數(shù)字信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)

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1、第7章數(shù)字信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)數(shù)字通信系統(tǒng)概述基帶數(shù)字信號(hào)的特性幅度鍵控的產(chǎn)生與解調(diào)頻率鍵控的產(chǎn)生與解調(diào)相位鍵控的產(chǎn)生與解調(diào)內(nèi)容提要：7.1數(shù)字通信系統(tǒng)概述關(guān)于數(shù)字信號(hào)數(shù)字通信系統(tǒng)的性能指標(biāo)數(shù)字通信系統(tǒng)模型數(shù)字通信系統(tǒng)的特點(diǎn)本節(jié)內(nèi)容：關(guān)于數(shù)字信號(hào)數(shù)字信號(hào)是量化后的離散時(shí)間信號(hào)數(shù)字信號(hào)的主要特點(diǎn)是狀態(tài)的離散性離散信號(hào)的狀態(tài)可以用二進(jìn)制符號(hào)表示m位的二進(jìn)制符號(hào)最多可以表示2m個(gè)狀態(tài)數(shù)字通信中采用的二進(jìn)制符號(hào)只有0、1兩種0、1兩個(gè)符號(hào)所組成的代碼可表示任意信息由0、1組成的一串代碼稱為“數(shù)字信號(hào)序列”，表示為：…a-k…a-3a-2a-1a0a1a2a3…ak…（a是碼元，k是其序號(hào)，簡(jiǎn)寫為｛ak｝

2、數(shù)字通信系統(tǒng)的性能指標(biāo)性能指標(biāo)之一——碼元傳輸速率?碼元傳輸速率即碼元速率或傳碼率，指系統(tǒng)每秒鐘傳送或處理碼元的數(shù)目，單位為“波特”，符號(hào)“B”。?信息傳輸速率即信息速率或傳信率，指每秒鐘傳遞的信息量，單位為比特/秒，記為bit/s。?碼元速率及信息速率是有區(qū)別的。性能指標(biāo)之二——差錯(cuò)率?誤碼率——碼元在傳輸系統(tǒng)中被傳錯(cuò)的概率?誤信率——信息量在傳輸過(guò)程中被丟失的概率數(shù)字通信系統(tǒng)模型③收信機(jī)系統(tǒng)模型見(jiàn)下圖五個(gè)組成部分①發(fā)終端②發(fā)信機(jī)⑤信道④收終端數(shù)字通信系統(tǒng)的特點(diǎn)數(shù)字通信的抗干擾（或噪聲）能力強(qiáng)；傳輸中的差錯(cuò)可以通過(guò)抗干擾編碼（檢錯(cuò)糾錯(cuò)編碼）加以控制，從而能有效地改善通信質(zhì)量；便于使用現(xiàn)代技

3、術(shù)對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理；數(shù)字信號(hào)易于加密，保密性強(qiáng)；數(shù)字通信系統(tǒng)可以傳遞各種信息，使通信系統(tǒng)變得通用、靈活；與模擬通信相比，數(shù)字通信要占據(jù)更寬的帶寬。7.2基帶數(shù)字信號(hào)基帶數(shù)字信號(hào)的波形基帶數(shù)字信號(hào)的一般表達(dá)式基帶數(shù)字信號(hào)的頻域特點(diǎn)本節(jié)內(nèi)容：基帶數(shù)字信號(hào)波形——矩形脈沖基帶數(shù)字信號(hào)波形——非矩形脈沖矩形脈沖的產(chǎn)生比較容易，實(shí)際上也很有用，不過(guò)這種脈沖的頻譜很寬。在數(shù)字通信系統(tǒng)中，為了節(jié)省頻帶，可采用頻譜較窄的脈沖，如升余弦脈沖，三角形脈沖，半余弦脈沖等基帶數(shù)字信號(hào)波形——N進(jìn)制對(duì)于N進(jìn)制的數(shù)字信號(hào)，每個(gè)碼元可以有N種不同的數(shù)值，傳輸這種信號(hào)需要有N種不同的波形：g1(t)、g2(t)、g3(t

4、)……gN(t)。（a）單極性四電平信號(hào)（b）雙極性四電平信號(hào)右圖中電平為3U的脈沖代表“3”；2U代表“2”；U代表“1”；電平等于零時(shí)代表“0”，這種信號(hào)叫做多電平信號(hào)?；鶐?shù)字信號(hào)波形——絕對(duì)碼與相對(duì)碼（a）絕對(duì)碼,它的特點(diǎn)是：每一個(gè)符號(hào)都和一個(gè)固定的波形相對(duì)應(yīng)。（b）相對(duì)碼,它是以前一個(gè)碼元為基準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行編碼的。1時(shí)相同，0時(shí)相反?；鶐盘?hào)的一般表達(dá)式其中：時(shí)間函數(shù)S(t)是一個(gè)隨機(jī)函數(shù)，利用統(tǒng)計(jì)法可以得到其中規(guī)律。如果對(duì)于某一序列有：則有一般表達(dá)式：如果兩脈沖波形相同極性相反，即g2(t)＝－g1(t)＝－g(t)，則上式可改寫為：基帶數(shù)字信號(hào)的頻域特點(diǎn)單極性周期性矩形脈沖的頻譜圖示

5、為周期為T，脈沖寬度為τ的單極性周期性矩形波及其利用傅立葉級(jí)數(shù)展開(kāi)得到的頻譜分布。脈沖寬度與頻譜的關(guān)系基帶數(shù)字信號(hào)的頻域特點(diǎn)脈沖寬度τ越窄，其頻譜包絡(luò)線的零點(diǎn)頻率越高，相鄰兩個(gè)零值之間所含的諧波分量就越多，頻帶越寬。7.3幅度鍵控什么是幅度鍵控？利用基帶信號(hào)S(t)對(duì)載頻為ωc的正弦波幅度進(jìn)行控制的方式，叫做調(diào)幅，也叫做幅度鍵控，記為ASK。下面討論六點(diǎn)問(wèn)題：模擬調(diào)制方法的調(diào)幅器數(shù)字鍵控方法的調(diào)幅器調(diào)幅信號(hào)產(chǎn)生的原理圖ASK信號(hào)頻域分布特點(diǎn)折疊干擾及其消除方法幅度鍵控信號(hào)的解調(diào)本節(jié)內(nèi)容：模擬調(diào)制方法的調(diào)幅器模擬調(diào)制方法的調(diào)幅器方框圖一般表達(dá)式：基帶數(shù)字信號(hào)高頻載波數(shù)字鍵控方法的調(diào)幅器由基帶數(shù)

6、字信號(hào)控制一開(kāi)關(guān)電路。當(dāng)“1”碼時(shí)開(kāi)關(guān)閉合，高頻載波輸出。當(dāng)“0”碼時(shí)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，無(wú)高頻載波輸出。幅度鍵控信號(hào)波形數(shù)字鍵控調(diào)幅器框圖調(diào)幅信號(hào)產(chǎn)生的原理圖（a）圖中兩個(gè)二極管的導(dǎo)通與截止受基帶信號(hào)控制。（b）圖中三極管的導(dǎo)通與截止受基帶信號(hào)控制。ASK信號(hào)的頻域分布特點(diǎn)從頻域上看，幅度調(diào)制的作用是將基帶信號(hào)頻譜移到以載頻ωc為中心的頻帶內(nèi)。調(diào)幅之后將產(chǎn)生上、下兩個(gè)邊帶，每一個(gè)邊帶都是基帶頻譜的線性搬移，這種調(diào)制叫做線性調(diào)制。帶寬BW＝2fs頻譜結(jié)構(gòu)特點(diǎn)折疊干擾及其消除方法由于調(diào)制時(shí)載波頻率fc選擇偏低導(dǎo)致調(diào)幅后的ASK信號(hào)頻譜的下邊帶中出現(xiàn)“反轉(zhuǎn)”的頻率分量。由于“反轉(zhuǎn)”的頻率是由“負(fù)頻率”以零

7、頻率為中心“反射(或折疊)而產(chǎn)生的，因而叫做零頻率反射干擾或折疊干擾。折疊干擾消除方法用低通濾波器把基帶數(shù)字信號(hào)中高于載波fc的頻率分量濾掉。幅度鍵控信號(hào)的解調(diào)相干解調(diào)框圖非相干解調(diào)框圖ASK信號(hào)解調(diào)的波形調(diào)幅信號(hào)整形輸出檢波輸出UP為判決電平7.4頻率鍵控頻率鍵控信號(hào)的產(chǎn)生FSK信號(hào)產(chǎn)生的原理二進(jìn)制FSK信號(hào)波形FSK信號(hào)產(chǎn)生的電路頻率鍵控信號(hào)的解調(diào)非相干檢測(cè)法相干檢測(cè)法本節(jié)內(nèi)容FSK信號(hào)產(chǎn)生的原理?根據(jù)定