数字带通传输系统第二次课

1、数字基带信号能否直接在信道中传输与信道的传输特性有关。由于数字基带信号具有丰富的低频成分，但现有的许多信道（包括信道端口的一些设备）的传输特性并不能使这些成分有效地传输。为了完整的传输信号，必须要进行调制。 0.1 1 2 3 5 10 f(kHz)L(dB) -4 -8 -12 -16 -20 -24 双绞线的传输特性 模拟用户线的传输特性 话音信号频谱 数字基带信号频谱 调制的必要性：有的信道有很宽的频率范围，但用户的信息带宽却很窄，用这样的信道去传输一个用户的信号显然会造成频率资源的浪费。这时可以将一个信道按频率划分成多个子信道，每个信道分配一个载波，传送一个用户的信号，这种方式称为频分

2、多路复用（FDM）。采用频分多路复用方式时数字基带信号必须通过调制将频谱搬到对应的子信道上。 载波的波形是任意的，但大多数的数字调制系统都选择单频信号（正弦波或余弦波）作为载波，因为便于产生与接收。常用的载波信号为 ，其中为A为载波的振幅,c为载波的角频率, 为载波的初始相位。数字调制技术有两种方法：(1) 利用模拟调制的方法去实现数字式调制；(2) 通过开关键控载波，通常称为键控法。数字调制可分为二进制调制和多进制调制。在二进制时有振幅键控（ASK）、频移键控（FSK）、移相键控（PSK）调制方式。 振幅键控 频移键控 相移键控则二进制振幅键控信号可表示为：(6.2 - 4)6.2.1 二进

3、制振幅键控（2ASK, OOK）图 4 .21 二进制振幅键控信号时间波型二、二进制振幅键控信号的时间波形6.2.1 二进制振幅键控（2ASK, OOK）TB分别代表第n个信号码元的初始相位。在2FSK信号中，它们不携带信息，通常可设为零。反码因此，二进制移频键控信号的时域表达式可简化为 式中: g(t) 单个矩形脉冲，Ts 脉冲持续时间；2FSK信号表达式还可简化为：式中： 二进制移频键控信号的时间波形aak1011001ts(t)ts(t)bcdtefgt2FSK信号ttt二进制振幅键控信号调制器原理框图模拟相乘数字键控图 6.28 二进制移频键控信号的原理图(b)数字键控法(b)模拟调频

4、法压控振荡器载波载波f1f2sFSK(t)s(t)=0s(t)=1载波载波f1f2sFSK(t)核心思想：一路2FSK视为2路2ASK信号的合成。6.2.2 二进制频移键控（2FSK） f1振荡器f2振荡器选通开关反向器选通开关相加器基带信号)(ts)(ts)(ts)(0te图5-8 数字键控法实现2FSK信号的电路框图7.1.3 二进制移相键控（2PSK） ASK受噪声影响大，FSK接收时不用相位信息，适合衰落信道和随参信道6.2.3 二进制移相键控相移键控在数据传输中,尤其是在中速和中高速的数传机（2400-4800bit/s）中得到了广泛的应用。相移键控有很好的抗干扰性,在有衰落的信道中

5、也能获得很好的效果。我们主要讨论二相、四相调相 ，在实际应用中还有八相及十六相调相。相移信号可分为两种： 绝对相移 相对相移(差分相移)7.1.3 二进制移相键控（2PSK） 在二进制数字调制中，当正弦载波的相位随二进制数字基带信号离散变化时，则产生二进制移相键控(2PSK)信号。通常用已调信号载波的0和 180分别表示二进制数字基带信号的 1 和 0。二进制移相键控信号的时域表达式为(7.1 - 23)若用n表示第n个符号的绝对相位，则有其中, an统计特性：(7.1 - 27)因此，式(7.1.23)可以改写为由于两种码元的波形相同，极性相反，故2PSK信号可以表述为一个双极性全占空矩形脉

6、冲序列与一个正弦载波的相乘。式中即发送二进制符号“0”时（an取+1），e2PSK(t)取0相位；发送二进制符号“1”时（an取 -1）， e2PSK(t)取相位。这种以载波的不同相位直接去表示相应二进制数字信号的调制方式，称为二进制绝对相移方式。二进制移相键控信号的时间波形 图(a)是采用模拟调制的方法产生2PSK信号，图(b)是采用数字键控的方法产生2PSK信号。2PSK信号的调制原理图 三、二进制相对(差分)相位键控（2DPSK） 在2PSK信号中，信号相位的变化是以未调正弦载波的相位作为参考，用载波相位的绝对数值表示数字信息的，所以称为绝对移相。但相干载波恢复中载波相位的180相位模糊

7、，导致解调出的二进制基带信号出现反向现象，从而难以实际应用。为了解决2PSK信号解调过程的反向工作问题，提出了二进制差分相位键控(2DPSK)。6.2.3 二进制移相键控2DPSK方式是用前后相邻码元的载波相对相位变化来表示数字信息。即本码元初相与前一码元初相之差。假设前后相邻码元的载波相位差为，可定义一种数字信息与之间的关系为：6.2.3 二进制移相键控则一组二进制数字信息与其对应的2DPSK信号的载波相位关系如下所示:二进制数字信息： 1 1 0 1 0 0 1 1 1 02DPSK信号相位： 0 0 0 0 0 0或 0 0 0 0 0 由于初始参考相位有两种可能，因此2DPSK信号的波

8、形可以有两种。6.2.3 二进制移相键控图 6.2 21 2DPSK信号调制过程波形图绝对码an相对码载波DPSK信号101100101 0 0 1 0 1 1 0(0) 与2PSK的波形不同，2DPSK波形的同一相位并不对应相同的数字信息符号，而前后码元的相对相位才唯一确定信息符号。 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，则鉴别这个相位关系就可正确恢复数字信息。这就避免了2PSK方式中的“倒 ”现象发生。说明6.2.3 二进制移相键控 单从波形上看，2DPSK与2PSK是无法分辩的，比如图6-20中2DPSK也可以是另一符号序列（见图中的

9、序列bn，称为相对码，而将原符号序列an 称为绝对码）经绝对移相而形成的。只有已知移相键控方式是绝对的还是相对的，才能正确判定原信息；相对移相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。这就为2DPSK信号的调制与解调指出了一种借助绝对移相途径实现的方法。6.2.3 二进制移相键控 相对相移本质上就是对差分码信号的绝对相移。那么，2DPSK信号的表达式与2PSK的形式应完全相同，所不同的只是此时式中的s(t) 信号表示的是差分码数字序列。即: 6.2.3 二进制移相键控图6.2-22 二相调制移相信号矢量图A方式参考相位0B方式参考相位/2-/2在2

10、PSK中，参考相位是未调载波的相位； 在2DPSK中，参考相位是前一码元载波的相位。 四、2DPSK的调制与解调s(t)码型变换差分码乘法器e2DPSK(t)cosw ct(a)图 6.2 23(a)2DPSK信号模拟调制原理图1、调制方法 模拟调制法、键控调制法6.2.3 二进制移相键控 就模拟调制法而言， 2PSK与产生2ASK信号的方法比较，只是对s(t) 要求不同。 an:输入码差分码T延迟编码T延迟解码6.2.3 二进制移相键控图 6.2 23(b)2DPSK信号键控法调制器原理图bn6.2.3 二进制移相键控信号波形二进制相移键控(PSK)和差分相移键控(DPSK)是载波相位按基带

11、脉冲序列的规律而改变的一种数字调制方式。+E0-E0 1 0 1 1 1 0 1 0 0 1 0 0T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8 T9T10 T11 T12 T13 0 1 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 0PSK波形信码 DPSK波形 相对码 载波基准基带信号波形 在T1时刻，信码为1（这里，对应的基带信号波形为低电平），PSK信号与载波基准相位相反；在Tn时刻，信码为0，PSK信号与载波基准的相位相同。这种以信号与载波基准的不同相位差直接去表示相应数字信息的相位键控，通常被称为绝对相移键控方式。 +E0-E0 1 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 0PSK波形信码 载波基准基带信号波形T1Tn在T1时刻，信码为1（这里，对应的基带信号波形为低电平），PSK信号与前一码元的相位相反；在Tn时刻，信码为0，PSK信号与前一码元的相位相同。这种以信号码元之间不同相位差直接去表示相应数字信息的相位键控，通常被称为相对相移键控或差分相移键控方式。 +E0-E0 1 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 0信码 载波基准基带信号波形 T1TnDPSK波形 问题：下列两个波形哪个是PSK波形？ 哪个