第七章 数字带通传输系统
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通信原理课件 第7章 数字带通传输系统
7.1 二进制数字调制原理
信息科学与工程学院 通信教研室
۞ 2FSK信号的解调方法——非相干解调法
带通滤波器
e2FSK ( t )
带通滤波器
ω1 ω2
包络 检波器 定时脉冲 包络 检波器
抽样 输出 判决器
解调原理：将2FSK信号分解为上下两路2ASK信号 解调原理 分别进行解调，然后进行判决。 判决规则：调制时，若规定“1”符号对应载波频 判决规则 率f1，则接收时上支路的样值较大，则判为“1”；反之 则判为“0”。
sin π ( f + f )T 2 sin π ( f − f )T TS 1 S 1 S P2 FSK ( f ) = + 16 π ( f + f1 )TS π ( f − f1 )TS sin π ( f + f )T 2 sin π ( f − f )T TS S S 2 2 + + 16 π ( f + f 2 )TS π ( f − f 2 )TS
7.1 二进制数字调制原理
信息科学与工程学院 通信教研室
۞ 2FSK信号的解调方法——相干解调法
带通 滤波器 相乘器 低通 滤波器 定时脉冲 抽样 输出 判决器
e2FSK ( t )
ω1
cos ω1t cos ω 2 t
相乘器
ω2
带通 滤波器
低通 滤波器
分解为 解调原理 是将 2FSK 信号 分解为 上下两路 2ASK 信 号 ；分别 进行相干解调 ；通过 对 上下两路 的 抽样值 进行相干解调 进行比较 进行比较 最终 判决出 输出信号 。判决准则与非相干解 判决出 调时一致。
第7章 数字带通传输系统
信息科学与工程学院 通信教研室
数字带通传输系统
m
PE(f)1 4fsP(1P)[G |(ffc)|2|G(ffc)|2]
1 4fs2(1P)2|G(0)|2[(ffc)(ffc)]
当P＝1/2时
PE(f)116fs[G | (f fc)|2|G(f fc)|2]
116fs2|G(0)|2[(f fc)(f fc)]
➢ 根据矩形波形g(t)的特点，对于所有的m≠0的整数，有
P e ( f o ) 1 4 [ P s 1 ( f f 1 ) P s 1 ( f f 1 ) 1 4 ] [ P s 2 ( f f 2 ) P s 2 ( f f 2 )
Peo ( f )
1 4
fsP(1 P)[|G( f
f1) |2
| G( f
f1) |2]
1 4
fsP(1 P)[|G( f
由时域表达式可知，2FSK信号波形可看作两个2ASK信号 波形的合成。下图是相位连续的2FSK信号波形。
2FSK信号频谱分析
➢ 分析方法：把二进制频率键控信号看成是两个振幅键控信 号相叠加的结果。
s1(t) ang(tnsT )
n
s2(t) ang(tnsT)
➢则
n
S F( S t) K e o ( t) s 1 ( t) co 1 t s 2 s ( t) co 2 t s
11f6 s2|G (0)|2[(ff1)(ff1)(ff2)(ff2)]
➢ g(t)是矩形脉冲
|
G(f)|Ts
|
sinfTs | fTs
G(0)=Ts
Peo
(f
)Ts [|sin(f f1)Ts 16s (f f1)Ts
G(mfs)=0
P s ( f) f s P ( 1 P ) |G ( f) |2 f s 2 ( 1 P ) 2 |G ( 0 ) |2( f)
PE(f)1 4fsP(1P)[G |(ffc)|2|G(ffc)|2]
1 4fs2(1P)2|G(0)|2[(ffc)(ffc)]
当P＝1/2时
PE(f)116fs[G | (f fc)|2|G(f fc)|2]
116fs2|G(0)|2[(f fc)(f fc)]
➢ 根据矩形波形g(t)的特点，对于所有的m≠0的整数，有
P e ( f o ) 1 4 [ P s 1 ( f f 1 ) P s 1 ( f f 1 ) 1 4 ] [ P s 2 ( f f 2 ) P s 2 ( f f 2 )
Peo ( f )
1 4
fsP(1 P)[|G( f
f1) |2
| G( f
f1) |2]
1 4
fsP(1 P)[|G( f
由时域表达式可知，2FSK信号波形可看作两个2ASK信号 波形的合成。下图是相位连续的2FSK信号波形。
2FSK信号频谱分析
➢ 分析方法：把二进制频率键控信号看成是两个振幅键控信 号相叠加的结果。
s1(t) ang(tnsT )
n
s2(t) ang(tnsT)
➢则
n
S F( S t) K e o ( t) s 1 ( t) co 1 t s 2 s ( t) co 2 t s
11f6 s2|G (0)|2[(ff1)(ff1)(ff2)(ff2)]
➢ g(t)是矩形脉冲
|
G(f)|Ts
|
sinfTs | fTs
G(0)=Ts
Peo
(f
)Ts [|sin(f f1)Ts 16s (f f1)Ts
G(mfs)=0
P s ( f) f s P ( 1 P ) |G ( f) |2 f s 2 ( 1 P ) 2 |G ( 0 ) |2( f)
通信原理第七章
带通 ω1 e0 ( t ) 2 fs 带通 ω2 2 fs 包络检波 包络检波 抽样 判决
V1 (t )
S(t)
V0 (t )
∵ 一路 2FSK 信号是两路 2ASK 信号的合成 ∴ 与 2ASK 信号分析相似
V 发 “1 ” ：上支路输出为 1 ( t )
发 “0 ” ：上支路输出为V 0 ( t )
下支路输出为 V 0 ( t ) 其中： V 1 ( t ) a n c ( t )
2 2 ns
下支路输出为 V 1 ( t )
f0 ( v )
(t )
f1 ( v )
V0 ( t )
nc ( t ) n s ( t )
2
2
（噪声）
cosωc t
键控方式 cosωc t
1 0
K
e0( t )
也称 OOK 信号
开关K 的动作由S( t ) 决定，当S( t ) =
1 K 接1 0 K 接0
2ASK 解调方式
非相干解调 包络检波
e0( t )
带通 整流 低通
抽样 判决
S( t )
相干解调
e0( t )
定时脉冲
带通
相乘 cosωc t
S( t )
载波初相
0 π
表示 “0” 表示 “1” 或反之 0 1
或反之
1
2
表示 “0” 表示 “1” 0 1
2
0
1
+EV
-EV
A 方式：
π
0
0
π
0
π
π
B 方式：
2
V1 (t )
S(t)
V0 (t )
∵ 一路 2FSK 信号是两路 2ASK 信号的合成 ∴ 与 2ASK 信号分析相似
V 发 “1 ” ：上支路输出为 1 ( t )
发 “0 ” ：上支路输出为V 0 ( t )
下支路输出为 V 0 ( t ) 其中： V 1 ( t ) a n c ( t )
2 2 ns
下支路输出为 V 1 ( t )
f0 ( v )
(t )
f1 ( v )
V0 ( t )
nc ( t ) n s ( t )
2
2
（噪声）
cosωc t
键控方式 cosωc t
1 0
K
e0( t )
也称 OOK 信号
开关K 的动作由S( t ) 决定，当S( t ) =
1 K 接1 0 K 接0
2ASK 解调方式
非相干解调 包络检波
e0( t )
带通 整流 低通
抽样 判决
S( t )
相干解调
e0( t )
定时脉冲
带通
相乘 cosωc t
S( t )
载波初相
0 π
表示 “0” 表示 “1” 或反之 0 1
或反之
1
2
表示 “0” 表示 “1” 0 1
2
0
1
+EV
-EV
A 方式：
π
0
0
π
0
π
π
B 方式：
2
通信原理 第七章 数字带通传输系统
定时 脉冲
Sook( t)
带通 滤波器
相乘器
coswct
S(t) 低通 y(t) 抽样 输出
滤波器
判决器
定时
(b)
脉冲
二进制振幅键控信号解调器原理框图
9
cos ct
sOOK (t) s (t )
y(t) 2ASK信号相干解调过程的时间波形
10
3、OOK信号的功率谱
已调信号功率谱是基带信号功率谱
线性搬移到载波频率
31
7.1.4 差分移相键控
1、差分移相键控的产生 差分移相键控（DPSK）采用前后相邻码元的载 波相对相位变化来表示数字信息，先对基带信号进 行差分编码，再进行BPSK调制。
差分编码
⊕
bn
Tb
d n-1
dn
电平
乘法器
变换
cosct
BPSK调制 32
假设为当前码元与前一码元的载波相位 差，定义数字信息与 之间的关系为
1
0
0
a Ts
b
低通 滤波器
d 抽样
判决器
定时
脉冲
1
1
t
t
e
输出
c t
d
t
1
0
0
1
1
e
t
27
3、 2PSK信号的功率谱密度 2PSK信号可表示为双极性NRZ基带信号与正弦
载波相乘，因此2PSK
Ps (
f
)
A2 4
(Pb (
f
fc)
Pb (
f
fc ))
2PSK信号功率谱带宽是基带信号带宽的两倍。
当NRZ的1和0出现概率相等时，则不存在离散谱。
Sook( t)
带通 滤波器
相乘器
coswct
S(t) 低通 y(t) 抽样 输出
滤波器
判决器
定时
(b)
脉冲
二进制振幅键控信号解调器原理框图
9
cos ct
sOOK (t) s (t )
y(t) 2ASK信号相干解调过程的时间波形
10
3、OOK信号的功率谱
已调信号功率谱是基带信号功率谱
线性搬移到载波频率
31
7.1.4 差分移相键控
1、差分移相键控的产生 差分移相键控（DPSK）采用前后相邻码元的载 波相对相位变化来表示数字信息，先对基带信号进 行差分编码，再进行BPSK调制。
差分编码
⊕
bn
Tb
d n-1
dn
电平
乘法器
变换
cosct
BPSK调制 32
假设为当前码元与前一码元的载波相位 差，定义数字信息与 之间的关系为
1
0
0
a Ts
b
低通 滤波器
d 抽样
判决器
定时
脉冲
1
1
t
t
e
输出
c t
d
t
1
0
0
1
1
e
t
27
3、 2PSK信号的功率谱密度 2PSK信号可表示为双极性NRZ基带信号与正弦
载波相乘，因此2PSK
Ps (
f
)
A2 4
(Pb (
f
fc)
Pb (
f
fc ))
2PSK信号功率谱带宽是基带信号带宽的两倍。
当NRZ的1和0出现概率相等时，则不存在离散谱。
第7章 数字带通系统
18
7.3 二进制频移键控(2FSK)－误码率
代入上式，得到：
1 z 2 / 2 1 r / 2 Pe1 e e 2 2
式中，
2 r z 2 A2 / 2 n
— 信噪比
当发送码元“0”时，情况一样，故2FSK的总误码率
为：
Pe 1 r / 2 e 2
19
7.3 二进制频移键控(2FSK)－误码率
三、误码率
假设：信道噪声是均值为零的高斯白噪声（一般信 道的随机噪声均属此情况）。 设在T 内，带通滤波后的接收信号和噪声电压等于:
y(t ) s(t ) n(t ) 0t T
当发送“ ”时， 1 当发送“0”时。
式中，
A cos0 t s(t ) 0
∵n(t)是一个窄带高斯过程 ，故有（p46） n(t ) nc (t ) cos 0t ns (t ) sin 0t
假定判决门限值等于h，并规定当V > h时，判为 收到“1”；当V h时，则判为“0”。 可以计算出，当大信噪比时，误码率为：
P e 1 r / 4 e 2
莱斯分布
瑞利分布
h
10
7.2 二进制振幅键控(2ASK)－误码率
3.比较（r>>1）： 相干解调法 P
e
Pe
1
r
e r / 4
Pe 1 erfc 2
r /2
当信噪比r>>1时
Pe 1
r
e r / 4
8
7.2 二进制振幅键控(2ASK)－误码率
2、包络检波法的误码率 ∵ 输出是其输入电压y(t)为
[ A nc (t )]cos0 t ns (t ) sin 0 t y (t ) nc (t ) cos0 t ns (t ) sin 0 t 发送“ ”时 1 发送“0”时
第七章 数字带通传输系统
图(a)是采用模拟相乘的方法实现，图(b)是采用数字键控的方法 实现。
7.1 二进制数字调制与解调原理
对2ASK信号也能够采用非相干解调(包络检波法)和相干解调 (同步检测法)，其相应原理方框图如图7-4所示。
e2 ASK (t )
带通
a
全波
b
低通
c
抽样
d
滤波器
滤波器
滤波器
判决器 输出
定时脉冲
（a) (a) 非相干解调方式
f1
反相器
选通开关
e
2 FSK
(t )
相加器
振荡器2
f2
选通开关
图7-7数字键控法实现二进制移频键控信号的原理图
7.1 二进制数字调制与解调原理
解调
二进制移频键控信号的解调方法很多，有模拟鉴频法和数字检 测法，有非相干解调方法也有相干解调方法。采用非相干解 调和相干解调两种方法的原理图如图7-8所示。
7.1 二进制数字调制与解调原理
7．1．3 二进制移相键控（2PSK）
当正弦载波的相位随二进制数字基带信号离散变化， 则产生二进制移相键控(2PSK)信号。
通常用已调信号载波的 0 0 和180 0分别表示二进制数字基带信号 的1和0。 二进制移相键控信号的时域表达式为：
e2 PSK ( t ) [ a n g ( t nT s )] cos w c t
1．2ASK信号的功率谱密度
若二进制基带信号s(t ) 的功率谱密度Ps ( f ) 为
Ps ( f ) f s P(1 P ) G ( f ) +
2 m
f
s
(1 P )G (mf s ) ( f mf s )
第7章数字带通传输系统
f(x2) 21nexp2x22n2
• 发1时的错误概率为：
0
f1(x)
f(z)
a
x
P ( 0 / 1 ) P ( x 1 x 2 ) P ( x 1 x 2 0 ) P ( z 0 )
•
✓ 其中，z=x1-x2。f(z) 高斯随机变量的性质：
21z ex p(x12 a z2)2
• 送入抽样判决器比较的上下支路输入波形分别为：
上支 LP 输 路 F出 x1(t) ： an1c(t)
下支 LP 输 路 F出 x2(t) ： n2c(t)
✓ 其中，a为信号成分，n1c(t)和n2c(t)均为低通型高斯白噪声。
误码率分析
f(x1) 21nex p(x12 n a 2)2 f0(x)
发1 送 ”“ 时 发0 送 ”“ 时
上支路 n 1(t)n 噪 1 c(t)c声 o1 ts n ： 1s(t)si1 n t
下B 支 P 输 路 Fy 出 2(t) ： a n c 2(t)o 2tsn 2(t)
发1 送 ”“ 时 发0 送 ”“ 时
下支n 路 2(t)n 噪 2 c(t)c声 o2 ts n 2 ： s(t)sin 2 t
• 2ASK系统抗噪性能：等概时，最佳门限值 b* ： a
2
包络检波法的误码率：同步检测法的误
Pe
1er/4 2
a2
r 2n2
Pe
1 er/4
r
2FSK系统的解调方法
ω1 BPF1 y1(t) sFSK(t) 相干解调
× LPF
cosω1t
（同步检测法）
定时脉冲
ω2
BPF2
y2(t)
cosω2t
第7章 数字带通传输系统
e2PSK (t) A cos(ct n )
式中，n表示第n个符号的绝对相位：
n
0， 发送“0”时
, 发送“1”时
因此，上式可以改写为
e2PSK
(t)
A cosct, A cosct,
概率为 P 概率为1 P
第7章数字带通传输系统
由于两种码元的波形相同，极性相反，故2PSK信号可以表述
为一个双极性全占空矩形脉冲序列与一个正弦载波的相乘：
e2PSK (t) st cosct
式中
s(t) an g(t nTs )
n
这里，g(t)是脉宽为Ts的单个矩形脉冲，而an的统计特性为
1, 概率为 P an 1, 概率为1 P
即发送二进制符号“0”时（an取+1），e2PSK(t)取0相位；发送 二进制符号“1”时（ an取 -1）， e2PSK(t)取相位。这种以载 波的不同相位直接去表示相应二进制数字信号的调制方式，
则2ASK信号的功率谱密度为
P2 ASK (
f
)
Ts 16
sin ( ( f
f fc )Ts fc )Ts
2
sin ( ( f
f fc )Ts fc )Ts
2
1 ( f
16
fc) ( f
fc )
其曲线如下图所示。
第7章数字带通传输系统
(
f
fc)
Ps ( f
fc )
第7章数字带通传输系统
P2ASK
1 4
f s P(1
P)
G( f
式中，n表示第n个符号的绝对相位：
n
0， 发送“0”时
, 发送“1”时
因此，上式可以改写为
e2PSK
(t)
A cosct, A cosct,
概率为 P 概率为1 P
第7章数字带通传输系统
由于两种码元的波形相同，极性相反，故2PSK信号可以表述
为一个双极性全占空矩形脉冲序列与一个正弦载波的相乘：
e2PSK (t) st cosct
式中
s(t) an g(t nTs )
n
这里，g(t)是脉宽为Ts的单个矩形脉冲，而an的统计特性为
1, 概率为 P an 1, 概率为1 P
即发送二进制符号“0”时（an取+1），e2PSK(t)取0相位；发送 二进制符号“1”时（ an取 -1）， e2PSK(t)取相位。这种以载 波的不同相位直接去表示相应二进制数字信号的调制方式，
则2ASK信号的功率谱密度为
P2 ASK (
f
)
Ts 16
sin ( ( f
f fc )Ts fc )Ts
2
sin ( ( f
f fc )Ts fc )Ts
2
1 ( f
16
fc) ( f
fc )
其曲线如下图所示。
第7章数字带通传输系统
(
f
fc)
Ps ( f
fc )
第7章数字带通传输系统
P2ASK
1 4
f s P(1
P)
G( f
第7章 数字带通系统PPT课件
故其包络可表示为
发1 ” 送时 “ 发0 送 ”“ 时
V(t) Anc(t)2ns2(t)
nc2(t)ns2(t)
发送 1”“ 时 发送 0”“ 时
可见，发“1”时带通滤波器输出的包络服从莱斯分 布，发“0”时带通滤波器输出的包络服从瑞利分布。
9
7.2 二进制振幅键控(2ASK)－误码率
假定判决门限值等于h，并规定当V > h时，判为 收到“1”；当V h时，则判为“0”。
第7章 数字带通传输 系统
1
7.2 二进制振幅键控(2ASK)
三、误码率
假设：信道噪声是均值为零的高斯白噪声（一般信 道的随机噪声均属此情况）。
设在T 内，带通滤波后的接收信号和噪声电压等于:
y (t) s (t) n (t) 0 t T
式中， s(t) Acos0t
0
当发1送 ”“ 时， 当发0送 ”“ 时。
7.2 二进制振幅键控(2ASK)
例1：设发送的二进制信息为101011001，采用2ASK 方式传输。已知码元传输速率为1200B，载波频率 为2400Hz：
（1）试画出2ASK信号的时间波形； （2）试画出2ASK信号频谱结构示意图，并计算其带
宽。
返回
14
7.3 二进制频移键控(2FSK)－误码率
1、相干解调法的误码率：
抽样判决处的电压x(t)为
x(t) nAc (t)nc(t)
当发1” 送时 “ 当发0送 ”“ 时
式中，nc(t) － 高斯过程。
4
7.2 二进制振幅键控(2ASK)－误码率
∴当发送“1”时，x(t)的概率密度等于：
p1(x)2 1nex (p xA )2/2 n 2
发1 ” 送时 “ 发0 送 ”“ 时
V(t) Anc(t)2ns2(t)
nc2(t)ns2(t)
发送 1”“ 时 发送 0”“ 时
可见，发“1”时带通滤波器输出的包络服从莱斯分 布，发“0”时带通滤波器输出的包络服从瑞利分布。
9
7.2 二进制振幅键控(2ASK)－误码率
假定判决门限值等于h，并规定当V > h时，判为 收到“1”；当V h时，则判为“0”。
第7章 数字带通传输 系统
1
7.2 二进制振幅键控(2ASK)
三、误码率
假设：信道噪声是均值为零的高斯白噪声（一般信 道的随机噪声均属此情况）。
设在T 内，带通滤波后的接收信号和噪声电压等于:
y (t) s (t) n (t) 0 t T
式中， s(t) Acos0t
0
当发1送 ”“ 时， 当发0送 ”“ 时。
7.2 二进制振幅键控(2ASK)
例1：设发送的二进制信息为101011001，采用2ASK 方式传输。已知码元传输速率为1200B，载波频率 为2400Hz：
（1）试画出2ASK信号的时间波形； （2）试画出2ASK信号频谱结构示意图，并计算其带
宽。
返回
14
7.3 二进制频移键控(2FSK)－误码率
1、相干解调法的误码率：
抽样判决处的电压x(t)为
x(t) nAc (t)nc(t)
当发1” 送时 “ 当发0送 ”“ 时
式中，nc(t) － 高斯过程。
4
7.2 二进制振幅键控(2ASK)－误码率
∴当发送“1”时，x(t)的概率密度等于：
p1(x)2 1nex (p xA )2/2 n 2
第7章 数字通带传输系统 优质课件
e2 ASK (t)
乘法器
s(t)
键控法
cosct
cosct
开关电路
e2 ASK (t)
s(t)
6
第7章数字带通传输系统
2ASK信号解调方法
非相干解调(包络检波法)
e2 ASK (t)
带通
a
全波
滤波器
整流器
相干解调(同步检测法)
e2 ASK (t)
带通 滤波器
相乘器
b
低通
滤波器
e2FSK (t) s1(t) cos1t s2 (t) cos2t
其中，s1(t)和s2(t)为两路二进制基带信号。
据2ASK信号功率谱密度的表示式，不难写出这种2FSK信
号的功率谱密度的表示式：
P2FSK ( f )
1 4
Ps1 ( f
f1) Ps1 ( f
9
第7章数字带通传输系统
由6.1.2节知，单极性的随机脉冲序列功率谱的一般表达式为
Ps ( f ) fs P(1 P) G( f ) 2 fs (1 P)G(mf s ) 2 ( f mf s )
m
式中 fs = 1/Ts
G(f) － 单个基带信号码元g(t)的频谱函数。
式中 s1t an g(t nTs )
n
2FSK信号的产生方法
s2 t an g(t nTs )
n
采用模拟调频电路来实现：信号在相邻码元之间的相位是连 续变化的。
采用键控法来实现：相邻码元之间的相位不一定连续。
振荡器1
f1
选通开关
基带信号
反相器
e2FSK (t) 相加器
通信原理第七章数字带通传输系统课件
xDSL技术
xDSL技术利用数字带通传输系统实现宽带接入，提供了高速上 网、视频通话等服务。
光纤通信系统
光纤通信系统利用数字带通传输系统实现长距离、高速、大容量 的数据传输，广泛应用于城域网、骨干网等。
卫星通信系统中的数字带通传输系统
卫星电视接收系统
数字带通传输系统用于卫星电视接收系统中传输电视信号，实现 了覆盖广泛的电视节目服务。
无线局域网（WLAN）
WLAN利用数字带通传输系统实现无线高速上网，提供了灵活的接入方 式和便捷的数据传输服务。
03
全球定位系统（GPS）
GPS通过数字带通传输系统发送和接收信号，实现了高精度的定位和导
航功能。
有线通信系统中的数字带通传输系统
有线电视网络
数字带通传输系统用于有线电视网络中传输电视信号，提供了高 清晰度、稳定的电视节目服务。
通信原理第七章数 字带通传输系统课 件
contents
目录
• 数字带通传输系统的基本概念 • 数字带通传输系统的调制技术 • 数字带通传输系统的解调技术 • 数字带通传输系统的性能分析 • 数字带通传输系统的实际应用案例
01
CATALOGUE
数字带通传输系统的基本概念
数字带通传输系统的定义
数字带通传输系统是指利用调制 技术将数字信号转换为适合在带 通频段上传输的信号的一种通信
差错控制技术
采用各种差错控制技术，如奇偶校验、循环冗余校验、自动重传等， 可以降低误码率，提高抗干扰性能。
带通传输系统的频带利用率
频带利用率
数字带通传输系统的频带利用率 是指在有限的频带资源内传输尽 可能多的信息。
调制方式
采用高效的调制方式，如QPSK、 16QAM、64QAM等，可以有效 提高频带利用率。
xDSL技术利用数字带通传输系统实现宽带接入，提供了高速上 网、视频通话等服务。
光纤通信系统
光纤通信系统利用数字带通传输系统实现长距离、高速、大容量 的数据传输，广泛应用于城域网、骨干网等。
卫星通信系统中的数字带通传输系统
卫星电视接收系统
数字带通传输系统用于卫星电视接收系统中传输电视信号，实现 了覆盖广泛的电视节目服务。
无线局域网（WLAN）
WLAN利用数字带通传输系统实现无线高速上网，提供了灵活的接入方 式和便捷的数据传输服务。
03
全球定位系统（GPS）
GPS通过数字带通传输系统发送和接收信号，实现了高精度的定位和导
航功能。
有线通信系统中的数字带通传输系统
有线电视网络
数字带通传输系统用于有线电视网络中传输电视信号，提供了高 清晰度、稳定的电视节目服务。
通信原理第七章数 字带通传输系统课 件
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• 数字带通传输系统的基本概念 • 数字带通传输系统的调制技术 • 数字带通传输系统的解调技术 • 数字带通传输系统的性能分析 • 数字带通传输系统的实际应用案例
01
CATALOGUE
数字带通传输系统的基本概念
数字带通传输系统的定义
数字带通传输系统是指利用调制 技术将数字信号转换为适合在带 通频段上传输的信号的一种通信
差错控制技术
采用各种差错控制技术，如奇偶校验、循环冗余校验、自动重传等， 可以降低误码率，提高抗干扰性能。
带通传输系统的频带利用率
频带利用率
数字带通传输系统的频带利用率 是指在有限的频带资源内传输尽 可能多的信息。
调制方式
采用高效的调制方式，如QPSK、 16QAM、64QAM等，可以有效 提高频带利用率。
数字带通传输系统
第7章数字带通传输系统引言数字信号有两种传输方式，一种是基带传输方式，另一种是调制传输或称为带通传输。
在实际通信中，因基带信号中含有丰富的低频分量而不能在信道中直接传送，必须用基带信号对载波波形的某些参量进行控制，使载波的这些参量随基带信号的变化而变化，形成带通信号，这一过程称为数字调制。
数字调制是用载波信号的某些离散状态来表征所传送的信息，在收端对载波信号的离散调制参量进行检测，还原成原来的数字基带信号，这一过程称为数字解调。
数字调制信号也称键控信号。
数字频带传输系统：包含了载波调制与解调过程。
在带通型信道中传输数字信号的优势是：带通型信道比低通型信道带宽大得多，可以采用频分复用技术传输多路信号。
另外，若要利用无线电信道，必须把低频信号转换成高频信号。
数字调制就是用数字基带信号对载波进行调制，使基带信号的功率谱（频谱）搬移到较高的载波频率上。
数字调制所用的载波一般也是连续的正弦型信号，因为它具有形式简单、便于产生和接收。
但调制信号则为数字基带信号。
与模拟调制中的幅度调制、频率调制和相位调制相对应，数字调制也分为三种基本方式：幅度键控（ASK），频移键控（FSK），相移键控（PSK）。
所谓“键控”，是指一种如同“开关”控制的调制方式。
比如对于二进制数字信号，由于调制信号只有两个状态，调制后的载波参量也只能具有两个取值，其调制过程就像用调制信号去控制一个开关，从两个具有不同参量的载波中选择相应的载波输出，从而形成已调信号。
7.1 二进制数字调制原理1 二进制振幅键控（2ASK）振幅键控是利用载波的幅度变化来传递数字信息，而其频率和初始相位保持不变。
在2ASK中，载波幅度随着调制信号1和0的取值而在两个状态之间变化。
2二进制幅度键控中最简单的形式称为通-断键控(OOK)，即载波在数字信号1或0的控制下来实现通或断。
OOK 信号的时域表达式为：二进制幅度键控信号的一般时域表达式为：此式为双边带调幅信号的时域表达式，它说明2ASK/OOK 信号是双边带调幅信号。
通信原理课件-数字带通传输系统
1
7.1 二進位數字調製原理
C. 當概率P =1/2時，s(t ) 是單極性隨機矩形脈衝序
列且不相關時，可推導得到2ASK信號的功率 譜密度為：
P2 ASK (
f
)
Ts
16
sin ( ( f
f fc )Ts fc )Ts
2
sin ( ( f
f fc )Ts fc )Ts
2
1 [ (
A. 典型波形：
2FSK
t
=
2ASK1
t
+
2ASK2
t
B. 2FSK信號可以看成是兩個不同載頻的2ASK 信號的疊加。
1
7.1 二進位數字調製原理
② 2FSK信號的產生方法
A. 採用模擬調頻電路來實現：信號在相鄰碼元 之間的相位是連續變化的。
s(t ) 模拟 e2FSK (t ) 调频器
B. 採用鍵控法來實現：相鄰碼元之間的相位不 一定連續。
s(t )
e2 ASK (t )
B. 鍵控法
cos c t
开关电路
cos c t
e2 ASK (t )
s(t )
1
7.1 二進位數字調製原理
④ 2ASK信號解調方法
A. 非相干解調
e2ASK (t ) 带通 a 半波或全波 b 低通 c
滤波器
整流器
滤波器
抽样 输出 判决器
定时脉冲
a
b
c
輸出信號 1 0 1 1 0 1 0 0 1
B2 ASK 2 fs
c) 2ASK信號的傳輸帶寬是碼元速率的兩倍。
1
7.1 二進位數字調製原理
7.1.2 二進位頻移鍵控（2FSK） ① 時域運算式
7.1 二進位數字調製原理
C. 當概率P =1/2時，s(t ) 是單極性隨機矩形脈衝序
列且不相關時，可推導得到2ASK信號的功率 譜密度為：
P2 ASK (
f
)
Ts
16
sin ( ( f
f fc )Ts fc )Ts
2
sin ( ( f
f fc )Ts fc )Ts
2
1 [ (
A. 典型波形：
2FSK
t
=
2ASK1
t
+
2ASK2
t
B. 2FSK信號可以看成是兩個不同載頻的2ASK 信號的疊加。
1
7.1 二進位數字調製原理
② 2FSK信號的產生方法
A. 採用模擬調頻電路來實現：信號在相鄰碼元 之間的相位是連續變化的。
s(t ) 模拟 e2FSK (t ) 调频器
B. 採用鍵控法來實現：相鄰碼元之間的相位不 一定連續。
s(t )
e2 ASK (t )
B. 鍵控法
cos c t
开关电路
cos c t
e2 ASK (t )
s(t )
1
7.1 二進位數字調製原理
④ 2ASK信號解調方法
A. 非相干解調
e2ASK (t ) 带通 a 半波或全波 b 低通 c
滤波器
整流器
滤波器
抽样 输出 判决器
定时脉冲
a
b
c
輸出信號 1 0 1 1 0 1 0 0 1
B2 ASK 2 fs
c) 2ASK信號的傳輸帶寬是碼元速率的兩倍。
1
7.1 二進位數字調製原理
7.1.2 二進位頻移鍵控（2FSK） ① 時域運算式
现代数字通信-fan-第7章节-数字带通传输系统
~ 双极性不归零矩形脉冲序列
Ps ( f ) =
σ a2
Ts
2 2 2 G ( f ) = σ a A Ts ⋅ Sa ( π fTs )
2
■
信号带宽: 2W =
2 = 2 Rb . (W ∼ 数字基带信号带宽) Ts
21
练习
某数字通信系统采用2DPSK方式传输， 方式传输 已知载波频率为 4800Hz ，符号传输速 率为2400波特，发送的二进制数据序列 波特 发送的二进制数据序列 为1100101。
n n
= s1 ( t ) cos ω1 t + s2 ( t ) cos ω 2 t
PE ( f ) = 1 1 ⎡ Ps ( f − f1 ) + Ps ( f + f1 ) ⎤ + ⎡ Ps ( f − f 2 ) + Ps ( f + f 2 )⎤ 1 ⎦ 4⎣ 2 2 ⎦ 4⎣ 1
2 Rb 0.8 Rb
13
二进制差分相位键控(2DPSK)
利用前后相邻码元的相对载波相位值表示数字信息
⎧π , "1" Δϕ = ϕ n − ϕ n − 1 = ⎨ ⎩ 0 , "0"
信息序列 0 π 0 0 π 0 0 π 1 π 0 1 0 π 1 π 0 0 π 0 0 π 0 1 0 π 0 0 π 1 π 0
⎧ +1 , 概率为P 其中 an = ⎨ 其中， ⎩ −1 , 概率为 ( 1 − P )
一个符号周期Ts内，
⎧cos ωc t , 概率为P ~ 0相位 e0 ( t ) = cos ( ωc t + ϕ n ) = ⎨ ⎩ − cos ωc t , 概率为 ( 1 - P ) ~ π相位
通信原理第7章数字带通传输系统1
带通
ω1 e0 (t) 2 fs 定时脉冲Biblioteka 包络检波抽样 判决
S( t )
带通
条件：| f1 - f2 |≥ 2 fs
ω2 2 fs
包络检波 演示
两个带通滤波器带宽皆为相应的2ASK信号带 宽（中心频率不同)，起分路作用；
包络检测后分别取出它们的包络s(t) 及 s(t) ； 抽样判决器 起比较器作用。
• 设发送的二进制符号序列由0、1序列组成， 发送1符号的概率为P，发送0符号的概率为1-P， 且相互独立。该二进制符号序列可表示为：
7
s(t ) an g (t nTS ) n 其中: 发送概率为P 1
an 0
发送概率为1-P
g(t)是持续时间为Ts的矩形脉冲
cos ct
13
e2 ASK (t )
带通 滤波器
相乘器
低通 滤波器
抽样 判决器 定时 脉冲
输出
cos ct
e ASK (t)
cos c t
y(t)
14
相干解调
e ASK (t) s(t)cos c t
y(t) e ASK (t) cos c t s(t)cos 2 ct 1 s(t) [cos( c t c t) cos( ct ct)] 2 1 1 s(t) s(t)cos 2c t 2 2 1 低通 s(t) 2
2FSK 信号波形
S( t )
1 0 0 1 0 1 1
+EV
-EV
S1( t ) 载波w1 —— S1( t )
+EV 0V
+EV 0V
载波w2
2FSK
ω1 e0 (t) 2 fs 定时脉冲Biblioteka 包络检波抽样 判决
S( t )
带通
条件：| f1 - f2 |≥ 2 fs
ω2 2 fs
包络检波 演示
两个带通滤波器带宽皆为相应的2ASK信号带 宽（中心频率不同)，起分路作用；
包络检测后分别取出它们的包络s(t) 及 s(t) ； 抽样判决器 起比较器作用。
• 设发送的二进制符号序列由0、1序列组成， 发送1符号的概率为P，发送0符号的概率为1-P， 且相互独立。该二进制符号序列可表示为：
7
s(t ) an g (t nTS ) n 其中: 发送概率为P 1
an 0
发送概率为1-P
g(t)是持续时间为Ts的矩形脉冲
cos ct
13
e2 ASK (t )
带通 滤波器
相乘器
低通 滤波器
抽样 判决器 定时 脉冲
输出
cos ct
e ASK (t)
cos c t
y(t)
14
相干解调
e ASK (t) s(t)cos c t
y(t) e ASK (t) cos c t s(t)cos 2 ct 1 s(t) [cos( c t c t) cos( ct ct)] 2 1 1 s(t) s(t)cos 2c t 2 2 1 低通 s(t) 2
2FSK 信号波形
S( t )
1 0 0 1 0 1 1
+EV
-EV
S1( t ) 载波w1 —— S1( t )
+EV 0V
+EV 0V
载波w2
2FSK
通信原理第7章 数字带通传输系统概要
d
输出
包络检波器
– 相干解调(同步检测法)
e2 ASK (t )
带通 滤波器 相乘器 低通 滤波器 抽样 判决器 定时 脉冲 输出
cos ct
相干调解器
1
a
0
0
1
t
b
t
c
t
d
1
0
0
1
t
非相干解调过程的时间波形
7.2.1 二进制振幅键控(2ASK)系统的抗噪声性能
• 同步检测法的系统性能
发送端 信道 带通 滤波器 相乘器 低通 滤波器 抽样 判决器 输出
• 包络检波法的系统性能
e2 ASK (t )
带通 滤波器
y(t)
全波 整流器
低通 滤波器
V(t)
抽样 判决器
d
输出
包络检波器
定时 脉冲
[a nc (t )]cosct ns (t ) sin ct 发“1”时 y(t ) 发“0”时 nc (t ) cosct ns (t ) sin ct
7.1.1 二进制数字振幅键控(2ASK，OOK) 振幅键控，是利用数字基带信号去控制载波的幅 度，使载波的幅度随着数字基带信号的变化而变化。
记作ASK(Amplitude Shift Keying)
或称其为开关键控(通断键控)，记作OOK(On Off Keying)。 二进制数字振幅键控通常记作2ASK
P(1) f1 ( x)dx P(0) f 0 ( x)dx
b b
上式表明，当P(1)、P(0)及f1(x)、f0(x)一定时，系 统的误码率Pe与判决门限b的选择密切相关。
得到 即
Pe 0 b P(1) f1 (b* ) P(0) f 0 (b* ) 0
第7章 数字带通传输系统7[1].1-7.3
![第7章 数字带通传输系统7[1].1-7.3](https://img.taocdn.com/s3/m/85660579168884868762d685.png)
s (t )
1
0
1
1
0
0
1 t
Tbs T
载波信号
t
2ASK信号
t
二进制振幅键控信号的时间波型
特点：“1”码期间有等幅正弦波输出，相当于开关开通； “0”码期间无输出，相当于开关切断。 因此，数字调幅又称为开关键控(通断键控)，记作 OOK(On Off Keying)。
2、调制方法：
二进制单极性 不归零的随机 矩形脉冲序列
它相当于载波在两种不同频率之间进行切换， 故称频移键控 (FSK —— Frequency Shift Keying)。
e2FSK(t)
载波在两种不同频率之间进行切换 生成2FSK信号的波形
相位连续和相位不连续
这种键控切换方式，只要码元间隔时间Ts一到， 载波立即发生切换，造成S2FSK(t)波形不连续，称之 为相位不连续的FSK调制。 为了波形连续，又发明了相位连续的FSK调制。
可以携带数字基带信号信息的参量有幅度、频率和相位。
因此可设计出三种调制方案： 1、让载波幅度A 按数字信号的代码变化—— 数字调幅； 2、让载波频率ωc按数字信号的代码变化—— 数字调频； 3、让载波相位 0 按数字信号的代码变化—— 数字调相。
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、频率或相位只有两种变化状态。
经LPF，滤除 2ωC 频率分量，x(t) = s(t) / 2 。
对x(t) 进行抽样，取得抽样值 x 。
当x < 判决门限，判为“0”码；
当x > 判决门限，判为“1”码。
用SYSTEMVIEW仿真 2ASK调制解调系统
4、2ASK信号的功率谱和带宽
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f1 f0 f1 f1 f0 f1 1 Ts 0 1 1 0 Ts 1
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7.1.2 二进制频移键控(2FSK) 一.2FSK信号的波形与频谱
0 t
t f0
2ASK信号
s(t)cos2πf1t
t
2ASK信号
s(t)cos2πf0t
t
图7-7 2FSK信号eo(t)可表示为两路2ASK信号波形叠加
eo (t ) [ ang (t nTs)]s(•t ) cosc t s(t ) cosct
n
(7.1-3)
设基带数据脉冲序列信号s(t) 的功率谱用Ps(f)表示, 2ASK 信号的功率谱密度用PE(f)表示, 可以证明
1 P E ( f ) [ Ps ( f f c) Ps ( f f c)] 4
图7-5 2ASK信号的解调原理框图
内容简介 第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 第九章
通信原理 第七章 数字带通传输系统
■ 2ASK信号的解调
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7.1.1 二进制振幅键控(2ASK) 二. 2ASK信号的产生与解调
2ASK信号 eo(t) =s(t)cos2πfct
内容简介 第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 第九章
2
2
通信原理 第七章 数字带通传输系统
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7.1.1 二进制振幅键控(2ASK) 一.2ASK信号的波形与频谱
Ps( f ) 基带信号带宽 Bb= fs
■ 2ASK信号 的带宽是基带 数字信号带宽 的2倍。
正频率： 0频到第一零点 正频率： 主瓣宽度
s(t)cos2πfct• cos2πfct =1/2[s(t)+ s(t)cos4πfct ]
2ASK信号 eo(t) =s(t)cos2πfct
带接 通收
模 拟 乘法器
低滤 通波
判抽 决样
接收数据序列 s(t)
同步载波 c(t)= cos2πfct
同步时钟
相干解调或同步解调 （b） 2ASK信号的解调（相干检测法）原理框图
Ts
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7.1.1 二进制振幅键控(2ASK)
1
0
Ts
t
2ASK信号 eo(t)
t
图7-2 基带数据信号s(t)与2ASK信号eo(t)的波形示意图
可以看出，2ASK信号可以看作是单极性二进制基带数据 矩形脉冲序列信号s(t)和一个高频载波cosωc t 相乘的结果。
内容简介 第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 第九章
s(t) 2ASK s(t) 2FSK s(t) 2PSK
图7-1 正弦载波的三种二进制键控波形
内容简介 第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 第九章
通信原理 第七章 数字带通传输系统
7.1 二进制数字调制原理 一.2ASK信号的波形与频谱
二进制序列 s(t)
1 0 1 1 0
调制实现对基带数据信号频谱的“搬移”，即把含有大量 低频成分的基带信号频谱搬移到一个很高的频段上去。其目 的主要有两个：
◆ 无线(Wireless)传输
◆ 频分多路复用(FDM)
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通信原理 第七章 数字带通传输系统
7.0 引言
内容简介 第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 第九章
通信原理 第七章 数字带通传输系统
7.1 二进制数字调制原理 一.2FSK信号的波形与频谱
二进制序列 s(t)
1 0 1 1 0
Ts
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7.1.2 二进制频移键控(2FSK)
1
0
Ts
t
2FSK信号 eo(t)
f1 f0 f1 f1 f0 f1 f0
Ts 2 1 Ps ( f ) Sa (fT s ) ( f ) 4 4
(7.1-5)
代入式（7.1-4), 便可获得已调制2ASK信号的功率谱密度 PE(f) 结果:
Ts sin ( f fc )Ts sin ( f fc)Ts ] PE ( f ) [ 16 ( f fc )Ts ( f fc)Ts 1 (7.1-6) [ ( f fc) ( f fc)] 16
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通信原理 第七章 数字带通传输系统
■ 2ASK信号的产生
单极性不归零码 s(t) 载波 c(t)= cos2πfct 模拟乘法器
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7.1.1 二进制振幅键控(2ASK) 二. 2ASK信号的产生与解调
已调2ASK信号
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信原理 第七章 数字带通传输系统
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7.1.1 二进制振幅键控(2ASK) 一.2ASK信号的波形与频谱 由于基带数据脉冲序列信号s(t)是随机的,则2ASK(OOK) 信号也是随机的、功率型信号, 其频谱特性须用功率谱密度来 表示。
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7.0 引言
发送器 发送数据
调 制 器
发 送 带 通
噪声n（t） 接收器
信 道
接 收 带 通
解 调 器
接 收 低 通
抽 样 判 决
接收数据
频带传输系统结构模型
基带信号为什么要进行调制？
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通信原理 第七章 数字带通传输系统
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7.1.2 二进制频移键控(2FSK) 一.2FSK信号的波形与频谱 2FSK信号可看作是两路不同高频载波(cosω1t 和cosω2t ) 产生的2ASK信号波形的叠加结果。
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如何进行调制实现基带信号频谱的“搬移” ？
数字调制就是用待传输的基带数据信号控制某一高频正弦 波（载波）的参数：振幅、频率或相位。 控制正弦波振幅称作“数字振幅调制”，控制正弦波频率 称作“数字频率调制”，控制正弦波相位称作“数字相位调 制”。 由于数字基带信号只有有限种符号（电平），调制后的正 弦波也只有有限种振幅、频率或相位，因此这几种调制常称 1 0 1 1 1 0 1 1 1 为“振幅键控”、“频移键控”和“相移键控”。0 1 1
s (t )
a g (t nT )
n s n
,
an { 1 , 概率为 P 1
0 , 概率为P
s (t ) a ng (t nTs ) ,
n
an { 1 , 概率为P
0 , 概率为 P 1
2FSK信号表示：
eo(t)= s(t)cos(2πf1t+φn) + s(t)cos(2πf0t+θn)
7.0 引言
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数字调制就是对基带数据信号进行变换，实现信号频谱 的“搬移”，即把含有大量低频成分的基带信号频谱搬移到 一个很高的频段上去。这种向高频的搬移在数据的发送端进 行，搬移的过程称作“调制”，在称作调制器的设备中完成。 在数据的接收端，有一个相反的变换被称作“解调”的过程， 解调过程在称作解调器的设备中完成。 经过调制的后的信号在一个很高的频段上占有一定的带 宽，由于所处频段很高，使得其最高频率和最低频率的相对 偏差变小（最高频率和最低频率的比值略大于1），这样的信 号称为频带信号或射频信号，相应的传输系统称作频带传输 系统。
通信原理 第七章 数字带通传输系统
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7.1.1 二进制振幅键控(2ASK) 一.2ASK信号的波形与频谱 可以看出，2ASK信号可以看作是单极性二进制基带数据 矩形脉冲序列信号s(t)和一个高频载波cosωc t 相乘的结果。
s (t ) a ng (t nTs ) , a n { 1 , 概率为1 P n
(7.1-4)
此式说明2ASK信号的功率谱密度PE(f)正是s(t) 的功率谱 密度Ps(f) 向载波频率fc处“搬移”的结果。
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通信原理 第七章 数字带通传输系统
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7.1.1 二进制振幅键控(2ASK) 一.2ASK信号的波形与频谱 前面章节中，式(6.1-30)给出了单极性矩形不归零脉冲基 带数据序列信号s(t) 的功率谱密度表示:
eo(t) =s(t)cos2πf t c
（a） 2ASK信号的产生（用模拟乘法器）原理框图
c(t)= cos2πfct
载波振荡器
已调2ASK信号 eo(t) =s(t)cos2πfct
单极性不归零码
s(t)
（b） 2ASK信号的产生（开关控制）原理框图
图7-4 2ASK信号的产生原理框图
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1 1 PE ( f ) [ Ps1 ( f f 1) Ps1 ( f f 1)] [ Ps 2 ( f f 0) Ps 2 ( f f 0)] 4 4
t
图7-6 基带数据信号s(t)与2FSK信号eo(t)的波形示意图
2FSK信号可看作是两路不同高频载波(cosω1t 和cosω2t ) 产生的2ASK信号波形的叠加结果。
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二进制序列 s(t) 2FSK信号 eo(t)
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7.1.2 二进制频移键控(2FSK) 一.2FSK信号的波形与频谱
0 t
t f0
2ASK信号
s(t)cos2πf1t
t
2ASK信号
s(t)cos2πf0t
t
图7-7 2FSK信号eo(t)可表示为两路2ASK信号波形叠加
eo (t ) [ ang (t nTs)]s(•t ) cosc t s(t ) cosct
n
(7.1-3)
设基带数据脉冲序列信号s(t) 的功率谱用Ps(f)表示, 2ASK 信号的功率谱密度用PE(f)表示, 可以证明
1 P E ( f ) [ Ps ( f f c) Ps ( f f c)] 4
图7-5 2ASK信号的解调原理框图
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■ 2ASK信号的解调
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7.1.1 二进制振幅键控(2ASK) 二. 2ASK信号的产生与解调
2ASK信号 eo(t) =s(t)cos2πfct
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2
2
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7.1.1 二进制振幅键控(2ASK) 一.2ASK信号的波形与频谱
Ps( f ) 基带信号带宽 Bb= fs
■ 2ASK信号 的带宽是基带 数字信号带宽 的2倍。
正频率： 0频到第一零点 正频率： 主瓣宽度
s(t)cos2πfct• cos2πfct =1/2[s(t)+ s(t)cos4πfct ]
2ASK信号 eo(t) =s(t)cos2πfct
带接 通收
模 拟 乘法器
低滤 通波
判抽 决样
接收数据序列 s(t)
同步载波 c(t)= cos2πfct
同步时钟
相干解调或同步解调 （b） 2ASK信号的解调（相干检测法）原理框图
Ts
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7.1.1 二进制振幅键控(2ASK)
1
0
Ts
t
2ASK信号 eo(t)
t
图7-2 基带数据信号s(t)与2ASK信号eo(t)的波形示意图
可以看出，2ASK信号可以看作是单极性二进制基带数据 矩形脉冲序列信号s(t)和一个高频载波cosωc t 相乘的结果。
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s(t) 2ASK s(t) 2FSK s(t) 2PSK
图7-1 正弦载波的三种二进制键控波形
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通信原理 第七章 数字带通传输系统
7.1 二进制数字调制原理 一.2ASK信号的波形与频谱
二进制序列 s(t)
1 0 1 1 0
调制实现对基带数据信号频谱的“搬移”，即把含有大量 低频成分的基带信号频谱搬移到一个很高的频段上去。其目 的主要有两个：
◆ 无线(Wireless)传输
◆ 频分多路复用(FDM)
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7.0 引言
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7.1 二进制数字调制原理 一.2FSK信号的波形与频谱
二进制序列 s(t)
1 0 1 1 0
Ts
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7.1.2 二进制频移键控(2FSK)
1
0
Ts
t
2FSK信号 eo(t)
f1 f0 f1 f1 f0 f1 f0
Ts 2 1 Ps ( f ) Sa (fT s ) ( f ) 4 4
(7.1-5)
代入式（7.1-4), 便可获得已调制2ASK信号的功率谱密度 PE(f) 结果:
Ts sin ( f fc )Ts sin ( f fc)Ts ] PE ( f ) [ 16 ( f fc )Ts ( f fc)Ts 1 (7.1-6) [ ( f fc) ( f fc)] 16
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■ 2ASK信号的产生
单极性不归零码 s(t) 载波 c(t)= cos2πfct 模拟乘法器
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7.1.1 二进制振幅键控(2ASK) 二. 2ASK信号的产生与解调
已调2ASK信号
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7.1.1 二进制振幅键控(2ASK) 一.2ASK信号的波形与频谱 由于基带数据脉冲序列信号s(t)是随机的,则2ASK(OOK) 信号也是随机的、功率型信号, 其频谱特性须用功率谱密度来 表示。
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7.0 引言
发送器 发送数据
调 制 器
发 送 带 通
噪声n（t） 接收器
信 道
接 收 带 通
解 调 器
接 收 低 通
抽 样 判 决
接收数据
频带传输系统结构模型
基带信号为什么要进行调制？
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7.1.2 二进制频移键控(2FSK) 一.2FSK信号的波形与频谱 2FSK信号可看作是两路不同高频载波(cosω1t 和cosω2t ) 产生的2ASK信号波形的叠加结果。
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如何进行调制实现基带信号频谱的“搬移” ？
数字调制就是用待传输的基带数据信号控制某一高频正弦 波（载波）的参数：振幅、频率或相位。 控制正弦波振幅称作“数字振幅调制”，控制正弦波频率 称作“数字频率调制”，控制正弦波相位称作“数字相位调 制”。 由于数字基带信号只有有限种符号（电平），调制后的正 弦波也只有有限种振幅、频率或相位，因此这几种调制常称 1 0 1 1 1 0 1 1 1 为“振幅键控”、“频移键控”和“相移键控”。0 1 1
s (t )
a g (t nT )
n s n
,
an { 1 , 概率为 P 1
0 , 概率为P
s (t ) a ng (t nTs ) ,
n
an { 1 , 概率为P
0 , 概率为 P 1
2FSK信号表示：
eo(t)= s(t)cos(2πf1t+φn) + s(t)cos(2πf0t+θn)
7.0 引言
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数字调制就是对基带数据信号进行变换，实现信号频谱 的“搬移”，即把含有大量低频成分的基带信号频谱搬移到 一个很高的频段上去。这种向高频的搬移在数据的发送端进 行，搬移的过程称作“调制”，在称作调制器的设备中完成。 在数据的接收端，有一个相反的变换被称作“解调”的过程， 解调过程在称作解调器的设备中完成。 经过调制的后的信号在一个很高的频段上占有一定的带 宽，由于所处频段很高，使得其最高频率和最低频率的相对 偏差变小（最高频率和最低频率的比值略大于1），这样的信 号称为频带信号或射频信号，相应的传输系统称作频带传输 系统。
通信原理 第七章 数字带通传输系统
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7.1.1 二进制振幅键控(2ASK) 一.2ASK信号的波形与频谱 可以看出，2ASK信号可以看作是单极性二进制基带数据 矩形脉冲序列信号s(t)和一个高频载波cosωc t 相乘的结果。
s (t ) a ng (t nTs ) , a n { 1 , 概率为1 P n
(7.1-4)
此式说明2ASK信号的功率谱密度PE(f)正是s(t) 的功率谱 密度Ps(f) 向载波频率fc处“搬移”的结果。
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7.1.1 二进制振幅键控(2ASK) 一.2ASK信号的波形与频谱 前面章节中，式(6.1-30)给出了单极性矩形不归零脉冲基 带数据序列信号s(t) 的功率谱密度表示:
eo(t) =s(t)cos2πf t c
（a） 2ASK信号的产生（用模拟乘法器）原理框图
c(t)= cos2πfct
载波振荡器
已调2ASK信号 eo(t) =s(t)cos2πfct
单极性不归零码
s(t)
（b） 2ASK信号的产生（开关控制）原理框图
图7-4 2ASK信号的产生原理框图
内容简介 第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 第九章
1 1 PE ( f ) [ Ps1 ( f f 1) Ps1 ( f f 1)] [ Ps 2 ( f f 0) Ps 2 ( f f 0)] 4 4
t
图7-6 基带数据信号s(t)与2FSK信号eo(t)的波形示意图
2FSK信号可看作是两路不同高频载波(cosω1t 和cosω2t ) 产生的2ASK信号波形的叠加结果。
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二进制序列 s(t) 2FSK信号 eo(t)