发学生数据信号频带传输2022优秀文档.ppt

问题：什么是基：什么是基带信号？信号？回想基回想基带传输内容：内容：1、理想低通、理想低通2、滚降幅降幅频特性低通网特性低通网络3、部分呼、部分呼应系系统频带利用率利用率第第5章章 数据信号的频带传输数据信号的频带传输5.1 频带传输系系统5.2 数字数字调幅幅5.3 数字数字调相相5.4 频移移键控控5.5 最小最小频移移键控控5.6 各种各种调制方式的制方式的频带利用率利用率5.7 数字数字调幅幅调相相5.8 数据信号的数字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、一、调制和制和频带传输系系统二、数字二、数字调幅幅三、正交幅度三、正交幅度调制制教学内容教学内容重点重点难点：数字点：数字调幅和正交幅度幅和正交幅度调制制基基带信号：数据信号：数据终端端输出数据信号代出数据信号代码序列，序列，能量主要集中从能量主要集中从0开开场到某到某频率低通型率低通型频带。(功率功率谱)基基带传输：不搬移基：不搬移基带信号信号频谱传输方式方式编码处置后信号直接在信道中置后信号直接在信道中传输由于2ASK信号带宽是基带信号带宽2倍;0 1 0 0 1 1一、调制和频带传输系统正交幅度调制QAM 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调制,两路已调信号叠加起来。相 干 解 调同步检测法4、单边带和剩余变带调制带构成作用2、调制和发送带通构成信道信号频谱调制解调的义务 。=1/2*St*cos2ct+1正交幅度的A路1对应于0相位,A路的0对应于180相位;0 1 0 0 1 1由于2ASK信号带宽是基带信号带宽2倍;ASK信号两个边带，含有一样的信息。一、频带传输和频带传输系统模拟信道特性 如何在如何在带通通讯道上道上传输基基带信号呢？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？单极性极性NRZ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。合肥人民广播合肥人民广播电台台交通台交通台调频102.6MHz声音如何声音如何传输到到收音机呢？收音机呢？在在发送端和接受送端和接受端如何端如何处置？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：信源产生低频基带数据信号，附加一个载调制：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。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个信道具有带通特性，将基带信号频谱搬移到某个载波频带内进展传输，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送送低低通通发送送带通通调制制信信道道接接收收带通通解解调接接收收低低通通取取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系统的构造的构造“1对应相位180度假设传输速率不变,基带传输和2ASK调制时的频带利用率:两路已调信号在一样带宽内频谱正交.e2(t)=S2(t)sinct试求每一路基带信号的电平数？4、单边带和剩余变带调制调制信号为单极性脉冲序列“1对应相位180度星座图上点数越多，频带利用率越高，抗干扰才干越差。8 数据信号的数字传输St：调制信号基带信号由于2ASK信号带宽是基带信号带宽2倍;MQAM星座图上点数越多，频带利用率越 ，但抗干扰才干越差。不能够在诸如无线信道等传输媒介中直接传输。调制和解调综合设备称调制解调器Modem?8 数据信号的数字传输1、数据信号、数据信号经发送低通构成基送低通构成基带信号信号P982、调制和制和发送送带通构成信道信号通构成信道信号频谱3、接、接纳带通通滤除除带外噪声外噪声4、接、接纳低通除去解低通除去解调中出中出现的高次的高次产物并起根底物并起根底 带构成作用构成作用5、基、基带信号信号进入取入取样判决判决电路，完成路，完成传输。频带传输系系统与基与基带传输系系统有何区有何区别？发送送滤波波 信 道 接接收收滤波波取取样判判决决基基带数数据据传输系系统 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改调制：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。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去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 1调幅幅AMAM振幅随基振幅随基带数字信号而数字信号而变化化.“1 “1对应有有载波波 “0 “0对应无无载波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FMFM：即即载波波频率随数字信号而率随数字信号而变化化 “0 “0对应f1f1 “1 “1对应“f2“f2f1f2FM 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对应相位相位0度度“1对应相位相位180度度一、一、调制和制和频带传输系系统二、数字二、数字调幅幅三、正交幅度三、正交幅度调制制1、数字、数字调幅概念及幅概念及实现方法方法2、解、解调实现方法方法3、2ASK调制波功率制波功率谱4、单边带和剩余和剩余边带调制制二、数字调幅二、数字调幅什么叫数字调幅？什么叫数字调幅？以基以基带数据信号控制一个数据信号控制一个载波幅度的波幅度的调制方式称制方式称为数字数字调幅，又称幅移幅，又称幅移键控，控，简写写为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制制解解调Stet已已调信号可以表示信号可以表示为：et=Stcosct et：已：已调信号信号 St：调制信号基制信号基带信号信号 cosct：载波波 2ASK调制二制二进制数字信号制数字信号1.调制信号制信号为单极性脉冲序列极性脉冲序列2.调制信号制信号为双极性脉冲序列双极性脉冲序列11100单极性不极性不归零零码11100双极性不双极性不归零零码11100未未调载波波单极性不极性不归零零码已已调波形波形11100Stet调制完成调制完成到到的转换的转换Stet未未调载波波双极性不双极性不归零零码?已已调波形波形1110011100书本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、数字调幅概念及幅概念及实现方法方法2、解、解调实现方法方法3、2ASK调制波功率制波功率谱4、单边带和剩余和剩余变带调制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同步检测法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 带通滤波器 低通滤波器 抽样判决器相乘器相乘器cosctcosct定时脉冲e et t=S=St tcosctcosct已已调波波解解调 e et tcosctcosct=S=St tcosct*cosctcosct*cosct=1/2*S=1/2*St t*cosct+cosctcosct+cosct+cosct-cosct-cosctcosct=1/2*S=1/2*St t*cos2ct+1*cos2ct+1=1/2*S1/2*St t+1/2*S+1/2*St t*cos2ct*cos2ct1、数字、数字调幅概念及幅概念及实现方法方法2、解、解调实现方法方法3、2ASK调制波功率制波功率谱4、单边带和剩余和剩余变带调制制单极性不极性不归零零码频谱基基带信号，是什么信号，是什么码型的？型的？经过调制后制后产生的功率生的功率谱是什么情况？是什么情况？从从频域的角度看域的角度看调制制,是什么情况是什么情况?2ASK频谱 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什么情况双极性不归零调制后什么情况?抑制抑制载频的双的双边带双极性信号双极性信号调制后的功制后的功率率谱，不含有直流分量，不含有直流分量，已已调信号功率信号功率谱不含有不含有WC的的频率分量，叫抑率分量，叫抑制制载频双双边带调制制1、数字、数字调幅概念及幅概念及实现方法方法2、解、解调实现方法方法3、2ASK调制波功率制波功率谱4、单边带和剩余和剩余边带调制制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，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、一、频带传输和和频带传输系系统二、数字二、数字调幅幅三、正交幅度三、正交幅度调制制由于由于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正交幅度调制制QAM 是将两路独立的基是将两路独立的基带波形分波形分别对两个相互正交的同两个相互正交的同频载波波进展抑制展抑制载波的双波的双边带调制制,两路已两路已调信号叠加起来。信号叠加起来。P101两个两个载波通常是相位差波通常是相位差为90度度/2的正弦波，称作的正弦波，称作正交正交载波。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正交幅度调制信号制信号产生生e1(t)=S1(t)cos cte2(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正交幅度正交幅度调制信号解制信号解调e(t)=e1(t)+e2(t)=S1(t)cosct S2(t)sincte(t)=e1(t)+e2(t)=S1(t)cos ct S2(t)sin ct正交幅度调制正交幅度调制假假设传输速率不速率不变,基基带传输和和2ASK调制制时的的频带利用率利用率:基基带传输 =fb/B 2ASK =fb/2B正交正交调幅功率幅功率谱,AB两路都是双两路都是双边带调制制;在一在一频段中段中,可同可同时传输两路信号两路信号.频带利用率是双利用率是双边带调制两倍制两倍.与基与基带和和单边带频带利用率一利用率一样 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;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星座图星座星座图上点数越多，上点数越多，频带利用率利用率越高，抗干越高，抗干扰才干越差。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其中其中M为进制数电平数为进制数电平数正交调幅信号频谱利用率正交调幅信号频谱利用率基带信号信道带宽基带信号信道带宽正交调幅信号频谱利用率正交调幅信号频谱利用率公式公式1公式公式2公式公式3例：一个正交调幅系统，采用例：一个正交调幅系统，采用16QAM调制，调制，带宽为带宽为2400Hz,滚降系数为滚降系数为试求每一路基带信号有几个电平？试求每一路基带信号有几个电平？总比特率为多少？总比特率为多少？调制速率和频带利用率为多少？调制速率和频带利用率为多少？一个正交调幅系统，采用一个正交调幅系统，采用4QAM调制，带宽为调制，带宽为1200Hz，滚降系数为，滚降系数为=1，试求每一路基带信号的电平数？试求每一路基带信号的电平数？并计算总比特率、调制速率和频带利用率。并计算总比特率、调制速率和频带利用率。一、一、频带传输和和频带传输系系统二、数字二、数字调幅幅三、正交幅度三、正交幅度调制制重点重点难点点(频带利用率利用率计算算回想小结回想小结布置作业布置作业:P126181.调制解调的义务 。2.数字调制的方式有3种，分别是 、和 。3M-QAM的频谱利用率 。练习题练习题4.MQAM星座图上点数越多，频带利用星座图上点数越多，频带利用率越率越 ，但抗干扰才干越差。，但抗干扰才干越差。52ASK信号的功率谱是双边带谱，其信号的功率谱是双边带谱，其带宽是基带信号带宽的带宽是基带信号带宽的 。