数字信号的频带传输详解
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基带信号
0
1
0
0
1
1
1
0
0
调幅
2ASK信号的一般表达式：
e2ASK (t ) st cosc t
其中
s(t ) an g (t nTs )
n
Ts － 码元持续时间；
g(t) － 持续时间为Ts的基带脉冲波形，通常假设是高度为1，
宽度等于Ts的矩形脉冲；
an － 第N个符号的电平取值，若取
是利用包络检波器或波形整流器对幅度键控信号进行检 波以恢复基带信号的方法
2ASK信号解调方法
-- 非相干解调(包络检波法) -- 相干解调(同步检测法)
地 载 波 （ 称 为 相 干 载 波 ） 同 步 （ 同 频 同 相 ） 的 本
与 接 收 的 已 调 载 波 严 格
sm ( t ) cosct s( t ) cos2 ct s( t ) / 2 (cos2ct ) / 2
数字信号的频带传输
1
基带和频带传输模型
数字信号 码型生成器 数字信道 接收 滤波器 抽样判决器
噪声
数字基带传输模型
数字基带 信号 调 制 器 信道 接收 滤波器 解 调 器 抽 样 判 决 器
噪声
频带传输模型
2
基本概念
调制-- 把信号转换成适合在信道中传输的形式的一种过程。
调制信号---- 指来自信源的基带信号 用基带信号对载波波形的某些参数进行控制， 载波调制 -- 用调制信号去控制载波的参数的过程。 使载波的这些参量随基带信号的变化而变化，即 载波---- 未受调制的周期性振荡信号，它可以是正弦波， 所谓调制。 也可以是非正弦波。
5
数字调制基本方法
ASK、PSK、FSK
1 0 0 1
m (t )
数字基带 信号
sm (t )
调制器
s (t )
C (t )
正弦载波
2 PSK
t
2 FSK
t
2 ASK
t
主要内容
一、数字调幅ASK
2ASK 2FSK 2PSK
二、数字调频FSK 三、数字调相PSK
7
一、数字幅度调制
概念 —— 以基带数据信号控制一个载波的幅度，称
数字基带调制信号 以2ωc为载波频率 的高频信号
将此信号通过低通滤波器就可以滤除第二项，只输出第一项，从 而得到原调制信号。
二、数字调频
概念 —— 以基带数据信号控制载波的频率，称为数
字调频，又称频移键控，简写为FSK。 Frequency Shift Keying
二进制频移键控(2FSK)
基本原理
t
(c) s2 t cos 2t
1
t
2FSK实现方法（一）
相位连续的2FSK信号
压控振 荡器
21
2FSK实现方法（二）
22
相位连续性
23
三、数字调相
概念 —— 以基带数据信号控制载波的相位，称为数
字调相，又称相移键控，简写为PSK。
Phase Shift Keying
基本思想：
利用基带数字信号控制载波相位的变化来传输数字信息“1”和“0”
an 1, 0, 概率为 P 概率为1Hale Waihona Puke Baidu P
则相应的2ASK信号就是OOK信号。
10
2ASK实现方法
-- 模拟调制法（相乘器法） -- 键控法
二进制 不归零信号
e2 ASK (t )
乘法器
s (t )
cos ct
开关电路
cos ct
e2 ASK (t )
s (t )
2ASK实现原理
4
调制的基本特征和分类
sm (f ) m (f )
频谱之间呈线性搬移关系： AM、ASK 频谱之间没有线性对应关系： FM、PM、FSK
线性调制
sm (f )
非线性调制
m (t )
sm (t )
调制器
C (t )
m(t)改变载波信号C(t)的不同参数
幅度调制：AM、PAM、ASK 频率调制：FM、FSK 相位调制：PPM、PSK
故其表达式为：
Acosc t e2PSK (t ) - Acosc t
传输带宽： B2ASK=2B
单极性NRZ码功率谱 B2ASK
2ASK已调信号功率谱
13
双极性NRZ码功率谱
DSB-SC
抑制载频的2ASK已调信号功率谱
ASK信号波形形成
2ASK信号解调方法
-- 非相干解调(包络检波法) -- 相干解调(同步检测法)
2ASK信号解调方法
-- 非相干解调(包络检波法)
在2FSK中，载波的频率随二进制基带信号在f1和f2两个频率点 间变化。故其表达式为:
A cos(1t n ), e2FSK (t ) A cos( 2 t n ), 发送“ 1 ”时 发送“ 0”时
2FSK典型波形
1
(a )2FSK信号
0
1
0
t
（b) s1 t cos 1t
为数字调幅，又称幅移键控，简写为ASK。
Amplitude Shift Keying
一、数字幅度调制
二进制幅移键控(2ASK) OOK
基本思想：利用数字基带信号键控载波幅度的变化，即传
送“1”信号输出正弦载波信号Acos(ωct+φc)，传送“0”信号 无载波输出。
以概率 P 发送“ 1”时 Acos(c t c ), 2 ASK信号波形：eOOK (t ) 0， 以概率1 P 发送“0”时
e2ASK (t ) st cos c t
设： Ps (f ) － s(t)的功率谱密度
P2ASK (f ) － 2ASK信号的功率谱密度 则已调信号的功率谱可表示为：
1 P2ASK ( f ) Ps ( f f c ) Ps ( f f c ) 4
由上式可见，2ASK信号的功率谱是基带信号功率谱 Ps (f )的线性搬移（属线性调制）。
基带信号
0
1
0
0
1
1
1
0
0
调相
三、数字调相
概念 —— 以基带数据信号控制载波的相位，称为数
字调相，又称相移键控，简写为PSK。
Phase Shift Keying
1、二进制绝对相移键控 2PSK 2、二进制差分相移键控 2DPSK
利用两种相位来传输二元符号。
1、2PSK
在2PSK中，通常用初始相位 0 和π分别表示二进制”1”和”0”,
已调信号-- 载波受调制后称为已调信号。 解调-- 调制的逆过程，其作用是将已调信号中的调制信号 （检波） 恢复出来。
3
调制的基本特征和分类
模拟调制 连续变化的模拟量：
m (t )
离散的数字量： 二进制数字脉冲
调制器
sm (t )
脉冲波形 脉冲载波调制
C (t )
连续波形
数字调制
矩形周期脉冲 单频正弦波 连续载波调制
0
1
0
0
1
1
1
0
0
调幅
2ASK信号的一般表达式：
e2ASK (t ) st cosc t
其中
s(t ) an g (t nTs )
n
Ts － 码元持续时间；
g(t) － 持续时间为Ts的基带脉冲波形，通常假设是高度为1，
宽度等于Ts的矩形脉冲；
an － 第N个符号的电平取值，若取
是利用包络检波器或波形整流器对幅度键控信号进行检 波以恢复基带信号的方法
2ASK信号解调方法
-- 非相干解调(包络检波法) -- 相干解调(同步检测法)
地 载 波 （ 称 为 相 干 载 波 ） 同 步 （ 同 频 同 相 ） 的 本
与 接 收 的 已 调 载 波 严 格
sm ( t ) cosct s( t ) cos2 ct s( t ) / 2 (cos2ct ) / 2
数字信号的频带传输
1
基带和频带传输模型
数字信号 码型生成器 数字信道 接收 滤波器 抽样判决器
噪声
数字基带传输模型
数字基带 信号 调 制 器 信道 接收 滤波器 解 调 器 抽 样 判 决 器
噪声
频带传输模型
2
基本概念
调制-- 把信号转换成适合在信道中传输的形式的一种过程。
调制信号---- 指来自信源的基带信号 用基带信号对载波波形的某些参数进行控制， 载波调制 -- 用调制信号去控制载波的参数的过程。 使载波的这些参量随基带信号的变化而变化，即 载波---- 未受调制的周期性振荡信号，它可以是正弦波， 所谓调制。 也可以是非正弦波。
5
数字调制基本方法
ASK、PSK、FSK
1 0 0 1
m (t )
数字基带 信号
sm (t )
调制器
s (t )
C (t )
正弦载波
2 PSK
t
2 FSK
t
2 ASK
t
主要内容
一、数字调幅ASK
2ASK 2FSK 2PSK
二、数字调频FSK 三、数字调相PSK
7
一、数字幅度调制
概念 —— 以基带数据信号控制一个载波的幅度，称
数字基带调制信号 以2ωc为载波频率 的高频信号
将此信号通过低通滤波器就可以滤除第二项，只输出第一项，从 而得到原调制信号。
二、数字调频
概念 —— 以基带数据信号控制载波的频率，称为数
字调频，又称频移键控，简写为FSK。 Frequency Shift Keying
二进制频移键控(2FSK)
基本原理
t
(c) s2 t cos 2t
1
t
2FSK实现方法（一）
相位连续的2FSK信号
压控振 荡器
21
2FSK实现方法（二）
22
相位连续性
23
三、数字调相
概念 —— 以基带数据信号控制载波的相位，称为数
字调相，又称相移键控，简写为PSK。
Phase Shift Keying
基本思想：
利用基带数字信号控制载波相位的变化来传输数字信息“1”和“0”
an 1, 0, 概率为 P 概率为1Hale Waihona Puke Baidu P
则相应的2ASK信号就是OOK信号。
10
2ASK实现方法
-- 模拟调制法（相乘器法） -- 键控法
二进制 不归零信号
e2 ASK (t )
乘法器
s (t )
cos ct
开关电路
cos ct
e2 ASK (t )
s (t )
2ASK实现原理
4
调制的基本特征和分类
sm (f ) m (f )
频谱之间呈线性搬移关系： AM、ASK 频谱之间没有线性对应关系： FM、PM、FSK
线性调制
sm (f )
非线性调制
m (t )
sm (t )
调制器
C (t )
m(t)改变载波信号C(t)的不同参数
幅度调制：AM、PAM、ASK 频率调制：FM、FSK 相位调制：PPM、PSK
故其表达式为：
Acosc t e2PSK (t ) - Acosc t
传输带宽： B2ASK=2B
单极性NRZ码功率谱 B2ASK
2ASK已调信号功率谱
13
双极性NRZ码功率谱
DSB-SC
抑制载频的2ASK已调信号功率谱
ASK信号波形形成
2ASK信号解调方法
-- 非相干解调(包络检波法) -- 相干解调(同步检测法)
2ASK信号解调方法
-- 非相干解调(包络检波法)
在2FSK中，载波的频率随二进制基带信号在f1和f2两个频率点 间变化。故其表达式为:
A cos(1t n ), e2FSK (t ) A cos( 2 t n ), 发送“ 1 ”时 发送“ 0”时
2FSK典型波形
1
(a )2FSK信号
0
1
0
t
（b) s1 t cos 1t
为数字调幅，又称幅移键控，简写为ASK。
Amplitude Shift Keying
一、数字幅度调制
二进制幅移键控(2ASK) OOK
基本思想：利用数字基带信号键控载波幅度的变化，即传
送“1”信号输出正弦载波信号Acos(ωct+φc)，传送“0”信号 无载波输出。
以概率 P 发送“ 1”时 Acos(c t c ), 2 ASK信号波形：eOOK (t ) 0， 以概率1 P 发送“0”时
e2ASK (t ) st cos c t
设： Ps (f ) － s(t)的功率谱密度
P2ASK (f ) － 2ASK信号的功率谱密度 则已调信号的功率谱可表示为：
1 P2ASK ( f ) Ps ( f f c ) Ps ( f f c ) 4
由上式可见，2ASK信号的功率谱是基带信号功率谱 Ps (f )的线性搬移（属线性调制）。
基带信号
0
1
0
0
1
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1
0
0
调相
三、数字调相
概念 —— 以基带数据信号控制载波的相位，称为数
字调相，又称相移键控，简写为PSK。
Phase Shift Keying
1、二进制绝对相移键控 2PSK 2、二进制差分相移键控 2DPSK
利用两种相位来传输二元符号。
1、2PSK
在2PSK中，通常用初始相位 0 和π分别表示二进制”1”和”0”,
已调信号-- 载波受调制后称为已调信号。 解调-- 调制的逆过程，其作用是将已调信号中的调制信号 （检波） 恢复出来。
3
调制的基本特征和分类
模拟调制 连续变化的模拟量：
m (t )
离散的数字量： 二进制数字脉冲
调制器
sm (t )
脉冲波形 脉冲载波调制
C (t )
连续波形
数字调制
矩形周期脉冲 单频正弦波 连续载波调制