第五章.数字调制系统

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• 乘法器的输出
A A y1 (t ) cosω1t = A cosω1t cosω1t = 2 + 2 cos 2ω1t A A y2 (t ) cosω2t = A cosω2t cosω2t = + cos 2ω2t 2 2
• LPF输出 LPF输出
A x1 (t ) = 2 x2 (t ) = 0
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相干解调
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FSK信号 FSK信号 一，调制原理 利用数字基带信号控制载波的频率来传送信息。 利用数字基带信号控制载波的频率来传送信息。 例如， 来传输， 来传输。 例如，1码用ƒ1来传输，0码用ƒ2来传输。 一种产生方法：用数字信号去控制两个开关电路， 一种产生方法 ： 用数字信号去控制两个开关电路， 使输出 ƒ1 和 ƒ2的振荡，数学模型及波形如图。 的振荡，数学模型及波形如图。
x1 (t ) = 0 x (t ) = A 2 2
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• 判决准则：x1>x2判为1，x1<x2判为0。 判决准则： 判为1 判为0
(2)
非相干解调
的信号分开, BPF1 和 BPF2 将两个频率 ω1 和 ω2 的信号分开 , 取出包络 x1( t ) 采样并判决，恢复原数字序列。 和x2( t )。采样并判决，恢复原数字序列。 判决准则： 判为1 判为0 判决准则：x1>x2判为1；x1<x2判为0。
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二进制数字调制系统
调制信号为二进制数字信号时， 调制信号为二进制数字信号时，这种调制称为二进制数字 调制。在二进制数字调制中，载波的幅度、 调制。在二进制数字调制中，载波的幅度、频率或相位只 有两种变化状态。 有两种变化状态。 二进制幅移键控( 二进制幅移键控(2ASK) 二进制频移键控( 二进制频移键控(2FSK) 二进制相移键控(2PSK) 二进制相移键控(
ASK信号的带宽 二. ASK信号的带宽 功率谱如图。只计基带脉冲波形频谱的主瓣， 功率谱如图。只计基带脉冲波形频谱的主瓣，其带宽 其中ƒs = 1/Ts。 B = 2 f s = 2 / Ts
f
s
s
K的解调 与模拟调制系统一样， 与模拟调制系统一样，数字调制系统的解调也有相干和非 相干两种方式，把搬移到高频段的频谱再搬回原点。 相干两种方式，把搬移到高频段的频谱再搬回原点。 AM信号解调器之后增加一采样判决器 信号解调器之后增加一采样判决器。 在AM信号解调器之后增加一采样判决器。 目的：恢复原数字信号，提高接收性能。 目的：恢复原数字信号，提高接收性能。 数学模型： 数学模型： (a) 相干解调， 相干解调， 非相干解调。 (b) 非相干解调。
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非相干解调
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相干解调
•经LPF,滤除2ω0频率分量，f’(t)=f(t)/2 。 经LPF,滤除2ω 频率分量， (t)=f(t)/2 滤除 •对f’(t) 进行抽样，取得样值x 。 对 (t) 进行抽样，取得样值x 判决门限，判为“ 码 当x < 判决门限，判为“0”码； 判决门限，判为“ 码 当x > 判决门限，判为“1”码。
Acosω1t ϕFSK (t) = Acosω2t
"1" "0"
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另一方面，2FSK调制信号也可以看作两个2ASK调制信号的叠加： 另一方面，2FSK调制信号也可以看作两个2ASK调制信号的叠加： 调制信号也可以看作两个2ASK调制信号的叠加
ϕ FSK (t ) = f (t ) cos(ω1t ) + f (t ) cos ω2t
{a n } A cos ω 0 t (a) PSK信 号 产 生 数 学 模 型 B PF
φ D P SK (t)
{a n }
差分编码
极性变换 Acos ω 0 t (b) {a n } 1
BPF
φ D PSK (t)
DPSK信 号 产 生 数 学 模 型 0 1 1 0 0 1
PSK
t
DPSK t {b n } 1 0 0 (c) 1 波形 0 0 0 1
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参数：振幅A ( t )、频率ω0和相位θ( t )
数字调制系统
方式： 方式：三种 －幅度调制，称为幅移键控，记为ASK； 幅度调制，称为幅移键控，记为ASK； ASK －频率调制，称为频移键控，记为FSK； 频率调制，称为频移键控，记为FSK； FSK －相位调制，称为相移键控，记为PSK。 相位调制，称为相移键控，记为PSK。 PSK
carrier）－ ）－消息的携带者。 载波c(t)（carrier）－ 正弦波作载波：(t) = A(t) cos[ 0t +θ (t)] ϕ ω 脉冲序列作载波 正弦波模拟调制：AM，FM，PM 正弦波数字调制：ASK，FSK，PSK 脉冲模拟调制：PAM，PDM，PPM 脉冲数字调制：PCM，DPCM，ADPCM
2
A LPF输出为 输出为： LPF输出为： 2
•
到来乘法器的输出： 当 A cos(ω0t + π ) 到来乘法器的输出：
A cos(ω0t + π ) cos ω0t = A A cos π + cos( 2ω0t + π ) 2 2
LPF输出为 A 输出为： ，LPF输出为：
2
•
判决准则：抽样值> 判决准则：抽样值>0，判为1；抽样值<0，判为0. 判为1 抽样值< 判为0
an f (t) f (t) c1(t) c2 (t)
ϕ1FSK(t) ϕ2FSK(t) ϕFSK(t)
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二，FSK信号的带宽 FSK信号的带宽 相位不连续的FSK信号可看作两个ASK信号之和。 FSK信号可看作两个ASK信号之和 相位不连续的FSK信号可看作两个ASK信号之和。 带宽为： 带宽为： B = f − f + 2 f
A cos ω0t ϕ ASK (t ) = 0
"1" "0"
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数学模型及波形
F F f f
特点： 特点：“1”码期间有等幅正弦波 码期间有等幅正弦波 输出，相当于开关开通。“0” 输出，相当于开关开通。 码期间无输出， 码期间无输出，相当于开关切 因此， 断。因此，数字调幅又称为开 关键控(通断键控) 关键控(通断键控)，记作 Keying)。 OOK(On Off Keying)。 8
VUL
全球金融危机－－银行倒闭，公司倒闭……
父母挣钱难了。 工作难找了。
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第 五 章 数字调制系统
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什么是数字信号的调制传输？ 什么是数字信号的调制传输？ 数字信号的调制传输又称数字频带调制， 数字信号的调制传输又称数字频带调制，是将数字基带信 号的信息转载到高频载波上去的处理过程。 号的信息转载到高频载波上去的处理过程。
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振荡器f1
K1
f(t) 1
0
1
0 t
f(t) 倒向器
φFSK(t)
∑
φFSK(t)
振荡器f2 (a) 数学模型
K2 (b) 波形
t
假定：输入1码时，K1闭合，K2打开，输出ƒ1 ； 假定：输入1码时，K1闭合，K2打开，输出 1 闭合 打开 输入0码时,K2闭合，K1打开，输出 2 输入0码时,K2闭合，K1打开，输出ƒ2。 ,K2闭合 打开 这种方法产生的FSK信号一般相位不连续。 这种方法产生的FSK信号一般相位不连续。 FSK信号一般相位不连续 表达式
数字频带调制系统
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概述
调制(modulation)调制(modulation)-用欲传输的原始信号f(t)去控制载波c(t) (modulation) 的某一参数，使该参数按照信号f(t)的规律变化的过程。 调制信号f(t):原始基带信号
模拟调制：调制信号取值连续，是模拟信号。 数字调制：调制信号取值离散是数字信号。
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PSK和DPSK信号 PSK和DPSK信号 一，调制原理 利用载波的相位变化来传递信息。 利用载波的相位变化来传递信息。 绝对调相（ PSK） 利用载波初相位绝对值表示数字信号。 绝对调相 （ PSK ） ： 利用载波初相位绝对值表示数字信号 。 例 用载波的0相位表示， 相位表示。 如，1用载波的0相位表示，0用载波的π相位表示。 相对调相（ DPSK） 相对调相 （ DPSK ） ： 利用相邻码元载波相位的相对变化表示 数字信号。 数字信号。相对相位指本码元载波初相与前一码元载波终相的 相位差。 例如， 相位差 。 例如 ， 1 载波相位变化 π ， 即与前一码元载波终相差 π，0载波相位不变化，即与前一码元载波终相相同。 载波相位不变化，即与前一码元载波终相相同。
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绝对调相（ PSK） 利用载波初相位绝对值表示数字信号。 绝对调相 （ PSK ） ： 利用载波初相位绝对值表示数字信号 。 例如， 用载波的0相位表示， 相位表示。 例如，1用载波的0相位表示，0用载波的π相位表示。
A cos ω0t ϕ PSK (t ) = A cos(ω0t + π ) = − A cos ω0t "1" "0"
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DPSK信号 DPSK信号 ＃相干解调 把DPSK看作PSK，所对应的序列是{bn}。{bn}是{an}的相对码 DPSK看作PSK，所对应的序列是{ 看作PSK 差分码）。DPSK采用相干解调 解调出{ ）。DPSK采用相干解调， （差分码）。DPSK采用相干解调，解调出{bn} ，由bn求 an ： an=bn⊕bn-1。码变换器将bn变换an 。
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ASK信号 ASK信号 一，调制原理 • 2ASK是利用代表数字信息（“ 0”或“ 1”）的基带矩形脉冲 是利用代表数字信息（ ASK是利用代表数字信息 或 ） 去键控一个连续的正弦型载波，使载波时断时续地输出。 去键控一个连续的正弦型载波，使载波时断时续地输出。 有载波输出时表示发送“ ，无载波输出时表示发送“ 。 有载波输出时表示发送“1”，无载波输出时表示发送“ 0”。 • 调制信号：单级性非归零的矩形脉冲序列。 调制信号：单级性非归零的矩形脉冲序列。 • 1码，输出载波Acosω0t • 0码，输出载波为0。 输出载波为0