第7章 数字频带传输系统
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在二进制数字调制中，当正弦载波的相位随二 进制数字基带信号离散变化时，则产生二进制移相 键 控 (2PSK) 信 号 。 通 常 用 已 调 信 号 载 波 的 0° 和 180°分别表示二进制数字基带信号的 1 和 0。二进 制移相键控信号的时域表达式为
e2 PSK (t ) an g (t nTS ) cosct (7.1 - 9) n 其中, an与2ASK和2FSK时的不同，在2PSK调制中， an应选择双极性，即
发送符号“1” 发送符号“ 0”
(7.1 - 11)
若用φ n表示第n个符号的绝对相位，则有 (7.1 - 12)
d 输出
(a ) 非相干解调 e2 AS K(t )
带通 滤波器
相乘器 cos ct
低通 滤波器
抽样 判决器 定时 脉冲
输出
(b ) 相干解调
图 7 –4 二进制振幅键控信号解调器原理框图
1
1
0
0
1
0
0
0
1
0
1
a
b
c
d
图7-5
2ASK信号非相干解调过程的时间波形
7.1.2 二进制移频键控（2FSK）
2ASK信号的时间波形随二进制基带信号s(t)通断变化， 所以又称为通断键控信号（OOK信号）。
1 s(t) Tb 载波信号 t 0 1 1 0 0 1
t
2 ASK信号 t
图 7 – 2 二进制振幅键控信号时间波型
开关电路 e2 AS K(t) cos ct e2 AS K(t)
s(t)
乘法器 cos ct
第7章
7.1
7.2
数字频带传输系统
二进制数字调制与解调原理
二进制数字调制系统的抗噪声性能
7.3
7.4
二进制数字调制系统的性能比较
多进制数字调制系统
返回主目录
第 7章
调制器 基带信号输入 噪声源 信 道 解调器 基带信号输出
图 7 – 1 数字调制系统的基本结构
在实际信道中，大多数信道具有带通传输特性， 数字基带信号不能直接在这种信道中传输，因此， 必须用数字基带信号对载波进行调制，产生已调数 字信号。类似与模拟调制，有数字振幅调制、数字 频率调制和数字相位调制。
n
(7.1 - 1)
(7.1 - 2) (7.1 - 3)
其中
0, an 1,
1, g (t ) 0,
发送概率为P 发送概率为 1 P
0 t Ts 其它
则二进制振幅键控信号可表示为
e2 ASK (t ) an g (t nTS ) cosct
n
(7.1 - 4)
s(t) (b) 数字键控
(a) 模拟相乘
图 7-3 二进制振幅键控信号调制器原理框图
2ASK 信号与模拟调制中的 AM 信号类似。所以，对
2ASK 信号也能够采用非相干解调 ( 包络检波法 ) 和相干
解调(同步检测法)。
e2 AS K(t)
带通 滤波器
a
全波 整流器
b
低通 滤波器
c
抽样 判决器 定时 脉冲
e2 FSK (t ) an g (t nTS ) cos(1t n ) n bn g (t nTS ) cos(2t n ) n
(7.1 - 5)
ak a b c s(t ) s(t )
1
0
1
1
0
0
1 t t t
(7.1 - 8)
二进制移频键控信号的产生，可以采用模拟调 频电路来实现，也可以采用数字键控的方法来实现。
振荡器1 f1 基带信 号
选通开关
反相器
相加器
e2 FSK(t)
振荡器2 f2
选通开关
图 7 –7 数字键控法实现二进制移频键控信号的原理图
二进制移 频键控信 e 号的解调 方法很多， 有模拟鉴 频法和数 字检测法， 有非相干 e 解调方法 也有相干 解调方法。
7.1
7.1.1 二进制振幅键控（2ASK） 振幅键控是正弦载波的幅度随数字基带信号而 变化的数字调制。当数字基带信号为二进制时，则
为二进制振幅键控。设发送的二进制符号序列由0、
1序列组成，发送0符号的概率为P，发送1符号的概 率为1-P，且相互独立。该二进制符号序列可表示为
s(t ) an g (t nTS )
在二进制数字调制中，若正弦载波的频率随二进 制基带信号在 f1 和 f2 两个频率点间变化，则产生二进 制移频键控信号(2FSK信号)。图7 - 6中波形g可分解 为波形e和波形f，即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
1, an 1,
发送概率为P 发送概率为 1 P
(7.1 - 10)
若g(t)是脉宽为Ts, 高度为1的矩形脉冲时，则有
cosct , e2 PSK (t ) cosct ,
00 , n 0 180 ,
Ts A O －A
发送概率为P 发送概率为 1 P
带通滤波器
1
包络 检波器 定时脉冲 抽样 判决器 输出
2 FS K(t )
带通滤波器 (a ) 带通滤波器
包络 检波器
非相干解调
1
相乘器 cos 1 t cos 2 t
低通 滤波器 定时脉冲 抽样 判决器 输出
(t) 2 FS K
带通滤波器
相乘器 (b )
低通 滤波器
d
t
e
t
f
t
g
2 FSK 信号
t
图 7- 6 二进制移频键控信号的时间波形
bn an 是反码关系
n , n 分别代表第n个信号码元的初始相位。在2ASK
信号中，它们不携带信息，通常可设为零。 因此，二进制移频键控信号的时域表达式可简化为
e2 FSK (t ) an g (t nTS ) cos1t n an g (t nTS ) cos2t n
相干解调
图 7 –8 二进制移频键控信号解调器原理图
1
1
0
0
1
wk.baidu.com
0
0
0
1
0
1
2 FSK 信号
图 7-9
2FSK非相干解调过程的时间波形
a e2 FS K(t ) 限幅
b 微分
c 整流
d
脉冲形 成
e 低通
f 输出
(a ) a b c d e
图 7 – 10 过零检测法原理图和各点时间波形
7.1.3 二进制移相键控（2PSK）
e2 PSK (t ) an g (t nTS ) cosct (7.1 - 9) n 其中, an与2ASK和2FSK时的不同，在2PSK调制中， an应选择双极性，即
发送符号“1” 发送符号“ 0”
(7.1 - 11)
若用φ n表示第n个符号的绝对相位，则有 (7.1 - 12)
d 输出
(a ) 非相干解调 e2 AS K(t )
带通 滤波器
相乘器 cos ct
低通 滤波器
抽样 判决器 定时 脉冲
输出
(b ) 相干解调
图 7 –4 二进制振幅键控信号解调器原理框图
1
1
0
0
1
0
0
0
1
0
1
a
b
c
d
图7-5
2ASK信号非相干解调过程的时间波形
7.1.2 二进制移频键控（2FSK）
2ASK信号的时间波形随二进制基带信号s(t)通断变化， 所以又称为通断键控信号（OOK信号）。
1 s(t) Tb 载波信号 t 0 1 1 0 0 1
t
2 ASK信号 t
图 7 – 2 二进制振幅键控信号时间波型
开关电路 e2 AS K(t) cos ct e2 AS K(t)
s(t)
乘法器 cos ct
第7章
7.1
7.2
数字频带传输系统
二进制数字调制与解调原理
二进制数字调制系统的抗噪声性能
7.3
7.4
二进制数字调制系统的性能比较
多进制数字调制系统
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第 7章
调制器 基带信号输入 噪声源 信 道 解调器 基带信号输出
图 7 – 1 数字调制系统的基本结构
在实际信道中，大多数信道具有带通传输特性， 数字基带信号不能直接在这种信道中传输，因此， 必须用数字基带信号对载波进行调制，产生已调数 字信号。类似与模拟调制，有数字振幅调制、数字 频率调制和数字相位调制。
n
(7.1 - 1)
(7.1 - 2) (7.1 - 3)
其中
0, an 1,
1, g (t ) 0,
发送概率为P 发送概率为 1 P
0 t Ts 其它
则二进制振幅键控信号可表示为
e2 ASK (t ) an g (t nTS ) cosct
n
(7.1 - 4)
s(t) (b) 数字键控
(a) 模拟相乘
图 7-3 二进制振幅键控信号调制器原理框图
2ASK 信号与模拟调制中的 AM 信号类似。所以，对
2ASK 信号也能够采用非相干解调 ( 包络检波法 ) 和相干
解调(同步检测法)。
e2 AS K(t)
带通 滤波器
a
全波 整流器
b
低通 滤波器
c
抽样 判决器 定时 脉冲
e2 FSK (t ) an g (t nTS ) cos(1t n ) n bn g (t nTS ) cos(2t n ) n
(7.1 - 5)
ak a b c s(t ) s(t )
1
0
1
1
0
0
1 t t t
(7.1 - 8)
二进制移频键控信号的产生，可以采用模拟调 频电路来实现，也可以采用数字键控的方法来实现。
振荡器1 f1 基带信 号
选通开关
反相器
相加器
e2 FSK(t)
振荡器2 f2
选通开关
图 7 –7 数字键控法实现二进制移频键控信号的原理图
二进制移 频键控信 e 号的解调 方法很多， 有模拟鉴 频法和数 字检测法， 有非相干 e 解调方法 也有相干 解调方法。
7.1
7.1.1 二进制振幅键控（2ASK） 振幅键控是正弦载波的幅度随数字基带信号而 变化的数字调制。当数字基带信号为二进制时，则
为二进制振幅键控。设发送的二进制符号序列由0、
1序列组成，发送0符号的概率为P，发送1符号的概 率为1-P，且相互独立。该二进制符号序列可表示为
s(t ) an g (t nTS )
在二进制数字调制中，若正弦载波的频率随二进 制基带信号在 f1 和 f2 两个频率点间变化，则产生二进 制移频键控信号(2FSK信号)。图7 - 6中波形g可分解 为波形e和波形f，即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
1, an 1,
发送概率为P 发送概率为 1 P
(7.1 - 10)
若g(t)是脉宽为Ts, 高度为1的矩形脉冲时，则有
cosct , e2 PSK (t ) cosct ,
00 , n 0 180 ,
Ts A O －A
发送概率为P 发送概率为 1 P
带通滤波器
1
包络 检波器 定时脉冲 抽样 判决器 输出
2 FS K(t )
带通滤波器 (a ) 带通滤波器
包络 检波器
非相干解调
1
相乘器 cos 1 t cos 2 t
低通 滤波器 定时脉冲 抽样 判决器 输出
(t) 2 FS K
带通滤波器
相乘器 (b )
低通 滤波器
d
t
e
t
f
t
g
2 FSK 信号
t
图 7- 6 二进制移频键控信号的时间波形
bn an 是反码关系
n , n 分别代表第n个信号码元的初始相位。在2ASK
信号中，它们不携带信息，通常可设为零。 因此，二进制移频键控信号的时域表达式可简化为
e2 FSK (t ) an g (t nTS ) cos1t n an g (t nTS ) cos2t n
相干解调
图 7 –8 二进制移频键控信号解调器原理图
1
1
0
0
1
wk.baidu.com
0
0
0
1
0
1
2 FSK 信号
图 7-9
2FSK非相干解调过程的时间波形
a e2 FS K(t ) 限幅
b 微分
c 整流
d
脉冲形 成
e 低通
f 输出
(a ) a b c d e
图 7 – 10 过零检测法原理图和各点时间波形
7.1.3 二进制移相键控（2PSK）