信号的频带传输
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t t t t
1 0 Tb b 0 1 1 0 1 0 0 1 1 0
t
2DPSK信号波形
相对相位是指本码元初相与前一码元的末相 相位之差。
1
0
1
1
0
1
基带 信号 Tb 2DPSK 信号 2Tb 3Tb 4Tb 5Tb 6Tb
t
4.6 正交振幅调制（QAM）
4.4 二进制相移键控（2PSK）
相移键控
相移键控，记作PSK(Phase Shift Keying)，二进制 频移键控记作2PSK。
绝对调相与相对调相
绝对调相（PSK）：固定的用某种相位的载波 表示“1”，另一种相位的载波表示“0” 相对调相（DPSK）：利用前后相邻码元的相 对相位值来表示数据码元，例如常用的方式是相 邻码元载波相位变化表示“1”，不变表示“0”
2PSK信号波形
1 基带 信号 Tb 2PSK 信号 2Tb 3Tb 4Tb 5Tb 6Tb t 0 1 1 0 1 t
e(t ) cos(ct n ) an g t nTb cos(ct )
n n
2PSK信号表示 信息“0” 0 0 n n 信息“ 1 ”
基本的数字调制方式
幅度键控(ASK)：用载波的不同振幅表示数字消息。 频率键控(FSK)：用载波的不同频率表示数字消息。 相位键控(PSK)：用载波的不同初相位表示数字消息。
数字基带信号可以同时控制载波的若干个参数。
数字频带传输系统
信 源 基带 信号 形成 调 制 器 发送 滤波 器 信道 噪声 接收 滤波 器 解 调 器 抽样 判决 器 信 宿
正弦载波信号 C(t ) A0 cos(ct 0 )
典型应用——使用模拟电话信道传输数据信号
单极性NRZ码频谱
P(f) f 0 fb 2fb
300 3400
电话信道的传递函数
H(f) f Hz
本章主要内容
4.1 调制
4.2 二进制幅度键控（2ASK）
4.3 二进制频移键控（2FSK） 4.4 二进制相移键控（2PSK） 4.5 多进制数字调制
包络解调法
e(t)
带通 y1(t) 包络 滤波器 检波器 fc1 fc2 带通 y2(t) 包络 滤波器 检波器
低通 v1(t) 滤波器 抽样 判决器 v2(t)
低通 滤波器
2FSK包络解调各点波形
e(t)
Tb t
y1(t) y2(t) v1(t) v2(t) 抽样脉冲
Tb
t t
t t t
1 0 1 1 0 1 t
为单极性基带数字信号，经抽样判决器判决后 输出数字信号
2ASK的解调
包络检波法
带通 e(t) 滤波器 包络 检波器 低通 滤波器 s(t) 抽样 判决器 位同步脉冲
2ASK 信号 幅度 包络 抽样 脉冲 判决 结果 1 t
t t Tb
0 1 1 0 1
t
Tb
2ASK信号频谱
1 Ps ( f fc ) Ps ( f fc ) 2ASK频谱 P e( f ) 4
0 1 1 0 1 0 t Tb 2Tb 3Tb 4Tb 5Tb t 6Tb t
2PSK调制原理
直接调相法
an 码型 变换 s(t) e(t)
C(t)=cos(2πfct)
键控法
载波 发生器 cos(2πfct) an 相移π 逻辑 门电路1 相加 e(t)
反相器 逻辑 门电路2
-cos(2πfct)
键控法
载波 发生器
cosCt
s (t )
e(t )
2ASK的解调
相干检测法
带通 滤波器 e(t) y(t) 低通 滤波器 z(t) 抽样 判决器 位同步脉冲
C(t)=cos(ωct)
相乘器输出
1 低通滤波器输出 z (t ) s (t ) 2
1 1 y(t) et cos C t st st cos 2C t 2 2
4.3 二进制频移键控（2FSK） 4.4 二进制相移键控（2PSK） 4.5 多进制数字调制
4.6 正交振幅调制（QAM）
4.1 为什么要调制
数字基带信号：频谱（功率谱）集中在零 频率附近。 带通信道：传输特性是带通型的。
问题：数字基带信号能在带通型信道上直接 传输吗？
1 1 要使信号通过信道，必须在传输前对信号频谱 进行搬移，搬移到信道的通带范围内，这种信 f(Hz) 号频谱的搬移过程称为调制，接收端信号频谱 2000 5000 10000 反搬移的过程称为解调。 输出信号为0！！！
判决结果
Tb
2FSK差分检测与过零点检测
差分检测法
带通 滤波器 延时τ 低通 滤波器 抽样 判决器 位同步脉冲
过零点检测法
放大 限幅
a
b
微分
c
整流
d
脉冲 形成
e
低通
f
2FSK过零点检测各点波形
a
b
t
t t
t
c
d
e
f
t t
1 2FSK频谱 Pe ( f ) Ps ( f f c1 ) Ps ( f f c1 ) 4 1 Ps ( f f c 2 ) Ps ( f f c 2 ) 4
【例1】某2ASK调制系统的码元传输速率为 1000波特，载频为3000Hz。若发送数字信 息为0110…，试画出它的信号波形图。
0 1 1 0 t Tb 2Tb 3Tb 4Tb t
2ASK调制方法
模拟法
{an }
s ( t ) 基带信号
形成器
e(t )
×
带通 滤波器
e2 ASK (t )
cos C t
第4章
数字信号的频带传输
数字信号的频带传输
信 连
续 息 离
非电 /电 变换 A/D 变换 数 据 压 缩 加 密 编 码 信 道 编 码
源 散
信源编码
数字信号的 调制器 频带传输
噪声源 信道
解调器
来自百度文库
信宿
2015-4-13
电/ 非电 变换
D/A 变换
信源译码
数 据 解 压
解 密 译 码
信 道 译 码
B=2fb
2ASK系统的频带利用率
fb RB 1 Baud / Hz B 2 fb 2
2ASK调制特点
易于实现 抗干扰能力不强
应用在低速数据传输中
本章主要内容
4.1 调制
4.2 二进制幅度键控（2ASK）
4.3 二进制频移键控（2FSK） 4.4 二进制相移键控（2PSK） 4.5 多进制数字调制
2FSK信号
基带 信号 2FSK 信号 s(t)
1
0
1
1
0
1 t
e(t)
Tb
2Tb
3Tb
4Tb
5Tb
6Tb t
fc1
fc2
fc1
fc1
fc2
fc1
2FSK信号时域描述
e(t ) an g (t nTb ) cos(c1t n ) an g (t nTb ) cos(c 2t n )
n n
式中an 取1、0值， n 和n是相互独立的随机相位 。 g(t)是高度为a、宽度为Tb 的矩形脉冲。
2FSK可看作由角频率为ωc1和ωc2的两个 2ASK信号组成。
2FSK信号波形求解示例
【例2】某2FSK调制系统的码元传输速率为 1000波特。设发送符号为“1”时对应载频 2000Hz，发送符号为“0”时对应载频为 3000Hz。若发送数字信息为011010…，试画 出它的信号波形图。
2FSK系统频带利用率：
fb RB 1 B | f c1 f c 2 | 2 f b 4
2FSK调制特点
转换速度快
频率稳定度高
电路较简单
抗干扰能力强
占用频带较宽
本章主要内容
4.1 调制
4.2 二进制幅度键控（2ASK）
4.3 二进制频移键控（2FSK） 4.4 二进制相移键控（2PSK） 4.5 多进制数字调制
2FSK信号频谱
若 s(t)为单极性NRZ全占空矩形脉冲，P=1/2，
Pe(f) f 0 fb fc2 fc1 fb
2FSK信号频谱图
2FSK信号带宽：
B | f c1 f c 2 | 2 fb ( D 2) fb
其中D=|fc1－fc2|/fb，称为调制指数或频移指数，为
保证接收端能够正确接收，|fc1－fc2|通常取2fb或更大
2PSK直接调相法各点波形
2PSK解调方法——相干检测
带通 滤波器 e(t) y(t) 低通 滤波器 C(t)=cos(2πfct)
e ( t) e( t ) C ( t) C (t )
y( t ) y ( t) z( t ) z ( t)
z(t)
抽样 判决器 位同步脉冲
t
2PSK方式的 若载波反向 “倒”（反 工作，则接 向）工作现 收的输出信 象，又称为 号如何？ “相位模糊”
4.6 正交振幅调制（QAM）
4.2 二进制幅度键控（2ASK）
幅度键控
记作ASK(Amplitude Shift Keying)， 或称其为开关 键控(通断键控)， 记作OOK(On Off Keying)。 二进 制数字振幅键控通常记作2ASK。
2ASK调制信号波形
1 s(t) 2Tb C(t) 2ASK 信号 e(t) 3Tb 4Tb 5Tb 6Tb t 0 1 1 0 1 t
4.6 正交振幅调制（QAM）
4.3 二进制频移键控（2FSK）
频移键控
频率调制又称频移键控，记作FSK(Frequency Shift Keying)，二进制频移键控记作2FSK。2FSK信号是 符号“1”对应于载频ω1， 而符号“0”对应于载频ω2 的已调波形，而且ω1与ω2之间的改变是瞬间完成的。
X(f) H(f)
调制实现方法
X(f) 1
modulation
1 [ X ( f f c ) X ( f f c )] 2
1 [ X ( f f c ) X ( f f c )] 2
2000
-fc
fc
X(f)
demodulation
1
-fc
fc
2000
用基带信号控制载波的某个参量。
若 s(t)为单极性NRZ全占空矩形脉冲，P=1/2
Ps(f)
f -2fb -fb 0
Pe(f)
fb 2fb
-fc-fb -fc 2fb
-fc+fb 0
fc-fb fc 2fb
fc+fb f
2ASK信号频谱特性
2ASK信号的功率谱由连续谱和离散谱两 部分组成
若只计谱的主瓣，2ASK信号的带宽为：
{an} 取值 －1，+1
信息“1” 信息“0”
2PSK信号波形求解示例
【例3】某2PSK调制系统的码元传输速率为 1000波特，载波频率为3000Hz。若发送数 字信息为011010…，试画出它的信号波形图。 信息“0” 0 n 若载波频率为 1500Hz ，2PSK信号波形如何？ 信息“ 1”
Cos(2πfc2t) 载波 逻辑 发生器2 门电路2
2FSK解调方法
相干检测法 包络解调法 差分检测法
过零点检测法
2FSK相干检测与包络检测
相干检测法
e(t) 带通 滤波器 fc1 fc2 带通 滤波器 低通 滤波器 C(t)=cos(2πfc1t) 低通 滤波器 C(t)=cos(2πfc2t) 抽样 判决器
2
本章学习要求
掌握调制的概念，掌握数字信号的频带 传输系统构成 掌握2ASK、2FSK、2PSK和2DPSK调 制原理、信号特性，理解调制、解调方 法，了解二进制数字调制系统性能 掌握多进制数字调制原理，了解信号特 性 熟悉QAM调制原理，掌握星座图
本章主要内容
4.1 调制
4.2 二进制幅度键控（2ASK）
0 1 1 0 1 0 t Tb 2Tb 3Tb 4Tb 5Tb t fc2 fc1 fc1 fc2 fc1 6Tb t
2FSK调制实现方法
模拟调频法（ CPFSK ）
s(t) 压控 振荡器 e(t)
键控法（ DPFSK ）
Cos(2πfc1t) 载波 逻辑 发生器1 门电路1 s(t) e(t) 反相器 相加
t
2ASK调制模型
s(t) e(t)
ASK信号 e(t ) s(t ) cos(ct )
其中 s(t )
n
C(t)=cosωct
an g (t nTb )
g(t)是单位矩形脉冲，周期为Tb
码元 1 “1” an取值为：an 码元 0 “0”
2ASK信号波形求解示例
调制分类
根据基带信号的不同，调制分为：
数字调制：基带信号为数字信号
模拟调制：基带信号为模拟信号
根据所用载波的不同，调制分为：
正弦载波调制：载波为正弦信号
脉冲调制：载波为脉冲信号
数字调制分类
用基带数字信号控制高频载波，把基带数字信 号变换为频带数字信号的过程称为数字调制。把 逆过程称为数字解调。
1 0 Tb b 0 1 1 0 1 0 0 1 1 0
t
2DPSK信号波形
相对相位是指本码元初相与前一码元的末相 相位之差。
1
0
1
1
0
1
基带 信号 Tb 2DPSK 信号 2Tb 3Tb 4Tb 5Tb 6Tb
t
4.6 正交振幅调制（QAM）
4.4 二进制相移键控（2PSK）
相移键控
相移键控，记作PSK(Phase Shift Keying)，二进制 频移键控记作2PSK。
绝对调相与相对调相
绝对调相（PSK）：固定的用某种相位的载波 表示“1”，另一种相位的载波表示“0” 相对调相（DPSK）：利用前后相邻码元的相 对相位值来表示数据码元，例如常用的方式是相 邻码元载波相位变化表示“1”，不变表示“0”
2PSK信号波形
1 基带 信号 Tb 2PSK 信号 2Tb 3Tb 4Tb 5Tb 6Tb t 0 1 1 0 1 t
e(t ) cos(ct n ) an g t nTb cos(ct )
n n
2PSK信号表示 信息“0” 0 0 n n 信息“ 1 ”
基本的数字调制方式
幅度键控(ASK)：用载波的不同振幅表示数字消息。 频率键控(FSK)：用载波的不同频率表示数字消息。 相位键控(PSK)：用载波的不同初相位表示数字消息。
数字基带信号可以同时控制载波的若干个参数。
数字频带传输系统
信 源 基带 信号 形成 调 制 器 发送 滤波 器 信道 噪声 接收 滤波 器 解 调 器 抽样 判决 器 信 宿
正弦载波信号 C(t ) A0 cos(ct 0 )
典型应用——使用模拟电话信道传输数据信号
单极性NRZ码频谱
P(f) f 0 fb 2fb
300 3400
电话信道的传递函数
H(f) f Hz
本章主要内容
4.1 调制
4.2 二进制幅度键控（2ASK）
4.3 二进制频移键控（2FSK） 4.4 二进制相移键控（2PSK） 4.5 多进制数字调制
包络解调法
e(t)
带通 y1(t) 包络 滤波器 检波器 fc1 fc2 带通 y2(t) 包络 滤波器 检波器
低通 v1(t) 滤波器 抽样 判决器 v2(t)
低通 滤波器
2FSK包络解调各点波形
e(t)
Tb t
y1(t) y2(t) v1(t) v2(t) 抽样脉冲
Tb
t t
t t t
1 0 1 1 0 1 t
为单极性基带数字信号，经抽样判决器判决后 输出数字信号
2ASK的解调
包络检波法
带通 e(t) 滤波器 包络 检波器 低通 滤波器 s(t) 抽样 判决器 位同步脉冲
2ASK 信号 幅度 包络 抽样 脉冲 判决 结果 1 t
t t Tb
0 1 1 0 1
t
Tb
2ASK信号频谱
1 Ps ( f fc ) Ps ( f fc ) 2ASK频谱 P e( f ) 4
0 1 1 0 1 0 t Tb 2Tb 3Tb 4Tb 5Tb t 6Tb t
2PSK调制原理
直接调相法
an 码型 变换 s(t) e(t)
C(t)=cos(2πfct)
键控法
载波 发生器 cos(2πfct) an 相移π 逻辑 门电路1 相加 e(t)
反相器 逻辑 门电路2
-cos(2πfct)
键控法
载波 发生器
cosCt
s (t )
e(t )
2ASK的解调
相干检测法
带通 滤波器 e(t) y(t) 低通 滤波器 z(t) 抽样 判决器 位同步脉冲
C(t)=cos(ωct)
相乘器输出
1 低通滤波器输出 z (t ) s (t ) 2
1 1 y(t) et cos C t st st cos 2C t 2 2
4.3 二进制频移键控（2FSK） 4.4 二进制相移键控（2PSK） 4.5 多进制数字调制
4.6 正交振幅调制（QAM）
4.1 为什么要调制
数字基带信号：频谱（功率谱）集中在零 频率附近。 带通信道：传输特性是带通型的。
问题：数字基带信号能在带通型信道上直接 传输吗？
1 1 要使信号通过信道，必须在传输前对信号频谱 进行搬移，搬移到信道的通带范围内，这种信 f(Hz) 号频谱的搬移过程称为调制，接收端信号频谱 2000 5000 10000 反搬移的过程称为解调。 输出信号为0！！！
判决结果
Tb
2FSK差分检测与过零点检测
差分检测法
带通 滤波器 延时τ 低通 滤波器 抽样 判决器 位同步脉冲
过零点检测法
放大 限幅
a
b
微分
c
整流
d
脉冲 形成
e
低通
f
2FSK过零点检测各点波形
a
b
t
t t
t
c
d
e
f
t t
1 2FSK频谱 Pe ( f ) Ps ( f f c1 ) Ps ( f f c1 ) 4 1 Ps ( f f c 2 ) Ps ( f f c 2 ) 4
【例1】某2ASK调制系统的码元传输速率为 1000波特，载频为3000Hz。若发送数字信 息为0110…，试画出它的信号波形图。
0 1 1 0 t Tb 2Tb 3Tb 4Tb t
2ASK调制方法
模拟法
{an }
s ( t ) 基带信号
形成器
e(t )
×
带通 滤波器
e2 ASK (t )
cos C t
第4章
数字信号的频带传输
数字信号的频带传输
信 连
续 息 离
非电 /电 变换 A/D 变换 数 据 压 缩 加 密 编 码 信 道 编 码
源 散
信源编码
数字信号的 调制器 频带传输
噪声源 信道
解调器
来自百度文库
信宿
2015-4-13
电/ 非电 变换
D/A 变换
信源译码
数 据 解 压
解 密 译 码
信 道 译 码
B=2fb
2ASK系统的频带利用率
fb RB 1 Baud / Hz B 2 fb 2
2ASK调制特点
易于实现 抗干扰能力不强
应用在低速数据传输中
本章主要内容
4.1 调制
4.2 二进制幅度键控（2ASK）
4.3 二进制频移键控（2FSK） 4.4 二进制相移键控（2PSK） 4.5 多进制数字调制
2FSK信号
基带 信号 2FSK 信号 s(t)
1
0
1
1
0
1 t
e(t)
Tb
2Tb
3Tb
4Tb
5Tb
6Tb t
fc1
fc2
fc1
fc1
fc2
fc1
2FSK信号时域描述
e(t ) an g (t nTb ) cos(c1t n ) an g (t nTb ) cos(c 2t n )
n n
式中an 取1、0值， n 和n是相互独立的随机相位 。 g(t)是高度为a、宽度为Tb 的矩形脉冲。
2FSK可看作由角频率为ωc1和ωc2的两个 2ASK信号组成。
2FSK信号波形求解示例
【例2】某2FSK调制系统的码元传输速率为 1000波特。设发送符号为“1”时对应载频 2000Hz，发送符号为“0”时对应载频为 3000Hz。若发送数字信息为011010…，试画 出它的信号波形图。
2FSK系统频带利用率：
fb RB 1 B | f c1 f c 2 | 2 f b 4
2FSK调制特点
转换速度快
频率稳定度高
电路较简单
抗干扰能力强
占用频带较宽
本章主要内容
4.1 调制
4.2 二进制幅度键控（2ASK）
4.3 二进制频移键控（2FSK） 4.4 二进制相移键控（2PSK） 4.5 多进制数字调制
2FSK信号频谱
若 s(t)为单极性NRZ全占空矩形脉冲，P=1/2，
Pe(f) f 0 fb fc2 fc1 fb
2FSK信号频谱图
2FSK信号带宽：
B | f c1 f c 2 | 2 fb ( D 2) fb
其中D=|fc1－fc2|/fb，称为调制指数或频移指数，为
保证接收端能够正确接收，|fc1－fc2|通常取2fb或更大
2PSK直接调相法各点波形
2PSK解调方法——相干检测
带通 滤波器 e(t) y(t) 低通 滤波器 C(t)=cos(2πfct)
e ( t) e( t ) C ( t) C (t )
y( t ) y ( t) z( t ) z ( t)
z(t)
抽样 判决器 位同步脉冲
t
2PSK方式的 若载波反向 “倒”（反 工作，则接 向）工作现 收的输出信 象，又称为 号如何？ “相位模糊”
4.6 正交振幅调制（QAM）
4.2 二进制幅度键控（2ASK）
幅度键控
记作ASK(Amplitude Shift Keying)， 或称其为开关 键控(通断键控)， 记作OOK(On Off Keying)。 二进 制数字振幅键控通常记作2ASK。
2ASK调制信号波形
1 s(t) 2Tb C(t) 2ASK 信号 e(t) 3Tb 4Tb 5Tb 6Tb t 0 1 1 0 1 t
4.6 正交振幅调制（QAM）
4.3 二进制频移键控（2FSK）
频移键控
频率调制又称频移键控，记作FSK(Frequency Shift Keying)，二进制频移键控记作2FSK。2FSK信号是 符号“1”对应于载频ω1， 而符号“0”对应于载频ω2 的已调波形，而且ω1与ω2之间的改变是瞬间完成的。
X(f) H(f)
调制实现方法
X(f) 1
modulation
1 [ X ( f f c ) X ( f f c )] 2
1 [ X ( f f c ) X ( f f c )] 2
2000
-fc
fc
X(f)
demodulation
1
-fc
fc
2000
用基带信号控制载波的某个参量。
若 s(t)为单极性NRZ全占空矩形脉冲，P=1/2
Ps(f)
f -2fb -fb 0
Pe(f)
fb 2fb
-fc-fb -fc 2fb
-fc+fb 0
fc-fb fc 2fb
fc+fb f
2ASK信号频谱特性
2ASK信号的功率谱由连续谱和离散谱两 部分组成
若只计谱的主瓣，2ASK信号的带宽为：
{an} 取值 －1，+1
信息“1” 信息“0”
2PSK信号波形求解示例
【例3】某2PSK调制系统的码元传输速率为 1000波特，载波频率为3000Hz。若发送数 字信息为011010…，试画出它的信号波形图。 信息“0” 0 n 若载波频率为 1500Hz ，2PSK信号波形如何？ 信息“ 1”
Cos(2πfc2t) 载波 逻辑 发生器2 门电路2
2FSK解调方法
相干检测法 包络解调法 差分检测法
过零点检测法
2FSK相干检测与包络检测
相干检测法
e(t) 带通 滤波器 fc1 fc2 带通 滤波器 低通 滤波器 C(t)=cos(2πfc1t) 低通 滤波器 C(t)=cos(2πfc2t) 抽样 判决器
2
本章学习要求
掌握调制的概念，掌握数字信号的频带 传输系统构成 掌握2ASK、2FSK、2PSK和2DPSK调 制原理、信号特性，理解调制、解调方 法，了解二进制数字调制系统性能 掌握多进制数字调制原理，了解信号特 性 熟悉QAM调制原理，掌握星座图
本章主要内容
4.1 调制
4.2 二进制幅度键控（2ASK）
0 1 1 0 1 0 t Tb 2Tb 3Tb 4Tb 5Tb t fc2 fc1 fc1 fc2 fc1 6Tb t
2FSK调制实现方法
模拟调频法（ CPFSK ）
s(t) 压控 振荡器 e(t)
键控法（ DPFSK ）
Cos(2πfc1t) 载波 逻辑 发生器1 门电路1 s(t) e(t) 反相器 相加
t
2ASK调制模型
s(t) e(t)
ASK信号 e(t ) s(t ) cos(ct )
其中 s(t )
n
C(t)=cosωct
an g (t nTb )
g(t)是单位矩形脉冲，周期为Tb
码元 1 “1” an取值为：an 码元 0 “0”
2ASK信号波形求解示例
调制分类
根据基带信号的不同，调制分为：
数字调制：基带信号为数字信号
模拟调制：基带信号为模拟信号
根据所用载波的不同，调制分为：
正弦载波调制：载波为正弦信号
脉冲调制：载波为脉冲信号
数字调制分类
用基带数字信号控制高频载波，把基带数字信 号变换为频带数字信号的过程称为数字调制。把 逆过程称为数字解调。