《數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)》ppt課件

1、第5章 數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)石高濤天津大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院概述概述 數(shù)字基帶信號(hào)經(jīng)過(guò)帶通訊道傳輸需求借助數(shù)字基帶信號(hào)經(jīng)過(guò)帶通訊道傳輸需求借助載波調(diào)制進(jìn)展頻譜搬移，轉(zhuǎn)換成適宜信道載波調(diào)制進(jìn)展頻譜搬移，轉(zhuǎn)換成適宜信道傳輸?shù)臄?shù)字頻帶信號(hào)，然后再進(jìn)展傳輸。傳輸?shù)臄?shù)字頻帶信號(hào)，然后再進(jìn)展傳輸。 運(yùn)用數(shù)字基帶信號(hào)控制載波的幅度、頻率運(yùn)用數(shù)字基帶信號(hào)控制載波的幅度、頻率和相位構(gòu)成數(shù)字頻帶信號(hào)成為數(shù)字調(diào)制。和相位構(gòu)成數(shù)字頻帶信號(hào)成為數(shù)字調(diào)制。 從已調(diào)高頻載波上將數(shù)字信號(hào)恢復(fù)過(guò)來(lái)，從已調(diào)高頻載波上將數(shù)字信號(hào)恢復(fù)過(guò)來(lái)，或者將數(shù)字基帶信號(hào)的頻譜從高頻載波頻或者將數(shù)字基帶信號(hào)的頻譜從高頻載波頻率上再

2、搬回來(lái)成為數(shù)字解調(diào)。率上再搬回來(lái)成為數(shù)字解調(diào)。模擬與數(shù)字調(diào)制對(duì)比模擬與數(shù)字調(diào)制對(duì)比 調(diào)制同樣運(yùn)用延續(xù)變化的正弦波作為載波。調(diào)制同樣運(yùn)用延續(xù)變化的正弦波作為載波。 模擬調(diào)制信號(hào)是延續(xù)變化的模擬基帶信號(hào)；模擬調(diào)制信號(hào)是延續(xù)變化的模擬基帶信號(hào)；數(shù)字調(diào)制信號(hào)是時(shí)間和取值都離散的數(shù)字基數(shù)字調(diào)制信號(hào)是時(shí)間和取值都離散的數(shù)字基帶信號(hào)。帶信號(hào)。 與模擬調(diào)制中的幅度調(diào)制、頻率調(diào)制和相位與模擬調(diào)制中的幅度調(diào)制、頻率調(diào)制和相位調(diào)制相對(duì)應(yīng)，數(shù)字調(diào)制也有三種方式。調(diào)制相對(duì)應(yīng)，數(shù)字調(diào)制也有三種方式。 數(shù)字調(diào)制的三種方式：幅度鍵控、頻移鍵控?cái)?shù)字調(diào)制的三種方式：幅度鍵控、頻移鍵控和相位鍵控。和相位鍵控。 數(shù)字調(diào)制普通運(yùn)用鍵控

3、方式實(shí)現(xiàn)，其含義運(yùn)數(shù)字調(diào)制普通運(yùn)用鍵控方式實(shí)現(xiàn)，其含義運(yùn)用開關(guān)控制的數(shù)字調(diào)制方式。用開關(guān)控制的數(shù)字調(diào)制方式。本章主要內(nèi)容本章主要內(nèi)容 二進(jìn)制幅移鍵控二進(jìn)制幅移鍵控 二進(jìn)制頻移鍵控二進(jìn)制頻移鍵控 二進(jìn)制相移鍵控二進(jìn)制相移鍵控 多進(jìn)制幅移鍵控多進(jìn)制幅移鍵控 多進(jìn)制頻移鍵控多進(jìn)制頻移鍵控 多進(jìn)制相移鍵控多進(jìn)制相移鍵控二進(jìn)制幅移鍵控二進(jìn)制幅移鍵控 幅移鍵控記為幅移鍵控記為ASK。也有稱為。也有稱為“開關(guān)鍵控開關(guān)鍵控 的的ASK是一種相對(duì)簡(jiǎn)單的調(diào)制方式。是一種相對(duì)簡(jiǎn)單的調(diào)制方式。 幅移鍵控幅移鍵控(ASK)相當(dāng)于模擬信號(hào)中的調(diào)幅，只不相當(dāng)于模擬信號(hào)中的調(diào)幅，只不過(guò)與載頻信號(hào)相乘的是二進(jìn)制數(shù)碼而已。過(guò)與載

4、頻信號(hào)相乘的是二進(jìn)制數(shù)碼而已。 幅移就是把頻率、相位作為常量，而把振幅作為幅移就是把頻率、相位作為常量，而把振幅作為變量，信息比特是經(jīng)過(guò)載波的幅度來(lái)傳送的。變量，信息比特是經(jīng)過(guò)載波的幅度來(lái)傳送的。 二進(jìn)制振幅鍵控二進(jìn)制振幅鍵控(2ASK)：調(diào)制信號(hào)：?jiǎn)螛O性非歸零的矩形脈沖序列。調(diào)制信號(hào)：?jiǎn)螛O性非歸零的矩形脈沖序列。1碼，輸出載波碼，輸出載波Acos0t；0碼，輸出載波為碼，輸出載波為0。 2ASK幅移鍵控調(diào)制和波形見附件動(dòng)畫幅移鍵控調(diào)制和波形見附件動(dòng)畫2ASK調(diào)制模型和時(shí)間波形調(diào)制模型和時(shí)間波形載波信號(hào)2ASK信號(hào)s(t)1011Tb001ttt 基帶數(shù)字信號(hào)基帶數(shù)字信號(hào)f(t)為單極性二進(jìn)制

5、序列，其為單極性二進(jìn)制序列，其波形表達(dá)式：波形表達(dá)式：二進(jìn)制幅移鍵控波形表達(dá)式二進(jìn)制幅移鍵控波形表達(dá)式( )()nnsnf ta g tnT an為第為第n個(gè)碼元的電平值，對(duì)于單極性碼個(gè)碼元的電平值，對(duì)于單極性碼an=0或者或者1，對(duì)于雙極性碼，對(duì)于雙極性碼an=1或者或者-1。g(t)是時(shí)間寬度為是時(shí)間寬度為Ts的根本脈沖。的根本脈沖。2ASK的波形表達(dá)式可寫為：的波形表達(dá)式可寫為：00cos1( )() cos00nASKnsnAttAa g tnTtf(t)2ASK調(diào)制模型和時(shí)間波形調(diào)制模型和時(shí)間波形 由于調(diào)制信號(hào)只需由于調(diào)制信號(hào)只需0或或1兩個(gè)電平，相乘的結(jié)果兩個(gè)電平，相乘的結(jié)果相當(dāng)于

6、將載頻或者關(guān)斷，或者接通，相當(dāng)于將載頻或者關(guān)斷，或者接通， 它的實(shí)際意義是當(dāng)調(diào)制的數(shù)字信號(hào)為它的實(shí)際意義是當(dāng)調(diào)制的數(shù)字信號(hào)為“1時(shí)，時(shí)，傳輸載波；當(dāng)調(diào)制的數(shù)字信號(hào)為傳輸載波；當(dāng)調(diào)制的數(shù)字信號(hào)為“0時(shí)，不時(shí)，不傳輸載波。傳輸載波。 乘法器完成調(diào)制，實(shí)現(xiàn)頻譜搬移；乘法器完成調(diào)制，實(shí)現(xiàn)頻譜搬移；BPF取出已取出已調(diào)信號(hào)，同時(shí)抑制已調(diào)信號(hào)帶外的頻譜分量。調(diào)信號(hào)，同時(shí)抑制已調(diào)信號(hào)帶外的頻譜分量。 2ASK幅移鍵控調(diào)制和波形見附件動(dòng)畫幅移鍵控調(diào)制和波形見附件動(dòng)畫2ASK調(diào)制模型和時(shí)間波形調(diào)制模型和時(shí)間波形載波信號(hào)2ASK信號(hào)s(t)1011Tb001tttsfsf二進(jìn)制幅移鍵控信號(hào)頻譜二進(jìn)制幅移鍵控信號(hào)頻

7、譜二進(jìn)制序列二進(jìn)制序列的頻譜的頻譜2ASK信號(hào)的信號(hào)的頻譜頻譜ASK信號(hào)的帶寬是調(diào)制信號(hào)帶寬的兩信號(hào)的帶寬是調(diào)制信號(hào)帶寬的兩倍，其主瓣帶寬為：倍，其主瓣帶寬為：22/ssBfT2ASK信號(hào)的頻譜是將數(shù)字基帶頻譜中心搬移到載頻處信號(hào)的頻譜是將數(shù)字基帶頻譜中心搬移到載頻處 非相關(guān)解調(diào)：非相關(guān)解調(diào)：經(jīng)過(guò)包絡(luò)檢測(cè)經(jīng)過(guò)包絡(luò)檢測(cè)器來(lái)實(shí)現(xiàn)。器來(lái)實(shí)現(xiàn)。 相關(guān)解調(diào)利用相關(guān)解調(diào)利用乘法器實(shí)現(xiàn)，乘法器實(shí)現(xiàn)，使信號(hào)頻譜再使信號(hào)頻譜再次搬移，調(diào)制次搬移，調(diào)制信號(hào)的頻譜重信號(hào)的頻譜重新搬回零頻附新搬回零頻附近。近。二進(jìn)制幅移鍵控信號(hào)解調(diào)二進(jìn)制幅移鍵控信號(hào)解調(diào)2ASK非相關(guān)解調(diào)非相關(guān)解調(diào)調(diào)制波形調(diào)制波形抽樣判決抽樣判決包絡(luò)

8、整形包絡(luò)整形2ASK的相關(guān)解調(diào)的相關(guān)解調(diào) BPF濾除接納信號(hào)頻帶以為的噪聲干擾，其濾除接納信號(hào)頻帶以為的噪聲干擾，其輸出加到乘法器與本地載波相乘，輸出為：輸出加到乘法器與本地載波相乘，輸出為：00000( )( )cos()coscos(1 cos2)()2()cos2()22ASKnnsnnnsnnnnsnsnny tttAa g tnTttAta g tnTAAa g tnTta g tnT 之后經(jīng)過(guò)低通濾波器濾除基帶信號(hào)頻帶以之后經(jīng)過(guò)低通濾波器濾除基帶信號(hào)頻帶以外的高頻分量和噪聲，同時(shí)對(duì)波形起到平外的高頻分量和噪聲，同時(shí)對(duì)波形起到平滑作用?；饔?。LPF輸出：輸出：( )()2nnsnA

9、x ta g tnT2ASK的相關(guān)解調(diào)的相關(guān)解調(diào) 與與AM調(diào)制不同的是，需求在調(diào)制不同的是，需求在AM解調(diào)器之解調(diào)器之后添加一采樣判決器，目的是恢復(fù)規(guī)范的后添加一采樣判決器，目的是恢復(fù)規(guī)范的原數(shù)字序列。原數(shù)字序列。相關(guān)解調(diào)和包絡(luò)檢測(cè)的動(dòng)畫見附件相關(guān)解調(diào)和包絡(luò)檢測(cè)的動(dòng)畫見附件本章主要內(nèi)容本章主要內(nèi)容 二進(jìn)制幅移鍵控二進(jìn)制幅移鍵控 二進(jìn)制頻移鍵控二進(jìn)制頻移鍵控 二進(jìn)制相移鍵控二進(jìn)制相移鍵控 多進(jìn)制幅移鍵控多進(jìn)制幅移鍵控 多進(jìn)制頻移鍵控多進(jìn)制頻移鍵控 多進(jìn)制相移鍵控多進(jìn)制相移鍵控二進(jìn)制頻移鍵控二進(jìn)制頻移鍵控 數(shù)字頻率調(diào)制又稱頻移鍵控?cái)?shù)字頻率調(diào)制又稱頻移鍵控FSK，二進(jìn)，二進(jìn)制頻移鍵控記作制頻移鍵控記

10、作2FSK。數(shù)字頻移鍵控是用。數(shù)字頻移鍵控是用載波的頻率來(lái)傳送數(shù)字音訊，即用所傳送的載波的頻率來(lái)傳送數(shù)字音訊，即用所傳送的數(shù)字音訊控制載波的頻率。數(shù)字音訊控制載波的頻率。 2FSK鍵控法那么是利用瘦矩形脈沖序列控鍵控法那么是利用瘦矩形脈沖序列控制的開關(guān)電路對(duì)兩個(gè)不同的獨(dú)立頻率源制的開關(guān)電路對(duì)兩個(gè)不同的獨(dú)立頻率源1和和2進(jìn)展選通。進(jìn)展選通。2FSK鍵控法那么見附件動(dòng)畫鍵控法那么見附件動(dòng)畫FSK信號(hào)的產(chǎn)生信號(hào)的產(chǎn)生 輸入輸入1碼時(shí)碼時(shí)K1閉合，閉合，K2翻開，輸出翻開，輸出1 ； 輸入輸入0碼時(shí)碼時(shí)K2閉合，閉合，K1翻開，輸出翻開，輸出2。這種方法。這種方法產(chǎn)生的產(chǎn)生的FSK信號(hào)普通相位不延續(xù)。

11、信號(hào)普通相位不延續(xù)。調(diào)制過(guò)程和波形圖見附件動(dòng)畫調(diào)制過(guò)程和波形圖見附件動(dòng)畫2FSK信號(hào)表達(dá)式信號(hào)表達(dá)式 FSK信號(hào)的表達(dá)式為：信號(hào)的表達(dá)式為：1212cos1( )cos0() cos() cosFSKnnnsnsnnAttAta g tnTta g tnTt g(t)是寬度為是寬度為Ts的矩形脈沖的矩形脈沖, 表示表示an的非。的非。兩個(gè)載頻之間的間隔成為頻差兩個(gè)載頻之間的間隔成為頻差兩個(gè)載頻的平均值稱為兩個(gè)載頻的平均值稱為2FSK的中心頻率的中心頻率na12|012()/ 2 相位不延續(xù)的相位不延續(xù)的2FSK信號(hào)可看作是載頻不同信號(hào)可看作是載頻不同的兩個(gè)的兩個(gè)ASK信號(hào)的疊加，因此頻譜是兩個(gè)

12、信號(hào)的疊加，因此頻譜是兩個(gè)ASK信號(hào)頻譜之和。信號(hào)頻譜之和。 當(dāng)基帶信號(hào)不含直流時(shí)，頻譜如圖：當(dāng)基帶信號(hào)不含直流時(shí)，頻譜如圖：2FSK信號(hào)帶寬信號(hào)帶寬 可見可見2FSK信號(hào)的帶寬為：信號(hào)的帶寬為：21| 2sBfff 相關(guān)解調(diào)：相關(guān)解調(diào)：1代表代表1碼，碼，2代表代表0碼。碼。FSK信號(hào)相當(dāng)于兩個(gè)交錯(cuò)的信號(hào)相當(dāng)于兩個(gè)交錯(cuò)的ASK信號(hào)之和。信號(hào)之和。 中心頻率為中心頻率為1和和2的的BPF1和和BPF2，把代，把代表表 1 碼的碼的y1( t )和代表和代表 0 碼的碼的y2( t )分成兩路，分成兩路，分別進(jìn)展相關(guān)解調(diào)。分別進(jìn)展相關(guān)解調(diào)。2FSK信號(hào)解調(diào)信號(hào)解調(diào)解調(diào)過(guò)程見附件動(dòng)畫解調(diào)過(guò)程見附件

13、動(dòng)畫 帶通濾波器的輸出：帶通濾波器的輸出：2FSK信號(hào)解調(diào)判決信號(hào)解調(diào)判決tAtytAty2211cos)(cos)( 乘法器的輸出：乘法器的輸出：tAAttAttytAAttAtty22222111112cos22coscoscos)(2cos22coscoscos)(2FSK信號(hào)解調(diào)判決信號(hào)解調(diào)判決 LPF的輸出：的輸出：0)(2)(21txAtx2)(0)(21Atxtx判決準(zhǔn)那么：判決準(zhǔn)那么：x1x2判為判為1，x1x2判為判為1； x10，判為，判為1；抽樣值；抽樣值0，判為，判為0. 2PSK解調(diào)解調(diào) 與與DSB-SC解調(diào)類似，只能用相關(guān)解調(diào)器解解調(diào)類似，只能用相關(guān)解調(diào)器解調(diào)。調(diào)。

14、 相關(guān)解調(diào)器解調(diào)需求產(chǎn)生同頻同相的本地載波，相關(guān)解調(diào)器解調(diào)需求產(chǎn)生同頻同相的本地載波，否那么會(huì)產(chǎn)生相位誤差，稱為倒否那么會(huì)產(chǎn)生相位誤差，稱為倒景象景象:本地載波本地載波的相位與發(fā)送端的載波相位反相時(shí)，那么恢復(fù)的的相位與發(fā)送端的載波相位反相時(shí)，那么恢復(fù)的數(shù)字信息就會(huì)與發(fā)送的數(shù)字信息完全相反。數(shù)字信息就會(huì)與發(fā)送的數(shù)字信息完全相反。 而本地載波普通是經(jīng)過(guò)接納信號(hào)提取出來(lái)的，在而本地載波普通是經(jīng)過(guò)接納信號(hào)提取出來(lái)的，在傳輸過(guò)程中難免會(huì)遭到噪聲干擾，從而使其相位傳輸過(guò)程中難免會(huì)遭到噪聲干擾，從而使其相位發(fā)生隨機(jī)變化而帶來(lái)誤差。這種相位誤差難以消發(fā)生隨機(jī)變化而帶來(lái)誤差。這種相位誤差難以消除，因此除，因此2

15、PSK不常用。不常用。2DPSK相關(guān)解調(diào)相關(guān)解調(diào) 把把DPSK看作看作PSK，所對(duì)應(yīng)的序列是，所對(duì)應(yīng)的序列是bn。bn是是an的差分碼?？刹捎孟嚓P(guān)解調(diào)，解調(diào)出的差分碼?？刹捎孟嚓P(guān)解調(diào)，解調(diào)出bn 由由bn求求 an ：an=bn bn-1。碼變換器將。碼變換器將bn變換變換an 。2DPSK差分相關(guān)解調(diào)差分相關(guān)解調(diào) 用前一碼元的載波相位作為解調(diào)后一碼元用前一碼元的載波相位作為解調(diào)后一碼元的參考相位，經(jīng)過(guò)比較前后碼元載波的初的參考相位，經(jīng)過(guò)比較前后碼元載波的初相位完成解調(diào)。相位完成解調(diào)。 解調(diào)器輸出就是原絕對(duì)碼，無(wú)需再進(jìn)展碼解調(diào)器輸出就是原絕對(duì)碼，無(wú)需再進(jìn)展碼變換。變換。查分相關(guān)解調(diào)數(shù)學(xué)模型查分

16、相關(guān)解調(diào)數(shù)學(xué)模型低通濾波后輸出：低通濾波后輸出： 2DPSK差分相關(guān)解調(diào)差分相關(guān)解調(diào)202( )cos()tAt101( )cos()tAt判決準(zhǔn)那么判決準(zhǔn)那么: x 0判為判為0假定相鄰碼元的載波相位分別為假定相鄰碼元的載波相位分別為 和和 ，信號(hào)表示式為，信號(hào)表示式為 相乘器的輸出：相乘器的輸出： 是前后碼元的相位差是前后碼元的相位差 21212012( )( )cos()cos(2)2AtttNoImagex(t)2DPSK差分相關(guān)解調(diào)差分相關(guān)解調(diào) BPF取出取出DPSK信號(hào)，一路直接加到乘法器，另一信號(hào)，一路直接加到乘法器，另一路延遲一個(gè)碼元周期路延遲一個(gè)碼元周期Ts，作為解調(diào)后一碼元

17、的參，作為解調(diào)后一碼元的參考載波?？驾d波。 LPF取出調(diào)制碼元序列，去除高頻分量。抽樣判取出調(diào)制碼元序列，去除高頻分量。抽樣判決，恢復(fù)決，恢復(fù) an。判決準(zhǔn)那么判決準(zhǔn)那么: x 0判為判為02DPSK解調(diào)波形解調(diào)波形判決準(zhǔn)那么判決準(zhǔn)那么: x 0判為判為0輸入波形輸入波形延遲波形延遲波形乘積波形乘積波形本章主要內(nèi)容本章主要內(nèi)容 二進(jìn)制幅移鍵控二進(jìn)制幅移鍵控 二進(jìn)制頻移鍵控二進(jìn)制頻移鍵控 二進(jìn)制相移鍵控二進(jìn)制相移鍵控 多進(jìn)制幅移鍵控多進(jìn)制幅移鍵控 多進(jìn)制頻移鍵控多進(jìn)制頻移鍵控 多進(jìn)制相移鍵控多進(jìn)制相移鍵控多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng) 二進(jìn)制基帶數(shù)字信號(hào)只需兩種可以的外形二進(jìn)制基帶數(shù)字信號(hào)

18、只需兩種可以的外形1、0或或+1、-1。數(shù)據(jù)通訊的開展，要求頻帶利用率。數(shù)據(jù)通訊的開展，要求頻帶利用率提高，多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)獲得了廣泛的運(yùn)用。提高，多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)獲得了廣泛的運(yùn)用。 多進(jìn)制調(diào)制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)：多進(jìn)制調(diào)制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)： 一位多進(jìn)制符號(hào)代表假設(shè)干位二進(jìn)制符號(hào)，傳一位多進(jìn)制符號(hào)代表假設(shè)干位二進(jìn)制符號(hào)，傳碼率一樣時(shí)，多進(jìn)制的信息速率高于二進(jìn)制。碼率一樣時(shí)，多進(jìn)制的信息速率高于二進(jìn)制。 隨著傳碼率的提高，二進(jìn)制系統(tǒng)所需信道帶寬隨著傳碼率的提高，二進(jìn)制系統(tǒng)所需信道帶寬添加。采用多進(jìn)制可降低碼元速率，減小傳輸添加。采用多進(jìn)制可降低碼元速率，減小傳輸帶寬。加大碼元寬度，可添加碼元能量，能提帶寬

19、。加大碼元寬度，可添加碼元能量，能提高系統(tǒng)的可靠性。高系統(tǒng)的可靠性。MASK系統(tǒng)系統(tǒng) 可表示為可表示為 式中式中 g(t)高度為高度為1，寬度為，寬度為Ts的 矩 形 脈 沖 ， 且的 矩 形 脈 沖 ， 且有有 。tnTtgatsnnMASK0cos)()(01210121nMPPaPMP概率為概率為概率為概率為101MiipTS132102301tf(t)0(a) M進(jìn)制信號(hào)MASK(t)0t(b) MASK信號(hào)MASK系統(tǒng)波形圖系統(tǒng)波形圖TS132102301tf(t)0(a) M進(jìn)制信號(hào)MASK(t)0t(b) MASK信號(hào)離散的波形圖 等效為右圖諸波形的疊加 可以看作由時(shí)間上互不重疊

20、的可以看作由時(shí)間上互不重疊的 M-1個(gè)不同幅度的個(gè)不同幅度的2ASK信號(hào)疊加而成信號(hào)疊加而成 而且其帶寬只與脈沖周期有關(guān)，因此其頻譜依然是基帶信號(hào)的兩倍。而且其帶寬只與脈沖周期有關(guān)，因此其頻譜依然是基帶信號(hào)的兩倍。MASK系統(tǒng)系統(tǒng) 調(diào)制：調(diào)制： 首先運(yùn)用邏輯電路將二進(jìn)制序首先運(yùn)用邏輯電路將二進(jìn)制序列轉(zhuǎn)換為列轉(zhuǎn)換為M進(jìn)制序列進(jìn)制序列 然后用然后用M進(jìn)制序列對(duì)高頻載波進(jìn)制序列對(duì)高頻載波進(jìn)展調(diào)制。進(jìn)展調(diào)制。 解調(diào)解調(diào): 相關(guān)和非相關(guān)解調(diào)相關(guān)和非相關(guān)解調(diào).MFSK系統(tǒng)系統(tǒng) 多進(jìn)制頻移鍵控多進(jìn)制頻移鍵控(MFSK)簡(jiǎn)稱多頻制，是用簡(jiǎn)稱多頻制，是用M個(gè)頻率個(gè)頻率不同的正弦波分別代表不同的正弦波分別代表M進(jìn)

21、制數(shù)字信號(hào)的進(jìn)制數(shù)字信號(hào)的M個(gè)外形個(gè)外形 多個(gè)頻率不同的正弦波分別代表不同的數(shù)字信號(hào)，某多個(gè)頻率不同的正弦波分別代表不同的數(shù)字信號(hào)，某一碼元時(shí)間內(nèi)只發(fā)送其中一個(gè)頻率。一碼元時(shí)間內(nèi)只發(fā)送其中一個(gè)頻率。 波形表達(dá)式波形表達(dá)式12coscoscos3( )AtAtMFSKAtt：MFSK系統(tǒng)模型系統(tǒng)模型 串串/并變換將輸入的二進(jìn)制并變換將輸入的二進(jìn)制碼每碼每k位分為一組，由邏輯位分為一組，由邏輯電路轉(zhuǎn)換成多進(jìn)制碼。電路轉(zhuǎn)換成多進(jìn)制碼。 邏輯電路輸出一方面翻開邏輯電路輸出一方面翻開相應(yīng)的門電路，使對(duì)應(yīng)的相應(yīng)的門電路，使對(duì)應(yīng)的載波發(fā)送出去，同時(shí)封鎖載波發(fā)送出去，同時(shí)封鎖其它門電路。加法器輸出其它門電路。

22、加法器輸出MFSK波形。波形。 接納端經(jīng)過(guò)接納端經(jīng)過(guò)M個(gè)不同中心個(gè)不同中心頻率的帶通濾波器進(jìn)展分頻率的帶通濾波器進(jìn)展分頻，然后經(jīng)過(guò)抽樣判決恢頻，然后經(jīng)過(guò)抽樣判決恢復(fù)復(fù)M進(jìn)制信號(hào)進(jìn)制信號(hào)MFSK頻譜頻譜 特點(diǎn)：系統(tǒng)頻帶較寬，頻帶利用率低。特點(diǎn)：系統(tǒng)頻帶較寬，頻帶利用率低。 運(yùn)用：調(diào)制速率不高的傳輸系統(tǒng)。運(yùn)用：調(diào)制速率不高的傳輸系統(tǒng)。 MFSK的帶寬：的帶寬： MFSK信號(hào)可看作是信號(hào)可看作是M個(gè)振幅一樣、載波不同、個(gè)振幅一樣、載波不同、時(shí)間上互不相容的時(shí)間上互不相容的2ASK信號(hào)的疊加。其帶寬信號(hào)的疊加。其帶寬 H最高載頻；最高載頻；L最低載頻；最低載頻；s碼元頻率碼元頻率sLHMFSKfffB

23、2fsfLfH是高度為寬度為是高度為寬度為 的門函數(shù)的門函數(shù) 為為M進(jìn)制碼元的繼續(xù)時(shí)間進(jìn)制碼元的繼續(xù)時(shí)間MPSK調(diào)制系統(tǒng)調(diào)制系統(tǒng) 多進(jìn)制相移鍵控是二進(jìn)制相移鍵控的推行多進(jìn)制相移鍵控是二進(jìn)制相移鍵控的推行 在在MPSK中，用正弦波的一個(gè)相位來(lái)代表一組二進(jìn)中，用正弦波的一個(gè)相位來(lái)代表一組二進(jìn)制碼。制碼。M=2k個(gè)相位，代表個(gè)相位，代表k位二進(jìn)制碼的不同組位二進(jìn)制碼的不同組合合 表示式如下，其中表示式如下，其中 表示第表示第n個(gè)碼元對(duì)應(yīng)的相位個(gè)碼元對(duì)應(yīng)的相位 n= 0,1,M -1。 0000000000( )cos()cos()=()cos()cos(cos) ()sin(sin)2(MPSKnn

24、knnnnnknknntAtAtAg tnTtAtg tnTAtntnTMg( )g tkTkTn對(duì)其展開可得：對(duì)其展開可得：MPSK調(diào)制系統(tǒng)調(diào)制系統(tǒng)cosnna0000000000000000( )cos()cos()cos(cos) ()sin(sin) ()=cos()sin()= (t)cos( )sin2MPSKnnnnknknnnnnknknntAtAtAtg tnTAtg tnTAta g tnTAtb g tnTIAtQ t AntMn= 0,1,M -1令令cosnnbMPSK信號(hào)可以看成是兩個(gè)正交載波進(jìn)展多電平調(diào)幅所得兩路信號(hào)可以看成是兩個(gè)正交載波進(jìn)展多電平調(diào)幅所得兩路MA

25、SK信號(hào)的疊加信號(hào)的疊加因此，帶寬與因此，帶寬與MASK一樣，為調(diào)制信號(hào)帶寬的一樣，為調(diào)制信號(hào)帶寬的2倍倍 對(duì)表達(dá)式進(jìn)展進(jìn)一步變換：對(duì)表達(dá)式進(jìn)展進(jìn)一步變換：I(t)和和Q(t)是周期性變化的序列是周期性變化的序列相位配置相位配置 MPSK信號(hào)的信號(hào)的M個(gè)相位與其代表的個(gè)相位與其代表的k位二進(jìn)制碼元位二進(jìn)制碼元之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系成為相位配置。之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系成為相位配置。 通常相位采用以以下圖兩種方式，虛線為基準(zhǔn)相通常相位采用以以下圖兩種方式，虛線為基準(zhǔn)相位參考相位參考相 位位 相位配置方式采用的等間隔的相位差來(lái)區(qū)分各個(gè)相位配置方式采用的等間隔的相位差來(lái)區(qū)分各個(gè)相位外形，相位外形，M相調(diào)制的相位間隔為

26、相調(diào)制的相位間隔為2/M(a):/2相移系統(tǒng)，(b) :/4相移系統(tǒng)。M增大，間隔變小，系增大，間隔變小，系統(tǒng)可靠性下降，普通統(tǒng)可靠性下降，普通M不能太大，常運(yùn)用不能太大，常運(yùn)用4相和相和8相系統(tǒng)。相系統(tǒng)。/2 系統(tǒng)中系統(tǒng)中4PSK波形波形 當(dāng)傳雙比特碼元當(dāng)傳雙比特碼元00時(shí)，發(fā)送起始相位為時(shí)，發(fā)送起始相位為0的載波；的載波； 當(dāng)傳雙比特碼元當(dāng)傳雙比特碼元10時(shí)，發(fā)送起始相位為時(shí)，發(fā)送起始相位為/2的載波；的載波； 當(dāng)傳雙比特碼元當(dāng)傳雙比特碼元11時(shí)，發(fā)送起始相位為時(shí)，發(fā)送起始相位為的載波；的載波； 當(dāng)傳雙比特碼元當(dāng)傳雙比特碼元01時(shí)，發(fā)送起始相位為時(shí)，發(fā)送起始相位為3/2的載波。的載波。 4

27、PSK信號(hào)調(diào)制信號(hào)調(diào)制 四相調(diào)制信號(hào)是一種四外形符號(hào)，即符號(hào)四相調(diào)制信號(hào)是一種四外形符號(hào)，即符號(hào)有有00,01,10,11四種外形。四種外形。 根據(jù)其組合情況，用載波的四種相位表征根據(jù)其組合情況，用載波的四種相位表征它們。它們。 每個(gè)四進(jìn)制碼元又被稱為雙比特碼元，習(xí)每個(gè)四進(jìn)制碼元又被稱為雙比特碼元，習(xí)慣上把雙比特的前一位用慣上把雙比特的前一位用A代表，后一位用代表，后一位用B代表。代表。4PSK信號(hào)調(diào)制信號(hào)調(diào)制 相位選擇法調(diào)制：相位選擇法調(diào)制： 四相載波發(fā)生器產(chǎn)生四相載波發(fā)生器產(chǎn)生4PSK信號(hào)所需的四種信號(hào)所需的四種不同相位的載波。不同相位的載波。 輸入的二進(jìn)制數(shù)碼經(jīng)串輸入的二進(jìn)制數(shù)碼經(jīng)串/并

28、變換器輸出雙比并變換器輸出雙比特碼元。按照輸入的雙比特碼元的不同，特碼元。按照輸入的雙比特碼元的不同，邏輯選相電路輸出相應(yīng)相位的載波邏輯選相電路輸出相應(yīng)相位的載波 。二進(jìn)制二進(jìn)制數(shù)數(shù) 碼碼串串/并并轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換邏輯選相電路邏輯選相電路帶通帶通濾波器濾波器4PSK信號(hào)信號(hào)四相載波發(fā)生器四相載波發(fā)生器4PSK信號(hào)調(diào)制信號(hào)調(diào)制正交調(diào)制法正交調(diào)制法 串行輸入的二進(jìn)制序列每?jī)晌环殖梢唤M，串行輸入的二進(jìn)制序列每?jī)晌环殖梢唤M，前位用前位用A表示，后位用表示，后位用B表示表示 將輸入的二進(jìn)制序列變成兩路并行的雙極將輸入的二進(jìn)制序列變成兩路并行的雙極性序列，然后分別與載波相乘，構(gòu)成正交性序列，然后分別與載波相乘，構(gòu)

29、成正交雙邊帶信號(hào)，加法器輸出雙邊帶信號(hào)，加法器輸出4PSK信號(hào)。信號(hào)。ABABAB序列序列調(diào)制解調(diào)器調(diào)制解調(diào)器 調(diào)制解調(diào)器調(diào)制解調(diào)器Modem：是為數(shù)字信號(hào)：是為數(shù)字信號(hào)在有限帶寬的模擬信道進(jìn)展遠(yuǎn)間隔在有限帶寬的模擬信道進(jìn)展遠(yuǎn)間隔傳輸而設(shè)計(jì)的傳輸而設(shè)計(jì)的 調(diào)制：將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)調(diào)制：將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào) 解調(diào)：將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)解調(diào)：將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào) 數(shù)字信號(hào)在模擬信道上傳輸，計(jì)算數(shù)字信號(hào)在模擬信道上傳輸，計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)間隔互連，位于計(jì)算機(jī)和模擬機(jī)遠(yuǎn)間隔互連，位于計(jì)算機(jī)和模擬信道之間信道之間調(diào)制解調(diào)器調(diào)制解調(diào)器 常采用的調(diào)制技術(shù)常采用的調(diào)制技術(shù) ASK，F(xiàn)SK，PSK，QA

30、M 組合調(diào)制組合調(diào)制 分類分類 同步伐制解調(diào)器同步伐制解調(diào)器 同步時(shí)鐘與數(shù)據(jù)一同發(fā)送，同步信息在接同步時(shí)鐘與數(shù)據(jù)一同發(fā)送，同步信息在接納機(jī)中恢復(fù)納機(jī)中恢復(fù) 采用采用PSK，QAM技術(shù)，用于高速數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，用于高速數(shù)據(jù)傳輸 異步伐制解調(diào)器異步伐制解調(diào)器 不用恢復(fù)同步信息不用恢復(fù)同步信息 采用采用ASK，F(xiàn)SK技術(shù)，用于低速數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，用于低速數(shù)據(jù)傳輸調(diào)制解調(diào)器調(diào)制解調(diào)器 常采用的調(diào)制技術(shù)常采用的調(diào)制技術(shù) ASK，F(xiàn)SK，PSK，QAM 組合調(diào)制組合調(diào)制 分類分類 有線調(diào)制解調(diào)有線調(diào)制解調(diào) vs.無(wú)線調(diào)制解調(diào)器無(wú)線調(diào)制解調(diào)器 用于有線信道的數(shù)據(jù)傳輸用于有線信道的數(shù)據(jù)傳輸 vs.用于無(wú)線信道用于

31、無(wú)線信道的數(shù)據(jù)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)傳輸 外置調(diào)制解調(diào)外置調(diào)制解調(diào) vs. 內(nèi)置調(diào)制解調(diào)器內(nèi)置調(diào)制解調(diào)器 外置解調(diào)器位于計(jì)算機(jī)外部，需求單獨(dú)占外置解調(diào)器位于計(jì)算機(jī)外部，需求單獨(dú)占用計(jì)算機(jī)端口，單獨(dú)供電。性能相對(duì)較好用計(jì)算機(jī)端口，單獨(dú)供電。性能相對(duì)較好 內(nèi)置解調(diào)器位于計(jì)算機(jī)內(nèi)部，插入擴(kuò)展槽內(nèi)置解調(diào)器位于計(jì)算機(jī)內(nèi)部，插入擴(kuò)展槽即可。有干擾即可。有干擾調(diào)制解調(diào)器調(diào)制解調(diào)器 常采用的調(diào)制技術(shù)常采用的調(diào)制技術(shù) ASK，F(xiàn)SK，PSK，QAM 組合調(diào)制組合調(diào)制 分類分類 硬件調(diào)制解調(diào)硬件調(diào)制解調(diào) 一切解調(diào)調(diào)制功能都有本身電路完成，擁一切解調(diào)調(diào)制功能都有本身電路完成，擁有本人的有本人的DSP芯片用來(lái)信號(hào)處置芯片用來(lái)信號(hào)

32、處置 軟件調(diào)制解調(diào)器軟件調(diào)制解調(diào)器 部分義務(wù)由部分義務(wù)由CPU處置，本身只保管調(diào)制解處置，本身只保管調(diào)制解調(diào)芯片。調(diào)芯片。 體積小、耗電低。適用范圍窄、速率低，體積小、耗電低。適用范圍窄、速率低，影響運(yùn)用程序速度。影響運(yùn)用程序速度。調(diào)制解調(diào)器調(diào)制解調(diào)器 常采用的調(diào)制技術(shù)常采用的調(diào)制技術(shù) ASK，F(xiàn)SK，PSK，QAM 組合調(diào)制組合調(diào)制 分類分類 按速度分按速度分 低速調(diào)制解調(diào)器：低速調(diào)制解調(diào)器：2.4kbps 中速調(diào)制解調(diào)器：中速調(diào)制解調(diào)器：4.8kbps9.6kbps 高速調(diào)制解調(diào)器：高速調(diào)制解調(diào)器：9.6kbps以上以上 按義務(wù)方式分按義務(wù)方式分 單工、半雙工、全雙工單工、半雙工、全雙工高

33、速調(diào)制解調(diào)器高速調(diào)制解調(diào)器 限制調(diào)制解調(diào)器的要素：限制調(diào)制解調(diào)器的要素：(香農(nóng)定理香農(nóng)定理) 語(yǔ)音信道的有限帶寬語(yǔ)音信道的有限帶寬 信道的信噪比信道的信噪比 模模/數(shù)轉(zhuǎn)換過(guò)程中引入的量化噪聲數(shù)轉(zhuǎn)換過(guò)程中引入的量化噪聲 調(diào)制解調(diào)器的速率分為調(diào)制解調(diào)器的速率分為DTE速率和速率和DCE速率速率 DTE速率是指調(diào)制解調(diào)器與計(jì)算機(jī)銜接的接口速速率是指調(diào)制解調(diào)器與計(jì)算機(jī)銜接的接口速率，典型值為率，典型值為115.2kbps和和57.6kbps DCE速率是指調(diào)制解調(diào)器與線銜接的接口速率速率是指調(diào)制解調(diào)器與線銜接的接口速率,典典型值為型值為56kbps、33.6kbps,14.4kbps以及以及9.6kb

34、ps 上行速率上行速率:DTE經(jīng)過(guò)經(jīng)過(guò)Modem向效能器傳輸數(shù)據(jù)時(shí)向效能器傳輸數(shù)據(jù)時(shí)提供的速率提供的速率 下行速率下行速率:DTE經(jīng)過(guò)經(jīng)過(guò)Modem從效能器下載數(shù)據(jù)時(shí)從效能器下載數(shù)據(jù)時(shí)的速率的速率通常說(shuō)的通常說(shuō)的56的的Modem是指下行速率為是指下行速率為56kbps早期調(diào)制解調(diào)對(duì)稱傳輸早期調(diào)制解調(diào)對(duì)稱傳輸包交換網(wǎng)絡(luò)包交換網(wǎng)絡(luò)高速調(diào)制解調(diào)器高速調(diào)制解調(diào)器 限制調(diào)制解調(diào)器的要素：限制調(diào)制解調(diào)器的要素：(香農(nóng)定理香農(nóng)定理) 語(yǔ)音信道的有限帶寬語(yǔ)音信道的有限帶寬 信道的信噪比信道的信噪比 模模/數(shù)轉(zhuǎn)換過(guò)程中引入的量化噪聲數(shù)轉(zhuǎn)換過(guò)程中引入的量化噪聲 ITU V.90，56k modem 不對(duì)稱傳輸技術(shù)不對(duì)稱傳輸技術(shù) 發(fā)送速率：發(fā)送速率： 33.6Kbps，被以為是話音信道調(diào)制，被以為是話音信道調(diào)制解調(diào)器所能到達(dá)的最高速率。解調(diào)器所能到達(dá)的最高速率。 可由香農(nóng)定理計(jì)算：量化信噪比可由香農(nóng)定理計(jì)算：量化信噪比35dB,信道帶寬信道帶寬3kHz 接納速率：接納速率：56Kbps56K Modem超出了香農(nóng)極限了嗎？超出了香農(nóng)極限了嗎？PCM傳輸語(yǔ)音，每秒采傳輸語(yǔ)音，每秒采樣樣8000次，量化值為次，量化值為7bit所以速率限制在所以速率限制在56kbps包交換網(wǎng)絡(luò)包交換網(wǎng)絡(luò)數(shù)