北大数字通信课件：36有记忆调制方式
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通信原理(第八章新型数字带通调制技术)课件
调制技术的发展趋势
挑战
随着通信技术的发展，通信系统的复杂性和不确定性不断增加，对调制技术的要求也越来越高，需要克服许多技术上的挑战。
机遇
随着通信技术的发展，调制技术的应用场景也越来越广泛，如物联网、智能交通、远程控制等领域，为调制技术的发展提供了广阔的应用前景。
未来调制技术的挑战与机遇
高级调制技术
更高的频谱效率
随着通信需求的不断增加，对频谱效率的要求也越来越高，因此，调制技术需要向着更高频谱效率的方向发展。
更高的可靠性和稳定性
随着通信系统复杂性的增加，对通信系统的可靠性和稳定性要求也越来越高，因此，调制技术需要向着更高可靠性和稳定性的方向发展。
更好的抗干扰能力
随着通信环境的日益复杂，抗干扰能力成为调制技术的重要指标之一，因此，调制技术需要向着更好的抗干扰能力的方向发展。
设备互联互通
通过应用新型数字带通调制技术，智能家居系统可以更加高效地控制和管理各种设备，提升家居生活的便利性和舒适性。
智能家居控制
新型数字带通调制技术可以提供更好的安全性和隐私保护，确保物联网和智能家居应用中的数据传输安全可靠。
安全与隐私保护
物联网与智能家居中的应用
04
新型数字带通调制技术的未来发展
网络升级与改造
通过应用新型数字带通调制技术，有线电视网络可以进行升级和改造，以适应不断发展的业务需求。
高清晰度视频传输
新型数字带通调制技术可以实现高清晰度视频信号的传输，提升有线电视网络的视频质量。
有线电视网络中的应用
1
2
3
新型数字带通调制技术可以实现物联网设备之间的快速、可靠的数据传输，促进设备间的互联互通。
OFDM调制原理
新型数字带通调制技术的性能指标
《数字调制解调电路》课件
数字调制解调电路在通信系统中的应 用实例
无线通信
广泛应用于移动通信、无线 数据传输等领域。
光纤通信
用于长距离光纤传输系统的 数字信号传输。
卫星通信
在卫星与地面站之间进行数 字信号传输。
常用数字调制解调芯片的选型及应用
1 AD I AD 9361
广泛应用于无线电、 雷达和诊断设备中的 调制解调系统。
PSK调制技术的原理及应用
PSK调制技术将数字信号转换为相位变化的模拟信号，常用于数字通信和调制解调器。
QAM调制技术的原理及应用
QAM调制技术将两个调制信号的幅度和相位变化相结合，常用于有线和无线 通信系统。
数字调制解调电路中的信号恢复方法
1 包络检测
通过检测信号的包络来提取原始信号。
2 相干解调
未来发展趋势包括更高的传输速率、更低的功耗、更高的带宽效率以及更广 泛的应用领域。
3
直接数字频率合成
利用数字信号生成不同频率的信号，实现调制。
调制信号的分类及特点
模拟调制信号
连续变化，带宽较宽， 易受干扰。
数字调制信号
离散变化，带宽较窄， 抗干扰能力强。
混合调制信号
模拟和数字信号的结合， 综合了两者的特点。
调制技术的应用领域
通信领域
在无线通信中广泛应用于语 音、视频和数据的传输。
《数字调制解调电路》 PPT课件
这是关于数字调制解调电路的PPT课件，内容包括：
什么是数字调制解调电路？
数字调制解调电路是一种将模拟信号转换为数字信号，或将数字信号还原为模拟信号的电路。
数字调制技术的基本原理
1
正交调制
通过将数据信号与正交载波相乘，实现信息的传输。
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。
《调制与解调技术》课件
解调分类
研究不同解调技术的分类和应用领域。
二、调制技术
1
幅度调制（AM）
深入研究幅度调制的原理、特点和应用，重要性。
探索频率调制的原理、特点和在广播和
音频传输中的常见应用。
3
相位调制（PM）
了解相位调制的工作原理、特点和在通 信系统中的应用案例。
三、数字调制
数字调制分类
调制解调器分类
研究不同类型的调制解调器，如ADSL调制解调器和 光纤调制解调器。
五、总结
调制解调技术的应用
总结调制解调技术在不同领域中的广泛应用，如电信、广播、无线通信等。
未来发展趋势
展望调制解调技术的未来发展趋势，如5G通信、物联网等。
总体评价和建议
对调制解调技术进行综合评价，并提出进一步学习和研究的建议。
学习不同数字调制技 术的分类和在数字通 信中的应用。
常见调制方式
探索数字调制中常用 的调制方式，如PSK、 QAM等。
误码率理论
了解误码率理论的基 本概念和在数字通信 中的作用。
误码率测试
研究如何进行误码率 测试以评估数字调制 系统的性能。
四、调制解调器
调制解调器作用
探索调制解调器在通信系统中的作用和基本原理。
《调制与解调技术》PPT 课件
在这个PPT课件中，我们将学习调制与解调技术的基本概念、调制技术、数字 调制、调制解调器以及应用和未来发展趋势。
一、基本概念
调制原理
学习调制的基本原理，即将信息信号转换为适 合传输的载荷信号。
解调原理
了解解调的基本原理，即将调制后的信号转换 回原始信息信号。
调制分类
探索不同调制技术的分类和应用场景。
研究不同解调技术的分类和应用领域。
二、调制技术
1
幅度调制（AM）
深入研究幅度调制的原理、特点和应用，重要性。
探索频率调制的原理、特点和在广播和
音频传输中的常见应用。
3
相位调制（PM）
了解相位调制的工作原理、特点和在通 信系统中的应用案例。
三、数字调制
数字调制分类
调制解调器分类
研究不同类型的调制解调器，如ADSL调制解调器和 光纤调制解调器。
五、总结
调制解调技术的应用
总结调制解调技术在不同领域中的广泛应用，如电信、广播、无线通信等。
未来发展趋势
展望调制解调技术的未来发展趋势，如5G通信、物联网等。
总体评价和建议
对调制解调技术进行综合评价，并提出进一步学习和研究的建议。
学习不同数字调制技 术的分类和在数字通 信中的应用。
常见调制方式
探索数字调制中常用 的调制方式，如PSK、 QAM等。
误码率理论
了解误码率理论的基 本概念和在数字通信 中的作用。
误码率测试
研究如何进行误码率 测试以评估数字调制 系统的性能。
四、调制解调器
调制解调器作用
探索调制解调器在通信系统中的作用和基本原理。
《调制与解调技术》PPT 课件
在这个PPT课件中，我们将学习调制与解调技术的基本概念、调制技术、数字 调制、调制解调器以及应用和未来发展趋势。
一、基本概念
调制原理
学习调制的基本原理，即将信息信号转换为适 合传输的载荷信号。
解调原理
了解解调的基本原理，即将调制后的信号转换 回原始信息信号。
调制分类
探索不同调制技术的分类和应用场景。
《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）
《数字调制系统》PPT课件
调制的功能： ① 使信号更适合于信道传输。 ② 实现信道复用提高通信系统的有效性。 ③ 提高通信系统的抗干扰能力提高通信系统的可靠性。
数字调制的三种 最简单最基本方式
2ASK 2FSK 2PSK/2DPSK
精选ppt
扩 MASK 展 MFSK
MPSK/MDPSK 改进型
3
数学调制系统
频带传输：可实现信号远距离传输。传输信道是高频带通型。 传输必须经过数字调制，将编码波形的功率谱经 数字调制变换到信道传输频带内。
10
4. 2ASK信号的频谱特性
s ( t )
e2ASK (t)
Pi ( )
Po ( )
cos ct
模拟调制法原理框图
cos ct
P o( )1 4P i( c)P i( c)
S(t)是单极性不归零矩形脉冲信号,它的功率谱特性 P S ( f ) 为
PS(f)T 4SSa2TSf1 4(f)
2FSK信号的互相关系数
两个码元波形的互相关系数
TS 0
e
1
(
t
)
e
2
(
t
)
d
t
E 1E 2
TS 0
A
1
c
o
s
1
tA
2
c
o
s
2
td
t
E 1E 2
2 TS
s
i
n 2
2
f2
f
2
f1 TS f1 TS
sin 4 fcTS 4 fcTS
0
如果
E1 E2 Eb
A1=A2=A =
2ASK信号的功率谱特性 P E ( f ) 为
数字信号调制传输PPT课件
n
s
2
n
n
s (t)cos t s (t)cos t
1
1
2
2
0, 概率为 P an 1, 概率为1 P
1, 概率为 P an 0, 概率为1 P
13
第13页/共47页
2FSK信号的波形及分解如下图所示：
• 2FSK相当于两个不同载频的ASK信号之和
• 所以2FSK还可表示成：
s2FSK
•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 1 0 1
101
101
t
t
t
振幅键控
频移键控
相移键控
2
2
第2页/共47页
4．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)
数字调制 幅度键控(ASK) 频移键控(FSK) 相移键控(PSK)
Bs 2BB
Bs
1
T
图7-3 升余弦滚降基带信号的2ASK信号功率谱 (a)基带信号功率谱； (b) 已调信号功率谱
9
第9页/共47页
3. 2ASK信号的调制方法
s (t) s(t)cos t
ASK
c
a g(t nT ) cos t
n
s
c
n
cosct
开关电路
e2 ASK (t)
s(t)
模拟调制法（相乘器法）
s
s
R 1/T
s
s
双边带
图7-2 OOK信号的功率谱
(a)基带信号功率谱； (b) 已调信号功率谱
7
第7页/共47页
分析
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
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）。
北大数字通信课件：有记忆调制方式【精选文档】
1 0 0 0 1 0 0 1 0 0 1… QPSK信号的相位跳变
关于部分响应信号频谱特性的讨论 用状态图表示，h=1/2
BPSK表示 根据传输信号的不同进行频率切换。
这种调制可表示为（低通） 设In为BPSK信号，发射信号为：
-1 1 1-1-1 1-1-1 1-1… -1 1 1 1-1 1 1-1 1 1-1…
自相关函数
vv
t
;
t
1 2
E
v*
t
vt
1 2 n
E
I
* n
I
m
gn*t nT gm t
mT
8
对于平稳随机过程, 自相关函数为
vv
1 T
T
2 T
2
vv
t
;
t
dt
1 T
ii
m
mgg
mT
功率谱
vv
f
1 T
G
f
2 ii
f
aaa
9
对于部分响应信号，发射序列之间引入了相关 性，序列自相关系数为：
MSK又可表示为4PSK信号
vt I2ngt 2nT jI g 2n1 t 2nT T
n
g t
sin
t
2T
0
0 t 2T
其他
34
aaa
35
aaa
36
CPFSK 和 CPM 信号的功率谱
aaa
37
谢谢观看/欢迎下载
BY FAITH I MEAN A VISION OF GOOD ONE CHERISHES AND THE ENTHUSIASM THAT PUSHES ONE TO SEEK ITS FULFILLMENT REGARDLESS OF OBSTACLES. BY FAITH I BY FAITH
关于部分响应信号频谱特性的讨论 用状态图表示，h=1/2
BPSK表示 根据传输信号的不同进行频率切换。
这种调制可表示为（低通） 设In为BPSK信号，发射信号为：
-1 1 1-1-1 1-1-1 1-1… -1 1 1 1-1 1 1-1 1 1-1…
自相关函数
vv
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对于平稳随机过程, 自相关函数为
vv
1 T
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功率谱
vv
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对于部分响应信号，发射序列之间引入了相关 性，序列自相关系数为：
MSK又可表示为4PSK信号
vt I2ngt 2nT jI g 2n1 t 2nT T
n
g t
sin
t
2T
0
0 t 2T
其他
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35
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CPFSK 和 CPM 信号的功率谱
aaa
37
谢谢观看/欢迎下载
BY FAITH I MEAN A VISION OF GOOD ONE CHERISHES AND THE ENTHUSIASM THAT PUSHES ONE TO SEEK ITS FULFILLMENT REGARDLESS OF OBSTACLES. BY FAITH I BY FAITH
第3章数字调制方法
32
3.4.2 线性调制信号的功率谱密度
等效低通信号： v( t )的自相关：
{ In} —— 输入符号序列， 速率 1/T=R/k，随机序列 g(t) —— 确定的信号波形
假设{ In }： {In}广义平稳、均值为μi 定义自相关函数
：
以T为周期的函数
33
3.4.2 线性调制信号的功率谱密度
考虑到v( t ):
具有周期性均值 具有周期性自相关函数
广义循环平稳过程 或周期平稳过程
循环平稳过程的功率密度谱： 求时间平均：
34
3.4.2 线性调制信号的功率谱密度
v(t)的自相关函数 v( t )的功率密度谱：
其中： 信息序列的功率密度谱
该式说明了v(t)的功率密度谱与脉冲g(t)的频谱特性和信息序列{In} 的依赖关系
1. 对于任意信息序列的自相关ii(m) ：相应的功率密度谱
是以1/T为周期的频率函数
35
3.4.2 线性调制信号的功率谱密度
2. 当信息符号为实信号，且互不相关时：
等于：
离散谱
连续谱 取决于信号脉冲g(
每根谱线功率与在 f=m/T
t )的频谱特性
处的 |G( f )|2 值成正比
当信息符号均值
时，离散频率分量消失。（当信息
在使用CPFSK的通信系统中 ，为了节省带宽，应设计调 制指数 h < 1.
42
3.4.5 CPFSK和CPM信号的功率谱密度
43
3.4.5 CPFSK和CPM信号的功率谱密度
MSK
OQPSK的功率谱密度
MSK主瓣比OQPSK 宽50%，但MSK旁瓣 下降得相当快。
注意：
通过减小调制指数h可以达到比MSK更高的带宽效率，但这样做后
3.4.2 线性调制信号的功率谱密度
等效低通信号： v( t )的自相关：
{ In} —— 输入符号序列， 速率 1/T=R/k，随机序列 g(t) —— 确定的信号波形
假设{ In }： {In}广义平稳、均值为μi 定义自相关函数
：
以T为周期的函数
33
3.4.2 线性调制信号的功率谱密度
考虑到v( t ):
具有周期性均值 具有周期性自相关函数
广义循环平稳过程 或周期平稳过程
循环平稳过程的功率密度谱： 求时间平均：
34
3.4.2 线性调制信号的功率谱密度
v(t)的自相关函数 v( t )的功率密度谱：
其中： 信息序列的功率密度谱
该式说明了v(t)的功率密度谱与脉冲g(t)的频谱特性和信息序列{In} 的依赖关系
1. 对于任意信息序列的自相关ii(m) ：相应的功率密度谱
是以1/T为周期的频率函数
35
3.4.2 线性调制信号的功率谱密度
2. 当信息符号为实信号，且互不相关时：
等于：
离散谱
连续谱 取决于信号脉冲g(
每根谱线功率与在 f=m/T
t )的频谱特性
处的 |G( f )|2 值成正比
当信息符号均值
时，离散频率分量消失。（当信息
在使用CPFSK的通信系统中 ，为了节省带宽，应设计调 制指数 h < 1.
42
3.4.5 CPFSK和CPM信号的功率谱密度
43
3.4.5 CPFSK和CPM信号的功率谱密度
MSK
OQPSK的功率谱密度
MSK主瓣比OQPSK 宽50%，但MSK旁瓣 下降得相当快。
注意：
通过减小调制指数h可以达到比MSK更高的带宽效率，但这样做后
3-- 2 数字通信-有记忆调制方式
24
三。 连续相位调制 FSK(CPFSK) 信号 一般的FSK信号： 信号： 一般的 信号 无记忆， 个震荡器。 无记忆，有2k=M个震荡器。根据传输信号的不同 个震荡器 进行频率切换。 进行频率切换。 存在问题:频率的瞬间跳变导致带外频谱能量增大 频率的瞬间跳变导致带外频谱能量增大。 存在问题 频率的瞬间跳变导致带外频谱能量增大。 所以需要有相对宽的频带传输信号。 所以需要有相对宽的频带传输信号。 要使频率调制信号的相位连续变化， 解决方法 :要使频率调制信号的相位连续变化，调 要使频率调制信号的相位连续变化 制信号需为有记忆的。 制信号需为有记忆的。
33
将相位函数进一步改写，得到
φ ( t , I ) = 4π Tf d ∫ ∑ I n g (τ − nT ) dτ −∞ n nT t = 4π Tf d ∫ ∑ I n g (τ − nT ) dτ + 4π Tf d ∫ I n g (τ − nT ) dτ −∞ nT n
PSK调制 二进制数据 此时表达式为：
ck
差分编码
dk
d k = ck ⋅ d k −1
c, d 为模值为 的PSK调制信号 为模值为1的 调制信号
差分编码图示
ck
× dk-1
dk
问：哪个是信息数据？哪个是实际传输的数据？ c和d都是什么样的数值？
5
信号也可以用相位表示 此时表达式为：
d k = ck ⋅ d k −1
25
aaa
26
QPSK信号的相位跳变 信号的相位跳变
相位的跳变带来高频分量！ 相位的跳变带来高频分量！
27
FSK信号的相位跳变
1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 -0.2 -0.4 -0.6 -0.8 -10Βιβλιοθήκη 0.511.5
三。 连续相位调制 FSK(CPFSK) 信号 一般的FSK信号： 信号： 一般的 信号 无记忆， 个震荡器。 无记忆，有2k=M个震荡器。根据传输信号的不同 个震荡器 进行频率切换。 进行频率切换。 存在问题:频率的瞬间跳变导致带外频谱能量增大 频率的瞬间跳变导致带外频谱能量增大。 存在问题 频率的瞬间跳变导致带外频谱能量增大。 所以需要有相对宽的频带传输信号。 所以需要有相对宽的频带传输信号。 要使频率调制信号的相位连续变化， 解决方法 :要使频率调制信号的相位连续变化，调 要使频率调制信号的相位连续变化 制信号需为有记忆的。 制信号需为有记忆的。
33
将相位函数进一步改写，得到
φ ( t , I ) = 4π Tf d ∫ ∑ I n g (τ − nT ) dτ −∞ n nT t = 4π Tf d ∫ ∑ I n g (τ − nT ) dτ + 4π Tf d ∫ I n g (τ − nT ) dτ −∞ nT n
PSK调制 二进制数据 此时表达式为：
ck
差分编码
dk
d k = ck ⋅ d k −1
c, d 为模值为 的PSK调制信号 为模值为1的 调制信号
差分编码图示
ck
× dk-1
dk
问：哪个是信息数据？哪个是实际传输的数据？ c和d都是什么样的数值？
5
信号也可以用相位表示 此时表达式为：
d k = ck ⋅ d k −1
25
aaa
26
QPSK信号的相位跳变 信号的相位跳变
相位的跳变带来高频分量！ 相位的跳变带来高频分量！
27
FSK信号的相位跳变
1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 -0.2 -0.4 -0.6 -0.8 -10Βιβλιοθήκη 0.511.5
《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。
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1/0
S1=1 0/1
3
讨论
• BPSK信号差分编码后的信号形式： 二进制表示
1 0 0 1 1 0 1 1 0 1… 1 0 0 0 1 0 0 1 0 0 1… BPSK表示
-1 1 1-1-1 1-1-1 1-1… -1 1 1 1-1 1 1-1 1 1-1…
4
• 4PSK信号差分编码的符号形式
bk-1=1 bk=1 bk=0
ak
+
bk
bk-1
dk ck dk1
ck
c, d 为模值为1的复数
×
dk
dk-1
2
ak/bk 0/0 S0
in/out
1/1
S1
0/1
0/0
S0=0
1/1
1/0
0/0 1/1
0/0 1/1
bk-1
1/0
1/0
S1=1
0/1
0/1
1/0 0/1
0/0
S0=0
1/1
mT
8
对于平稳随机过程, 自相关函数为
vv
1 T
T
2 T
2
vv
t
; t dt
1 T
ii
m
mgg
mT
功率谱
vv
f
1 T
G
f
2 ii
f
aaa
9
对于部分响应信号，发射序列之间引入了相关 性，序列自相关系数为：
BB E BnmBn E Inm Inm1 In In1 E InmIn InmIn1 I I nm1 n I I nm1 n1
In+1 Bn+1 -1 -2 10 -1 0 12 -1 -2 10 -1 0 12
0.5
0.25 -2
0.5
0.5 2
0
0.5 0.25
2
-2 0.5
0.25
0.25
0.5
14
关于部分响应信号频谱特性的讨论
• 时域只有Bn=1+1=2, Bn=-1-1=-2或者Bn=1-1=0
1.4
1.2
1
0.8
16
作业
• 设g(t)为sinc函数，信号带宽为1/T，试推导 p(D)=1-D及P(D)=1-D2的频谱表达式，并画 出图形；
• 比较(1+D)、(1-D)、(1-D2)信号的频谱特性 并加以讨论；
• 对于P(D)=1-aD-bD2-cD3的部分相应形式， 如何选取a，b，c的值，使信号带外频谱能 量最小。
有记忆线性调制
无记忆调制: 不重叠的符号间隔发送的信号之间不 存在相关性
有记忆调制: 连续符号间隔发送的信号之间有相关 性 ✓差分编码调制 ✓部分响应信号调制 ✓连续相位调制
1
例: 差分编码
bk ak bk 1 a, b 为二进制数，起始的 b0可以是0或者1
ak=0 ak=1
bk-1=0 bk=0 bk=1
17
非线性有记忆调制方式： 连续相位调制
FSK(CPFSK) 信号 一般的FSK信号： 无记忆，有2k=M个震荡器。根据传输信号的不同 进行频率切换。 存在问题:频率的瞬间跳变导致带外频谱能量增大。 所以需要有相对宽的频带传输信号。 解决方法 :要使频率调制信号的相位连续变化，调 制信号需为有记忆的。
0.6
0.4
0.2
0
-0.2
-0.4
-5
-4
-3
-2
-1
0
1
2
3
4
5 *pi
• 合成的信号边瓣幅度减小
• 2和-2从不相邻
15
部分响应信号的进一步讨论
• 原式：Bn In In1
• 另一种表达式，用D表示一个单元时延，则 有：P(D)=1+D
• 对于 Bn In In2 则有P(D)=1-D2=(1-D)(1+D)
16QAM符号可否进行差分编码？符号形式 如何变化？
6
部分响应信号
设In为BPSK信号，发射信号为：
Bn In In1
-2
0
2
p=1/4 p=1/2 p=1/4
In In-1 Bn 11 2 1 -1 0 -1 1 0 -1 -1 -2
In: Random process (1,-1) with zero mean
18
aaa
19
QPSK信号的相位跳变
相位的跳变带来高频分量！
20
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0
-0.2
-0.4
-0.6
-0.8
-1
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
5
传输信号为（0 0 1 0 1）
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0
-0.2
-0.4
-0.6
1.7
1.8
1.9
2 m 0 1 m 1
0 otherwise
10
功率谱密度为自相关函数的傅立叶变换：
BB f BB mexp j2fmT
m
2 exp j2fT exp j2fT 21 cos2fT 4cos2 fT
11
关于部分响应信号频谱特性的讨论
信号的频谱特性有两部分决定： • 成型滤波器响应函数g(t)，可以是sinc函数、
升余弦函数等 • 信号序列的自相关特性，部分响应信号具
有相关性
12
关于部分响应信号频谱特性的讨论
• 信号的频域响应为两者的乘积
sinc
cos2 fT
1/T
1/T
Bn In In1
频域响应变得平滑
1/T
时域响应？
13
In-1 In Bn -1 -1 -2 -1 -1 -2 -1 1 0 -1 1 0 1 -1 0 1 -1 0 112 112
ut
2
T
exp j4Tfd
t d
d
0
fd:最大频偏; 0:初相位
2
2.1
2.2
2.3
局部放大图
CPFSK信号的表示形式
设PAM信号可表示为
d t Ingt nT
n
{In},n=1,2,...(M-1); g(t):幅值为1/2T的矩形波
23
CPFSK信号的表示形式
用d(t)对传输信号进行频率调制。由于信号相位为频 率的积分，所以频率调制导致相位变化。或者说由相 位变化达到频率调制的目的。这种调制可表示为（低 通）
2
2
1
Im
1
Im
0
Re
差分编码 0
Re
-1
-1
• QPSK信号差分编码的符号形式 -2
-2
-1
0
1
2
2
-2
-2
-1
0
1
2
2
Im 1
Im 1
0
Re
差分编码 0
Re
-1
-2
-2
-1
0
1
2
-1
5
-2
-2
-1
0
1
2
PSK信号的差分编码特性
• 信号编码后符号变化，但是符号的统计特 性不变
• 符号的频谱特性不变 • 每一个传输符号与前后两个符号有关 讨论题：
0, m n E[InIm ] 1, m n
如果In序列直接传输，由于In的自相关函数为 (n)函数，
则信号的功率谱只由g(t)的功率谱决定
7
线性调制信号的功率谱
对于线性调制信号
vt Ingt nT
n
自相关函数
vv
t
;
t
1 2
E
v*
t
vt
1 2 n
E
I
* n
I
m
gn*t nT gm t
S1=1 0/1
3
讨论
• BPSK信号差分编码后的信号形式： 二进制表示
1 0 0 1 1 0 1 1 0 1… 1 0 0 0 1 0 0 1 0 0 1… BPSK表示
-1 1 1-1-1 1-1-1 1-1… -1 1 1 1-1 1 1-1 1 1-1…
4
• 4PSK信号差分编码的符号形式
bk-1=1 bk=1 bk=0
ak
+
bk
bk-1
dk ck dk1
ck
c, d 为模值为1的复数
×
dk
dk-1
2
ak/bk 0/0 S0
in/out
1/1
S1
0/1
0/0
S0=0
1/1
1/0
0/0 1/1
0/0 1/1
bk-1
1/0
1/0
S1=1
0/1
0/1
1/0 0/1
0/0
S0=0
1/1
mT
8
对于平稳随机过程, 自相关函数为
vv
1 T
T
2 T
2
vv
t
; t dt
1 T
ii
m
mgg
mT
功率谱
vv
f
1 T
G
f
2 ii
f
aaa
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对于部分响应信号，发射序列之间引入了相关 性，序列自相关系数为：
BB E BnmBn E Inm Inm1 In In1 E InmIn InmIn1 I I nm1 n I I nm1 n1
In+1 Bn+1 -1 -2 10 -1 0 12 -1 -2 10 -1 0 12
0.5
0.25 -2
0.5
0.5 2
0
0.5 0.25
2
-2 0.5
0.25
0.25
0.5
14
关于部分响应信号频谱特性的讨论
• 时域只有Bn=1+1=2, Bn=-1-1=-2或者Bn=1-1=0
1.4
1.2
1
0.8
16
作业
• 设g(t)为sinc函数，信号带宽为1/T，试推导 p(D)=1-D及P(D)=1-D2的频谱表达式，并画 出图形；
• 比较(1+D)、(1-D)、(1-D2)信号的频谱特性 并加以讨论；
• 对于P(D)=1-aD-bD2-cD3的部分相应形式， 如何选取a，b，c的值，使信号带外频谱能 量最小。
有记忆线性调制
无记忆调制: 不重叠的符号间隔发送的信号之间不 存在相关性
有记忆调制: 连续符号间隔发送的信号之间有相关 性 ✓差分编码调制 ✓部分响应信号调制 ✓连续相位调制
1
例: 差分编码
bk ak bk 1 a, b 为二进制数，起始的 b0可以是0或者1
ak=0 ak=1
bk-1=0 bk=0 bk=1
17
非线性有记忆调制方式： 连续相位调制
FSK(CPFSK) 信号 一般的FSK信号： 无记忆，有2k=M个震荡器。根据传输信号的不同 进行频率切换。 存在问题:频率的瞬间跳变导致带外频谱能量增大。 所以需要有相对宽的频带传输信号。 解决方法 :要使频率调制信号的相位连续变化，调 制信号需为有记忆的。
0.6
0.4
0.2
0
-0.2
-0.4
-5
-4
-3
-2
-1
0
1
2
3
4
5 *pi
• 合成的信号边瓣幅度减小
• 2和-2从不相邻
15
部分响应信号的进一步讨论
• 原式：Bn In In1
• 另一种表达式，用D表示一个单元时延，则 有：P(D)=1+D
• 对于 Bn In In2 则有P(D)=1-D2=(1-D)(1+D)
16QAM符号可否进行差分编码？符号形式 如何变化？
6
部分响应信号
设In为BPSK信号，发射信号为：
Bn In In1
-2
0
2
p=1/4 p=1/2 p=1/4
In In-1 Bn 11 2 1 -1 0 -1 1 0 -1 -1 -2
In: Random process (1,-1) with zero mean
18
aaa
19
QPSK信号的相位跳变
相位的跳变带来高频分量！
20
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0
-0.2
-0.4
-0.6
-0.8
-1
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
5
传输信号为（0 0 1 0 1）
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0
-0.2
-0.4
-0.6
1.7
1.8
1.9
2 m 0 1 m 1
0 otherwise
10
功率谱密度为自相关函数的傅立叶变换：
BB f BB mexp j2fmT
m
2 exp j2fT exp j2fT 21 cos2fT 4cos2 fT
11
关于部分响应信号频谱特性的讨论
信号的频谱特性有两部分决定： • 成型滤波器响应函数g(t)，可以是sinc函数、
升余弦函数等 • 信号序列的自相关特性，部分响应信号具
有相关性
12
关于部分响应信号频谱特性的讨论
• 信号的频域响应为两者的乘积
sinc
cos2 fT
1/T
1/T
Bn In In1
频域响应变得平滑
1/T
时域响应？
13
In-1 In Bn -1 -1 -2 -1 -1 -2 -1 1 0 -1 1 0 1 -1 0 1 -1 0 112 112
ut
2
T
exp j4Tfd
t d
d
0
fd:最大频偏; 0:初相位
2
2.1
2.2
2.3
局部放大图
CPFSK信号的表示形式
设PAM信号可表示为
d t Ingt nT
n
{In},n=1,2,...(M-1); g(t):幅值为1/2T的矩形波
23
CPFSK信号的表示形式
用d(t)对传输信号进行频率调制。由于信号相位为频 率的积分，所以频率调制导致相位变化。或者说由相 位变化达到频率调制的目的。这种调制可表示为（低 通）
2
2
1
Im
1
Im
0
Re
差分编码 0
Re
-1
-1
• QPSK信号差分编码的符号形式 -2
-2
-1
0
1
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-2
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1
2
2
Im 1
Im 1
0
Re
差分编码 0
Re
-1
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-2
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1
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5
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-2
-1
0
1
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PSK信号的差分编码特性
• 信号编码后符号变化，但是符号的统计特 性不变
• 符号的频谱特性不变 • 每一个传输符号与前后两个符号有关 讨论题：
0, m n E[InIm ] 1, m n
如果In序列直接传输，由于In的自相关函数为 (n)函数，
则信号的功率谱只由g(t)的功率谱决定
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线性调制信号的功率谱
对于线性调制信号
vt Ingt nT
n
自相关函数
vv
t
;
t
1 2
E
v*
t
vt
1 2 n
E
I
* n
I
m
gn*t nT gm t