常见数字调制方式简述75页PPT
合集下载
节 数字调制系统PPT课件
ΦFSK(f)
-f0
0
f0
f
2fs
30
第30页/共67页
2PSK解调
• 与DSB-SC解调类似，只能用相干解调器解调。
• Acos0t 到来乘法器的输出
Acos0t cos0t
A 2
A 2
c
os20t
LPF输出 A / 2
• Acos0t 到来乘法器的输出
Acos(0t
)cos0t
A cos
f(•t) 乘法器完成调BP制F ，实现φA频SK(谱t) 搬移；BPF取出 已调信号，同时抑制已调信号带外的频谱分 量。Acosω0t
(a) 数学模型
7
第7页/共67页
2ASK调制模型和时间波形
f(t)
BPF
φASK(t)
Acosω0t
(a) 数学模型
1
0
1
1
0
0
1
s(t)
Tb
t
载 波 信号 t
• 相位变或不变，是指将本码元内信号的初相与上
一码元内信号的末相进行比较，而不是将相邻码
28
第28页/共67页
二进制差分相移键控DPSK
an的绝对码
{an}
差分编码
{an}
1
极性变换
BPF
Acosω0t (b) DPSK信号产生数学模型
011
00
φDPSK(t)
1
DPSK t
bn是an的差分码
{bn}
14
第14页/共67页
二进制频移键控
• 数字频率调制又称频移键控（FSK），二进制频移键控记作2FSK。数字频移键控 是用载波的频率来传送数字消息，即用所传送的数字消息控制载波的频率。
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
《数字调制解调电路》课件
通过改变信号的频率来实现调制。
数字解调的分类
同步解调
接收端和发送端的时钟同步，解调的过程中需要使 用发送端的时钟信号。
异步解调
接收端和发送端的时钟没有同步，解调的过程中不 需要使用发送端的时钟信号。
数字调制解调电路的设计要点
1
抗噪声性能
降低输入信号与噪声的干扰。
2
频率响应
保证信号的带宽和频率范围。
《数字调制解调电路》 PPT课件
数字调制解调电路的定义，基本原理和分类，涵盖幅度调制（ASK），频率调 制（FSK），相位调制（PSK）以及数字解调的分类，包括同步解调和异步解 调。同时还介绍了数字调制解调电路的设计要点和应用领域。最后，总结了 课件的主要内容。
数字调制解调电路的定义
数字调制解调电路是一种用来将模拟信号转换为数字信号或将数字信号转换为模拟信号的电路。它是数字通信 系统中的率和能量利用率。
数字调制解调电路的应用领域
数字通信
应用于现代通信系统，如手机、互联网等。
无线传输
用于卫星通信、无线电和电视广播等领域。
医疗设备
用于数字医疗设备，如心脏监护仪、血压仪等。
物联网
用于智能家居、智能城市、智能交通等。
课件结论和总结
数字调制解调电路是数字通信系统中不可或缺的部分。通过了解数字调制解 调电路的基本原理、分类、设计要点和应用领域，可以更好地理解和应用于 实际工程中，推动通信技术的发展。
数字调制解调电路的基本原理
1 调制（Modulation）
将低频信号（信息信号）嵌入到高频载波中，以便传输。
2 解调（Demodulation）
从调制信号中恢复原始的低频信号。
数字调制的分类
幅度调制（ASK）
数字解调的分类
同步解调
接收端和发送端的时钟同步，解调的过程中需要使 用发送端的时钟信号。
异步解调
接收端和发送端的时钟没有同步，解调的过程中不 需要使用发送端的时钟信号。
数字调制解调电路的设计要点
1
抗噪声性能
降低输入信号与噪声的干扰。
2
频率响应
保证信号的带宽和频率范围。
《数字调制解调电路》 PPT课件
数字调制解调电路的定义，基本原理和分类，涵盖幅度调制（ASK），频率调 制（FSK），相位调制（PSK）以及数字解调的分类，包括同步解调和异步解 调。同时还介绍了数字调制解调电路的设计要点和应用领域。最后，总结了 课件的主要内容。
数字调制解调电路的定义
数字调制解调电路是一种用来将模拟信号转换为数字信号或将数字信号转换为模拟信号的电路。它是数字通信 系统中的率和能量利用率。
数字调制解调电路的应用领域
数字通信
应用于现代通信系统，如手机、互联网等。
无线传输
用于卫星通信、无线电和电视广播等领域。
医疗设备
用于数字医疗设备，如心脏监护仪、血压仪等。
物联网
用于智能家居、智能城市、智能交通等。
课件结论和总结
数字调制解调电路是数字通信系统中不可或缺的部分。通过了解数字调制解 调电路的基本原理、分类、设计要点和应用领域，可以更好地理解和应用于 实际工程中，推动通信技术的发展。
数字调制解调电路的基本原理
1 调制（Modulation）
将低频信号（信息信号）嵌入到高频载波中，以便传输。
2 解调（Demodulation）
从调制信号中恢复原始的低频信号。
数字调制的分类
幅度调制（ASK）
关于现代数字调制技术课件
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》
图8-11 MQAM信号的星座图
《通信原理课件》
8.6.2 MQAM信号的产生和解调
《通信原理课件》
《通信原理课件》
《通信原理课件》
8.6正交幅度调制（QAM） 正交振幅调制（QAM）是一种幅度和相
位联合键控（APK）的调制方式。它可以 提高系统可靠性，且能获得较高的信息频 带利用率，是目前应用较为广泛的一种数 字调制方式。
《通信原理课件》
8.6.1正交振幅调制的信号表示 正交振幅调制是用两路独立的基带数字
《通信原理课件》
8.4.3 MSK信号的产生与解调
《通信原理课件》
图8-7 MSK信号的产生方框图
《通信原理课件》
图8-8 MSK解调器原理框图
《通信原理课件》
8.4.4 MSK信号的频谱特性
《通信原理课件》
图8-9 MSK、GMSK和OQPSK等信号的功率谱密度
《通信原理课件》
8.5高斯最小频移键控（GMSK）
《通信原理课件》
对于M=16的16QAM来说，有多种分布形式 的信号星座图。 两种具有代表意义的信号星座图 如图8-10所示。在图8-10（a）中， 信号点的 分布成方型，故称为矩形16QAM星座，也称为 标准型16QAM。在图8-10（b）中，信号点的 分布成星型，故称为星型16QAM星座。
图8-10 16QAM的星座图
进制信号将得到 MQAM 信号，其中 M L2 。
《通信原理课件》
图8-11 MQAM信号的星座图
《通信原理课件》
8.6.2 MQAM信号的产生和解调
《通信原理课件》
《通信原理课件》
《通信原理课件》
8.6正交幅度调制（QAM） 正交振幅调制（QAM）是一种幅度和相
位联合键控（APK）的调制方式。它可以 提高系统可靠性，且能获得较高的信息频 带利用率，是目前应用较为广泛的一种数 字调制方式。
《通信原理课件》
8.6.1正交振幅调制的信号表示 正交振幅调制是用两路独立的基带数字
《通信原理课件》
8.4.3 MSK信号的产生与解调
《通信原理课件》
图8-7 MSK信号的产生方框图
《通信原理课件》
图8-8 MSK解调器原理框图
《通信原理课件》
8.4.4 MSK信号的频谱特性
《通信原理课件》
图8-9 MSK、GMSK和OQPSK等信号的功率谱密度
《通信原理课件》
8.5高斯最小频移键控（GMSK）
《通信原理课件》
对于M=16的16QAM来说，有多种分布形式 的信号星座图。 两种具有代表意义的信号星座图 如图8-10所示。在图8-10（a）中， 信号点的 分布成方型，故称为矩形16QAM星座，也称为 标准型16QAM。在图8-10（b）中，信号点的 分布成星型，故称为星型16QAM星座。
图8-10 16QAM的星座图
进制信号将得到 MQAM 信号，其中 M L2 。
第4章 数字调制技术 ppt课件
Eb p N0
R B B PPT课件
(4-1)
(4-2)
4
第4章 数字调制技术 由香农(Shannon)定理：
S C B1b1 N
(4-3)
式中，C为信道容量；B为RF带宽；S/N为信噪比。 因此，最大可能的ηBMAX为
BMAX
C S 1b1 B N
4.2.1 二进制移相键控(BPSK)
1. BPSK信号的表示式sBPSK(t)
2 Eb 0≤t≤Tb “1” cos( 2 π f t ) c c Tb sBPSK (t ) 2 Eb cos(2 π f t ) c c 0≤t≤Tb “0” T b
PPT课件 21
(4-22)
第4章 数字调制技术 假设：
2 Φ1 (t ) cos(2πf ct ) Ts 2 Φ2 (t ) sin(2πf ct ) Ts
则有
0≤t≤Ts
(4-23)
0≤t≤Ts
(4-24)
π π sQPSK (t ) Es cos(i 1) Φ1 (t ) Es sin(i 1) Φ2 (t ) 2 2
(4-27)
由符号包络为矩形脉冲和余弦脉冲成型的 QPSK 信号的归 一化功率谱密度如图4-8所示。
PPT课件 27
第4章 数字调制技术
图4-8 QPSK 信号的功率谱密度 PPT课件
28
第4章 数字调制技术 4.2.4 交错正交四相相移键控(OQPSK) 限带后的 QPSK 已不能保持恒包络。相邻符号之间发 生 180°相移时，经限带后会出现包络过零的现象。反映 在频谱方面，出现边瓣和频谱加宽的现象。为防止出现这 种情况， QPSK 使用效率低的线性放大器进行信号放大是 必要的。 QPSK 的一种改进型是交错 QPSK(OffsetQPSK) 。 OQPSK对出现边瓣和频宽加宽等有害现象不敏感，可以得
数字信号的调制传输.ppt
二、2PSK调制的时域波形 二进制数字信号:
1 0 1 10 0 1
基带信号波形
调制相位: 0 π 0 0 π π 0 调制波形：
三、相位表示——星座图
π
0
四、 2FSK相干解调器
输入 带通
相乘器
cos c t
本地载 波恢复
低通
抽样 输 判决器 出
位定时 恢复
2PSK存在的问题:
• 由于PSK信号的功率谱中无载波分量(直流分 量)，所以必须采用相干解调方式
二进制信息 电平 二进制信息 已信号 （单极NRZ） 转换 （双极NRZ）
Acos2 fct
载波发生器
一、2PSK调制器模型
• 调制信号
Acos(wct+0)=Acoswct
S（t）=
ak=1
Acos(wct+π)=-Acoswct
可见：
ak=0
* s(t)的幅度随输入信号的变化而线性变化
* PSK是不连续相位
f(t) 100
1
F (W)
t
F (W)
W
f(t)
t
F (W)
W
f(t)
t W
三、2ASK的频谱图和功率谱图
F (W)
基带信号 频谱图
P (W)
基带信号 功率谱图
W
F (W) 已调信号 频谱图
P (W)
W
W
已调信号 功率谱图
W
四、2ASK信号接收 2PSK解调
1、2ASK信号的非相干解调法（包络检波）
f(t) 1 1
f(t) f(t)
00 10
f(t)
10
f(t)
t 绝对码
c7-第7章 数字调制newppt课件
01
01 相对码
f
1
1
0
1
0 绝对码
精选PPT课件
21
（2） 2DPSK 差分相干解调 (相位比较)法
e2DPSK (t) 带通
滤波器
a
相乘器
c
低通 滤波器
d
抽样 判决器
延迟TB
b
定时 脉冲
e 输出
相乘器 起着 相位比较的作用
精选PPT课件
22
§7.1.5 二进制数字已调信号的功率谱 (PSD)
e2ASK (t) 带通
滤波器
相乘器
低通 滤波器
本地载波
c(t) cosct
精选PPT课件
抽样 判决器
定时 脉冲
输出
7
包络检波法的各点波形
相呼应
e2ASK (t) 带通 a 全波 b 低通 c 抽样 d
滤波器
整流器
滤波器
判决器 输出
定时 脉冲
精选PPT课件
8
§7.1.2 二进制频移键控（2FSK）
可见， P2ASK (f) 是Ps (f)的线性搬移（属线性调制）。
精选PPT课件
24
基带带宽
精选PPT课件
25
B2ASK2fB
fB = 1/TB=RB
精选PPT课件
26
2 2PSK/2DPSK信号的功率谱密度
e2PSK(t)stcosct
双极性
➢ 2PSK信号的频谱与2ASK的十分相似； ➢ 带宽也是基带信号带宽的两倍：
Power Spectral Density
分析目的：B 和 fc
分析方法：借助于基带信号的功率谱
精选PPT课件
现代数字通信技术-第三章-数字调制ppt课件
MSK属于恒包络数字调制技术。现代数字调制技术的研究，主 要是围绕着充分的节省频谱和高效率地利用可用频带这个中心而 展开的。随着通信容量的迅速增加，致使射频频谱非常拥挤，这 就要求必须控制射频输出信号的频谱。但是由于现代通信系统中 非线性器件的存在，引入了频谱扩展，抵消了发送端中频或基带 滤波器对减小带外衰减所做的贡献。
4状态8PSK TCM码结构
以4状态8PSK网格编码调制为例，如图6-2，它是 Ungerboeck 1975研究出的第一种TCM码。
第一部分 差分编码
第二部分 卷积编码
第三部分 分集映射
.
19
§3.3 TCM网格编码调制
网格编码调制器的一般构成法
把4状态8PSK TCM码的概念推广到一般。网格编 码调制（TCM）一般由三部分组成：第一部分是差分 编码，它与第三部分的合理结合可以解决接收端解 调时信号集相位的混淆问题。第二部分是卷积编织 器，将m比特编码成m+1比特。第三部分叫分集映射 （mapping by set partitioning），其任务将一个 （m+1）比特组对应为一个调制符号输出。（m+1） 比特组有2m+1种可能的组合，调制后的信号集星座 （constellation）想要与之一一对应，显然必须是 2m+1点的星座。
第三章 数字调制
§3.1 数字调制概述 简单数字调制 2ASK 2FSK BPSK DBPSK等 多进制调制 相移键控 QPSK 8PSK 正交幅度调制 16QAM 256QAM等
.
1
§3.1 数字调制概述
QPSK（4PSK） 信号星座图
01
01
00 11
10 11
.
00
10
4状态8PSK TCM码结构
以4状态8PSK网格编码调制为例，如图6-2，它是 Ungerboeck 1975研究出的第一种TCM码。
第一部分 差分编码
第二部分 卷积编码
第三部分 分集映射
.
19
§3.3 TCM网格编码调制
网格编码调制器的一般构成法
把4状态8PSK TCM码的概念推广到一般。网格编 码调制（TCM）一般由三部分组成：第一部分是差分 编码，它与第三部分的合理结合可以解决接收端解 调时信号集相位的混淆问题。第二部分是卷积编织 器，将m比特编码成m+1比特。第三部分叫分集映射 （mapping by set partitioning），其任务将一个 （m+1）比特组对应为一个调制符号输出。（m+1） 比特组有2m+1种可能的组合，调制后的信号集星座 （constellation）想要与之一一对应，显然必须是 2m+1点的星座。
第三章 数字调制
§3.1 数字调制概述 简单数字调制 2ASK 2FSK BPSK DBPSK等 多进制调制 相移键控 QPSK 8PSK 正交幅度调制 16QAM 256QAM等
.
1
§3.1 数字调制概述
QPSK（4PSK） 信号星座图
01
01
00 11
10 11
.
00
10
常见数字调制方式简述
PSK误码性能
各种多相制数字调制系统的误比特率性 能是与星座图中各点之间从BPSK状态空间图上可以看到，对于给 定功率电平的两个信号点（逻辑1 和逻 辑0）有最大间隔（d）。而且一个BPSK 信号状态是另一个状态的负值。如图示 ，噪声相量VN与信号相量VS合成，形成 相位偏移角度的信号码元VSE。如果相位 偏移超过正负90度，信号码元即偏移到 超过阈值进入误码区。
QPSK调制器输出相位和时间关系图
8PSK-8相相移键控
8PSK有8个可能的输出相位。对8 个不同的相位进行编码，输入比 特以每组3比特划分，又称3比特 组(2的三次方是8)
8PSK真值表
二进制输入 Q I C 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 8PSK 输出相位 -112.5度 -157.5度 -67.5度 -22.5度 +112.5度 +157.5度 +67.5度 +22.5度
M元PSK系统的误比特率
一个M元PSK系统的误比特率的一般表达 式：
1 P ( e) erf ( z ) log 2 M
M元PSK系统的误比特率
其中，erf=误差函数
erf ( z )
2
e
0
z
x 2
dx
Eb z sin ( log 2 M )( ) M N0
M元PSK系统的误比特率
m
FSK-频移键控
调制信号是一个普通二进制波形 ，其 中逻辑1=+1，逻辑0=-1。这样，对于逻 v 辑1输入， (t ) =+1，之前基本表达式可以 写为：
m
vfsk (t ) Vc cos{2 [ fc f ]t}
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》——数字调制信号PPT课件
❖ 用单极性的二进制信号对载波进行通断的开关调制。
❖ 8.1.2 2ASK信号的调制 ❖ 直接调制法和键控法
二进制幅度键控波形示意图
2021/3/9
授课：XXX
2
8.1.3 2ASK的频谱分析
2021/3/9
授课：XXX
3
2021/3/9
授课：XXX
4
方波二进制信号的2ASK功率密度
8.1.4 2ASK的解调
12
8.4 二进制数字调制信号的抗噪声性能
8.4.1 2ASK相干解调抗噪声性能
2ASK相干解调抗噪声模型
2021/3/9
授课：XXX
13
2ASK相干解调的概率密度函数
2021/3/9
授课：XXX
14
8.4.2 2ASK非相干解调的误比特率
2ＡＳＫ非相干解调抗噪声模型
2021/3/9
授课：XXX
2021/3/9
授课：XXX
9
2FSK信号非相干解调模型
8.3 二进制相移键控和二进制差分相移键控
8.3.1 二进制相移键控的时域和频域特点
如图所示为2PSK的时域波形图。
2021/3/9
授课：XXX
10
2PSK的功率谱图
8.3.2 二进制相移键控的调制和解调
❖ 直接调制法：用双极性码乘以载波。 ❖ 键控法：用f(t)控制双向开关。
❖ 分为相干解调和非相干解调 ❖ 二者均需要进行采样和判决
2021/3/9
2ASK信号的授包课络：检XX波X 解调模型
5
8.2 二进制频移键控（2FSK）
8.2.1 二进制频移键控的概念
❖ 用二进制基带信号去调制载波信号的频率，产生2FSK信号。 ❖ 已调制信号用两个不同频率对应码元0和1。 ❖ 离散相位的2FSK（DP-FSK）和连续相位的FSk（CP-FSK）。 ❖ 2FSK信号可以看作两个2ASK的叠加。
❖ 8.1.2 2ASK信号的调制 ❖ 直接调制法和键控法
二进制幅度键控波形示意图
2021/3/9
授课：XXX
2
8.1.3 2ASK的频谱分析
2021/3/9
授课：XXX
3
2021/3/9
授课：XXX
4
方波二进制信号的2ASK功率密度
8.1.4 2ASK的解调
12
8.4 二进制数字调制信号的抗噪声性能
8.4.1 2ASK相干解调抗噪声性能
2ASK相干解调抗噪声模型
2021/3/9
授课：XXX
13
2ASK相干解调的概率密度函数
2021/3/9
授课：XXX
14
8.4.2 2ASK非相干解调的误比特率
2ＡＳＫ非相干解调抗噪声模型
2021/3/9
授课：XXX
2021/3/9
授课：XXX
9
2FSK信号非相干解调模型
8.3 二进制相移键控和二进制差分相移键控
8.3.1 二进制相移键控的时域和频域特点
如图所示为2PSK的时域波形图。
2021/3/9
授课：XXX
10
2PSK的功率谱图
8.3.2 二进制相移键控的调制和解调
❖ 直接调制法：用双极性码乘以载波。 ❖ 键控法：用f(t)控制双向开关。
❖ 分为相干解调和非相干解调 ❖ 二者均需要进行采样和判决
2021/3/9
2ASK信号的授包课络：检XX波X 解调模型
5
8.2 二进制频移键控（2FSK）
8.2.1 二进制频移键控的概念
❖ 用二进制基带信号去调制载波信号的频率，产生2FSK信号。 ❖ 已调制信号用两个不同频率对应码元0和1。 ❖ 离散相位的2FSK（DP-FSK）和连续相位的FSk（CP-FSK）。 ❖ 2FSK信号可以看作两个2ASK的叠加。