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对通信原理教程涉及到的基本的数字调制系统的介绍和分析
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基本的数字调制系统
广义的调制分为基带调制和带通调制;在大多数场合中,往往将
调制做狭义的理解。我们专门讨论基本的带通调制,带通调制通常
需要一个正弦波作为载波,把基带数字信号调制到这个载波上,使
这个载波的一个或几个参量(振幅、频率和相位)上载有基带数字
信号的信息,并且使已调信号的频谱位置适合在带通信道中传输。
在无线电信道中,带通调制是必不可少的。因为要使信号能以电磁
波的形式通过天线辐射出去,信号所占用的频带位置必须足够高,
并且信号所占用的频带宽度不能超过天线的通频带。所以,基带信
号必须调制一个频率很高的载波,使基带信号搬移到足够高的频率
上,才能从天线发射出去。
常用的正弦型载波通常表示为:s(t)=Acos(ω0t+θ),由次可见
正弦载波共有 3 个参量,即振幅 A、频率 f0(或角频率 )。这 3 个参
量都可以独立的被调制,即可以按照基带信号变化的规律而变化。
所以,基本的调制制度有 3 种,即振幅调制、频率调制和相位调制。
对于二进制基带数字信号,上述 3 种调制分别称为振幅键控 ASK、
频移键控 FSK 和相移键控 PSK。根据已调信号频谱结构的特点,调
制可以分为两大类:线性调制和非线性调制。线性调制的已调信号
和原基带信号的频谱结构基本相同,主要就是所占用的频谱位置搬
移了。非线性调整的已调信号和原基带信号的频谱结构就完全不同
了,已不仅仅是简单的频谱平移,在已调信号频谱中通常会出现很
多新的频率分量。振幅键控属于线性调制,而频移键控和相移键控
属于非线性调制。
已调信号在接收端需要经过解调,恢复成原来的基带信号。但
是,恢复的信号由于噪声和码间串扰的影响,总有一定的失真。失
真的后果,对数字信号来说,就是误码。接收方法可以分为两大类:
相干接收和非相干接收。在接收设备中利用载波相位信息去检测信
号的方法称为相干检测或相干解调。反之,则称为非相干检测(解
调)。误码率不仅与接受方法有关,更重要的是和发送端采用的调
制制度有关。
各种基本的调制系统的实现方法、频谱特性、带宽、误码率特
性及联系与区别如下。
1. 二进制振幅键控(2ASK)
1.1 二进制振幅键控信号码元为:s(t)=A(t)cos(ω0t+θ)。产
生二进制振幅键控信号的方法,或调制方法,主要有两种。
第一种方法采用相乘电路。第二种是采用开关电路,这里
的开关由输入基带信号控制。
相乘法 开关电路法
1.2 功率谱密度
设 2ASK 随机信号序列的一般表达式为:
式中,an 为二进制单极性随机振幅;g(t)为码元波形;T 为码元持续
时间。若令上式中 s(t)的功率谱密度为 Ps(f),A(t)的功率谱密度为
PA(f),则:
功率谱的最终表达式为:
1.3 误码率
2ASK 信号的解调方法有包络解调法和相干解调法。
(a)包络检波——非相干解调
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洛小川
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