第7章数字调制与解调

◆ 令M=2
106 11 2 erfc 223 1v 1 2erfc v
v S 10.24 N
◆ 令M=4
- 接收机输入噪声功率：
N=(10-10×2×2000) W=4×10-7 W
- 接收机输入信号功率：
106
3 4
erfc
3v 15
v S 48.05
N
S 10.244107 40.56107W
矩形脉冲或其他波形。 n
0，概率P为 an 1，概率1为 P
，码元宽度为 。T s
—— 单极性矩形脉冲序列
正弦型载波信号 cos(ct)
2ASK已调信号：
e(t)s(t)•coct) s ( na ng (t ns)T •coct) s(
频域描述
基带信号为确知信号，s(t)S()，功率谱密度为Ps () 或 Ps ( f ) 。
第 七 章
与 解 调
数 字 调 制
Chapter 7 Digital
Modulation and
Demodulation
7.1 引言
7.2 移幅键 控(ASK)
7.3
7.4 频率键
控(PSK)
控(FSK)
7.5 数字调制
系统的性能比较
7.6 键控信号
的复包络分析法
7.7 宽带通信中
的调制技术简介
7.1 引言
等价于
相干解调法的系统误码率
Pe 1M 1erfcM231v1/2
例7.1
已知码元传输速率RB=103 baud，接收
机输入噪声的双边功率谱密度
n0/2=10-10 W/Hz，当误码率Pe=10-6； 试分别计算出M = 2、4的多进制移幅
键控系统所要求的输入信号功率。
误码率公式：
Pe 1M 1erfc M231v
解调电路
非相干解调 相干解调
7.2.2 2ASK系统的性能
系统性能的判定标准：
传输有效性 —— 频带利用率
re bi/t(sH)z
B
rd bau/dHz
B
传输可靠性 —— 误码率
系统误码率
P eP (1)P e1P (0)P e0
采用包络检波的2ASK系统——非相干解调
整流器输出：—— 包络r(t) 信道输出信号幅度
N=(10-10×2×2000) W =4×10-7 W
S 48.054107
192.2107W
7.3 移相键控(PSK)
简介
移相键控利用载波的相位变化来传 递数字信息的。根据用来比较载波相位 变化的相位基准不同，移相键控中可分 为“绝对移相”和“相对移相”两种方 式。
相位键控PSK：利用载波的“相位变化”来携带数字信息。 根据用来比较载波相位变化的基准不同，可分为：
b02
Pe P(1)[1Q( 2v,b0)]P(0)e 2
1
b02
[1Q( 2
2v,b0)e 2 ]
采用同步检波的2ASK系统——相干解调
低通滤波器输出：
f
(r)
f1(r)
f0(r)
)2
e
22
，发“ 1”时
r2
e22，发“ 0”时
1）当信噪比v固定时，最小系统误
码率对应最佳归一化门限值
由于正弦载波信号具有幅度、相位和频率三个基本参量，基带 信号可对其一进行调制（如移幅键控ASK、移相键控PSK和频率 键控FSK），也可对多个的组合进行调制（如正交幅度调制QAM， 无载波振幅、相位调制CAP，正交频分复用OFDM等等）。
7.2 移幅键控(ASK)
简介
移幅键控利用载波的幅度变化携带 数字信息，该种方法易于实现，是各种 数字调制的基础。
归一化包络值
t r
归一化幅度值
a
带通滤波器输出信噪比
a2 v 2
2
12•a2
2
2
P e11Q ( a, b)1Q ( 2v,b0)
归一化门限值
b0
b
1）当信噪比v固定时，最小系统误
码率对应最佳归一化门限值
b0
，面
积和最小。
◆ 高信噪比时，最佳门限为a/2。
◆
系统误码率为：
Pe
1
e
v 4
2
2）当归一化门限值b0固定时， 系统误码率Pe随信噪比v变化。
简介
具有丰富低频成分的数字基带信号 不能直接通过带通信道传输，而必须将 数字基带信号的频谱变为适合信道传输 的频谱后，才能送入带通信道传输。这 一频谱搬移过程称为数字调制。
大多数的实际信道均具有“带通”传输特性，数字基带信号无 法通过，且需要FDM（频分复用）技术提高信道的有效性，避免 “同频干扰”，故长距离通信采用频带传输，而非基带传输。
4
2 4
2
Pe 12erf(c2v)
1
v
e4
v
v
a2 2
2
1 2
•
a
2
7.2.3 多进制振幅调制
可看成时间上互不相容的M 个不同
振幅值的通断键控信号的叠加。
e M t b n g t n T sc o sc t n
0
1
bn
2
.M 1
概率为 P1 概率为 P2 概率为 P3
概率为 PM
p(r) f1(r)r2I0 ar2expr2 2 a 22， 发 “ 1” 时 ， 莱 斯 分 布 f0(r)r2exp[2r22]， 发 “ 0” 时 ， 瑞 丽 分 布
噪声功率
b
P eP(1)P e1P(0)P e0P(1)0f1(r)d rP(0)b f0(r)dr
等概 1 2[0b率 f1(r)d rbf0(r)d]r 求两块面积 和最小？
7.2.1 二进制移幅键控（2ASK）
◆ 数字基带信号为二进制。 如：传送数字基带信号“1”时，发送载波； 传送数字基带信号“0”时，送0电平。
◆ 开关通断特性，亦称“通断键控”（OOK：On Off Keying）
时域描述
数字基带信号 s(t) ang(tnsT) ：为二进制基带脉冲序列，
b0
，面
积和最小。
◆ 高信噪比时，最佳门限为
b
a
v
22
◆ 系统误码率为：
2）当归一化门限值b0固定时， 系统误码率Pe随信噪比v变化。
Pe P(1)Pe1 P(0)Pe0
1[1 erf (b a)] 1[1 erf ( b )]
4
2 4
2
1[1 erf (a b)] 1[1 erf ( b )]
◆ 已调信号：
E ()1 2[S(c)S(c)]
2ASK信号带宽为基带信号的两倍
2ASK功率谱
P E()1 4[P s(c)P s(c)]
P E(f)1 4[P s(ffc)P s(ffc)]
调制电路
◆ 模拟法：由2ASK的信号表达式e(t)s(t)•c而o 来sct。)(
键控法：由波形关系知：“0”时让开关断开；“1” 时让开关闭合，载波信号到达输出端。