发学生-数据信号频带传输ppt课件

1、 问题：什么是基带信号？问题：什么是基带信号？ 回想基带传输内容：回想基带传输内容： 1、理想低通、理想低通 2、滚降幅频特性低通网络、滚降幅频特性低通网络 3、部分呼应系统、部分呼应系统 频带利用率频带利用率第第5章章 数据信号的频带传输数据信号的频带传输 5.1 频带传输系统频带传输系统 5.2 数字调幅数字调幅 5.3 数字调相数字调相 5.4 频移键控频移键控 5.5 最小频移键控最小频移键控 5.6 各种调制方式的频带利用率各种调制方式的频带利用率 5.7 数字调幅调相数字调幅调相 5.8 数据信号的数字传输数据信号的数字传输 教学目的教学目的 了解频带传输概念及分类了解频带传输概念

2、及分类 掌握数字调幅概念、实现方法掌握数字调幅概念、实现方法 掌握正交幅度调制方式掌握正交幅度调制方式第第5章章 数据信号的频带传输数据信号的频带传输 一、调制和频带传输系统一、调制和频带传输系统 二、数字调幅二、数字调幅 三、正交幅度调制三、正交幅度调制教学内容教学内容 重点难点：数字调幅和正交幅度调制重点难点：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，基带信号：数据终端输出数据信号代码序列，能量主要集中从能量主要集中从0开场到某频率低通型频带。开场到某频率低通型频带。(功率谱功率谱) 基带传输：不搬移基带信号频谱传输方式编码基带传输：不搬移基带信号频谱传输方式编码处置

3、后信号直接在信道中传输处置后信号直接在信道中传输模拟信道特性 如何在带通讯道上传如何在带通讯道上传输基带信号呢？输基带信号呢？基带信号功率谱基带信号功率谱能不能经过？能不能经过？单极性单极性NRZ码频谱码频谱 数字基带信号频谱依然在基带范围内。数字基带信号频谱依然在基带范围内。 不能够在诸如无线信道等传输媒介中直不能够在诸如无线信道等传输媒介中直接传输。接传输。合肥人民广播电台合肥人民广播电台 交通台交通台 调频调频 102.6 MHz 声音如何传输到声音如何传输到收音机呢？收音机呢？在发送端和接受在发送端和接受端如何处置？端如何处置？卫星通讯等远间隔传输等卫星通讯等远间隔传输等 调制：信源产

4、生低频基带数据信号，附加一个调制：信源产生低频基带数据信号，附加一个载波，使基带信号在带通讯道上传输。载波，使基带信号在带通讯道上传输。 频带传输调制传输：适用于网信道传输、频带传输调制传输：适用于网信道传输、信道具有带通特性，将基带信号频谱搬移到某信道具有带通特性，将基带信号频谱搬移到某个载波频带内进展传输，个载波频带内进展传输， 频带传输广泛运用于频带传输广泛运用于: 数字卫星传输系统数字卫星传输系统 光纤数字传输系统光纤数字传输系统 数字微波传输系统数字微波传输系统发发 送送 低低 通通发发 送送 带带 通通 调调 制制 信信 道道接接 收收 带带 通通 解解 调调接接 收收 低低 通通

5、取取 样样 判判 决决数据数据信号信号数据数据信号信号频带传输系统的构造频带传输系统的构造 1、数据信号经发送低通构成基带信号、数据信号经发送低通构成基带信号P98 2、调制和发送带通构成信道信号频谱、调制和发送带通构成信道信号频谱 3、接纳带通滤除带外噪声、接纳带通滤除带外噪声 4、接纳低通除去解调中出现的高次产物并起根底、接纳低通除去解调中出现的高次产物并起根底 带构成作用带构成作用 5、基带信号进入取样判决电路，完成传输。、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？频带传输系统与基带传输系统有何区别？发发 送送 滤滤 波波 信 道 接接 收收 滤滤 波波取

6、取 样样 判判 决决基基 带带 数数 据据 传传 输输 系系 统统 频带传输系统与基带传输系统区别： 发送端添加调制， 接纳端添加解调， 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调制：按调制信号基带信号的变化规律去改动载波的某些参数的过程。改动载波的某些参数的过程。P98 解调那么是相反的过程，即由载波参数的变换解调那么是相反的过程，即由载波参数的变换去恢复基带信号去恢复基带信号 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。 Acosct+ 正弦信号三要素 A 幅度调幅 c 频率调频 相位调相1

7、1调幅调幅AMAM振幅随基带数字信号而变化振幅随基带数字信号而变化. . “1 1对应有载波对应有载波 “0 0对应无载波对应无载波调制方法调制方法: :AMAM 0 1 0 0 1 1 0 1 0 0 1 12 2调频调频FMFM： 即载波频率随数字信号而变化即载波频率随数字信号而变化 “0 0对应对应f1f1 “1 1对应对应“f2f2f1f2FM 0 1 0 0 1 1n (3)调相调相PM：相位随基带数字信号变：相位随基带数字信号变化化.0度180度PM“ 0对应相位对应相位0度度“1对应相位对应相位180度度 一、调制和频带传输系统一、调制和频带传输系统 二、数字调幅二、数字调幅 三

8、、正交幅度调制三、正交幅度调制 1、数字调幅概念及实现方法、数字调幅概念及实现方法 2、解调实现方法、解调实现方法 3、2ASK调制波功率谱调制波功率谱 4、单边带和剩余边带调制、单边带和剩余边带调制二、数字调幅二、数字调幅 什么叫数字调幅？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，制方式称为数字调幅，又称幅移键控，简写为简写为ASK。P985.2 数字调幅数字调幅 5.2.1 ASK信号调制解调原理信号调制解调原理P98图图5-2 5-2 数字调幅根本框图数字调幅根本框图 调调 制制 解解 调调Stet 已调信号可以

9、表示为：已调信号可以表示为： et=Stcosct et ：已调信号：已调信号 St：调制信号基带信号：调制信号基带信号 cosct：载波：载波 2ASK调制二进制数字信号调制二进制数字信号 1.调制信号为单极性脉冲序列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调制信号为双极性脉冲序列11100单极性不单极性不 归零码归零码11100双极性不双极性不 归零码归零码11100未调载波未调载波单极性不单极性不 归零码归零码已调波形已调波形11100Stet调制完成调制完成 到到 的转换的转换Stet未调载波未调载波双极性不双极性不 归零码归零码?已调波形已调波形1110011100书本

10、P99更正调制变调制变换前后换前后的信号的信号?Stet调制完成调制完成 到到 的转换的转换Stet 调制是在发送端进展的调制是在发送端进展的, 已调载波经过信道传输后已调载波经过信道传输后. 接纳端接纳后进展解调接纳端接纳后进展解调,恢复信号恢复信号 1、数字调幅概念及实现方法、数字调幅概念及实现方法 2、解调实现方法、解调实现方法 3、2ASK调制波功率谱调制波功率谱 4、单边带和剩余变带调制、单边带和剩余变带调制双极性不双极性不 归零码归零码已调波形已调波形11100接纳到信接纳到信号如何恢号如何恢复呢复呢? 2ASK已调波解调已调波解调: 非相关解调非相关解调相关解调。相关解调。 如何

11、完成如何完成e(t)-s(t)的转换的转换?非相关检测 11100未调载波未调载波单极性不单极性不 归零码归零码已调波形已调波形11100相相 干干 解解 调同步检测法调同步检测法未调载波未调载波信号相乘会信号相乘会什么情况什么情况相相 干干 解解 调调 带通滤波器 低通滤波器 抽样判决器 相乘器相乘器定时脉冲已已 调调 波波解解 调调 1、数字调幅概念及实现方法、数字调幅概念及实现方法 2、解调实现方法、解调实现方法 3、2ASK调制波功率谱调制波功率谱 4、单边带和剩余变带调制、单边带和剩余变带调制单极性不归零码频谱单极性不归零码频谱基带信号，是什么码型的？基带信号，是什么码型的？经过调制

12、后产生的功率谱是什么情况？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从频域的角度看调制,是什么情况是什么情况? 2ASK频谱 )()(41)(cscseffPffPfP单极性不归零码功率谱单极性不归零码功率谱思索思索:有什有什么关系和么关系和特点？特点？调调制制 调制后频谱特点调制后频谱特点1、基带信号线性搬移、基带信号线性搬移2、由延续谱和离散谱组成；、由延续谱和离散谱组成；3、 是双边带谱，是双边带谱，带宽是基带信号的两倍带宽是基带信号的两倍会带来会带来什么问什么问题题?频带利频带利用率低用率低 刚刚是单极性不归零调制功率谱情况刚刚是单极性不归零调制功率谱情况 双极性不归零调制后

13、什么情况双极性不归零调制后什么情况?抑制载频的双边带抑制载频的双边带双极性信号调制后的功双极性信号调制后的功率谱，不含有直流分量，率谱，不含有直流分量，已调信号功率谱不含有已调信号功率谱不含有WC的频率分量，叫抑的频率分量，叫抑制载频双边带调制制载频双边带调制 1、数字调幅概念及实现方法、数字调幅概念及实现方法 2、解调实现方法、解调实现方法 3、2ASK调制波功率谱调制波功率谱 4、单边带和剩余边带调制、单边带和剩余边带调制5.2.3 单边带和剩余边带调制P101 ASK信号两个边带，含有一样的信息。信号两个边带，含有一样的信息。 提高信道频带利用率，传送一个边带能实现信提高信道频带利用率，

14、传送一个边带能实现信息传送。息传送。 单边带调制单边带调制益处益处:提高频带利用率提高频带利用率 剩余边带调制是介于双边带和单边带剩余边带调制是介于双边带和单边带 使已调双边带信号经过一个剩余边带滤使已调双边带信号经过一个剩余边带滤波器，波器， 使其双边带中的一个边带绝大部分和另使其双边带中的一个边带绝大部分和另一个边带小部分经过一个边带小部分经过 剩余边带调制剩余边带调制残残 余余 边边 带带 一、频带传输和频带传输系统一、频带传输和频带传输系统 二、数字调幅二、数字调幅 三、正交幅度调制三、正交幅度调制 由于由于2ASK信号带宽是基带信号带宽信号带宽是基带信号带宽2倍倍; 传输速率不变的情

15、况下传输速率不变的情况下; 频带利用率降低频带利用率降低50%,有效性降低有效性降低. 提高频带利用率提高频带利用率,正交幅度调制正交幅度调制 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展抑制载波的双边带别对两个相互正交的同频载波进展抑制载波的双边带调制调制,两路已调信号叠加起来。两路已调信号叠加起来。P101 两个载波通常是相位差为两个载波通常是相位差为90度度/2的正弦波，称作的正弦波，称作正交载波。正交载波。 两路已调信号在一样带宽内频谱正交两路已调信号在一样带宽内频谱正交. 在同一频带内并行传输两路数据信息在同一频带内并

16、行传输两路数据信息. 频带利用率提高频带利用率提高,和单边带一样和单边带一样.图图5-6 5-6 正交幅度调制信号的产生和解调正交幅度调制信号的产生和解调 正交幅度调制信号产生正交幅度调制信号产生e1(t)= S1(t)coscte2(t)= S2(t)sin ct e (t)= e1(t)+ e2(t)= S1(t)cos ct S2(t)sin cte1(t)= S1(t)cos ct e2(t)= S2(t)sin ct 正交幅度调制信号解调正交幅度调制信号解调e (t)= e1(t)+ e2(t)= S1(t)cosct S2(t)sinctttSttStStttSttStyccccc

17、2sin)(2cos)(21)(21cossin)(cos)()(211211ttSttStStttSttStyccccc2cos)(2sin)(21)(21sinsin)(cos)()(212212ttSttStStttSttStyccccc2sin)(2cos)(21)(21cossin)(cos)()(211211)(21)(11tStS)(21)(22tStSe (t)= e1(t)+ e2(t)= S1(t)cosct S2(t)sinct正交幅度调制正交幅度调制 假设传输速率不变假设传输速率不变,基带传输和基带传输和2ASK调制调制时的频带利用率时的频带利用率: 基带传输基带传输

18、=fb/B 2ASK =fb/2B正交调幅功率谱正交调幅功率谱,A B两路都是双边带调制两路都是双边带调制;在一频段中在一频段中,可同时传输两路信号可同时传输两路信号.频带利用率是双边带调制两倍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一样与基带和单边带频带利用率一样 00180010AB900127000正交幅度调制的矢量关系正交幅度调制的矢量关系由抑制载频双边带调幅信号由抑制载频双边带调幅信号,对应对应+1或或-1信号的已调波信号相位相差信号的已调波信号相位相差180.01110010 正交幅度的正交幅度的A路路1对应于对应于0相位相位,A路的路的0对应于对应于180相位相位;

19、 B路的载波与路的载波与A差差90,B路的路的1对应于对应于90相位相位,B路的路的0对对应于应于270相位相位. A B两路输出信号有两路输出信号有4种不同相位种不同相位,各代表一组各代表一组AB的组合的组合,即即AB二元码组二元码组.正交幅度调制的矢量关系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正交调制星座图表示法星座图星座图: A路的路的1码位于星座图右侧码位于星座图右侧,0码在码在左侧左侧B路的路的1码在上侧码在上侧,0码在下侧码在下侧星座图上各信号点之间间隔越大星座图上各信号点之间间隔越大,抗误码才干越强抗误码才干越强.16QAM星座图星座图上点数越多，频带利用率星座图上点数越多，频带利用率越高，抗干扰才干越差。越高，抗干扰才干越差。正交调制星座图表示法正交调制星座图表示法 设设MQAMMQAM系统，输入数据的比特率，即系统，输入数据的比特率，即A A和和B B两路的两路的总比特率为总比特率为fbfb，信道带宽为，信道带宽为B B，求此，求此MQAMMQAM的频谱的频谱利用率利用率? ?。 A A、B B两路基带信号各有电平数为两路基带信号各有电平数为 A A、B B两路各路比特率为两路各路比特率为M2bfMNRBd2log其中其中M为进制数电平数为进制数电平数212log M