数字信号的载波传输

1、第四节 数字信号的载波传输 基带数字信号可以在传输距离不远的情况下直接传送，但如果要远距离传输时，特别是在无线或光纤信道上传输时，则必须经过调制将信号频谱搬移到高频处才能在信道中传输。为了使数字信号在有限带宽的高频信道中传输，必须对数字信号进行载波调制。三种基本的调制方式:振幅键控、频移键控和相移键控ASK调制n一、ASK简介n幅移键控中，载波幅度是随着调制信号而变化的。其最简单的形式是载波在二进制调制信号控制下通断，这种方式称作通-断键控(OOK) 。n二、实验原理n调制方法：用相乘器实现调制器。调制类型：2ASK,MASK。解调方法：相干法、非相干法。三、实验仿真电路图（）2ASK信号产生

2、原理图(）用SystemView实现的2ASK信号产生的仿真电路图及波形 (a) 调幅法 (b)开关键控法FSK调制n一、FSK 简介nFSK是信息传输中使用得较早的一种调制方式,它的主要优点是: 实现起来较容易,抗噪声与抗衰减的性能较好。在中低速数据传输中得到了广泛的应用。n二、实验原理n所谓FSK就是用数字信号去调制载波的频率。n可以有直接调频法和键控法n实现方法:n直接调频法利用一个矩形脉冲序列对一个载波进行调频而获得。这正是频率键控通信方式早期采用的实现方法，也是利用模拟调频法实现数字调频的万法。n键控法利用受矩形脉冲序列控制的开关电路对两个不同的独立频率源进行选通。三、实验仿真电路图

3、（）2FSK信号产生原理图(）用SystemView实现的2FSK信号产生的仿真电路图及波形n一般说来，键控法得到的两个键控频率的相位是与二进制数据序列无关的，反映在输出波形上，表现出f1与f2的相位是不连续的n而用模拟调频法时，f1与f2的相位是连续的调频法输出的2FSK调制波形图n (a)模拟调频法2FSK的输出波形图键控法输出的2FSK调制波形图n (b)键控法2FSK的输出波形FSK 信号的功率谱n四、2FSK键控信号的解调方法n二进制FSK信号的常用解调方法可采用非相干检测法和相干检测法n此外，2FSK信号还有其他解调方法，比如鉴频法、过零检测法及差分检波法等。n这里对相干解调法举例

4、n 相干解调法n 相干解调二进制移相键控 (2PSK) 二进制移相键控(2PSK)方式是载波相位按基带脉冲序列的规律而改变的一种数字调制方式，就是根据数字基带信号的两个电平(或符号)，使载波相位在两个不同的数值之间切换的一种相位调制方法。当两个载波相位相差180度时，此时称为反向键控(PSK)，也称为绝对相移方式。绝对相移方式缺点当采用绝对相移方式时，由于发送端是以某一个相位作基准的，因而在接收端也必须有这样一个固定基准相位作参考，如果这个参考相位出现变化(0相位变相位，或相位变0相位)，则恢复的数字信息就会出现0变为1，或1变为0的现象，从而造成错误的恢复。这种现象称为2PSK方式的倒现象。

5、在实际中一般不采用2PSK方式，而采用一种所谓的相对 (差分)移相(2DPSK)方式。二进制差分相位键控(2DPSK) 2DPSK方式利用前、后相邻码元的相对载波相位值去表示数字信息，即用前、后两个码元之间的相差来表示码元的值0和1。例如，假设相差值表示符号1，相差值0表示符号0 这说明，解调2DPSK信号时，并不依赖于某一固定的载波相位参考值;只要前、后码元的相对相位关系不破坏，那么只要鉴别这个相差关系就可正确恢复数字信息，这就避免了2PSK中的倒现象发生。单纯从波形上观察，2DPSK与2PSK是无法分辨的。一方面，只有已知移相键控方式是绝对的还是相对的，才能正确解调原信息另一方面，相对移相

6、信号可以看作是把数字信息序列 (绝对码)变换成相对码，然后再根据相对码进行绝对移相而形成。2PSK和2DPSK调制的仿真电路图 多进制数字调制系统特点:(1)在相同的信道码元传输速率下，多进制系统的信息传输速率显然比二进制系统的要高 这是由于M进制数字调制中，每个符号可以携带2 M比特信息，因此，当信道频带受限时，可以使信息传输率 (比特率)增加，提高了频带利用率。(2)在相同的信息速率(比特率)下，由于多进制方式的信道传输速率可以比二进制的低，因而多进制信号码元的持续时间要比二进制的宽。显然，加宽码元宽度，就会增加信号码元的能量M进制数字振幅调制(MASK) M进制数字振幅调制又称M电平调制。M电平调制方式是一种高效率的传输方式，其根本原因是: 其一，因为它可以比二进制系统有高得多的信息传输速率; 其二，在相同的信道传输速率下，M电平调制信号的带宽与二电平的相同。 现在我们利用SystemView系统仿真来验证，在相同信道传输速率下M电平调制与二电平调制具有相同的信号带宽，即在符号速率相同的情况下，两者具有相同的功率谱。2ASK与MASK调制性能比较仿真电路图OOK(左)与MASK(右)信号的功率谱nMASK的解调同2ASK的一样，既可以