第六章 数字调制系统
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第六章数字调制系统数字频带传输系统1引言
第六章 数字调制系统（数字频带传输系统）6.1 引 言在实际通信中，有不少信道都不能直接传送基带信号，而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，即所谓调制。
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。
数字调制信号也称键控信号。
在二进制时，有ASK ~ 振幅键控 FSK ~ 移频键控PSK ~ 移相键控正弦载波的三种键控波形 见樊书P129，图6－16.2 二进制数字调制原理6.2.1 二进制振幅键控（2ASK ） 一、一般原理及实现方法2ASK 是用“0”，“1”码基带矩形脉冲去键控一个连续的载波，使载波时断时续地输出。
最早使用的载波电报就是这种情况。
数字序列{}n a()t s 单极性基带脉冲序列 ()()t t s t e cω=cos 0 与t c ωcos 相乘，()t s 频谱搬移到c f ±附近，实现2ASK 。
{}n a 信号2ASK 调制的方框图转换成数字调制系统的基本结构图带通滤波器滤出所需已调信号，防止带外辐射，影响邻台。
二、2ASK 信号的功率谱及带宽()()()()∑∞-∞=-=ω=n s n c nT t g a t s tCos t s t e 0 ⎩⎨⎧-=ppa n 110，概率为，概率为随机变量()()()()()()()()()ss T f j s a s T j s a s e fT S T f G eT S T G E t e S t s G t g 002 π-ω-⋅π=⋅⎪⎭⎫ ⎝⎛ω=ωω↔ω↔ω↔或，设 ()()()[]c c S S E ω-ω+ω+ω=ω21()()()的功率为：则在频率轴上互不重叠，，假如t e S S c c 0ω-ωω+ω()()()[]()()()[]c S c S E c S c S E f f P f f P f P P P P -++=ω-ω+ω+ω=ω4141或)(f P S 为)(t s 的功率谱，可见，知道了)(f P S 即可知道)(f P E 。
第6章数字调制技术++
Sa2 ( f f1 )Ts Sa2 ( f f1 )Ts
1 16
Sa2 ( f f2 )Ts Sa2 ( f f2 )Ts
1 (
16
f
f1 ) (
f
f1
)(
f
f2
)(
f
f2
)
15
2FSK 信号波形
S( t ) 1 0 0 1 0 1 1
S1( t ) 载波
频谱图
+EV
-EV
4
6.2.1 幅度键控（ 2ASK ）
1、信号表达式 2、频谱结构
e0 ( t ) S( t ) cosct
PE (
f
)
1 4
Ps
(
f
fc
)
Ps (
f
fc
)
信号波形及频谱图 重要参数：信号带宽 B2ASK = 2 fs
3、调制方法
重要参数：信道带宽 BW2ASK = 2 fs 4、解调方法: 1）非相干解调
e0 ( t ) S( t ) cosct 非严格推导： e02( t ) S2( t ) cos2 ct
e02 ( t ) ⇔ PE ( f )
S 2 ( t ) ⇔ Ps ( f )
cosct
⇔
1 (
2
f
fc ) (
f
fc )
关于δ( f )
cos2 ct ⇔
1 (
2
f
fc
)(
f
fc
低通
相干解调 e0( t )
带通
相乘
低通
cosωc t
抽样 判决
S( t )
定时脉冲
抽样 判决
通信原理课程课件-数字调制系统
❖ 2PSK和2DPSK信号应具有相同形式的表达式，不同的是2PSK的调制信 号是绝对码数字基带信号，2DPSK的调制信号是原数字基带信号的差分 码。
❖ 2. 二进制相移键控信号的带宽 ❖ 调制信号为双极性NRZ数字序列时，二进制相移键控信号实际上是一种
DSB-SC信号，带宽与ASK相同。
第 6 章 数字调制系统
第 6 章 数字调制系统
PSK
(t)
A c os0 t A c os (0 t
)
"1" "0"
{an}
极性变换
BPF
φ2DPSK(t)
Acosω0t
AAccooss00tt
"1" "0"
an g(t nTS ) cos0t
n
{an}
差分编码
(a)
极性变换 (b)
BPF Acosω0t
第 6 章 数字调制系统
❖ 6．1 概述 ❖ 数字基带信号不能直接通过带通信道传输，需将数字基带信号变换成数字
频带信号。用数字基带信号去控制高频载波的幅度、频率或相位，称为数 字调制。从已调高频载波上将数字基带信号恢复出来，称为数字解调。 ❖ 数字调制方式：幅度调制，称为幅度键控，记为ASK；频率调制，称为频 移键控，记为FSK；相位调制，称为相移键控，记为PSK。 ❖ 多进制的基带数字信号有多种状态，一位多进制符号将代表若干位二进制 符号。在相同传码率条件下，多进制数字系统的信息速率高于二进制系统。 二进制系统，随着传码率的提高，信道带宽增加。采用多进制可降低码元 速率，减小传输带宽。同时，加大码元宽度，可增加码元能量，有利于提 高系统的可靠性。 ❖ 多进制数字调制方式：多进制幅移键控 （MASK）、多进制频移键控 （MFSK）和多进制相移键控（MPSK）。
❖ 2. 二进制相移键控信号的带宽 ❖ 调制信号为双极性NRZ数字序列时，二进制相移键控信号实际上是一种
DSB-SC信号，带宽与ASK相同。
第 6 章 数字调制系统
第 6 章 数字调制系统
PSK
(t)
A c os0 t A c os (0 t
)
"1" "0"
{an}
极性变换
BPF
φ2DPSK(t)
Acosω0t
AAccooss00tt
"1" "0"
an g(t nTS ) cos0t
n
{an}
差分编码
(a)
极性变换 (b)
BPF Acosω0t
第 6 章 数字调制系统
❖ 6．1 概述 ❖ 数字基带信号不能直接通过带通信道传输，需将数字基带信号变换成数字
频带信号。用数字基带信号去控制高频载波的幅度、频率或相位，称为数 字调制。从已调高频载波上将数字基带信号恢复出来，称为数字解调。 ❖ 数字调制方式：幅度调制，称为幅度键控，记为ASK；频率调制，称为频 移键控，记为FSK；相位调制，称为相移键控，记为PSK。 ❖ 多进制的基带数字信号有多种状态，一位多进制符号将代表若干位二进制 符号。在相同传码率条件下，多进制数字系统的信息速率高于二进制系统。 二进制系统，随着传码率的提高，信道带宽增加。采用多进制可降低码元 速率，减小传输带宽。同时，加大码元宽度，可增加码元能量，有利于提 高系统的可靠性。 ❖ 多进制数字调制方式：多进制幅移键控 （MASK）、多进制频移键控 （MFSK）和多进制相移键控（MPSK）。
数字调制系统
数字信号的传输
数字信号在传输过程中可能会受到各种干扰和噪声的影响，导致信号失真或误码。因此，在传输过程 中需要进行适当的信号处理和纠错编码，以保证信号的可靠传输。
数字信号的接收
接收端在接收到信号后，需要进行解调和解码操作，以获取原始的数字信息。在接收过程中，还需要 进行必要的信号质量评估和误码检测，以确保信号的准确性和可靠性。
数字信号的生成
数字信号的生成通常由数字信号发生器完成，它能够根据需要产生各种数字信 号。这些信号可以是二进制、八进制、十六进制等不同进制形式的信号。
数字信号的编码
在数字信号的生成过程中，为了提高信号的抗干扰能力和传输效率，通常需要 对数字信号进行编码。常见的编码方式有曼彻斯特编码、差分曼彻斯特编码等。
现代数字调制系统
随着技术的发展，现代数字调制系统如16QAM、64QAM和256QAM等高阶调制方式 逐渐成为主流，能够实现高速数据传输。
未来发展趋势
未来数字调制系统将朝着更高阶的调制方式、更高的频谱利用率和更强的抗干扰能力方 向发展，以满足不断增长的数据传输需求。
02
数字调制系统的基本原 理
调制解调的基本概念
信道编码与解码技术
总结词
信道编码与解码技术是数字调制系统中用于 提高传输可靠性的关键技术。
详细描述
信道编码通过在信息位中添加冗余位，使得 在接收端能够检测和纠正传输过程中可能出 现的错误。常见信道编码技术包括线性分组 码、循环码、卷积码等。解码技术则是与编 码相对应的过程，用于从接收信号中提取原 始信息位。解码算法的选择应根据编码方式 和具体应用场景而定。
04
数字调制系统的性能优 化
调制方式的优化选择
总结词
调制方式的选择对于数字调制系统的性 能至关重要，合适的调制方式能够提高 系统的传输效率和可靠性。
数字信号在传输过程中可能会受到各种干扰和噪声的影响，导致信号失真或误码。因此，在传输过程 中需要进行适当的信号处理和纠错编码，以保证信号的可靠传输。
数字信号的接收
接收端在接收到信号后，需要进行解调和解码操作，以获取原始的数字信息。在接收过程中，还需要 进行必要的信号质量评估和误码检测，以确保信号的准确性和可靠性。
数字信号的生成
数字信号的生成通常由数字信号发生器完成，它能够根据需要产生各种数字信 号。这些信号可以是二进制、八进制、十六进制等不同进制形式的信号。
数字信号的编码
在数字信号的生成过程中，为了提高信号的抗干扰能力和传输效率，通常需要 对数字信号进行编码。常见的编码方式有曼彻斯特编码、差分曼彻斯特编码等。
现代数字调制系统
随着技术的发展，现代数字调制系统如16QAM、64QAM和256QAM等高阶调制方式 逐渐成为主流，能够实现高速数据传输。
未来发展趋势
未来数字调制系统将朝着更高阶的调制方式、更高的频谱利用率和更强的抗干扰能力方 向发展，以满足不断增长的数据传输需求。
02
数字调制系统的基本原 理
调制解调的基本概念
信道编码与解码技术
总结词
信道编码与解码技术是数字调制系统中用于 提高传输可靠性的关键技术。
详细描述
信道编码通过在信息位中添加冗余位，使得 在接收端能够检测和纠正传输过程中可能出 现的错误。常见信道编码技术包括线性分组 码、循环码、卷积码等。解码技术则是与编 码相对应的过程，用于从接收信号中提取原 始信息位。解码算法的选择应根据编码方式 和具体应用场景而定。
04
数字调制系统的性能优 化
调制方式的优化选择
总结词
调制方式的选择对于数字调制系统的性 能至关重要，合适的调制方式能够提高 系统的传输效率和可靠性。
第6章-数字调制系统
9
6.2 二进制振幅键控(2ASK)
一、基本原理
1.表示式：
s ( t) A ( t)co 0 t s )(0 t T
式中，0＝2f0为载波的角频率；
A A(t)0
当发送 1”“ 时 , 当发送 0”“时。
2021/4/6
10
6.2 二进制振幅键控(2ASK)
2.调制方法 : – 相乘电路：包络可以是非矩形的 – 开关电路：包络是矩形的
2021/4/6
服务类型 蜂窝 蜂窝 蜂窝 蜂窝 蜂窝 无绳 无绳 无绳 个人通信
调制技术 GMSK GMSK /4-DQPSK QPSK/BPSK /4-DQPSK GFSK GFSK /4-DQPSK /4-DQPSK
信道带宽 200 kHz 200 kHz 1.25M Hz 1.25M Hz 25 kHz 100 kHz 1728 kHz 300 kHz 300 kHz
2021/4/6
2
目标要求
二、基本要求
1.掌握2DPSK信号的调制与解调基本原理， 2DPSK信号的功率谱密度及误码率分析；
2.熟悉二进制数字键控传输系统性能比较； 3.掌握多进制数字键控的调制与解调基本原理，
以及误码率分析。
2021/4/6
3
目标要求
三、重点、难点
1、重点：
二进制数字键控的原理和性能的理解、分析和掌握； 4PSK、4DPSK信号产生和解调的方法的理解和掌握； 16QAM信号的产生方法的理解和掌握。
2021/4/6
r2A 2n 2
1 06 26 1 21.9 21 08
32
6.2 二进制振幅键控(2ASK)－误码率
∴（1）包络检波法时的误码率为：
Pe1 2e4 r
6.2 二进制振幅键控(2ASK)
一、基本原理
1.表示式：
s ( t) A ( t)co 0 t s )(0 t T
式中，0＝2f0为载波的角频率；
A A(t)0
当发送 1”“ 时 , 当发送 0”“时。
2021/4/6
10
6.2 二进制振幅键控(2ASK)
2.调制方法 : – 相乘电路：包络可以是非矩形的 – 开关电路：包络是矩形的
2021/4/6
服务类型 蜂窝 蜂窝 蜂窝 蜂窝 蜂窝 无绳 无绳 无绳 个人通信
调制技术 GMSK GMSK /4-DQPSK QPSK/BPSK /4-DQPSK GFSK GFSK /4-DQPSK /4-DQPSK
信道带宽 200 kHz 200 kHz 1.25M Hz 1.25M Hz 25 kHz 100 kHz 1728 kHz 300 kHz 300 kHz
2021/4/6
2
目标要求
二、基本要求
1.掌握2DPSK信号的调制与解调基本原理， 2DPSK信号的功率谱密度及误码率分析；
2.熟悉二进制数字键控传输系统性能比较； 3.掌握多进制数字键控的调制与解调基本原理，
以及误码率分析。
2021/4/6
3
目标要求
三、重点、难点
1、重点：
二进制数字键控的原理和性能的理解、分析和掌握； 4PSK、4DPSK信号产生和解调的方法的理解和掌握； 16QAM信号的产生方法的理解和掌握。
2021/4/6
r2A 2n 2
1 06 26 1 21.9 21 08
32
6.2 二进制振幅键控(2ASK)－误码率
∴（1）包络检波法时的误码率为：
Pe1 2e4 r
通信原理第六章 数字调制系统
2 PSK s c s c
1,
概率为 P
n
s
n
n
- 1, 概率为1 P
模拟调制法
键控法
1 2 2 2 P2PSK ( f ) f s P(1 P) G( f f c ) G( f f c ) f s (1 2 P) G(0) ( f f c ) ( f f c ) 4
a cos ct ni (t ) “1” yi (t ) - a cos ct ni (t ) “0”
0
f1 ( x)
a nc (t ) “1” x(t ) a nc (t ) “0”
( x a) 2 exp 2 2 n 2 n 1
包络检波器
（a）非相干解调（包络检波法）
1 r4 Pe e 2
a cos ct ni (t ) “1” a cos ct n(t ) “1” yi (t ) y(t ) “0” “0” ni (t ) n(t )
2 2 [a nc (t )] ns (t ) “1” V (t ) nc2 (t ) ns2 (t ) “0”
2 2
P2 PSK ( f )
Ts 2 2 Sa ( f f c )Ts Sa 2 ( f f c )Ts 4
B2PSK 2 f s
载波恢复过程中存在着的相位模糊，即恢复的本地载波与所需的相干载波可能同 相，也可能反相，这种相位关系的不确定性将会造成判决器输出数字信号全部出 错，这种现象称为2PSK 方式的“倒π”现象。
r 4 4 16
则有包络检波法解调时系统的误码率为：
1,
概率为 P
n
s
n
n
- 1, 概率为1 P
模拟调制法
键控法
1 2 2 2 P2PSK ( f ) f s P(1 P) G( f f c ) G( f f c ) f s (1 2 P) G(0) ( f f c ) ( f f c ) 4
a cos ct ni (t ) “1” yi (t ) - a cos ct ni (t ) “0”
0
f1 ( x)
a nc (t ) “1” x(t ) a nc (t ) “0”
( x a) 2 exp 2 2 n 2 n 1
包络检波器
（a）非相干解调（包络检波法）
1 r4 Pe e 2
a cos ct ni (t ) “1” a cos ct n(t ) “1” yi (t ) y(t ) “0” “0” ni (t ) n(t )
2 2 [a nc (t )] ns (t ) “1” V (t ) nc2 (t ) ns2 (t ) “0”
2 2
P2 PSK ( f )
Ts 2 2 Sa ( f f c )Ts Sa 2 ( f f c )Ts 4
B2PSK 2 f s
载波恢复过程中存在着的相位模糊，即恢复的本地载波与所需的相干载波可能同 相，也可能反相，这种相位关系的不确定性将会造成判决器输出数字信号全部出 错，这种现象称为2PSK 方式的“倒π”现象。
r 4 4 16
则有包络检波法解调时系统的误码率为：
通信原理第六章基本的数字调制系统精品PPT课件
2fc
2 T
f0
f
6.2.3 误码率
讨论在加性高斯白噪声信道中2ASK信号的误码率。
s(t)A(t)cos(0t) 带通
高斯白噪声 滤波
中心频率为 f 0 ， 带宽为 2 f c 。
s(t)
解调器
窄带高斯噪声
n ( t) n c ( t)c o s (0 t) n s ( t)s in (0 t)
1. 调制方法
• 模拟调幅法—乘法电路 • 键控法
A ( t ) 相乘器
s(t)
cos(0t )
s(t)
cos(0t )
A (t)
2. 解调方法
• 包络检波法 • 相干解调法
s ( t ) 带通
滤波
s ( t ) 带通
滤波
全波 整流
低通 滤波
包络检波器
相乘 电路
低通 滤波
抽样 A ( t )
判决
定时脉冲
第6章 基本的数字调制系统
6.1 概述 6.2 二进制振幅键控（2ASK） 6.3 二进制频移键控（2FSK） 6.4 二进制相移键控（2PSK） 6.5 二进制差分相移键控（2DPSK） 6.6 二进制数字键控传输系统性能比较 6.7 多进制数字键控
6.1 概述
数字调制：
调制信号 m ( t是) 数字信号 有限种状态
x(t)nAc(t)nc(t)
,发“1”时 ,发“0”时
在抽样时刻
t
，
1
x(t1)nAc(t1n)c(t1)
,发“ 1”时 ,发“0”时
为高斯型随机变量
发送“0”码时x ，( t 1 ) 的概率密度p0(x) 21nexp x2/2n 2
[课件]第六章数字调制系统(1)数字调制原理PPT
![[课件]第六章数字调制系统(1)数字调制原理PPT](https://img.taocdn.com/s3/m/26891d23b52acfc789ebc977.png)
12
《通信原理》九江学院
OOK信号功率谱图形
Ps(f)
-2fs
-fs
0 PE(f)
fs
2fs
f
-fC-fs -fC
-fC+fs
0
fC-fs
fC
fc+fs
f
特点：理论上谱宽→∞，但有效带宽 B≈2RB ≈2fs
13
《通信原理》九江学院
2、2FSK
14
《通信原理》九江学院
(1)2FSK信号表达式
S 2 FSK (t ) = s(t ) cos(1t n ) s(t ) cos( 2t n )
S(t)为单极性波形
S ( t ) [ a g ( t nT ) ] cos t [ a g ( t nT ) ] co t 2 F SK n s 1 n s 2
n n
a
1
n
2 f 2 , a n 为 a n 的反码 0， P 0， 1 P ， an 1， 1 P 1， P
2 2
故上式可简化为
2 2 P f f P ( 1 P ) G ( f ) f ( 1 P ) G ( 0 ) ( f ) s s s
将其代入
1 P ( f ) P ( f f ) P ( f f ) 2A SK s c s c 4
11
《通信原理》九江学院
n
s(t)为单极性不归零波形
s ( t ) cos t cos t c c
s ( t) cos t cos t c c
0
OOK(通断键控)
第六章 正弦载波数字调制系统
2001 Copyright
SCUT DT&P Labs
6.2.3 2PSK 及 2DPSK
？问题：如何克服“倒”现象？
要使相位的本身与信息符号无关。怎么做？ 第五章中介绍了差分码，它用电位的改变来表示“1”和 “0”，因此它代表的信息符号与码元本身的电位无关。 用相位的改变来表示“1”和“0” ，这样的话，相位的本 身与信息符号无关。 原理：不是利用载波相位的绝对数值传送数字信息，而 是利用前后码元的相对相位变化传送数字信息。例如：
第六章 正弦载波数字调制系统
主讲教师：任峻
6.1 引言
正弦载波调制：用基带信号对正弦载波波形 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。
模拟调制：待传输的原始信号s(t)是连续信号。 数字调制：待传输的原始信号s(t)是离散信号。
调制方法：调幅、调频、调相
模拟调制信号： 调幅(DSB、SSB、AM)，调频(FM)，调相(PM)
eOOK(t) = an Acosct
A为载波幅度，c 为载波频率，an为二进制数字。
an =
1，出现概率为P 0，出现概率为1-P
2001 Copyright
SCUT DT&P Labs
6.2.1 二进制幅度键控 2ASK (重点)
在一般情况下，调制信号是具有一定波形形状的二进制 序列（二元基带信号），即 n Ts为信号间隔，g(t)是持续时间为Ts单个矩形的波形。 二进制幅度键控信号的一般时域表达式为： n
6.1 引言
移相键控(PSK)
2001 Copyright
SCUT DT&P Labs
SCUT DT&P Labs
6.2.3 2PSK 及 2DPSK
？问题：如何克服“倒”现象？
要使相位的本身与信息符号无关。怎么做？ 第五章中介绍了差分码，它用电位的改变来表示“1”和 “0”，因此它代表的信息符号与码元本身的电位无关。 用相位的改变来表示“1”和“0” ，这样的话，相位的本 身与信息符号无关。 原理：不是利用载波相位的绝对数值传送数字信息，而 是利用前后码元的相对相位变化传送数字信息。例如：
第六章 正弦载波数字调制系统
主讲教师：任峻
6.1 引言
正弦载波调制：用基带信号对正弦载波波形 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。
模拟调制：待传输的原始信号s(t)是连续信号。 数字调制：待传输的原始信号s(t)是离散信号。
调制方法：调幅、调频、调相
模拟调制信号： 调幅(DSB、SSB、AM)，调频(FM)，调相(PM)
eOOK(t) = an Acosct
A为载波幅度，c 为载波频率，an为二进制数字。
an =
1，出现概率为P 0，出现概率为1-P
2001 Copyright
SCUT DT&P Labs
6.2.1 二进制幅度键控 2ASK (重点)
在一般情况下，调制信号是具有一定波形形状的二进制 序列（二元基带信号），即 n Ts为信号间隔，g(t)是持续时间为Ts单个矩形的波形。 二进制幅度键控信号的一般时域表达式为： n
6.1 引言
移相键控(PSK)
2001 Copyright
SCUT DT&P Labs
第六章数字调制系统(2)抗噪声性能
设对第k个符号的抽样时刻为kTs，则x(t)在kTs时刻的抽样值
是一个高斯随机变量。因此，发送“1”时，x的一维概率密度函 数为
a + nc (kTs ) x = x (kTs ) = nc (kTs )
发送“1”时 发送“0”时
( x − a)2 f1 ( x ) = exp− 2 2σ n 2π σ n 1
12
《通信原理》九江学院 通信原理》
1．包络检波
由2FSK的解调，进入抽样判决的是两路包络： 2FSK的解调 进入抽样判决的是两路包络 的解调， 两路包络：
发1时，ω 2通道只有噪声
ω1通道的包络：V1 (t ) = [a + nc (t )]2 + ns 2 (t ) ω 2通道的包络：V2 (t ) = nc 2 (t ) + ns 2 (t )
1 b Pe 2 = ∫ f 0 ( x)dx = [1 − erf ( )] 2 b 2 2σ Pe = P (1) Pe1 + P (0) Pe 2 在等概，并且化为归一化值后
∞
4
1 1 −r / 4 Pe = erfc( r / 2)当r >> 1 = e 2 πr
《通信原理》九江学院 通信原理》
2
《通信原理》九江学院 通信原理》
– 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 – 分析模型
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
sT (t) ni (t)
yi (t)
y(t)
2cos ct ω
x(t)
P e
定时 脉冲
现代通信原理与技术第06章正弦载波数字调制系统
3
6.1 引言
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，在接收端只需对载波信号的离散调制参量进行 检测就可以实现信号的解调。
根据已调信号的频谱结构特点，数字调制也可分为线 性调制和非线性调制；在线性调制中，已调信号的频谱 结构与基带信号的频谱结构相同，只不过频率位置发生 了搬移；在非线性调制中，已调信号的频谱结构与基带 信号的频谱结构不同，不仅频率位置发生了搬移，而且 产生了新的频率分量。
51
▪ 设TS=KTc 则判决规则为：
d(kTs)010
▪ 若Ts(K0.5)Tc 则判决规则为：
d(kTs)010
52
例：
53
6．3 二进制数字调制系统的抗噪声性能
▪ 通信系统的抗噪性能是指系统克服加性噪声影响 的能力。在数字通信系统中，衡量系统抗噪性能的 重要指标是误码率，因此，分析二进制数字调制系 统的抗噪性能，也就是分析在信道等效加性高斯白 噪声的干扰下系统的误码性能，得出误码率与信噪 比之间的数学关系。
2PSK信号各点波形如下：
39
2PSK的缺陷：
▪ 载波提取电路中的二分频器有“1”和“0” 两个不同的初始状态，故其输出信号有0、 π两个不同相位。用其它方法（如castos环 等）提取相干载波时也会出现上述现象， 此为相干载波相位模糊现象。由于有两种 相干载波，使解调输出有两种可能，即m(t) 或。故工程上一般不用2PSK（除非在发端 插入导频），而用2DPSK。
36
2．频 谱
P e(o f)1 4[ps(ffc)ps(ffc)]
▪ Peo(f)中无离散谱fc； ps(f)为m(t)的频 谱；当p(1)=p(0)时ps(f)中无直流， 带宽： B=2fs；
37
6.1 引言
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，在接收端只需对载波信号的离散调制参量进行 检测就可以实现信号的解调。
根据已调信号的频谱结构特点，数字调制也可分为线 性调制和非线性调制；在线性调制中，已调信号的频谱 结构与基带信号的频谱结构相同，只不过频率位置发生 了搬移；在非线性调制中，已调信号的频谱结构与基带 信号的频谱结构不同，不仅频率位置发生了搬移，而且 产生了新的频率分量。
51
▪ 设TS=KTc 则判决规则为：
d(kTs)010
▪ 若Ts(K0.5)Tc 则判决规则为：
d(kTs)010
52
例：
53
6．3 二进制数字调制系统的抗噪声性能
▪ 通信系统的抗噪性能是指系统克服加性噪声影响 的能力。在数字通信系统中，衡量系统抗噪性能的 重要指标是误码率，因此，分析二进制数字调制系 统的抗噪性能，也就是分析在信道等效加性高斯白 噪声的干扰下系统的误码性能，得出误码率与信噪 比之间的数学关系。
2PSK信号各点波形如下：
39
2PSK的缺陷：
▪ 载波提取电路中的二分频器有“1”和“0” 两个不同的初始状态，故其输出信号有0、 π两个不同相位。用其它方法（如castos环 等）提取相干载波时也会出现上述现象， 此为相干载波相位模糊现象。由于有两种 相干载波，使解调输出有两种可能，即m(t) 或。故工程上一般不用2PSK（除非在发端 插入导频），而用2DPSK。
36
2．频 谱
P e(o f)1 4[ps(ffc)ps(ffc)]
▪ Peo(f)中无离散谱fc； ps(f)为m(t)的频 谱；当p(1)=p(0)时ps(f)中无直流， 带宽： B=2fs；
37
通信原理第6章数字调制系统精品PPT课件
移频键控是数字信号改变载波的频率。 载波频率随0和1有两种取值，分别为f1和f2。
1. 2FSK的时域表达式：
s 2F (t) S Ka n g t ns T co 1 t s a n g t ns T co 2 ts
n
n
0 , 概 率 为 P a n 1 , 概 率 为 1 P
第六章 数字信号的调制传输
2007年12月
1
引言
1.数字信号的分类和传输方式
数字信号
数字调制信号
数字基带信号
传输方式
数字信号的基带传输
数字信号的调制传输
以哪种传输方式为主？
由信道类型确定
低通型信道--数字信号的基带传输
2007年12月
带通型信道--数字信号的调制传输
2
2．数字调制
数字调制目的与本质
载波：连续的正（余）弦信号 调制信号：数字基带信号
数字调制完成基带信号功率谱的搬移
数字调制的过程
模拟调制的过程，载波参数连续变化 数字调制的过程，载波参数离散变化
调制，modulation 键控，shift keying
2007年12月
3
3．模拟调制和数字调制方式对照
模拟调制 幅度调制(AM) 频率调制(FM) 相位调制(PM)
ang(tnsT )cocst
可见，2ASK为双边带调幅信号。n
2007年12月
6
2. 功率谱密度
设调制信号功率谱为 PB(，)则2ASK信号功率谱为：
P AS ()K 1 4P B (c)P B (c)
图 OOK信号的功率谱
(a)基带信号功率谱； (b) 已调信号功率谱
2007年12月
7
分析
1. 2FSK的时域表达式：
s 2F (t) S Ka n g t ns T co 1 t s a n g t ns T co 2 ts
n
n
0 , 概 率 为 P a n 1 , 概 率 为 1 P
第六章 数字信号的调制传输
2007年12月
1
引言
1.数字信号的分类和传输方式
数字信号
数字调制信号
数字基带信号
传输方式
数字信号的基带传输
数字信号的调制传输
以哪种传输方式为主？
由信道类型确定
低通型信道--数字信号的基带传输
2007年12月
带通型信道--数字信号的调制传输
2
2．数字调制
数字调制目的与本质
载波：连续的正（余）弦信号 调制信号：数字基带信号
数字调制完成基带信号功率谱的搬移
数字调制的过程
模拟调制的过程，载波参数连续变化 数字调制的过程，载波参数离散变化
调制，modulation 键控，shift keying
2007年12月
3
3．模拟调制和数字调制方式对照
模拟调制 幅度调制(AM) 频率调制(FM) 相位调制(PM)
ang(tnsT )cocst
可见，2ASK为双边带调幅信号。n
2007年12月
6
2. 功率谱密度
设调制信号功率谱为 PB(，)则2ASK信号功率谱为：
P AS ()K 1 4P B (c)P B (c)
图 OOK信号的功率谱
(a)基带信号功率谱； (b) 已调信号功率谱
2007年12月
7
分析
正弦波数字调制系统ch6_1
f
fc f s fc fc f s
0
fc fs
fc
fc fs
TS sin ( f f c )Ts 2 sin ( f - f c )Ts 2 PE ( f ) | | | | 16 ( f f c )Ts ( f - f c )Ts 1 [ ( f f c ) ( f - f c )] 16
6.1 引言
实际通信系统中，不少信道不能传送基带信
号，必须用基带信号对载波波形的某些参量 进行调制。 在原理上，受调载波波形可以是任意的，但 已调信号要适于信道传输。 数字调制有三种基本形式：调幅、调频和调 相。 数字调制都是利用载波信号的某些离散状态 来表征所传送的信息，接收端对载波信号离 散调制参量进行检测。
2 S c c
1
第六章 正弦波数字调制系统（sine wave digital modulation system ）
当 概 率 P＝ 时 ， 2
1
PS ( f ) 1 16
2
1 16
fS[| G ( f fc ) |2 | G ( f - fc ) |2 ]
2
fS | G (0) | [ ( f fc ) ( f - fc )]
PS ( f )
1
16 6.2-10 2 1 fS | G (0) |2 [ ( f fc ) ( f - fc )] 16
fS[| G ( f fc ) |2 | G ( f - fc ) |2 ]
| G ( f f c ) | T S |
sin ( f f c )T s
输入 带通 a 半波或全 b 低通
滤波器
第六章 数字调制系统
定义：2PSK是用已调信号相位相对未调载波相位的变化来表示 二进制数字基带信号。
信号表示及波形:
A c o s ( t 0 ) A c o s t" 0 " c c e ( t ) S ( t ) c o s 2 P S K c A c o s ( t ) A c o s t" 1 " c c A c o s ( t ) ; . c n n 0
BPF
c 2fs
e2Dpsk(t)
差分 编码
S(t)
2DPSK解调方式（同步检测、差分相干检测）
e2Dpsk(t)
×
cos c t
LPF fs
抽样 判决 位同步 恢复
差分 译码 S(t)
e2Dpsk(t)
BPF
×
延迟Ts
LPF fs
抽样 判决
S(t)
位同步 恢复
差分相干检测分析
c o s t c k
PE (f )
0
fc fS
f
c
fc fS
f
2 fS
6.2.2 二进制频率键控 2FSK 1.信号定义及表示
定义：用二进制数字基带信号控制正弦载波的频率，
使其一一对应变换。 “1” →ACOSω1t = e1(t) “0” →ACOSω2t = e2(t)
1 1 0 1 0 0 1 1 1 …
第六章 正弦载波数字调制系统
6.1 引言
6.2 二进制数字调制原理
6.3 二进制数字调制系统的抗噪声性能
6.4 二进制数字调制系统的性能比较
6.5 多进制数字调制系统
第六章 数字调制系统精选版演示课件.ppt
E
4s
c
s
c
S(t)是单极性的随机矩形脉冲序列
p( s
f
)
fs
p(1
p) G(
f
)2
f 2 (1 p)2 s
2
G(mf ) ( f s
mf ) s
m
根据矩形波形g（t）的频谱特点，对于
所有m≠0的整数有 G(mfs ) 0
p( s
f
)
fs
p(1
p) G(
第六章 数字调制系统
6.1 引言
6.2 二进制数字调制原理
6.3 二进制数字调制系统的抗噪声性能
6.4 多进制数字调制系统
yyty
1
6.1 引言
数字调制也称键控信号,有三种基本的调 制方式：ASK，FSK，PSK可看成是模 拟线性调制和角调制的特殊情况
载波 —— 正弦波 调制信号 —— 数字信号
yyty
e 0
(t )
ccoossctct
概率为P 概率为1 P
13
0相位发送0, π相位发送1. 发送端与接收端必须要有相同的相位参考.
若参考基准相位随机跳变,就会在接 收端发生错误的恢复,“倒π”现象。
2DPSK是利用前后相邻码元的相对 载波相位值去表示数字信息的一种方式。
相位偏移 ΔΦ
ΔΦ=π
数字信息“1”
ΔΦ=0
数字信息“0”
yyty
14
数字信息
绝对码 0 0 1 1 1 0 0 1
PSK
DPSK
0 相对码yyty 0 0 1 0 1 1 1 015
相对移相：绝对码→相对码→绝对移相
第6章 数字调制系统
B2 ASK
频带利用率为：
2 2 Bs 2 fs Ts
1 Ts fs 1 ( Baud / Hz ) 2 2 fs 2 Ts
通信原理
第6章 正弦载波数字调制系统
6.2.2 2FSK系统（二进制移频键控）
1. 波形与表达式 波形：
1 0 0 1
s(t) 2FSK
f1
f2 f2
3. 2FSK信号的解调
数字调频信号的解调方法很多，如: 相干检测法：一路2FSK视为两路2ASK信号的合成。 包络检波法：一路2FSK视为两路2ASK信号的合成。 鉴 频 法：模拟法：FM解调。 过零检测法：2FSK特有。
逆 y1 (t ) 2 ASK 解调 s(t ) 抽判 分路 s(t ) 过 2 FSK s(t ) y2 (t ) 程
s(t )
BPF2
x
LPF
y2 (t )
cos 2t
解调器
v2 定时 s (t ) / 2 脉冲
v1 v2，判为“1” v1 v2，判为“0”
问：BPF的带宽？ 各点波形？
通信原理
20
第6章 正弦载波数字调制系统
（3）过零检测法 原理
常识：单位时间内信号经过零点的次数多少，可以用
s (t ) v1
抽 样 判决器
f2
f2
f1
s(t )
y1(t) y2(t)
全波整流 LPF
BPF2
y2 (t )
半波或全 波整流
LPF
v2
解调器
s (t )
定时 脉冲
t
1 0 0 1
取样（对准 码元中点）
问：BPF1、BPF2的带宽？ 接收机入端还需加BPF2FSK？ 可否采用时域分路？
第6章-数字调制技术概论
解调设计：可划分为相干解调与非相干解调；一般情 况下相干解调比非相干解调有 3dB 的能量增益。解调 设计的基本目标只有一个，就是使信息符号接收的差 错概率最小。
8
数字调制解调的研究内容（3）
调制解调器的复杂性研究：即使一个非 常良好的调制方式和相应的解调方式 ， 如果其时间开销（即时延和速度）和空 间的开销（即设备量）是通信要求或者 技术水平难以达到的，那么这一调制解 调方式仍然不可取。
线路码型
可分为两大类，即归零（Return to Zero，RZ） 码和不归零（Non- Return to Zero，NRZ）码。 就二进制基带数据而言，又分为单极性 （Unipolar）和双极性（Bipolar）的。 RZ意 味着每比特周期脉冲要回到零值，这会使频谱 展宽，但便于同步定时。而NRZ码在每个比特 周期不回到零值，即信号在每个比特周期内保 持定值，NRZ码比RZ码频谱效率高，但是同步 能力差。
10
例：美国的蜂窝系统DAMPS和日本的蜂 窝系统PDC以及日本的无绳系统PHS （“小灵通”）均采用π/4DQPSK 调制， 属线性调制。
又例：GSM系统采用GMSK调制，属恒 包络调制。
π/4DQPSK 即 π/4差分正交相位键控 GMSK 即 高斯最小频移键控
11
无线移动通信对调制技术的要求
15
带宽效率（1）
带宽效率：设已调信号占据的带宽为BHz（常对应为频 谱主瓣宽度），所传输的基带信号的数据速率为Rbit/s， 则该调制方式的带宽效率为：
B
R B
(bit
/
s
/
Hz)
带宽效率有一个基本的上限，香农的信道编码理论指出， 在一个任意小的差错概率下，最大的带宽效率受限于信
8
数字调制解调的研究内容（3）
调制解调器的复杂性研究：即使一个非 常良好的调制方式和相应的解调方式 ， 如果其时间开销（即时延和速度）和空 间的开销（即设备量）是通信要求或者 技术水平难以达到的，那么这一调制解 调方式仍然不可取。
线路码型
可分为两大类，即归零（Return to Zero，RZ） 码和不归零（Non- Return to Zero，NRZ）码。 就二进制基带数据而言，又分为单极性 （Unipolar）和双极性（Bipolar）的。 RZ意 味着每比特周期脉冲要回到零值，这会使频谱 展宽，但便于同步定时。而NRZ码在每个比特 周期不回到零值，即信号在每个比特周期内保 持定值，NRZ码比RZ码频谱效率高，但是同步 能力差。
10
例：美国的蜂窝系统DAMPS和日本的蜂 窝系统PDC以及日本的无绳系统PHS （“小灵通”）均采用π/4DQPSK 调制， 属线性调制。
又例：GSM系统采用GMSK调制，属恒 包络调制。
π/4DQPSK 即 π/4差分正交相位键控 GMSK 即 高斯最小频移键控
11
无线移动通信对调制技术的要求
15
带宽效率（1）
带宽效率：设已调信号占据的带宽为BHz（常对应为频 谱主瓣宽度），所传输的基带信号的数据速率为Rbit/s， 则该调制方式的带宽效率为：
B
R B
(bit
/
s
/
Hz)
带宽效率有一个基本的上限，香农的信道编码理论指出， 在一个任意小的差错概率下，最大的带宽效率受限于信
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将 代入
h0 * h * / n r / 2
h a 1 1 1 1 1 erf h Pe Pe1 Pe 0 1 erf 2 2 2 2 4 4 n n
可得到最后结果：
2、调制方法 :
–开关电路：包络是矩形的
cos0t
A(t)
相乘器
s(t)
s(t)
cos0t
A(t)
11
2ASK波形
12
6.2 二进制振幅键控(2ASK)
3、 解调方法： –包络检波法（非相干解调） － 不利用载波相 位信息 ：
s(t)
带通 滤波
全波 整流
低通 滤波
抽样 判决
定时脉冲
A(t)
包络检波器
9
6.2 二进制振幅键控(2ASK)
一、基本原理
1、表示式：
s(t ) A(t ) cos(0t ) 0t T
式中，0＝2f0为载波的角频率；
A A(t ) 0 当发送“ ”时, 1 当发送“0”时。
10
6.2
二进制振幅键控(2ASK)
–相乘电路：包络可以是非矩形的
∵n(t)是一个窄带高斯过程 ，故有（p46） n(t ) nc (t ) cos 0t ns (t ) sin 0t
22
6.2 二进制振幅键控(2ASK)－误码率
将上两式代入y(t)式，得到：
A cos0 t 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 发送“ ”时 1 发送“0”时
13
2ASK的非相干解调
e2 ASK (t )
包络检波 低通滤波 抽样判决
t
14
6.2 二进制振幅键控(2ASK)
– 相干解调法－利用载波相位信息：
s(t)
带通 滤波
相乘 电路
低通 滤波
抽样 判决
A(t)
相干载 波
定时脉冲
cos0t
15
2ASK的相干解调
e2 ASK (t )
×
cosct
低通滤波
当h值等于最佳门限值h*时，
p1 ( x*) p0 ( x*)
解得： h* x* A / 2 故归一化最佳门限值：
h0 * h * / n r/2
p0(x) Pe1
h*
Pe0
p1(x)
其中，r为信噪比，
r A2 / 2 2
h
A
27
6.2 二进制振幅键控(2ASK)－误码率
5
6.1 概述
一、正弦形载波表达式：
s(t ) A cos( 0t )
或 s(t ) A cos(2f 0t )
式中，A － 振幅 (V)；
f0 － 频率 (Hz)； 0 = 2 f0 －角频率 (rad/s)； 为初始相位 (rad)。
6
6.1 概述
二、3种基本的调制制度：
抽样判决
t
t
t
16
6.2 二进制振幅键控(2ASK)
二、功率谱密度
设2ASK随机信号序列的一般表示式为 ：
s(t ) A(t ) cos 0 t an g (t nT ) cos 0 t n
式中，an － 二进制单极性随机振幅； g(t) － 码元波形； T － 码元持续时间。 则可以计算出： P ( f ) 1 P ( f f ) P ( f f ) s A 0 A 0
2
1 ( f f 0 ) ( f f 0 ) 16
20
• PA(f)和Ps(f)的曲线
零频离散谱
PA(f)
连续谱
f / fc
线性调制
(a) 功率谱密度PA(f)的曲线
载波分量 双边带连续谱
(b) 功率谱密度Ps(f)的曲线
B2 ASK 2Bg 2/ T
Pe 1 erfc 2
r /2
当信噪比r>>1时（P44,2.7-13b），
Pe 1
r
e r / 4
28
6.2 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
当发送“0‖时，x(t)的概率密度等于：
p 0 ( x) 1 2 n
2 exp x 2 / 2 n
p0(x)
h*
Pe0
Pe1 h A
p1(x)
25
6.2 二进制振幅键控(2ASK)－误码率
令h为判决门限， 则,将发送的“1”错判为“0”的概率等于：
Pe1
h
h A 1 p1 ( x)dx 1 1 erf 2 2 2 n
2、难点：
数字键控系统的性能分析； 相移键控原理的理解、分析和掌握。
4
主要内容
6.1 概述 6.2 二进制振幅键控（2ASK） 6.3 二进制频移键控（2FSK） 6.4 二进制相移键控（2PSK） 6.5 二进制差分相移键控（2DPSK） 6.6 二进制数字键控传输系统性能比较 6.7 多进制数字键控 小结 思考题、习题
包络检波法
P e
1 r / 4 e 2
0.4 0.3 0.2 0.1
0 5 10 15 20 25
r
（1）相干检测比非相干检测容易设置最佳判决门限 电平； （2）大信噪比时，相干检测的误码率总低于包络检 波法； （3）相干检测要插入相干载波，故设备复杂。
31
6.2 二进制振幅键控(2ASK)－误码率
4
式中， Ps(f) － s(t)的功率谱密度； PA(f) － A(t)的功率谱密度。 ∴若求出了PA(f) ，代入上式就可以求出Ps(f) 。
17
18
6.2 二进制振幅键控(2ASK)－功率谱密度
• 求PA(f)：由式(5.5-29)p101：
PA ( f ) f c P(1 P) G1 ( f ) G2 ( f )
A nc (t ) x(t ) nc (t ) 当发送“ ”时 1 当发送“0”时
式中，nc(t) － 高斯过程。
24
6.2 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) 1 2 n
2 exp ( x A) 2 / 2 n
1、振幅键控ASK
“1”
“0”
“1”
2、频移键控FSK
T
“1” “0” “1”
3、相移键控PSK
T T T
7
6.1 概述
三、矢量表示法和矢量图
e jt cost j sin t
返回
8
移动通信中的调制技术
标准 服务类型 调制技术 信道带宽
GSM DCS-1800 IS-54 IS-95 PDC CT2 DECT PHS PACS
【例6.1】设有一个2ASK信号传输系统，其中码元速率RB = 4.8 106 Baud，接收信号的振幅A = 1 mV，高斯噪声的单边 功率谱密度n0 =2 10-15 W / Hz。试求：1）用包络检波法 时的最佳误码率；2）用相干解调法时的最佳误码率。 解：基带矩形脉冲的带宽为1/T Hz。2ASK信号的带宽应该是 它的两倍，即2/T Hz。故接收端带通滤波器的最佳带宽应为: B 2/T = 2RB =9.6 106 Hz 故带通滤波器输出噪声平均功率等于:
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
30
6.2 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
或
[ A nc (t )]cos0 t ns (t ) sin 0 t y (t ) nc (t ) cos0 t ns (t ) sin 0 t
上式为滤波后的接收电压，下面用它来计算误码率。
23
6.2 二进制振幅键控(2ASK)－误码率
1、相干解调法的误码率： 抽样判决处的电压x(t)为
2 m
f c PG1 (m fc ) (1 P)G2 (m fc ) ( f m fc )
2
式中，fc ＝ 1/T G1(f) － 基带信号码元 g1(t) 的频谱 G2(f) － 基带信号码元 g2(t) 的频谱 设：单极性二进制码；g(t)是宽度为T高度为1的门函数； 0、1等概率出现，即P=1/2 则，（P101）
2
式中(p45,2.7-17)，
erf ( x)
2
x
0
e u du
将“0‖错判为“1‖的概率等于：
Pe 0
h
1 p 0 ( x ) dx 1 erf 2
h
2 2 n
p0(x) Pe1
h* Pe0
p1(x)
2
目标要求
二、基本要求
1、掌握2DPSK信号的调制与解调基本原理， 2DPSK信号的功率谱密度及误码率分析； 2、熟悉二进制数字键控传输系统性能比较； 3、掌握多进制数字键控的调制与解调基本原理， 以及误码率分析。
h0 * h * / n r / 2
h a 1 1 1 1 1 erf h Pe Pe1 Pe 0 1 erf 2 2 2 2 4 4 n n
可得到最后结果：
2、调制方法 :
–开关电路：包络是矩形的
cos0t
A(t)
相乘器
s(t)
s(t)
cos0t
A(t)
11
2ASK波形
12
6.2 二进制振幅键控(2ASK)
3、 解调方法： –包络检波法（非相干解调） － 不利用载波相 位信息 ：
s(t)
带通 滤波
全波 整流
低通 滤波
抽样 判决
定时脉冲
A(t)
包络检波器
9
6.2 二进制振幅键控(2ASK)
一、基本原理
1、表示式：
s(t ) A(t ) cos(0t ) 0t T
式中，0＝2f0为载波的角频率；
A A(t ) 0 当发送“ ”时, 1 当发送“0”时。
10
6.2
二进制振幅键控(2ASK)
–相乘电路：包络可以是非矩形的
∵n(t)是一个窄带高斯过程 ，故有（p46） n(t ) nc (t ) cos 0t ns (t ) sin 0t
22
6.2 二进制振幅键控(2ASK)－误码率
将上两式代入y(t)式，得到：
A cos0 t 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 发送“ ”时 1 发送“0”时
13
2ASK的非相干解调
e2 ASK (t )
包络检波 低通滤波 抽样判决
t
14
6.2 二进制振幅键控(2ASK)
– 相干解调法－利用载波相位信息：
s(t)
带通 滤波
相乘 电路
低通 滤波
抽样 判决
A(t)
相干载 波
定时脉冲
cos0t
15
2ASK的相干解调
e2 ASK (t )
×
cosct
低通滤波
当h值等于最佳门限值h*时，
p1 ( x*) p0 ( x*)
解得： h* x* A / 2 故归一化最佳门限值：
h0 * h * / n r/2
p0(x) Pe1
h*
Pe0
p1(x)
其中，r为信噪比，
r A2 / 2 2
h
A
27
6.2 二进制振幅键控(2ASK)－误码率
5
6.1 概述
一、正弦形载波表达式：
s(t ) A cos( 0t )
或 s(t ) A cos(2f 0t )
式中，A － 振幅 (V)；
f0 － 频率 (Hz)； 0 = 2 f0 －角频率 (rad/s)； 为初始相位 (rad)。
6
6.1 概述
二、3种基本的调制制度：
抽样判决
t
t
t
16
6.2 二进制振幅键控(2ASK)
二、功率谱密度
设2ASK随机信号序列的一般表示式为 ：
s(t ) A(t ) cos 0 t an g (t nT ) cos 0 t n
式中，an － 二进制单极性随机振幅； g(t) － 码元波形； T － 码元持续时间。 则可以计算出： P ( f ) 1 P ( f f ) P ( f f ) s A 0 A 0
2
1 ( f f 0 ) ( f f 0 ) 16
20
• PA(f)和Ps(f)的曲线
零频离散谱
PA(f)
连续谱
f / fc
线性调制
(a) 功率谱密度PA(f)的曲线
载波分量 双边带连续谱
(b) 功率谱密度Ps(f)的曲线
B2 ASK 2Bg 2/ T
Pe 1 erfc 2
r /2
当信噪比r>>1时（P44,2.7-13b），
Pe 1
r
e r / 4
28
6.2 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
当发送“0‖时，x(t)的概率密度等于：
p 0 ( x) 1 2 n
2 exp x 2 / 2 n
p0(x)
h*
Pe0
Pe1 h A
p1(x)
25
6.2 二进制振幅键控(2ASK)－误码率
令h为判决门限， 则,将发送的“1”错判为“0”的概率等于：
Pe1
h
h A 1 p1 ( x)dx 1 1 erf 2 2 2 n
2、难点：
数字键控系统的性能分析； 相移键控原理的理解、分析和掌握。
4
主要内容
6.1 概述 6.2 二进制振幅键控（2ASK） 6.3 二进制频移键控（2FSK） 6.4 二进制相移键控（2PSK） 6.5 二进制差分相移键控（2DPSK） 6.6 二进制数字键控传输系统性能比较 6.7 多进制数字键控 小结 思考题、习题
包络检波法
P e
1 r / 4 e 2
0.4 0.3 0.2 0.1
0 5 10 15 20 25
r
（1）相干检测比非相干检测容易设置最佳判决门限 电平； （2）大信噪比时，相干检测的误码率总低于包络检 波法； （3）相干检测要插入相干载波，故设备复杂。
31
6.2 二进制振幅键控(2ASK)－误码率
4
式中， Ps(f) － s(t)的功率谱密度； PA(f) － A(t)的功率谱密度。 ∴若求出了PA(f) ，代入上式就可以求出Ps(f) 。
17
18
6.2 二进制振幅键控(2ASK)－功率谱密度
• 求PA(f)：由式(5.5-29)p101：
PA ( f ) f c P(1 P) G1 ( f ) G2 ( f )
A nc (t ) x(t ) nc (t ) 当发送“ ”时 1 当发送“0”时
式中，nc(t) － 高斯过程。
24
6.2 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) 1 2 n
2 exp ( x A) 2 / 2 n
1、振幅键控ASK
“1”
“0”
“1”
2、频移键控FSK
T
“1” “0” “1”
3、相移键控PSK
T T T
7
6.1 概述
三、矢量表示法和矢量图
e jt cost j sin t
返回
8
移动通信中的调制技术
标准 服务类型 调制技术 信道带宽
GSM DCS-1800 IS-54 IS-95 PDC CT2 DECT PHS PACS
【例6.1】设有一个2ASK信号传输系统，其中码元速率RB = 4.8 106 Baud，接收信号的振幅A = 1 mV，高斯噪声的单边 功率谱密度n0 =2 10-15 W / Hz。试求：1）用包络检波法 时的最佳误码率；2）用相干解调法时的最佳误码率。 解：基带矩形脉冲的带宽为1/T Hz。2ASK信号的带宽应该是 它的两倍，即2/T Hz。故接收端带通滤波器的最佳带宽应为: B 2/T = 2RB =9.6 106 Hz 故带通滤波器输出噪声平均功率等于:
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
30
6.2 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
或
[ A nc (t )]cos0 t ns (t ) sin 0 t y (t ) nc (t ) cos0 t ns (t ) sin 0 t
上式为滤波后的接收电压，下面用它来计算误码率。
23
6.2 二进制振幅键控(2ASK)－误码率
1、相干解调法的误码率： 抽样判决处的电压x(t)为
2 m
f c PG1 (m fc ) (1 P)G2 (m fc ) ( f m fc )
2
式中，fc ＝ 1/T G1(f) － 基带信号码元 g1(t) 的频谱 G2(f) － 基带信号码元 g2(t) 的频谱 设：单极性二进制码；g(t)是宽度为T高度为1的门函数； 0、1等概率出现，即P=1/2 则，（P101）
2
式中(p45,2.7-17)，
erf ( x)
2
x
0
e u du
将“0‖错判为“1‖的概率等于：
Pe 0
h
1 p 0 ( x ) dx 1 erf 2
h
2 2 n
p0(x) Pe1
h* Pe0
p1(x)
2
目标要求
二、基本要求
1、掌握2DPSK信号的调制与解调基本原理， 2DPSK信号的功率谱密度及误码率分析； 2、熟悉二进制数字键控传输系统性能比较； 3、掌握多进制数字键控的调制与解调基本原理， 以及误码率分析。