通信原理第7章 正弦载波数字调制系统
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通信原理教程7-8数字调制系统详解
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 或
[ A nc (t )]cos0 t ns (t ) sin 0 t y (t ) nc (t ) cos0 t ns (t ) sin 0 t
14
第16讲 基本的数字调制系统之一
二进制频移键控（2FSK）
基本原理
表示式：
A cos(1t 1 ) s(t ) A cos( 0 t 0 ) 当发送“ 1”时 当发送“ 0”时
调频器 s(t)
产生方法：
调频法： 相位连续
A(t)
频率源0
开关电路
开关法： 相位不连续
“1” “0” “1” “ 1” “ 0” “ 1”
T
2019/3/7 第16讲 基本的数字调制系统之一
T
T
T
3
二进制振幅键控(2ASK)
基本原理
0t T 表示式： s(t ) A(t ) cos(0t ) 式中，0 ＝ 2f0为载波的角频率； 当发送“ 1”时, A A(t ) 当发送“0”时。 0
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，
1 当大信噪比时，误码率为： P e
e r / 4
2
2019/3/7
第16讲 基本的数字调制系统之一
13
【例】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 2 8 n B 1 . 92 10 W 故带通滤波器输出噪声平均功率等于: n 0 2 6 A 10 因此其输出信噪比等于： r 26 1
通信原理(樊昌信)第7章 数字调制
谱零点带宽：
§7.2 二进制数字调制系统 抗噪声性能
概述
性能指标：系统的误码率 Pe 分析方法：借用数字基带系统的方法和结论 分析条件：恒参信道（传输系数取为 K ） 信道噪声是加性高斯白噪声
背景知识： 窄带噪声 正弦波+窄带噪声
§7.2.1 2ASK系统的抗噪声性能
2ASK---相干解调
基带信号
反相器 振荡器2
f2
s (t )
相加器
e2FSK (t )
选通开关
特点：转换速度快、电路简单、 产生的波形好、频率稳定度高。
ak a b c s(t ) s(t )
1
0
1
1
0
0
1 t t t
d
t
e
t
f
t
g
2 FS K信 号
t
图 二进制移频键控信号的时间波形
三、2FSK信号的解调 1、非相干解调，如图（b）； 2、相干解调，如图（a）。 3、过零检测法；
e2 DPSK (t ) 带通
滤波器 延迟TB a 相乘器 b c 低通 滤波器 d 抽样 判决器 定时 脉冲 e 输出
相乘器 起着 相位比较的作用
带通 滤波 器
a
相乘 器 b
c
低通 滤波 器
d
抽样 判决 器 定时 脉冲
e
延迟 Ts
参考
(a )
DPSK信号 a b
c d 二进 制信息 反相 e
0
0
§7.1.1 二进制振幅键控 （2ASK）
原理： s(t)载波幅度
表达式：
单极性
波形：
1 0 1 1 0 1 t
正弦载波数字调制系统
带通 滤波 器
相乘 器 cos ct (b )
低通 滤波 器
抽样 判决 器 定时 脉冲
输出
2ASK频谱
e0 (t ) an g (t nTS ) cos c t n
s(t ) cos c t
设 e0(t)的功率谱为PE(f)，s(t)的功率谱为 Ps(f)，则
定时脉冲
a b c d e f 0 0 1 0 1 1 0
差分相干解调器原理和各点波形
带通 滤波器 a 相乘器 b 延迟 Ts
DPSK信号 a b
c
低通 滤波器
d
抽样 判决器
e
定时脉冲
c d 二进制信息 e 0 0 1 0 1 1 0
选通开关
2FSK信号非相干解调
带通滤波器 1 e2 FSK(t) 包络 检波器 定时脉冲 抽样 判决器 输出
带通滤波器
包络 检波器 (a)
2FSK信号相干解调
带通滤波器 1 e2 FSK (t) 低通 滤波器 定时脉冲 抽样 判决器 输出
相乘器
cos 1t cos 2t 带通滤波器 相乘器 (b)
0 0 1 0 0
c
低通 滤波器
d
抽样 判决器
e 输出
cos ct
1 a 1 1
b
c
d
e
2PSK信号的解调采用相干解调， 解调器 原理图如图所示。 2PSK信号相干解调各点时间波形如图所 示。 当恢复的相干载波产生180°倒相时，解 调出的数字基带信号将与发送的数字基 带信号正好是相反，解调器输出数字基 带信号全部出错。这种现象通常称为 “倒π”现象。
sin fTs G( f ) Ts fT s
正弦载波数字调制系统
G( f
fc) 2
G( f
fc) 2
1 16
f
2 s
G(0) 2 (
f
fc) (
f
fc )
pE ( f
)
Ts
16
sin ( (f
f fc )Ts fc )Ts
2
sin ( f fc )Ts ( f fc )Ts
2
1 (
16
f
fc) (
f
fc )
离散谱
PB( f )
(a)
ps ( f
fc )
因S(t)是单极性的随机矩形脉冲序列， 所以利用前面得到的随机基带序列的功 率谱的求法得到ps(f)
ps (
f
)
fs p(1
p)G( f
)2
f
2 s
(1
p)2
G(mf s ) 2 ( f mf s )
m
G( f ) g(t)
根据矩形波形g(t)的频谱特点，对所有的 m≠0的整数，有G(mfs)=0 故上式变为：
－fs 0 fs
f
离散谱
PASK( f )
(b)
－ fc－fs －fc － fc＋fs 0
fc－fs fc fc＋fs
f
2ASK信号的功率谱
结论
由图可知，OOK信号的功率谱由连续谱和离散谱 两部分组成，它的谱零点带宽Bs=2fs，fs为基带信 号的谱零点带宽，在数量上与基带信号的码元速 率Rs相同。
sin ( (f
f fc )Ts fc )Ts
G(
f
fc )
Ts
sin ( (f
f fc )Ts fc )Ts
G(
f
(整理)通信原理复习提纲-
10级通信原理内容提纲第一章 绪论1． 通信系统的组成和各部分的功能；2． 通信系统的两个主要性能要求、在模拟和数字通信系统中分别反映为哪个指标。
3． 信源信息量的有关计算● 单个符号的信息量：I=−log 2p(x) bit ● 平均每符号的信息量：211()()()()log()/M Miiii i i H x p x I x p x p x bit symbol ====-∑∑● 信源等概时平均每符号的信息量：H(x)=log 2M bit/symbol ● 整个消息的信息量：I=N·H(x)=I 1+I 2+···+I N bit 4． 比特率、符号率、频带利用率的概念，以及有关计算 ● R b =R s ×每符号所含比特数 bit/s ，对信源有R b =R s ·H(x) ● R b =R s ·log 2M bit/s ，M 个符号等概下5． 误符号率与误比特率的概念、二者关系，以及有关计算 * 说明：本课程中，“比特（bit ）”有两种含义，一是信息量单位，一是二进制的“位”，应根据具体情况判断是哪种含义。
本章内容基本，要求全面掌握。
第二章 随机信号分析本章内容注重概念、结论、参数的物理意义、必要的计算推导，特定函数的付利叶变换与反变换关系。
以下ξ(t )表示随机过程。
1． ξ(t )的概率密度函数与概率分布的关系，E[ξ(t )]、D[ξ(t )]、R(t 1,t 2)的定义及简单计算，广义平稳ξ(t )的定义及判定。
2． 平稳ξ(t )的功率谱密度与R(τ)的关系。
3． 正态分布统计特性特点，一维正态分布概率密度表达式及其参数的物理意义。
4． 白噪声及带限白噪声的功率谱密度和自相关函数的有关计算和结论。
5． 窄带随机过程的统计特性结论。
6． 平稳ξ(t )通过线性系统的统计特性结论。
本章内容，重点掌握基本概念如要点1、3、5、6，并进行相应的随机信号分析。
(完整版)通信原理——第七章
获得振幅键控、频移键控和相移键控三种基本的数字调制方式。
1
0
1
1
0
1
1
0
1
t
t
t
(a) 振幅键控 （ASK）
(b) 频移键控
(FSK) 正弦载波的三种键控波形
(c) 相移键控
(PSK)
绝对相移键控PSK 相对相移键控DPSK
7.1 二进制数字调制原理
7.1.1 二进制振幅键控（2ASK）
1
0
0
1
s(t)
课件
第7章
数字带通传输
通信原理（第7版） 樊昌信 曹丽娜 编著
本章内容:
第7章 数字调制
7.1 二进制数字调制原理 2ASK 2FSK 2PSK/2DPSK
7.2 二进制数字调制系统的抗噪声性能
7.3 二进制数字调制系统的性能比较
7.4 多进制数字调制原理（了解）
7.5 多进制数字调制系统的抗噪声性能（×）
➢ 数字调制：用数字信号控制载波某个参数的过程 ➢ 用数字基带信号对载波进行调制，产生各种已调数字信号 。 ➢ 数字带通传输系统（或 数字频带传输系统）：包括调制和解调过程的数
字传输系统 ➢ 调制的作用：
将信号频谱搬移至最佳频段 多路复用，高效利用信道 提高传输质量
数字调制方式：用数字基带信号改变 正弦型载波 的 幅度、频率 或 相
1. 2ASK基本原理
Ts
t
振幅键控是利用载波的幅度变化来
载波
t
传递数字信息，而其频率和初始相
位保持不变。
2ASK
t
2ASK信号的一般表达式可以写为
e2ASK (t) s(t) cosct 单极性
樊昌信《通信原理》(第7版)章节题库(数字带通传输系统)【圣才出品】
第7章 数字带通传输系统一、选择题1．在抗加性高斯白噪声方面，性能最好的调制制度是（ ）。
A ．2FSK B ．2ASK C ．2PSK D ．2DPSK 【答案】C【解析】对于相同的解调方式，抗加性高斯白噪声性能从优到劣的排列顺序是：2PSK 、2DPSK 、2FSK 、2ASK 。
2．相同传码率条件下，下面四种方式中，（ ）的频带利用率最低。
A ．2ASK B ．2PSK C ．2FSK D ．2DPSK 【答案】C【解析】在相同传码率的条件下，2222ASK PSK DPSK B B B B T ===，2212FSK BB f f T =-+，传输带宽越宽，频带利用率越低，所以2FSK 的频带利用率最低。
3．在数字调制系统中，采用8PSK 调制方式传输，无码间干扰时能达到的最高频带利用率是（ ）。
A ．1Baud ／HzB ．2Baud ／HzC ．3Baud ／HzD ．4Baud ／Hz 【答案】A【解析】对所有的调制信号，最大频带利用率均为ηB ＝1Baud/Hz 。
二、填空题1．2DPSK 、2ASK 、2PSK 和2FSK 采用相干解调时，抗信道加性高斯白噪声性能的优劣顺序为______。
【答案】2PSK 、2DPSK 、2FSK 、2ASK【解析】数字调制系统的抗噪声性能通过系统在信道噪声干扰下的总误码率表征。
2DPSK 在相干解调下的误码率为e P erfc=；2ASK 在相干解调下的误码率为12e P erfc =；2PSK 在相干解调下的误码率为12e P erfc =；2FSK 在相干解调下误码率为12e P erfc =； 故采用相干解调方式时，抗加性高斯白噪声性能从优到劣的排列顺序是：2PSK 、2DPSK 、2FSK 、2ASK 。
2．BPSK 采用相干解调时可能出现“反向工作”现象的原因是______；解决方案是______。
【答案】接收端提供的本地载波有180o 相位模糊；采用2DPSK【解析】在2PSK 信号的载波恢复过程中存在着180°的相位模糊，称为2PSK 方式的“倒π”现象或“反相工作”。
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 第七章 正弦载波数字调制系统
2ASK信号的产生
单极性的随机 矩形脉冲序列
方法一 模拟调制的相乘法，将数字基带信号看成是模拟信号的特例 方法二 数字键控法：利用代表数字信息（“0”或“1”）的基带矩形 脉冲去键控一个连续的载波——通断键控（OOK）
2008.8 copyright 信息科学与技术学院通信原理教研组 9
2ASK信号的解调
2008.8 copyright 信息科学与技术学院通信原理教研组 18
2FSK信号的产生方法
键控法 由二进制数字 信号通过电子开关控制两 个载波的输出，产生的 FSK信号在码元转换时刻 相位不连续。
调频法 数字基带信号 对载波进行调频，产生 连续相位的FSK信号。
2008.8
copyright 信息科学与技术学院通信原理教研组
第7章 正弦载波数字调制系统
第7章 正弦载波数字调制系统
1 2
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性能比较
3
4
2008.8
copyright 信息科学与技术学院通信原理教研组
2
7.1 引言
基带传输 适合在低通型的有线信道传输。 频带传输 适合在带通型的信道中传输。 （无线信道、有线信道）
v1(t)
e2 FSK (t )
输出
抽样 判决器
带通 滤波器
y2
2
包络 检波器
v2(t)
判决准则
2008.8
v1>v2 即v1-v2 >0 v1<v2 即v1-v2 <0
判为1 判为0
23
copyright 信息科学与技术学院通信原理教研组
2FSK信号的解调方法——相干解调
通信原理第7章正弦载波数字调制系统
2ASK信号的功率谱密度：
PASKf 14PSf fcPfcTs 2 Saf
fcTs
2
09.04.2020
1f
16
fcf
fc
9
2ASK信号的功率谱密度示意
09.04.2020
10
由图可见，2ASK信号的功率谱是基带信号频谱 向fc和-fc两边平移，由连续谱和离散谱两部分 组成。
二进制数字调制概念
多进制数字调制概念
09.04.2020
4
7.1 二进制数字调制
7.1.1 二进制幅度键控(2ASK) 7.1.2 二进制频移键控(2FSK) 7.1.3 二进制相移键控(2PSK) 7.1.4 二进制差分相移键控 (2DPSK)
09.04.2020
5
7.1.1 二进制幅度键控（2ASK）
连续谱取决于经线性调制后的双边带谱。
离散谱由载波分量决定。
2ASK信号的频带宽度是基带脉冲带宽的两倍 这与模拟AM、DSB一样。
09.04.2020
11
3）调制与解调
调制：可用模拟法和键控法实现
09.04.2020
12
解调：可以用包络检波和相干解调。
对于数字信号解调来说，必须采用抽样判决，这一 部分也称为再生，这是数字通信必不可少的。它能 消除噪声积累。
3）调制与解调
调制：模拟调频和数字键控法
09.04.2020
19
解调方式1：包络检波。
对上下两路抽样值的比较，最终判决出输出信号
09.04.2020
20
解调方式2：相干解调。
09.04.2020
21
解调方式3： 2FSK过零检测法。
09.04.2020
通信原理第七章数字带通传输系统课件
xDSL技术
xDSL技术利用数字带通传输系统实现宽带接入，提供了高速上 网、视频通话等服务。
光纤通信系统
光纤通信系统利用数字带通传输系统实现长距离、高速、大容量 的数据传输，广泛应用于城域网、骨干网等。
卫星通信系统中的数字带通传输系统
卫星电视接收系统
数字带通传输系统用于卫星电视接收系统中传输电视信号，实现 了覆盖广泛的电视节目服务。
无线局域网（WLAN）
WLAN利用数字带通传输系统实现无线高速上网，提供了灵活的接入方 式和便捷的数据传输服务。
03
全球定位系统（GPS）
GPS通过数字带通传输系统发送和接收信号，实现了高精度的定位和导
航功能。
有线通信系统中的数字带通传输系统
有线电视网络
数字带通传输系统用于有线电视网络中传输电视信号，提供了高 清晰度、稳定的电视节目服务。
通信原理第七章数 字带通传输系统课 件
contents
目录
• 数字带通传输系统的基本概念 • 数字带通传输系统的调制技术 • 数字带通传输系统的解调技术 • 数字带通传输系统的性能分析 • 数字带通传输系统的实际应用案例
01
CATALOGUE
数字带通传输系统的基本概念
数字带通传输系统的定义
数字带通传输系统是指利用调制 技术将数字信号转换为适合在带 通频段上传输的信号的一种通信
差错控制技术
采用各种差错控制技术，如奇偶校验、循环冗余校验、自动重传等， 可以降低误码率，提高抗干扰性能。
带通传输系统的频带利用率
频带利用率
数字带通传输系统的频带利用率 是指在有限的频带资源内传输尽 可能多的信息。
调制方式
采用高效的调制方式，如QPSK、 16QAM、64QAM等，可以有效 提高频带利用率。
xDSL技术利用数字带通传输系统实现宽带接入，提供了高速上 网、视频通话等服务。
光纤通信系统
光纤通信系统利用数字带通传输系统实现长距离、高速、大容量 的数据传输，广泛应用于城域网、骨干网等。
卫星通信系统中的数字带通传输系统
卫星电视接收系统
数字带通传输系统用于卫星电视接收系统中传输电视信号，实现 了覆盖广泛的电视节目服务。
无线局域网（WLAN）
WLAN利用数字带通传输系统实现无线高速上网，提供了灵活的接入方 式和便捷的数据传输服务。
03
全球定位系统（GPS）
GPS通过数字带通传输系统发送和接收信号，实现了高精度的定位和导
航功能。
有线通信系统中的数字带通传输系统
有线电视网络
数字带通传输系统用于有线电视网络中传输电视信号，提供了高 清晰度、稳定的电视节目服务。
通信原理第七章数 字带通传输系统课 件
contents
目录
• 数字带通传输系统的基本概念 • 数字带通传输系统的调制技术 • 数字带通传输系统的解调技术 • 数字带通传输系统的性能分析 • 数字带通传输系统的实际应用案例
01
CATALOGUE
数字带通传输系统的基本概念
数字带通传输系统的定义
数字带通传输系统是指利用调制 技术将数字信号转换为适合在带 通频段上传输的信号的一种通信
差错控制技术
采用各种差错控制技术，如奇偶校验、循环冗余校验、自动重传等， 可以降低误码率，提高抗干扰性能。
带通传输系统的频带利用率
频带利用率
数字带通传输系统的频带利用率 是指在有限的频带资源内传输尽 可能多的信息。
调制方式
采用高效的调制方式，如QPSK、 16QAM、64QAM等，可以有效 提高频带利用率。
通信原理陈启兴正弦载波数字调制系统
6.1 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。
数字调制技术有两种方法： 利用模拟调制的方法去实现数字式调制； 通过开关键控载波，通常称为键控法。 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。
2020/6/27
1
6.2 二进制数字调制原理
带信号，它的功率谱为
Ps
(
f
)
Ts 4
Sa2 (Ts
f
)
1 4
(
f
)
2ASK信号的功率谱为
P2ASK ( f
)
A2Ts 16
Sa2[( f fc )Ts ] Sa2[( f fc )Ts ]
A2 16
[ ( f
fc) (
f
fc )]
2020/6/27
10
6.2.2 二进制频移键控（2FSK）
低通滤波器 d
抽样判决器 e uo(t)
(a) 原理方框图 a O
b
O
t
c
O
t
d
O
t
e
O
t
(b) 相关点的信号波形示意图
2020/6/27
图6-9 2FSK信号的过零检测法
14
6.2.2 二进制频移键控（2FSK）（续）
2FSK信号的功率谱可以看作是两个2ASK信号的
2020/6/27
12
6.2.2 二进制频移键控（2FSK）（续）
2FSK信号的常用解调方法采用如图6-8所示的非相干 解调、相干解调和过零检测法。
带通滤波器 1 f1
包络检波器
e2FSK(t)
码元定时脉冲
抽样判决器
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。
数字调制技术有两种方法： 利用模拟调制的方法去实现数字式调制； 通过开关键控载波，通常称为键控法。 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。
2020/6/27
1
6.2 二进制数字调制原理
带信号，它的功率谱为
Ps
(
f
)
Ts 4
Sa2 (Ts
f
)
1 4
(
f
)
2ASK信号的功率谱为
P2ASK ( f
)
A2Ts 16
Sa2[( f fc )Ts ] Sa2[( f fc )Ts ]
A2 16
[ ( f
fc) (
f
fc )]
2020/6/27
10
6.2.2 二进制频移键控（2FSK）
低通滤波器 d
抽样判决器 e uo(t)
(a) 原理方框图 a O
b
O
t
c
O
t
d
O
t
e
O
t
(b) 相关点的信号波形示意图
2020/6/27
图6-9 2FSK信号的过零检测法
14
6.2.2 二进制频移键控（2FSK）（续）
2FSK信号的功率谱可以看作是两个2ASK信号的
2020/6/27
12
6.2.2 二进制频移键控（2FSK）（续）
2FSK信号的常用解调方法采用如图6-8所示的非相干 解调、相干解调和过零检测法。
带通滤波器 1 f1
包络检波器
e2FSK(t)
码元定时脉冲
抽样判决器
正弦载波数字调制
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调相分类
根据相位偏移量的大小，调相可 以分为绝对调相和相对调相。绝 对调相是指直接将信息相位偏移 固定角度，而相对调相则通过相
位偏移量表示信息。
调相性能
调相技术具有较好的抗干扰性能 和较高的频谱利用率，因此在数
字通信中得到了广泛应用。
调频技术
01
调频信号
通过改变正弦载波的频率来传递信息，调频信号的解调通常采用非相干
对同步要求严格
正弦载波数字调制需要精确的时钟同 步，以保证信号的正确解调，对系统 同步性能要求较高。
对信道质量敏感
正弦载波数字调制受信道质量影响较 大，信道恶化可能导致信号失真和误 码率的增加。
对参数调整要求高
正弦载波数字调制需要精确的参数调 整，如调制指数、载波频率等，以保 证信号传输的质量。
05
混合调制信号
同时利用调相和调频技术来传递信息，混合制信号的解调需要同时考虑相位和频率信息 。
混合调制分类
根据相位和频率偏移量的大小以及它们之间的关系，混合调制可以分为多种不同的调制方式， 如偏移四相相移键控（OQPSK）、偏移最小相移键控（Offset MSK）等。
混合调制性能
混合调制技术结合了调相和调频技术的优点，具有较高的频谱利用率、较强的抗干扰能力 和较好的隐蔽性，因此在高速数字通信等领域得到了广泛应用。
特点
具有较高的频谱利用率、较强的 抗干扰能力、较远的传输距离和 较高的数据传输速率。
调制原理
01
02
03
调制过程
将数字信号转换为模拟信 号，再利用正弦波作为载 波进行调制。
调制方式
包括调相、调频和调相调 频等方式。
调制解调
《正弦载波数字调制》PPT课件
一个受输入数字信息控制的开关去接通或切断载波 信号的输出而产生的，因此，这种2ASK方式有时又 称为通断键控〔OOK—On Off Keying〕方式。
第四章 数字调制与解调技术
图6-2 2ASK信号的波形例如
第四章 数字调制与解调技术
2ASK的调制器可以用乘法器法来实现，如图6-3所示。
图6-3 用乘法器实现2ASK调制器
由第五章知，在无码间串扰条件下，假设
滚降系数为 ，那么基带信号占用信道带宽
为
Bg
(1)
fB 2
这时，2ASK信号占用的 1 )fB
第四章 数字调制与解调技术
对应的频带利用率为
2A SB K R 2b A S(1 K fB )fB1 1 〔b/s·Hz〕
第四章 数字调制与解调技术
1．二进制振幅键控信号的产生
二进制振幅键控，记为2ASK或BASK 〔Binary ASK〕，是利用代表数字信息〔“0 〞或“1〞〕的基带脉冲信号去控制载波信号 的振幅，使载波幅度随之而变化的调制方式。 当发送为“1〞时，有载波输出〔振幅不为 零〕2；AS当K信发号送的为波“形0例〞如时如，图6无-2载所波示输。这出是〔一振种幅 变 最简为单零形〕式。的2ASK信号，由图可见，它相当于是用
第四章 数字调制与解调技术
图中，输入随机信息序列以ak 表示，
其取值服从下述关系
1, 概率 P为 ak 0, 概率 (1为 P)
第四章 数字调制与解调技术
2．二进制振幅键控信号的频谱及带宽
图6-5 2ASK信号的功率谱密度及带宽 a)“1〞码波形的频谱 b) 基带信号的功率谱 c) 2ASK信号功率谱
《正弦载波数字调制》 PPT课件
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第四章 数字调制与解调技术
图6-2 2ASK信号的波形例如
第四章 数字调制与解调技术
2ASK的调制器可以用乘法器法来实现，如图6-3所示。
图6-3 用乘法器实现2ASK调制器
由第五章知，在无码间串扰条件下，假设
滚降系数为 ，那么基带信号占用信道带宽
为
Bg
(1)
fB 2
这时，2ASK信号占用的 1 )fB
第四章 数字调制与解调技术
对应的频带利用率为
2A SB K R 2b A S(1 K fB )fB1 1 〔b/s·Hz〕
第四章 数字调制与解调技术
1．二进制振幅键控信号的产生
二进制振幅键控，记为2ASK或BASK 〔Binary ASK〕，是利用代表数字信息〔“0 〞或“1〞〕的基带脉冲信号去控制载波信号 的振幅，使载波幅度随之而变化的调制方式。 当发送为“1〞时，有载波输出〔振幅不为 零〕2；AS当K信发号送的为波“形0例〞如时如，图6无-2载所波示输。这出是〔一振种幅 变 最简为单零形〕式。的2ASK信号，由图可见，它相当于是用
第四章 数字调制与解调技术
图中，输入随机信息序列以ak 表示，
其取值服从下述关系
1, 概率 P为 ak 0, 概率 (1为 P)
第四章 数字调制与解调技术
2．二进制振幅键控信号的频谱及带宽
图6-5 2ASK信号的功率谱密度及带宽 a)“1〞码波形的频谱 b) 基带信号的功率谱 c) 2ASK信号功率谱
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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7章(樊昌信第七版)
注：对应关系可有不同 规定，但相邻码组应符 合格雷码编码规则
载波相位 φn
b 0（−1） 0（−1） 1（+1） 1（+1）
10
A 方式
0° 90 ° 180° 270°
பைடு நூலகம்
B 方式
225° 315° 45 ° 135°
矢量图
11
b(1) 01
00 参考相位
11 a(1) 10 b(0)
a(0) 00
MFSK一般用于 调制速率(1/TB) 不高的衰落信道
传输场合。
§7.4.3 多进制相移键控 （MPSK） 1 基本概念
利用载波的M种不同相位表示数字信息。
信号矢量图（星座图）：
随着 M 的增加，多相制信号可以在相同的带宽中传输 更多比特的信息，从而提高频带利用率。
随着 M 的增加，星座图上的相邻信号点的距离会逐渐 减小（判决范围减小/噪声容限减小），导致抗噪性能
rb
(a) 非相干解调
MFSK –相干解调系统的误码率:
Pe ( M 1)erfc( r )
比较相干和非相干解调 的
误码率，当 log2M > 7时，
误码率的上界都可表示为：
Pe
M 1 A2 / 4 n2 Pe e 2
rb
(b) 相干解调
MPSK(M≥ 4) 相干解调系统的误码率:
课 件
第7章
数字带通传输
通信原理（第7版）
樊昌信 曹丽娜 编著
本章内容:
二进制数字调制/解调原理
2ASK 2FSK 2PSK/2DPSK
第7章 数字调制
二进制数字调制系统抗噪声性能
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1 PASK f PS f f c PS f f c 4 Ts 2 Sa f f c Ts Sa f f c Ts 16 1 f f c f f c 2019/4/7 16
1)定义及时域表达式
载波幅度随着调制信号变化而变化。最简单的形式 是通断键控（OOK）。
二进制符号序列为：
其中：
st
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
n
a g t nT
n s
• Ts ——信号间隔 • g(t)——调制信号的时间波形
2019/4/7
1, 出现概率为p an 0， 出现概率为1－p
第7章 正弦载波数字调制系统
2019/4/7
1
内容
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
2019/4/7
2
引言
调制概念 数字调制概念 键控信号
2019/4/7
3
数字信号调制方法：
ASK ~ 振幅键控 FSK ~ 移频键控 PSK ~ 移相键控
2
9
2ASK信号的功率谱密度示意
2019/4/7 10
由图可见，2ASK信号的功率谱是基带信号频谱 向fc和-fc两边平移，由连续谱和离散谱两部分 组成。 连续谱取决于经线性调制后的双边带谱。 离散谱由载波分量决定。 2ASK信号的频带宽度是基带脉冲带宽的两倍 这与模拟AM、DSB一样。
2019/4/7 11
2019/4/7
0 ，以1 p an 1 ，以p
an 是an的反码
14
g t 是门宽TS，高度为 1 的门函数
由上式可以看出， 2FSK 信号可以看成 两个不同载频的ASK信号之和，即：
SFSK (t ) st cos1t n st cos2t n e1 t e2 t
1)定义及时域表达式
载波的相位随调制信号1或0而变 • 一般用 0或180 来表示1 或 0 表达式 S 2 PSK (t ) a n g (t nTs ) cos c t n
1 ，以p an 1 p 其中： ， g(t)为矩形脉冲 1，以
2019/4/7 18
3）调制与解调
调制：模拟调频和数字键控法
2019/4/7
19
解调方式1：包络检波。
对上下两路抽样值的比较，最终判决出输出信号
2019/4/7 20
解调方式2：相干解调。
2019/4/7 21
2019/4/7
解调方式3： 2FSK过零检测法。
22
7.1.3 二进制相移键控（2PSK）
2019/4/7
16
2019/4/7
17
分析讨论： FSK谱由连续谱和离散谱组成，连续谱是 s t 的ASK功率谱和 s t 的ASK功率谱两者 之和： PE1 f PE 2 f 。 离散谱出现在两个载频 f1 ，f 2 位置上。 2FSK带宽（相位不连续2FSK）： BFSK f 2 f1 2 f s
二进制数字调制概念 多进制数字调制概念
2019/4/7
4
7.1 二进制数字调制
7.1.1 7.1.2 7.1.3 7.1.4 (2DPSK)
2019/4/7
二进制幅度键控(2ASK) 二进制频移键控(2FSK) 二进制相移键控(2PSK) 二进制差分相移键控
5
7.1.1 二进制幅度键控（2ASK）
2
2019/4/7
25
由连续谱和离散谱两部分组成。 谱结构与2ASK信号的类似 当1和0等概出现时，不存在离散谱。 2PSK 信号的频带宽度是基带脉冲带宽的 两倍
• 例： 1——f 1, 0——f 2
时域表达式
S FSK (t ) an g (t nTs ) cos(1t n ) an g (t nTs ) cos( 2t n ) n n
其中：
0 ，以p an 1 ，以1 p
2019/4/7
15
2) 2FSK信号的功率谱密度及带宽 2FSK信号的功率谱密度
PFSK f 1 PS1 f f1 PS1 f f1 1 PS 2 f f 2 PS 2 f f 2 4 4
PE1 f PE 2 f
3）调制与解调
调制：可用模拟法和键控法实现
2019/4/7
12
解调：可以用包络检波和相干解调。
对于数字信号解调来说，必须采用抽样判决，这一 部分也称为再生，这是数字通信必不可少的。它能 消除噪声积累。
2019/4/7 13
7.1.2 二进制频移键控（2FSK）
1)定义及时域表达式
载波频率随着调制信号1或0而变。
6
g t ~ 门宽Ts，门高1的门函数
1
T s 2
Ts 2
t
二进制幅度键控信号的时域表达式：
S ASK st cos ct an g (t nTs ) cos c t n
2019/4/7 7
2ASK
典型波形如下
2019/4/7
8
2) 2ASK信号的功率谱密度及带宽
在一个码元间隔内：
2019/4/7
eo (t ) cos ct cos(ct i ), i 0或
23
由上式可以看出，2PSK实际上等同于一个抑制 载波的双边带调幅信号，因此不存在直流分量
波形(绝对调相)
2019/4/7
24
2) 2PSK信号的功率谱密度及带宽
1 PPSK f PS f f c PS f f c 4 Ts 2 Sa f f c Ts Sa f f c Ts 4
二进制基带信号 s(t ) 的功率谱为：
PS f f s p1 p G f f s2 1 p
2 2
m
Gm fs f m fs
2
Ts 1 2 Sa fTs f 4 4
2ASK信号的功率谱密度：
1)定义及时域表达式
载波幅度随着调制信号变化而变化。最简单的形式 是通断键控（OOK）。
二进制符号序列为：
其中：
st
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
n
a g t nT
n s
• Ts ——信号间隔 • g(t)——调制信号的时间波形
2019/4/7
1, 出现概率为p an 0， 出现概率为1－p
第7章 正弦载波数字调制系统
2019/4/7
1
内容
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
2019/4/7
2
引言
调制概念 数字调制概念 键控信号
2019/4/7
3
数字信号调制方法：
ASK ~ 振幅键控 FSK ~ 移频键控 PSK ~ 移相键控
2
9
2ASK信号的功率谱密度示意
2019/4/7 10
由图可见，2ASK信号的功率谱是基带信号频谱 向fc和-fc两边平移，由连续谱和离散谱两部分 组成。 连续谱取决于经线性调制后的双边带谱。 离散谱由载波分量决定。 2ASK信号的频带宽度是基带脉冲带宽的两倍 这与模拟AM、DSB一样。
2019/4/7 11
2019/4/7
0 ，以1 p an 1 ，以p
an 是an的反码
14
g t 是门宽TS，高度为 1 的门函数
由上式可以看出， 2FSK 信号可以看成 两个不同载频的ASK信号之和，即：
SFSK (t ) st cos1t n st cos2t n e1 t e2 t
1)定义及时域表达式
载波的相位随调制信号1或0而变 • 一般用 0或180 来表示1 或 0 表达式 S 2 PSK (t ) a n g (t nTs ) cos c t n
1 ，以p an 1 p 其中： ， g(t)为矩形脉冲 1，以
2019/4/7 18
3）调制与解调
调制：模拟调频和数字键控法
2019/4/7
19
解调方式1：包络检波。
对上下两路抽样值的比较，最终判决出输出信号
2019/4/7 20
解调方式2：相干解调。
2019/4/7 21
2019/4/7
解调方式3： 2FSK过零检测法。
22
7.1.3 二进制相移键控（2PSK）
2019/4/7
16
2019/4/7
17
分析讨论： FSK谱由连续谱和离散谱组成，连续谱是 s t 的ASK功率谱和 s t 的ASK功率谱两者 之和： PE1 f PE 2 f 。 离散谱出现在两个载频 f1 ，f 2 位置上。 2FSK带宽（相位不连续2FSK）： BFSK f 2 f1 2 f s
二进制数字调制概念 多进制数字调制概念
2019/4/7
4
7.1 二进制数字调制
7.1.1 7.1.2 7.1.3 7.1.4 (2DPSK)
2019/4/7
二进制幅度键控(2ASK) 二进制频移键控(2FSK) 二进制相移键控(2PSK) 二进制差分相移键控
5
7.1.1 二进制幅度键控（2ASK）
2
2019/4/7
25
由连续谱和离散谱两部分组成。 谱结构与2ASK信号的类似 当1和0等概出现时，不存在离散谱。 2PSK 信号的频带宽度是基带脉冲带宽的 两倍
• 例： 1——f 1, 0——f 2
时域表达式
S FSK (t ) an g (t nTs ) cos(1t n ) an g (t nTs ) cos( 2t n ) n n
其中：
0 ，以p an 1 ，以1 p
2019/4/7
15
2) 2FSK信号的功率谱密度及带宽 2FSK信号的功率谱密度
PFSK f 1 PS1 f f1 PS1 f f1 1 PS 2 f f 2 PS 2 f f 2 4 4
PE1 f PE 2 f
3）调制与解调
调制：可用模拟法和键控法实现
2019/4/7
12
解调：可以用包络检波和相干解调。
对于数字信号解调来说，必须采用抽样判决，这一 部分也称为再生，这是数字通信必不可少的。它能 消除噪声积累。
2019/4/7 13
7.1.2 二进制频移键控（2FSK）
1)定义及时域表达式
载波频率随着调制信号1或0而变。
6
g t ~ 门宽Ts，门高1的门函数
1
T s 2
Ts 2
t
二进制幅度键控信号的时域表达式：
S ASK st cos ct an g (t nTs ) cos c t n
2019/4/7 7
2ASK
典型波形如下
2019/4/7
8
2) 2ASK信号的功率谱密度及带宽
在一个码元间隔内：
2019/4/7
eo (t ) cos ct cos(ct i ), i 0或
23
由上式可以看出，2PSK实际上等同于一个抑制 载波的双边带调幅信号，因此不存在直流分量
波形(绝对调相)
2019/4/7
24
2) 2PSK信号的功率谱密度及带宽
1 PPSK f PS f f c PS f f c 4 Ts 2 Sa f f c Ts Sa f f c Ts 4
二进制基带信号 s(t ) 的功率谱为：
PS f f s p1 p G f f s2 1 p
2 2
m
Gm fs f m fs
2
Ts 1 2 Sa fTs f 4 4
2ASK信号的功率谱密度：