第八章 数字调制与解调.pptx

第八章 数字调制与解调;8.1 ASK 调制与解调原理;　　1.BASK 信号 　　二进制数字基带信号可以表示为其中,Ak 可以是1或0,代表码元取值;g(t)代表单位脉冲波形,为了研究方便,这里设 其为矩形脉冲,幅度为1,持续时间为0~TB;TB 为码元的时间宽度。当uB=1时,代表 Ak=1;当uB=0时,代表Ak=0。设载波uc=Ucmcosωct,则 BASK 信号的表达式为;uBASK波形如图8.1.1所示。;　　用P(H1)和P(H0)分别代表发送Ak=1和Ak=0的概率,作为随机过程,二进制数 字基带信号uB 的双边功率谱密度函数为;　　其中,fB=1/TB,为uB 的码元速率;G(f)=TB Sa(πfTB),为Ak=1对应的单位脉冲g (t)的频谱密度函数。uB 的功率谱包括连续谱和离散谱两部分,连续谱是g(t)的统计贡 献,离散谱是uB 统计意义上的直流分量的贡献。当 P(H1)=P(H0)=0.5,即 Ak =1和 Ak=0等概率发送时,uB 的功率谱密度函数:;　　在频域上,BASK 调制作为振幅调制,实现功率谱的线性搬移,即在保持功率谱形状 和结构不变的基础上,把uB 的功率谱搬移到载频的左右两侧,如图8.1.2所示。BASK 信 号的功率谱密度函数为;与uB 的功率谱一样,PBASK(f)也由连续谱和离散谱两部分构成。其中,离散谱可以用来提 取同步信号,便于接收机实现乘积型同步检波;连续谱则决定了uBASK 的带宽。如图8.1.2 所示,用零点带宽度量,uBASK的带宽为uB 带宽的两倍,即;;　　2.BASK 调制 　　由图8.1.1可以看出,BASK 信号uBASK具有普通调幅信号的特点,又因为基带信号uB 是单级性信号,所以可以直接用乘法器使uB 和载波uc=Ucm cosωct相乘来产生uBASK,如 图8.1.3(a)所示。也可以用uB 控制的电子开关实现,当uB=1时输出uc,当uB=0时输出 零,如图8.1.3(b)所示,又称为开关键控(OOK)。;;　　3.BASK 解调 　　BASK 信号对噪声比较敏感,所以解调时需要对噪声滤波。作为调幅信号,BASK 信 号的解调可以是包络检波或乘积型同步检波。考虑到频带内噪声依然存在,需要在检波后 进行信号检测,以期准确恢复基带信号。;　　1)包络检波 　　BASK 信号的包络检波和信号检测的电路框图如图8.1.4(a)所示,不计噪声干扰时各 阶段的信号波形如图8.1.4(b)所示。经过信道传输后,信道噪声对BASK 信号uBASK加性干 扰,得到接收信号ur。接???机首先对其滤波,去除信号频带之外的噪声,得到包络检波的 输入电压ui。包络检波的输出电压uo 经过采样和判决,恢复码元取值Ak。图8.1.4中,ug 为采样脉冲,实现零阶保持采样;η 为检测门限。采样得到uo 的取值x,如果xη,则判 决Ak=1;如果x η,则判决Ak=0。;;;;;;;;　　2)乘积型同步检波 　　将图8.1.4(a)中的包络检波器换成乘积型同步检波器,就实现了uBASK的乘积型同步检 波和信号检测,其电路框图和不计噪声干扰时各阶段的信号波形分别如图8.1.6(a)和(b) 所示。;　　图中,本振信号ul=Ulmcosωct。仍然设信道噪声是零均值高斯白噪声,n(t)为其经 过带通滤波后的窄带高斯噪声,方差为σ2n,带通滤波器的增益kF=1。在假设 H1 下,发送 Ak=1,乘 积 型 同 步 检 波 器 的 输 入 电 压 ui=Usm cosωct+n(t),经 过 检 波,输 出 电 压 uo=Uom +nL(t),其中,Uom 为没有n(t)时uo 的幅度;nL(t)为n(t)经过线性频谱搬移得 到的低通高斯噪声,其均值和方差仍然不变,分别为零和σ2n。所以,uo 的取值x 服从均值 为Uom ,方差为σ2n 的高斯分布,其 PDF为;;　　在假设 H0 下,发送 Ak =0,此时乘积型同步检波器的输入电压ui=n(t),经过检波, uo=nL(t),所以,uo 的取值x 服从均值为零,方差为σ2n 的高斯分布,其 PDF为;　　p(x|H1)、p(x|H0)和各种判决概率如图8.1.7所示,误码率Pe 仍然根据式(8.1.3) 计算。;;;　　图8.1.8给出了 BASK 解调中,包络检波和乘积型同步检波的误码率随功率信噪比的 变化。显然,提高功率信噪比有助于减小误码率。功率信噪比一样时,就减小误码率而言, 乘积型同步检波优于包络检波。;;8.1.2 多进制 ASK 调制与解调 　　多进制数字基带信号可以用不同幅度的矩形脉冲序列表示,即其中,码元取值Ak=-(M -1),-(M -3),…,-