几种数字调制技术课件.ppt
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- 种数 字调 技术 课件
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1、第八章第八章数字信号调制数字信号调制序言n数字信号调制的特点:1、0 数码使被调信号参数突变,得名“键控”(Shift Keying);n数字信号调制在通信系统中所处位置:见下图。解8.1 数字信号的幅度调制8.1.1 多电平幅度调制(MPAM)一、信号时间函数表达式及星座图00()Re()()cosjtmammStA g t eA g tt式中 取M个幅值,有:(21),(1),mAmM dmMd 表示两相邻幅值的间距。mA2,kM 表示每个电平代表的比特位数。的信号星座图如下:mA注:d 等于基带传输一章中的A/2图中表示的是格雷码二、码元能量2022220()11()22TmamaTmm
2、gPSt dtAgt dtA 表示归一化码元能量。2g8.1 数字信号的幅度调制8.1.2 数字信号的正交调幅(QAM)一、QAM原理对正交的两信号:coswt和sinwt同时进行调制,而后相加。见下图00000()Re()Re()()()cos()sin()cos()sinojtjtmcscscsStA t eAjA g t eA g ttA g ttg ttg tt8.1.2 数字信号的正交调幅(QAM)一、QAM原理(续)又可以表示为包络形式:00()Re()()cos()mjjtmmmmStV eg t eV g tt221,tan(/)mcsmscVAAAA式中:对于多电平信号,这时
3、 和 都会跳变,会有如下波形:mVm码元宽度cAsAmVm08.1.2 数字信号的正交调幅(QAM)二、多电平QAM实现方案(MQAM)对于电平数M有如下 关系,即M可开平方,如:M=16、64等,这时可采用平衡结构方案(见下图),对于16QAM,L=4。1)发端ML2)收端 三个判决门限,确定4个电平:12348.1.2 数字信号的正交调幅(QAM)二、多电平QAM实现方案(MQAM)3)16QAM 频带利用率估算输入速率 ,串并变换后 ,二四变换后 ,得码元宽度:br/2br/4br14,2,2sbsTTBFBT取奈奎斯特带宽,双边带传输,得频带利用率:4/brbit s HzF如取 的升
4、余弦信号,有 ,这时有:11sBT2/bit s Hz调整码元波形,可改变16QAM的频带利用率,有:2/4/bit s Hzbit s Hz8.1.2 数字信号的正交调幅(QAM)三、16QAM信号的星座图有园形、方形两类,见图:d以在码距相同条件下,信号平均功率的大小来评价信号结构的优劣。上图:2216,(428 104 18)1016avdQAM Pd 方型222216,8(2.61)8(4.61)14.0316avdQAM Pd 园形上述两结构相比,方形较好。例例8.1.2 采用采用256QAM正交幅度信号正交幅度信号,载波频率为载波频率为2.4GHz,信号带宽为信号带宽为800kHz
5、(如如图图),选用选用 的升余弦信号的升余弦信号,求最高传送速率和频带利用率求最高传送速率和频带利用率.1解解:(1)求比特速率,F=800kHz,=1,M=已知256,有25616LM取信号双边带,有:122800FBkHzT得:1400TkHz求得支路码元速率:400/pRkBaud s支路电平数为L(等于支路码元个数),每一电平表示的比特数为:22loglog 164nL支路比特率为支路比特率为:44 400/1.6/bpRRvkBaud sMb s传送的比特总速率总速率:23.2/bbrRMb s(2)频带利用率频带利用率:3.2/4/800bMb srFb s HzkHz8.2.1
6、引言8.2 数字信号角调制的参数描述角调制类型:调相(PSK)、调频(FSK)02()cos(1),1,2,0mpStAtmMmMtT 0()cos(2),1,2,0mfStAtm ftmMtT 注:模拟FM的抗噪声性能大大优于AM,请注意数字调制并无此现象,MPSK不优于MQAM(当M4时)。8.2 数字信号角调制的参数描述8.2.2 PSK信号的相位参数描述一、MPSK信号星座图式中:g(t)是码元的波形函数,是相位。二、MPSK信号的数学表达式02(1)/0002(1)()Re()()cos22()cos(1)cos()sin(1)sinjtjmMmpmStg t eeg ttMg tm
7、tg tmtMM2(1),1,2,mmmMM8.2.2 PSK信号的相位参数描述三、MPSK信号的归一化表示 码元能量:220011()()22TTmpmpgPSt dtgt dt可将前式改写成:002222()cos(1)()cossin(1)()sin22ggmpggStmg ttmg ttMM1mS2mS1()f t2()f t1122()()()mpmmStSf tSf t有:2120()1,0,()()Tift dttT f tf t、彼此正交,称之为座标基函数。12mmSS和为座标上的投影值。注:在信号检测一章要利用基函数概念。8.2 数字信号角调制的参数描述8.2.3 FSK信号
8、的频率参数描述一、时-频模型M个相距 随时间间隔T跳变,构成MFSK信号f二、数学表达式02022()Recos2jtjmftmfSteetm ftTT(1,2,0)mMtT()lmfSt0022()cos2cossin2sinmfStm fttm fttTT低频包络码元能量:20()2TmfmfPStdt8.2.3 FSK信号的频率参数描述三、FSK信号的相关性1)数学表达式 码元之间频差为 不同频差信号之间的相关系数是:,1,2,fm f mk或*()()2220()()()()122sin()()kmmfmfkmmfTjmftjkftj T m kfE StStESteedtTT mkf
9、eT mkfsin()Recos()()sin2()2()rkmT mkfT mkfT mkfT mkfT mkf取实部得:8.2.3 FSK信号的频率参数描述三、FSK信号的相关性(续)不相关频差点km分析:(a)当 时,FSK中的信号之间不相关;(b)是最小频差,因而称之为最小移频键控(MSK)。(c)取 对应包络检波输出信号的相关性,要求频差:,1,2,2nfnT12fT2)相关性分析 由表达式得曲线:,1,2,nfnT8.3 连续相位移频键控(CPFSK)相位不连续(shift keying),要二个振荡器,信号频谱不纯,工程实际中不用。采用VCO实现连续相位调制:n -第n个码元的幅
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