发学生-数据信号频带传输.ppt

问题：什么是基带信号？ 回顾基带传输内容： 1、理想低通 2、滚降幅频特性低通网络 3、部分响应系统 频带利用率,第5章 数据信号的频带传输,5.1 频带传输系统 5.2 数字调幅 5.3 数字调相 5.4 频移键控 5.5 最小频移键控 5.6 各种调制方式的频带利用率 5.7 数字调幅调相 5.8 数据信号的数字传输,教学目标 了解频带传输概念及分类 掌握数字调幅概念、实现方法 掌握正交幅度调制方式,第5章 数据信号的频带传输,一、调制和频带传输系统 二、数字调幅 三、正交幅度调制,教学内容,重点难点：数字调幅和正交幅度调制,基带信号：数据终端输出数据信号代码序列，能量主要集中从0开始到某频率低通型频带。(功率谱) 基带传输：不搬移基带信号频谱传输方式编码处理后信号直接在信道中传输,模拟电话信道特性,如何在带通信道上传输基带信号呢？,基带信号功率谱,能不能通过？,单极性NRZ码频谱,数字基带信号频谱仍然在基带范围内。 不可能在诸如无线信道等传输媒介中直接传输。,合肥人民广播电台 交通台 调频 102.6 MHz,声音如何传输到收音机呢？ 在发送端和接受端如何处理？,卫星通信等远距离传输等,调制：信源产生低频基带数据信号，附加一个载波，使基带信号在带通信道上传输。 频带传输（调制传输）：适用于电话网信道传输、信道具有带通特性，将基带信号频谱搬移到某个载波频带内进行传输，,频带传输广泛应用于: 数字卫星传输系统 光纤数字传输系统 数字微波传输系统,数据 信号,数据 信号,频带传输系统的结构,1、数据信号经发送低通形成基带信号P98 2、调制和发送带通形成信道信号频谱 3、接收带通滤除带外噪声 4、接收低通除去解调中出现的高次产物并起基础 带形成作用 5、基带信号进入取样判决电路，完成传输。,频带传输系统与基带传输系统有何区别？,基 带 数 据 传 输 系 统,频带传输系统与基带传输系统区别： 发送端增加调制， 接收端增加解调， 实现信号频带搬移。 调制和解调综合设备称调制解调器Modem? P97,调制：按调制信号（基带信号）的变化规律去改变载波的某些参数的过程。P98 解调则是相反的过程，即由载波参数的变换去恢复基带信号,用以调制基带信号是数字信号，数字调制。 在调制解调器中正弦（或余弦）信号载波。,Acos（ct+） 正弦信号三要素 A 幅度调幅 c 频率调频 相位调相,（1）调幅（AM）振幅随基带数字信号而变化. “1”对应有载波 “0”对应无载波,调制方法:,（2）调频（FM）： 即载波频率随数字信号而变化 “0”对应”f1” “1”对应“f2”,0 1 0 0 1 1,(3)调相（PM）：相位随基带数字信号变化.,“ 0”对应相位0度 “1”对应相位180度,一、调制和频带传输系统 二、数字调幅 三、正交幅度调制,1、数字调幅概念及实现方法 2、解调实现方法 3、2ASK调制波功率谱 4、单边带和残余边带调制,二、数字调幅,什么叫数字调幅？,以基带数据信号控制一个载波幅度的调制方式称为数字调幅，又称幅移键控，简写为ASK。P98,5.2 数字调幅,5.2.1 ASK信号调制解调原理P98,图5-2 数字调幅基本框图,调 制,解 调,S（t）,e（t）,已调信号可以表示为： e（t）=S（t）cosct e（t） ：已调信号 S（t）：调制信号（基带信号） cosct：载波,2ASK调制（二进制数字信号） 1.调制信号为单极性脉冲序列 2.调制信号为双极性脉冲序列,单极性不 归零码,双极性不 归零码,未调载波,单极性不 归零码,已调波形,S（t）,e（t）,调制完成 到 的转换,S（t）,e（t）,未调载波,双极性不 归零码?,已调波形,书本P99更正,调制变换前后的信号?,S（t）,e（t）,调制完成 到 的转换,S（t）,e（t）,调制是在发送端进行的, 已调载波经过信道传输后. 接收端接收后进行解调,恢复信号,1、数字调幅概念及实现方法 2、解调实现方法 3、2ASK调制波功率谱 4、单边带和残余变带调制,双极性不 归零码,已调波形,接收到信号如何恢复呢?,2ASK已调波解调: 非相干解调 相干解调。,如何完成e(t)-s(t)的转换?,非相干检测,未调载波,单极性不 归零码,已调波形,相 干 解 调（同步检测法）,未调载波,信号相乘会什么情况,相 干 解 调,cosct,定时脉冲,e（t）=S（t）cosct,已 调 波,解 调,e（t）cosct = S（t）cosct*cosct =1/2 *S（t）* （cosct+cosct）+ （cosct-cosct） =1/2 *S（t）* cos2ct+ 1 =,1/2 *S（t）,+ 1/2 *S（t） * cos2ct,1、数字调幅概念及实现方法 2、解调实现方法 3、2ASK调制波功率谱 4、单边带和残余变带调制,单极性不归零码频谱,基带信号，是什么码型的？,经过调制后产生的功率谱是什么情况？ 从频域的角度看调制,是什么情况?,2ASK频谱,单极性不归零码功率谱,思考:有什么关系和特点？,调制,调制后频谱特点,1、基带信号线性搬移 2、由连续谱和离散谱组成； 3、 是双边带谱， 带宽是基带信号的两倍,会带来什么问题?,频带利用率低,刚才是单极性不归零调制功率谱情况 双极性不归零调制后什么情况?,抑制载频的双边带,双极性信号调制后的功率谱，不含有直流分量，已调信号功率谱不含有WC的频率分量，叫抑制载频双边带调制,1、数字调幅概念及实现方法 2、解调实现方法 3、2ASK调制波功率谱 4、单边带和残余边带调制,5.2.3 单边带和残余边带调制P101,ASK信号两个边带，含有相同的信息。 提高信道频带利用率，传送一个边带能实现信息传递。,单边带调制,好处:提高频带利用率,残余边带调制是介于双边带和单边带 使已调双边带信号通过一个残余边带滤波器， 使其双边带中的一个边带绝大部分和另一个边带小部分通过,残余边带调制,残 余 边 带,一、频带传输和频带传输系统 二、数字调幅 三、正交幅度调制,由于2ASK信号带宽是基带信号带宽2倍; 传输速率不变的情况下; 频带利用率降低50%,有效性降低. 提高频带利用率,正交幅度调制,正交幅度调制（QAM ）是将两路独立的基带波形分别对两个相互正交的同频载波进行抑制载波的双边带调制,两路已调信号叠加起来。P101 两个载波通常是相位差为90度（/2）的正弦波，称作正交载波。,两路已调信号在相同带宽内频谱正交. 在同一频带内并行传输两路数据信息. 频带利用率提高,和单边带相同.,图5-6 正交幅度调制信号的产生和解调,正交幅度调制信号产生,e1(t)= S1(t)cosct,e2(t)= S2(t)sinct,正交幅度调制信号解调,e (t)= e1(t)+ e2(t)= S1(t)cosct S2(t)sinct,e (t)= e1(t)+ e2(t)= S1(t)cosct S2(t)sinct,正交幅度调制,若传输速率不变,基带传输和2ASK调制时的频带利用率: 基带传输 =fb/B 2ASK =fb/2B,正交调幅功率谱,A B两路都是双边带调制; 在一频段中,可同时传输两路信号. 频带利用率是双边带调制两倍. 与基带和单边带频带利用率相同,（00）,（1800）,1,0,A,B,（900）,1,（2700）,0,正交幅度调制的矢量关系,由抑制载频双边带调幅信号,对应+1或-1信号的已调波信号相位相差180.,01,11,00,10,正交幅度的A路”1”对应于”0”相位,A路的”0”对应于180相位; B路的载波与A差90,B路的”1”对应于90相位,B路的”0”对应于270相位. A B两路输出信号有4种不同相位,各代表一组AB的组合,即AB二元码组.,正交幅度调制的矢量关系,4QAM正交调幅信号矢量图,4QAM正交调幅信号矢量和星座,正交调制星座图表示法,星座图: A路的”1”码位于星座图右侧,”0”码在左侧 B路的”1”码在上侧,”0”码在下侧 星座图上各信号点之间距离越大,抗误码能力越强.,16QAM星座图,星座图上点数越多，频带利用率越高，抗干扰能力越差。,正交调制星座图表示法,设MQAM系统，输入数据的比特率，即A和B两路的总比特率为fb，信道带宽为B，求此MQAM的频谱利用率?。 A、B两路基带信号各有电平数为 A、B两路各路比特率为,其中M为进制数（电平数）,正交调幅信号频谱利用率,基带信号信道带宽,正交调幅信号频谱利用率,公式1,公式2,公式3,例：一个正交调幅系统，采用16QAM调制，带宽为2400Hz,滚降系数为,试求每一路基带信号有几个电平？ 总比特率为多少？ 调制速率和频带利用率为多少？,一个正交调幅系统，采用4QAM调制，带宽为1200Hz，滚降系数为=1， 试求每一路基带信号的电平数？ 并计算总比特率、