 1, 0, 1, 0:)()6()5()4()3()2()()()(6543210606543210aaaaaaanTtgaTtgaTtgaTtgaTtgaTtgaTtgatgatsnbnbbbbbb其中6三三. 2ASK信号的波形信号的波形:)(tst0信号ASK2t0

4、1101011101017四四. 电路实现电路实现:方法方法1:用模拟开关实现用模拟开关实现2ASK0)(, 2,0)(cos)(, 1,1)(teKtstteKtsc接开关时当接开关时当)(tetccosK)(ts128方法方法2：桥式调制器：桥式调制器)(ts)(tetccos)(tet0)(,0)(cos)(,1)(tetsttetsc四个二极管均截止时当四个二极管均导通时当9方法方法3：三极管调幅器（参考高频电路）：三极管调幅器（参考高频电路）)(ts1R2RtccosbE)(tettetstetstsccos)(,1)(0)(,0)()(:集电极供电时当集电极不供电时当作为三极管集电

5、极电源利用工作原理)(tet10方法方法4：用数字电路的方法实现：用数字电路的方法实现2ASK)(tst)(tc)(1te)(2te)(tetttt1E&)(tc)(ts)(1teBPF)(te2E)(2te的基波分量取出谐振频率为)(/12teTf 112. 2ASK信号的功率谱及带宽信号的功率谱及带宽:)()(41)(: )(2/41)(41)(:,2cScSebbSffPffPfPASKffSaTffP调制定理信号的功率谱可表为则谱为单极性不归零码的功率由前一章的分析结果12)( fPSfbfbfbf2bf2B)( fPefcfbfB2基带信号的功率谱2ASK信号的功率谱cf13

6、相关结论相关结论:(1) 2ASK信号的功率谱信号的功率谱Pe(f)由基带谱由基带谱Ps(f)平移至载波频率平移至载波频率 fc处而形成处而形成.(2) 2ASK信号的带宽为信号的带宽为B=2fb, 基带信号的带宽为基带信号的带宽为B=fb, 码码 率为率为RB=1/Tb=fb.(3) 2ASK信号的频带利用率为信号的频带利用率为:)/(212HzBaudffBRrbbBB带宽码率143. 2ASK信号的解调及误码率信号的解调及误码率一一. 2ASK信号的解调信号的解调分为分为: (1) 非相干解调非相干解调:包络检波包络检波; (2) 相干解调相干解调:同步检波同步检波. (1) 包络检波包

7、络检波:BPF包络包络检波检波LPF取样取样判决判决)(te)( ts15(2) 同步检波同步检波:BPFLPF取样取样判决判决)(te)( ts载波载波提取提取)(tytccos)(tz)(tx16)()()(:,2cos)(21)(212cos1)(21)(:2cos1 21cos:)cos()cos(21coscos:sinsincoscos)cos(sinsincoscos)cos(:cos)(coscos)(cos)()(:,22为传输系数得后经最后得所以因为得利用三角公式我们有由上图作原理下面分析同步检波的工高频成分低频成分AtAstxLPFttststtstytttyxyxyxy

8、xyxyxyxyxyxyxttstttsttytzccccccccc 17二二. 2ASK系统的误码率系统的误码率: (1) 同步检波时系统的误码率同步检波时系统的误码率:)(14为信噪比rerPre (2) 包络检波时系统的误码率包络检波时系统的误码率:)(214为信噪比rePre (3) 同步检波的误码率小于包络检波的误码率同步检波的误码率小于包络检波的误码率.18*三、同步检波时系统误码率的推导三、同步检波时系统误码率的推导1、基于如下框图进行推导：、基于如下框图进行推导：BPFLPF判决判决ASK2)(tui)(tni)(tyi)(ty)(costc)(tz)(tx)(0ty正交分量同

9、相分量变为窄带高斯白噪声后经发发则ttnttntntntnBPFtntntutycscciiiiisin)(cos)()(: )()(,0)( 1 )()()(190cossin)(cos)( 1 cossin)(cos)()(0sin)(cos)( 1 sin)(cos)( sin)(cos)(sin)(cos)(cos)()(:22发发发发则tttnttntttnttnAtzttnttnttnttnAttnttnttnttnttstyccsccccscccscccscccscccsccc2022222022)(12221)(:, 0)(21)(:,)(),(,)(0 )( 1 )()(,2

10、nnxnncxAnncncccexftnexfAtnAtntntnAtxLPF布度分布函数服从正态分其概率密的高斯噪声方差为是均值为而布度分布函数服从正态分其概率密的高斯噪声方差为是均值为因此高斯噪声服从正态分布的方差为其中发发得后的经传输系数为21A0) 1/0(P)0/1 (Px)(1xf)(0 xf2/A误码率的计算如下图所示：误码率的计算如下图所示：22221)()(21:)()0/1 ()() 1/0()0/1 () 1/0( 5 . 0)0/1 ()0() 1/0() 1 (2/02/12/02/15 . 0)0()1(rerfcdxxfdxxfPdxxfPdxxfPPPPPPPP

11、AAeAAPPe最后得而系统的平均误码率为23442221 : )(,1 :, 1,2rerenePerPrAr证略可用同样的方法证得误码率有关包络检波时系统的则有若为信噪比式中24四、四、2ASK信号相干解调与非相干解调的比较信号相干解调与非相干解调的比较 1、非相干解调较相干解调容易实现、非相干解调较相干解调容易实现 2、Pe相干相干f239振荡振荡器1器1t1cos振荡振荡器2器2t2cos门电门电路1路1门电门电路2路2反相器反相器)(tstts1cos)(tts2cos)(2FSK)(ts)(ts方法一：利用门电路的方法实现数字调频方法一：利用门电路的方法实现数字调频40)(tst1