通信原理第六章 数字调制系统
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通信原理6.6恒包络调制
6 正弦载波数字调制：小结3
AWGN信道条件下，且频带利用率相同， 进制数大于四时，QAM比MPSK的抗噪声 性能优，功率利用率高；
MSK和GMSK等调制方式与普通的ASK、 FSK、PSK或DPSK和QAM调制方式相比， 已调信号对邻道的干扰小，有效提高了 频谱资源的使用效率。
6 正弦载波数字调制：小结4
1
m 11
f2 fc 4TS (N
) 4T
MSK的相位特点:
相位约束条件：
k
k1
(ak
ak
1
)
2
(k
1)
k 1
k 1 (k 1)
当ak ak1 当ak ak1
若 0 0 则 k 0 或 （mod 2 )
MSK信号的特点
振幅恒定 频偏固定h=0.5 相位变化π/2 码元周期是四分之一载波周期的整数倍 码元转换时刻相位连续
MSK（最小频移键控）
k (t)
ct
ak
2TS
t
k
1
1 d k (t) 2 dt
fc
ak 4Ts
fc 4TS 1
fc 4TS
调制指数：
h
1 2Ts
Ts
0.5
a1 a1
MSK（最小频移键控）
一般2FSK两个波形的相关系数:
sin2 ( f2 f1)Ts sin4fcTs
2 ( f 2 f1 )Ts
4f cTs
相关系数为0的条件是:
f
f2
f1
n 1 2TS
n的最小值是1，对应最小正交频移键控。
MSK（最小频移键控）
上式还表明，MSK信号在每一码元周期内必须包含四分之一 载波周期的整数倍。fc
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）。
现代数字调制技术
图8-18 OFDM解调原理框图
《通信原理课件》
《通信原理课件》
《通信原理课件》
《通信原理课件》
图8-19 用DFT实现OFDM的原理框图
《通信原理课件》
《通信原理课件》
图8-14 多载波传输系统原理框图
《通信原理课件》
在多载波调制方式中，子载波设置主要 有3种方案。图8-15（a）为传统的频分复 用方案，它将整个频带划分为N个互不重叠 的子信道。在接收端可以通过滤波器组进 行分离。图8-15（b）为偏置QAM方案， 它在3dB处载波频谱重叠，其复合谱是平 坦的。
进制信号将得到 MQAM 信号，其中 M L2 。
矢量端点的分布图称为星座图。通常可以用星座图来描述 QAM 信号 的信号空间分布状态。MQAM 目前研究较多，并被建议用于数字通信中的 是 十 六 进 制 的 正 交 幅 度 调 制 （ 16QAM ） 或 六 十 四 进 制 的 正 交 幅 度 调 制 （64QAM），下面重点讨论 16QAM。
现代数字调制技术
8.1 引言
在第6章中已经讨论了几种基本数字调制技术的调制和解调 原理。随着数字通信的迅速发展，各种数字调制方式也在 不断地改进和发展，现代通信系统中出现了很多性能良好 的数字调制技术。
本章我们主要介绍目前实际通信系统中常使用的几种现代 数字调制技术。首先介绍几种恒包络调制，包括偏移四相 相移键控（OQPSK）、 π/4四相相移键控（ π/4 -QPSK）、 最小频移键控（MSK）和高斯型最小频移键控（GMSK）； 然后介绍正交幅度调制（QAM），它是一种不恒定包络调 制。在介绍了这几种单载波调制后，再引入多载波调制， 着重介绍其中的正交频分复用（OFDM）。
但是由于方型星座QAM信号所需的平均发送功 率仅比最优的QAM星座结构的信号平均功率稍大， 而方型星座的MQAM信号的产生及解调比较容易 实现，所以方型星座的MQAM信号在实际通信中 得到了广泛的应用。当M=4, 16, 32, 64时 MQAM信号的星座图如图8-11所示。
《通信原理课件》
《通信原理课件》
《通信原理课件》
《通信原理课件》
图8-19 用DFT实现OFDM的原理框图
《通信原理课件》
《通信原理课件》
图8-14 多载波传输系统原理框图
《通信原理课件》
在多载波调制方式中，子载波设置主要 有3种方案。图8-15（a）为传统的频分复 用方案，它将整个频带划分为N个互不重叠 的子信道。在接收端可以通过滤波器组进 行分离。图8-15（b）为偏置QAM方案， 它在3dB处载波频谱重叠，其复合谱是平 坦的。
进制信号将得到 MQAM 信号，其中 M L2 。
矢量端点的分布图称为星座图。通常可以用星座图来描述 QAM 信号 的信号空间分布状态。MQAM 目前研究较多，并被建议用于数字通信中的 是 十 六 进 制 的 正 交 幅 度 调 制 （ 16QAM ） 或 六 十 四 进 制 的 正 交 幅 度 调 制 （64QAM），下面重点讨论 16QAM。
现代数字调制技术
8.1 引言
在第6章中已经讨论了几种基本数字调制技术的调制和解调 原理。随着数字通信的迅速发展，各种数字调制方式也在 不断地改进和发展，现代通信系统中出现了很多性能良好 的数字调制技术。
本章我们主要介绍目前实际通信系统中常使用的几种现代 数字调制技术。首先介绍几种恒包络调制，包括偏移四相 相移键控（OQPSK）、 π/4四相相移键控（ π/4 -QPSK）、 最小频移键控（MSK）和高斯型最小频移键控（GMSK）； 然后介绍正交幅度调制（QAM），它是一种不恒定包络调 制。在介绍了这几种单载波调制后，再引入多载波调制， 着重介绍其中的正交频分复用（OFDM）。
但是由于方型星座QAM信号所需的平均发送功 率仅比最优的QAM星座结构的信号平均功率稍大， 而方型星座的MQAM信号的产生及解调比较容易 实现，所以方型星座的MQAM信号在实际通信中 得到了广泛的应用。当M=4, 16, 32, 64时 MQAM信号的星座图如图8-11所示。
通信原理第6-7章正弦载波数字调制课件
B
2 ASK
=2
f
b
f
b
是数字基带信号的码元速率
6.2.1 二进制数字振幅键控（2ASK） 二进制数字振幅键控（ ） 系统性能（ 中的部分内容） 四、2ASK系统性能（6.3中的部分内容） 系统性能 中的部分内容 计算由于噪声影响所造成的码元错误概率。方法是： 计算由于噪声影响所造成的码元错误概率。方法是： （1）求出用于取样判决的瞬时值的概率密度函数； ）求出用于取样判决的瞬时值的概率密度函数； （2）根据判决门限，求出系统误码率公式。 ）根据判决门限，求出系统误码率公式。 1、相干解调 、 取样判决器输入端的瞬时值为： 取样判决器输入端的瞬时值为：
p = P(0)P(1/ 0) + P(1)P(0 /1)
e
= P ( 0 ) P ( x > b ) + P (1) P ( x ≤ b ) ∞ b = P ( 0 ) ∫b f 0 ( x ) dx + P (1) ∫− ∞ f1 ( x ) dx r 1 = erfc 2 2
第6章 正弦载波数字调制 章
本章主要内容： 本章主要内容： 1、2ASK 、 2、2FSK 、 3、2PSK 、 4、2DPSK 、 5、QPSK、OQPSK 、 、 6、MSK 、 7、QAM 、 这些调制技术的实现方法及性能
6.2.1 二进制数字振幅键控（2ASK） 二进制数字振幅键控（ ）
概念图
6.2.2 二进制数字频率调制
振荡器 f1 控制门 1
基带 信号 输入
S(t) 倒相器 S(t) 相加器
e(t) 输出
振荡器 f2
控制门 2
频率键控法产生2FSK信号的方框图 频率键控法产生2FSK信号的方框图 2FSK
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
通信原理教程基本的数字调制系统课件
01
频谱效率
频谱效率是指在单位频谱资源上所能传输的信息量，数字调制系统的频谱效率越高，频带利用率就越高。
02
调制方式的灵活性
数字调制系统应具备多种调制方式，以满足不同传输需求和信道条件下的使用。
频带利用率分析
05
CHAPTER
数字调制系统的应用与发展
无线通信
数字调制系统广泛应用于无线通信领域，如移动通信、卫星通信和无线局域网等。
多径干扰是无线通信中常见的问题，数字调制系统应具有较强的抗多径干扰能力，以保证信号的稳定传输。
抗突发干扰能力
突发干扰是指短暂的、强烈的干扰信号，数字调制系统应具有较强的抗突发干扰能力，以应对突发性的干扰。
抗干扰性能分析
03
频带利用率与抗干扰性能的平衡
在提高频带利用率的同时，需要考虑抗干扰性能的保持，以实现更好的通信效果。
数字调制系统的研究热点问题
06
CHAPTER
实验与课程设计
01
02
04
实验目的与要求
掌握基本的数字调制系统原理。
学会使用调制解调器进行信号调制和解调。
分析不同调制方式的性能特点和应用场景。
培养学生对通信系统的实际操作和问题解决能力。
03
准备必要的实验设备和软件，如信号发生器、调制解调器、示波器等。
课程简介
掌握基本的数字调制系统的基本原理和技术
了解数字调制系统的性能指标和评估方法
熟悉数字调制系统的实际应用和系统设计
课程目标
02
CHAPTER
数字调制系统基础
将低频信号转换为高频载波信号的过程，以便传输。
调制
调频、调相、调幅等。
调制的分类
实现信号的传输、提高信号的抗干扰能力、实现多路复用等。
通信原理第7版第6章PPT课件(樊昌信版)
系统的传递函数
描述线性时不变系统的数 学模型，表示输入和输出 之间的关系。
03
CATALOGUE
模拟调制系统
调制的定义与分类
调制的定义
调制是一种将低频信号加载到高 频载波上的技术，以便通过信道 传输。
调制的分类
调制可以分为模拟调制和数字调 制两大类。模拟调制是指用连续 变化的模拟信号去调制载波的幅 度、频率或相位。
章节概述
本章将介绍数字调制的基本原理和技术，包括振幅调制、频 率调制和相位调制等。
通过学习本章，学生将能够了解数字调制的基本概念、原理 和技术，掌握数字调制系统的性能分析和设计方法，为进一 步学习通信系统的其他相关内容打下基础。
02
CATALOGUE
信号与系统
信号的分类与特性
01
02
ห้องสมุดไป่ตู้
03
周期信号
线性调制系统（AM、FM）
AM（调幅）调制
AM调制是通过改变载波的幅度来传 递信息的一种调制方式。在AM调制 中，低频信息信号叠加在载波上，并 通过信道传输。
FM（调频）调制
FM调制是通过改变载波的频率来传递 信息的一种调制方式。在FM调制中， 低频信息信号用来控制载波的频率变 化，从而实现信息的传输。
有效性
衡量通信系统传输有效信息的 能力，通常用传输速率或频谱
效率来表示。
可靠性
衡量通信系统传输信息的可靠 程度，通常用误码率（BER） 或信噪比（SNR）来表示。
实时性
衡量通信系统传输实时信号的 能力，通常用延迟时间来表示
。
安全性
衡量通信系统保护信息传输安 全的能力，通常用加密和认证
技术来表示。
误码率（BER）计算
[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)
通信原理数字调制系统
3
调制信号为二进制数字信号时的调制方式统称为二 进制数字调制，这类调制中，载波的某个参数（如 幅度、频率或相位） 只有2种变化状态。 常见二进制数字调制方式： 二进制振幅键控(2ASK)， 二进制频移键控(2FSK)， 二进制相移键控(2PSK)。 要求掌握：时域表达式、波形图；频域表达式、频 谱图；调制解调器框图、调制解调器工作原理的数 学描述；抗高斯白噪声的性能。
12
（2）相干解调
BPF x(t) LPF
cosω ct
r(t)
抽样判决
cp(t)
载波同步 e0(t)
位同步器
x(t)
r(t) cp(t)
无码间串扰
r（t）与包络检波中不同，有正、负值，其它同包络检波。
13
6.2.2
2FSK （二进制移频键控）
1、2FSK信号的时域表达
正弦载波的频率随二进制基带信号在f1和f2两个频点 间变化，则产生二进制移频键控信号（2FSK信 号）。 二进制移频键控信号可以看成是两个不同载波的二 进制振幅键控信号的叠加。 若二进制基带信号的1符号对应于载波频率f1，0符 号对应于载波频率f2，则二进制移频键控信号的时 域表达式为
－ fc －fs －fc － fc ＋fs
0 fc －fs fc fc ＋fs f
10
为了限制频带宽度，可以采用带限信号作为基带信号。图给出
基带信号为升余弦滚降信号时，2ASK信号的功率谱密度示意 图。
PB( f )
－B
0
B
f
(a) 基带信号功率谱
PASK( f )
－ fc －B
－fc
－ fc ＋B
s2 FSK (t ) [ an g (t nTs )]cos 1t [ an g (t nTs )]cos 2t
调制信号为二进制数字信号时的调制方式统称为二 进制数字调制，这类调制中，载波的某个参数（如 幅度、频率或相位） 只有2种变化状态。 常见二进制数字调制方式： 二进制振幅键控(2ASK)， 二进制频移键控(2FSK)， 二进制相移键控(2PSK)。 要求掌握：时域表达式、波形图；频域表达式、频 谱图；调制解调器框图、调制解调器工作原理的数 学描述；抗高斯白噪声的性能。
12
（2）相干解调
BPF x(t) LPF
cosω ct
r(t)
抽样判决
cp(t)
载波同步 e0(t)
位同步器
x(t)
r(t) cp(t)
无码间串扰
r（t）与包络检波中不同，有正、负值，其它同包络检波。
13
6.2.2
2FSK （二进制移频键控）
1、2FSK信号的时域表达
正弦载波的频率随二进制基带信号在f1和f2两个频点 间变化，则产生二进制移频键控信号（2FSK信 号）。 二进制移频键控信号可以看成是两个不同载波的二 进制振幅键控信号的叠加。 若二进制基带信号的1符号对应于载波频率f1，0符 号对应于载波频率f2，则二进制移频键控信号的时 域表达式为
－ fc －fs －fc － fc ＋fs
0 fc －fs fc fc ＋fs f
10
为了限制频带宽度，可以采用带限信号作为基带信号。图给出
基带信号为升余弦滚降信号时，2ASK信号的功率谱密度示意 图。
PB( f )
－B
0
B
f
(a) 基带信号功率谱
PASK( f )
－ fc －B
－fc
－ fc ＋B
s2 FSK (t ) [ an g (t nTs )]cos 1t [ an g (t nTs )]cos 2t
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
北京邮电大学-《通信原理》辅导-数字调制系统
数字调制系统基本概念6.1数字调制系统6.1.1在实际通信中，许多信道不适合传送基带信号（例如包括天线在内的无线信道等）。
在这些信道中必须利用频带信号传送信息。
利用频带信号传送数字消息的系统称作数字调制系统。
数字调制系统中利用由数字消息变换而来的数字基带信号控制载波信号的某个或某些参数形成已调信号。
通常载波信号为正弦型信号，它有三个参数：幅度、频率和相位。
这个控制过程就称作调制。
对应的有：数字幅度调制又称振幅键控（）；数字频率调制又称ASK移频键控（）；数字相位调制又称移相键控（FSK）三种基本数字调制方式。
此外，还有改进型的PSK和复合的数字调制方式。
用于控制载波参数的数字基带信号称作调制信号；被调制了的载波信号称作已调信号。
数字调制可分为二进制（二元）数字调制和多进制（多元）数字调制。
如果载波的参数取两种值就是二进制调制，如果取值数大于（例如，，，248等）就是多进制调制。
16二进制数字调制6.1.2二进制振幅键控（）1. 2ASK已调信号表示式：其中：令为基带调制信号，已调信号可以表示为： 的功率谱密度等于：e 0(t ) = ∑na n g (t - n T s )cos ω c ta n =0, 概率为P 1， 概率为1 - Pa n 为第 n 个信息码元g (t ) 为码元波形，一般常用的为不归零矩形脉冲，波形如下图所示：ts t = ∑na n g t - n T s e 0t = s t cos ω ct 令 P s f 为s t 的功率谱密度，可以证明 e 0t P E f已调信号带宽是基带调制信号两倍，等于，其中 二进制移频键控（2. ) 已调信号表达式由上式可见信号可以看作是载波和的信号的和。
因此其功率谱密度P E f = 14P s f + f c + P s f - f cf2ASK 2f s f s = 1T s 2FSK e 0t = ∑na n g t - nT s cos ω 1t + ϕn ++∑n1- a n g t - n T s cos ω2 t + θn2FSK ω1ω2 2ASK是两个不同载波频率信号功率谱的和2ASK （信号的带宽：2FSK 3. ϕn 和θn 相互独立）。
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? ? 2 、2FSK
? e2FSK (t) ? ?
an g(t
?
nTs
)?? cos(?
1t
?
?
n)
?
? ?
an g(t ? nTs )??cos(? 2t ? ? n )
?n
?
?n
?
模拟调频法
键控法
e2FSK(t) ? s1?t?cos?1t ? s2?t?cos? 2t
? ? P2ASK ( f
B ? 2RB ? 9.6? 106 Hz
带通滤波器输出噪声平均功率为:
?
2 n
?
n0B
? 1.92 ? 10?8
W
解调器输入信噪比为：
r?
a2
2?
2 n
?
1? 10?6 2 ? 1.92 ? 10?8
?
26 ??
f
)
?
Ts 4
Sa2 ? ( f
?
fc )Ts
? Sa2 ? ( f
?
fc )Ts
2
B2PSK ? 2 fs
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。
? 二进制数字调制原理
1 e?r/4
?r
b0*
?
b*
?n
?
?? ? ??
r / 2, 2
? ? r ?? 1时
r ?? 1时
a2 r ? 2σn2
1
Pe
?
1 ? Q( 2
2r , b0 )
?
1 e ? b02 2
得
Pe
?
1 e? r4 2
b* ? a 2
Pe
?
1 2
? erfc???
r 4
? ???
Pe ?
1 e?r/4
基本键控方式：振幅键控、频移键控、相移键控。
数字调制可分为二进制调制和多进制调制。
? 二进制数字调制原理
1 、2ASK
?? e2ASK (t) ? s t cos? ct
? s(t) ? ang(t ? nTs) n
模拟调制法（相乘器法）
? 1, 概率为P
an ? ? ?
0, 概率为1? P
键控法
f
)
?
P2PSK (
f
)
?
Ts 4
Sa2 ? ( f
?
fc )Ts
? Sa2 ? ( f
?
fc )Ts
2
B2DPSK? B2PSK? 2fs
? 2ASK系统的抗噪性能
（a）非相干解调（包络检波法）
包络检波器
Pe
?
1 e?r4 2
yi
(t)
?
?a cos?
? ?
ni (t)
ct
?
ni
(t)
“1” “0”
2?
?? ??
1 ?? ( f
16
?
fc) ? ? ( f
?
fc )?
? ? ? Ts 16
Sa2?? ( f
?
fc)Ts ??
Sa2?? ( f
?
? fc )Ts 2
? 1 ?? ( f
16
?
fc ) ? ? ( f
?
fc )?
B2 ASK ? 2 f s
1 fs ? Ts
? 二进制数字调制原理
ct
“1” “0”
（b）相干解调（同步检测法）
同步解调器
x(t) ?
?a ? nc (t)
? ?
nc (t)
“1” “0”
y?(t) ?
???[nac(?t)n2cc(to)s]?2cc2ot s??ncs2t(t?)2nss(itn)?2csticno?sc?t
cos? ct
ct
“1” “0”
Pe ?
第6章 数字调制系统
? 引言 ? 二进制数字调制原理 ? 二进制数字调制系统的抗噪声性能 ? 二进制数字调制系统的性能比较 ? 多进制数字调制系统 ? 改进的数字调制方式
? 引言
数字调制：把数字基带信号变换为数字带通信号（已调信号）的过程。
数字调制技术有两类方法： 1. 利用模拟调制的方法去实现数字式调制； 2. 通过开关键控载波，通常称为键控法。
)?
Ts 16
Sa2?? ( f
?
fc)Ts ??
Sa2?? ( f
?
? fc )Ts 2
?
1 ?? ( f
16
?
fc) ? ? ( f
?
fc )?
? ? P2FSK ( f ) ?
Ts 16
Sa2?? ( f
?
f1)Ts ?? Sa2?? ( f
?
f1)Ts ?2 ? Sa2?? ( f
?
f1)Ts ?? Sa2?? ( f
?
? f1)Ts 2
? 1 ?? ( f
16
?
f1) ? ? ( f
?
f1) ? ? ( f
?
f2) ?
?(f
?
f2 )?
B2FSK ? f2 ? f1 ? 2 f s
? 二进制数字调制原理
P2PSK( f ) ?
1 4
?Ps
(
f
?
fc ) ? Ps( f
?
fc )?
?
?? ? 3、2PSK
e2PSK (t) ? s t cos? ct
y(t)
?
?a cos?
? ?
n(t)
ct
?
n(t)
“1” “0”
V (t)
?
?? ?
??
[ a ? nc (t)]2 ? ns2(t) nc2(t) ? ns2 (t)
“1” “0”
y(t) ?
?[ a? nc(t)]cos? ct ? ns(t)sin? ??nc(t)cos? ct ? ns(t)sin? ct
?r
[ 例6.2.1] 设有一2ASK信号传输系统，其码元速率为RB = 4.8 ? 106波特，已 知接收端输入信号的幅度a=1mV，信道中加性高斯白噪声的单边功率谱密度
n0 = 2 ? 10-5 W/Hz。试求:(1) 同步检测法解调时系统的误码率； (2) 包络检
波法解调时系统的误码率。
解: 接收端带通滤波器带宽为:
? ? P2ASK ( f ) ?
1 4
Ps ( f
?
fc ) ?
Ps ( f
?
fc)
Ps?f ?? fsP(1? P)G(f ) 2 ? fs2(1? P)2 G(0)2?(f )
P2ASK ( f
)?
Ts
? ?
sin?
(
f
?
fc )Ts
16 ?? ? ( f ? fc)Ts
2
?
sin? ( f ? fc)Ts ? ( f ? fc)Ts
s(t) ?
n
an g(t ? nTs )
an ? ? ?
模拟调制法
键控法
1, 概率为P -1, 概率为1? P
? ? P2PSK( f ) ?
fsP(1? P)
G( f
?
fc) 2
?
G( f
?
fc) 2
?
1 4
fs2(1?
2P)2 G(0)2??( f
?
fc)? ?( f
?
fc)?
? ? ? ? ? ? P2PSK(
模拟调制法
键控法
4 、2DPSK
??
?
?0, “0”
???，“1”
1101 0 011 0
an 绝对码：
1101 0 011 0
2DPSK相位： ?0? ?
0
0?
?
?
an ? bn?1 ? bn 相对码： ?0? 1
0? ?
2PSK相位： ?0? ?
00 1 00?
1 ?
1 ?
01 0?
1 ?
? ? ? ? ? ? P2DPSK(