第09数字通信电路课件

第9章 数字通信电路 章 9．2 数字调制概述
9．2．1 数字调制的一般概念 ． ．
2011年11月4日星期五 年 月 日星期五
数字调制和模拟调制的区别是基带调制信号的取值不同。 数字调制和模拟调制的区别是基带调制信号的取值不同。 模拟调制——用连续时间连续幅度的模拟基带信号 ——用连续时间连续幅度的模拟基带信号对载波 模拟调制——用连续时间连续幅度的模拟基带信号对载波 进行调制。 进行调制。 数字调制——用离散时间和离散幅度的数字基带信号 ——用离散时间和离散幅度的数字基带信号对载 数字调制——用离散时间和离散幅度的数字基带信号对载 波进行调制。 波进行调制。 数字调制和模拟调制的区别： 数字调制和模拟调制的区别： 模拟调制需要对载波振荡的参数连续进行调制，在 模拟调制需要对载波振荡的参数连续进行调制， 需要对载波振荡的参数连续进行调制 接收端解调时，需要对载波振荡调制参量连续进行估值 连续进行估值， 接收端解调时，需要对载波振荡调制参量连续进行估值， 上述所介绍的调制解调都是属于模拟调制。 上述所介绍的调制解调都是属于模拟调制。 数字调制可以用载波振荡某些离散状态表征所传送 数字调制可以用载波振荡某些离散状态表征所传送 的信息，所以数字调制信号也称之为键控信号 键控信号； 的信息，所以数字调制信号也称之为键控信号；在接收 进行离散的检测， 端解调时，只要对载波振荡的调制参量进行离散的检测 端解调时，只要对载波振荡的调制参量进行离散的检测， 就可以判别所传送的信息。 就可以判别所传送的信息。
第9章 数字通信电路 章 9．2 数字调制概述
9．2．2 数字调制的种类 ． ．
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ASK、FSK、PSK 三种波形都属于绝对调制， 、 三种波形都属于绝对调制， 、 DPSK波形属于相对调制 波形属于相对调制 图9．2．1数字调制已调信号波形 ． ． 数字调制已调信号波形
第9章 数字通信电路 章 9．1 引言 ．
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数字通信系统是传输数字信号的， 数字通信系统是传输数字信号的，发送端必须把由信 息源产生的连续变化的模拟基带信号 通过数字化变换， 模拟基带信号， 息源产生的连续变化的模拟基带信号，通过数字化变换， 编码等手段转换成数字基带信号 数字基带信号。 编码等手段转换成数字基带信号。然后再用数字基带信号 调制载波，放大发射。但信息源也可以是数字信息源， 调制载波，放大发射。但信息源也可以是数字信息源，对 数字信源就只要把它产生的数字信息编码 加密就可以形 数字信息编码、 数字信源就只要把它产生的数字信息编码、加密就可以形 成数字基带信号了。接收端则把接收到的数字载频， 成数字基带信号了。接收端则把接收到的数字载频，变换 为数字中频后，送去解调 解密等处理后 解调、 等处理后， 为数字中频后，送去解调、解密等处理后，还原成原始基 带信号。 带信号。 在现代数字通信设备中，都已将通信电路集成化了， 在现代数字通信设备中，都已将通信电路集成化了，数 字通信电路也都是ASIC。 字通信电路也都是 。 本章首先介绍数字调制解调与调制解调电路， 本章首先介绍数字调制解调与调制解调电路，然后介绍 数字通信发射机ASIC体系结构和接收机 体系结构和接收机ASIC的体系结构， 的体系结构， 数字通信发射机 体系结构和接收机 的体系结构 最后简要介绍软件无线电通信系统。 最后简要介绍软件无线电通信系统。
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线性调制由于是频谱搬移， 线性调制由于是频谱搬移，其调制和解调都可以用信号 频谱搬移 相乘的方法来实现。 相乘的方法来实现。
第9章 数字通信电路 章 9．2 数字调制概述
9．2．2 数字调制的种类 ． ． 3．线性调制和非线性调制 ．
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非线性调制已调信号的频谱结构和数字基带信号的频谱 非线性调制已调信号的频谱结构和数字基带信号的频谱 结构不同，已调信号的表达式是一个非线性函数。 结构不同，已调信号的表达式是一个非线性函数。这类调制 有二进制移频键控BFSK、多进制移频键控 有二进制移频键控 、多进制移频键控MFSK、最小移频 、 、高斯最小移频键控 等 恒包络调制) 键控MSK、高斯最小移频键控GMSK等。(恒包络调制 键控 恒包络调制 优点： 优点： 可以使用功率效率高的 功率效率高的C类 类和F类功率放大器 可以使用功率效率高的 类、E类和 类功率放大器，不会 类和 类功率放大器， 使发射信号占用的频谱增大；带外辐射低，可达使发射信号占用的频谱增大；带外辐射低，可达-60dB ~ -70dB; 可用限幅器和鉴频器检测解调,简化解调器的设计 并能提高 简化解调器的设计,并能 可用限幅器和鉴频器检测解调 简化解调器的设计 并能提高 抗随机噪声能力和抑制Rayleigh衰落引起的信号幅度波动 衰落引起的信号幅度波动. 抗随机噪声能力和抑制 衰落引起的信号幅度波动 缺点: 缺点 占用带宽比线性调制大。 占用带宽比线性调制大。
第9章 数字通信电路 章 9．1 引言 ．
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数字通信概念涵盖的通信技术非常广泛， 数字通信概念涵盖的通信技术非常广泛，包括数字传输 和数字无线电等。数字通信是计算机技术发展的结果， 和数字无线电等。数字通信是计算机技术发展的结果，是计 算机技术和通信技术的结合产物。 算机技术和通信技术的结合产物。数字无线电是在两个或多 个点之间进行的数字调制模拟载波传输 数字调制模拟载波传输。 个点之间进行的数字调制模拟载波传输。数字通信系统需要 建立物理设备， 在发射和接收之间建立物理设备 在发射和接收之间建立物理设备，这是与模拟通信类似的物 理设备， 发射设备、接收设备、传输设备、传输媒介等等 等等。 理设备，即发射设备、接收设备、传输设备、传输媒介等等。 由于数字调制的已调波占据带宽远远大于模拟调制的已调 因此数字通信系统的通道带宽将要求足够宽 通道带宽将要求足够宽。 波，因此数字通信系统的通道带宽将要求足够宽。数字通信系 统的发射设备和接收设备的通道电路带宽将是远远大于模拟通 信设备的通道带宽的。必须指出的是不管模拟的 不管模拟的AM、FM无线 信设备的通道带宽的。必须指出的是不管模拟的 、 无线 电系统还是数字无线电系统，通信使用的载波都是模拟信号。 电系统还是数字无线电系统，通信使用的载波都是模拟信号。
第9章 数字通信电路 章 9．2 数字调制概述 ．
9．2．2 数字调制的种类 ． ． 1．二进制调制和多进制调制 ．
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在数字调制中，根据所选择参量跳变状态的数量， 在数字调制中，根据所选择参量跳变状态的数量，可以 分为二进制调制 多进制调制。 二进制调制和 分为二进制调制和多进制调制。 二进制调制:信号参量只有两种可能的取值 信号参量只有两种可能的取值， 二进制调制 信号参量只有两种可能的取值，用它代表两 个码元“ 和 信息为1比特 比特(bit)。 个码元“1”和“0”，每个码元所含的 信息为 比特 ， 。 多进制调制:信号参量有 种可能取值，代表M个码元， 多进制调制 信号参量有M种可能取值，代表 个码元， 信号参量有 种可能取值 个码元 M为正整数，每个码元所含的信息量为 2Mbit。在码长一定 为正整数， 信息量为log 为正整数 每个码元所含的信息量为 。 取值越大， 的情况下， 取值越大 信息速率越高，信息量也就越大， 的情况下，M取值越大，信息速率越高，信息量也就越大， 但误码率也就越高。在规定误码率的条件下， 但误码率也就越高。在规定误码率的条件下，发射的功率也 将越高。因此，多进制调制是以发射功率换取信息速率的。 将越高。因此，多进制调制是以发射功率换取信息速率的。 多进制调制通常有多进制移相键控(MPSK)、多进制移频键控 多进制调制通常有多进制移相键控 、 (MFSK)和多进制正交幅度调制 和多进制正交幅度调制(MQAM)等。 和多进制正交幅度调制 等
第9章 数字通信电路 章 9．2 数字调制概述
9．2．2 数字调制的种类 ． ． 3．线性调制和非线性调制 ．
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根据已调信号的频谱结构形式，数字调制又可以分为线 根据已调信号的频谱结构形式，数字调制又可以分为线 性调制和非线性调制两种 线性调制的已调信号频谱结构和数 两种。 性调制和非线性调制两种。线性调制的已调信号频谱结构和数 字基带信号的频谱结构基本相同(频谱的包络形状基本相同 频谱的包络形状基本相同)， 字基带信号的频谱结构基本相同 频谱的包络形状基本相同 ， 只是将原基带信号的频谱搬移到载频位置附近 而且， 基带信号的频谱搬移到载频位置附近。 只是将原基带信号的频谱搬移到载频位置附近。而且，线性调 制已调信号可以用基带数字信号的线性函数和载波函数的乘积 关系表示。 关系表示。 这类调制有: 这类调制有 二进制移相键控BPSK，二进制差分移相键控 二进制移相键控 ，二进制差分移相键控DPSK， ， π 四相移相键控QPSK，交错移相键控 四相移相键控 ，交错移相键控QPSK， QPSK等等。 ， 等等。 等等
第9章 数字通信电路 章 9．2 数字调制概述
9．2．1 数字调制的一般概念 ． ．
2011年11月4日星期五 年 月 日星期五
现代移动通信系统都使用数字调制技术， 现代移动通信系统都使用数字调制技术，因为数字调制 比模拟调制传送信息更有效。随着超大规模集成电路(VLSl)和 比模拟调制传送信息更有效。随着超大规模集成电路 和 数字信号处理(DSP)技术的发展，使数字调制系统更为可靠、 技术的发展 可靠、 数字信号处理 技术的发展，使数字调制系统更为可靠 实用和小型化，使数字调制比模拟调制体现出更多的优越性。 实用和小型化，使数字调制比模拟调制体现出更多的优越性。 其中包括更好的抗噪声性能 更强的抗信道损耗， 更好的抗噪声性能， 其中包括更好的抗噪声性能，更强的抗信道损耗，更容易复 用各种不同形式的信息和更好的安全性等 用各种不同形式的信息和更好的安全性等。 数字传输系统适应于可以检查和纠错的数字差错控制编 并支持复杂的信号条件和处理技术。 码，并支持复杂的信号条件和处理技术。新的多用途可编 程数字信号处理器， 程数字信号处理器，使得数字调制器和解调器完全用软件 来实现成为可能，这就不同于硬件永久固定、 来实现成为可能，这就不同于硬件永久固定、面向特定调 制解调器的设计方法，嵌入式的软件实现方法可以在不重 制解调器的设计方法，嵌入式的软件实现方法可以在不重 新设计或替换调制解调器硬件的情况下来改变和提高其性 以至于进一步拓展软件无线电 软件无线电。 能，以至于进一步拓展软件无线电。