第六章正弦载波数字调制系统
通信原理第六章 数字信号的频带传输
通信原理ICommunication Theory安建伟北京科技大学通信工程系第六章 数字信号的频带传输6.1 引言 6.2 二进制数字信号正弦型载波调制 6.3 四相移相键控 6.4 M进制数字调制 6.5 恒包络连续相位调制第6章数字信号的频带传输6.1 引言1.数字信号的正弦型载波调制数字信号 d(t) 调制 频带信号 带通信道s ( t ) = A c o s ( 2 π ft + ϕ ) = F ( d ( t ))用数字基带信号去控制正弦型载波的某参量： ¾ 控制载波的幅度，称为振幅键控(ASK)； ¾ 控制载波的频率，称为频率键控(FSK)； ¾ 控制载波的相位，称为相位键控(PSK)。
3北京科技大学通信系第6章数字信号的频带传输2. 数字信号的分类 （1）二进制及M进制(M>2)； （2）按是否满足叠加原理分类： 线性调制及非线性调制； （3）按已调符号约束关系分类 无记忆调制及有记忆调制。
4北京科技大学通信系第6章数字信号的频带传输6.2 二进制数字信号的正弦载波调制1. 二进制通断键控（OOK或2ASK） 2. 二进制移频键控（2FSK） 3. 二进制移相键控（2PSK或BPSK） 4. 2PSK的载波同步 5. 差分移相键控（DPSK）5北京科技大学通信系第6章数字信号的频带传输 (OOK) 6.2.1 二进制通断键控二进制通断键控(OOK： On-Off Keying) 又名二进制振幅键(2ASK)，它是以单极性 不归零码序列来控制正弦载波的导通与关 闭。
即正弦载波的幅度随数字基带信号而 变化。
6北京科技大学通信系第6章数字信号的频带传输1. OOK信号的产生a) 模拟法n = −∞∑+∞a nδ ( t − nTb )b (t ) =a n = 0 或1脉冲成形 滤波器 冲激响应 g T ( t )n = −∞∑+∞a n g T ( t − nTb )sO O K (t ) A cos(2π f c t )b) 键控法载波 cosωct开关电路1 0KSOOK(t)b(t)7北京科技大学通信系第6章数字信号的频带传输¾时域表示b( t ) =n = −∞∑a∞ngT ( t − nTb )其中b(t)为单极性矩形不归零脉冲序列。
数字调制系统(数字频带传输系统)
121第六章 数字调制系统（数字频带传输系统）6.1 引 言在实际通信中，有不少信道都不能直接传送基带信号，而必须用基带信号对载波波形的某些参量进行控制，使载波的这些参量随基带信号的变化而变化，即所谓调制。
数字调制是用载波信号的某些离散状态来表征所传送的信息，在收端对载波信号的离散调制参量进行检测。
数字调制信号也称键控信号。
在二进制时，有ASK ~ 振幅键控 FSK ~ 移频键控 PSK ~ 移相键控 正弦载波的三种键控波形 见樊书P129，图6－16.2 二进制数字调制原理6.2.1 二进制振幅键控（2ASK ） 一、一般原理及实现方法2ASK 是用“0”，“1”码基带矩形脉冲去键控一个连续的载波，使载波时断时续地输出。
最早使用的载波电报就是这种情况。
数字序列{}n a()t s 单极性基带脉冲序列 ()()t t s t ec ω=cos 0 与t c ωcos 相乘，()t s 频谱搬移到c f ±附近，实现2ASK 。
{}n a 信号2ASK 调制的方框图转换成数字调制系统的基本结构图122带通滤波器滤出所需已调信号，防止带外辐射，影响邻台。
二、2ASK 信号的功率谱及带宽()()()()∑∞-∞=-=ω=n s n c nT t g a t s tCos t s t e 0 ⎩⎨⎧-=ppa n 110，概率为，概率为随机变量()()()()()()()()()s s T f j s a s T j s a s e fT S T f G eT S T G E t e S t s G t g 002 π-ω-⋅π=⋅⎪⎭⎫ ⎝⎛ω=ωω↔ω↔ω↔或，设 ()()()[]c c S S E ω-ω+ω+ω=ω21()()()的功率为：则在频率轴上互不重叠，，假如t e S S c c 0ω-ωω+ω()()()[]()()()[]c S c S E c S c S E f f P f f P f P P P P -++=ω-ω+ω+ω=ω4141或)(f P S 为)(t s 的功率谱，可见，知道了)(f P S 即可知道)(f P E 。
通信原理第四、第六章习题
第六章 数字调制系统1． 已知电话信道可用的信号传输频带为600-3000Hz ，取载频为1800Hz ，试说明：(1) 采用α=1余弦滚降基带信号时，QPSK 调制可以传输2400b/s 数据；(2) 采用α=0.5余弦滚降基带信号时，8PSK 调制可以传输4800b/s 数据；解：(1) R b =2400b/s , R B =1200(B) , 基带奈氏带宽W 1= R B / 2 = 600Hz ,信道带宽为 B = 3000 – 600 = 2400Hz = (1+α) 2W 1 = (1+α) R B α=1时，QPSK 系统的频带利用率为数据传输速率为（2）α=0.5时，8PSK 系统的频带利用率为数据传输速率为2．设有一个2PSK 信号，其码元传输速率为1000B ，载波波形 为A cos ( 4 π ⨯ 10 6 t )。
(1) 试问每个码元中包含多少个载波周期？(2) 若发送“0”和“1”的概率分别是0.6和0.4，试求此信号的功率谱密度的表达式。
解：(1)由载波波形可知已调信号载频为2⨯106 Hz ，因此每个码元中包含2⨯106 / 1000 = 2000个载波周期。
222log log log 4 1 //(1)(1)11b B b B R R M M b s Hz B R ηαα=====+++240012400 /b b R B b sη==⨯=22log log 8 2 //(1)10.5b M b s Hz ηα===++240024800 /b b R B b sη==⨯=(2) 2PSK 功率谱密度为因为P s （f ）为基带信号双极性矩形脉冲的功率谱密度，因此有：注：因为先验不等概，所以P s ( f )的离散谱中只有m = 0一项不为零， 故P 2PSK ( f )存在离散载波f c 分量。
3．设有一个2DPSK 传输系统对信号采用A 方式编码，其码元速率为1200B ，载波频率为2400Hz ，已知输入码元序列为011010， 试画出此2DPSK 信号序列的波形图。
通信原理讲义-第六章 数字信号的载波传输1二进制调制
数字信号的调制可以看成特殊调制信号 的模拟调制，类似模拟调制的情况，数 字调制也是用调制信号调制载波的三个 参数：振幅、频率、相位。 相应地称为：幅度键控、频率键控、相 位键控。
6.1 二进制数字调制
二进制数字调制是指调制信号为二进制 基带信号，这种调制信号仅有两种电平， 表示为“1”和“0”： 二进制数字调制又分为： 二进制幅度键控 二进制频率键控 二进制相位键控
数字基 带信号 二进制幅度键控s2ASK(t)
载波Acoswct
二进制幅度键控解调（非相干）
带通 滤波器
1 0.5 0 -0.5 -1 0 1 0.5 0 -0.5 -1 0 1 0.5 0 -0.5 -1 0 100 200 300 400 500 600 100 200 300 400 500 600 100 200 300 400 500 600
1 A1 0 0 0 1 ……
由调频理论，调制后信号的瞬时频率 w(t)=w0+KFMf(t) 而对单极性二元基带信号只有两种电平： f(t)=0或1， 故：w1= w0+KFM w2= w0。
二进制频率键控调制后的时域波形
1
1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 -0.2 -0.4 -0.6 -0.8 -1
二进制差分相位键控的调制方法
二元单 极性码 输入 相对码 差分编码 二进制差分相位 键控DPSK输出
Acos(wct)
载波发生器
差分编码原理：
后一位与新生成的前一位码做模2和得到新生成的码
绝对码：1 0 0 1 0 1 1 0 相对码：1 1 1 0 0 1 0 0
二进制差分相位键控的解调（相干）
第6章 正弦载波数字调制系统
绝对码
1
1
1
0
0
1
0
0
相对码
载波
DPSK信号
图 6 - 152DPSK信号调制过程波形图
开关电路 cos ct 0° e2 DP S K(t)
1 80 °移相 码变换
s(t)
图 6 - 162DPSK信号调制器原理图
e2 DP S K(t)
带通 滤波器
a
相乘器 cos ct b
式为
e2 FSK (t ) = [邋an g (t - nTS )]cos( w1t + F n ) + [
n n
bn g (t - nTS )]cos( w2t + qn )
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 FSK信号
t
图 6- 6 二进制移频键控信号的时间波形
则二进制振幅键控信号可表示为
e2 ASK an g (t nTS ) cos wct
n
2ASK信号的时间波形e2ASK(t)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）。 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) 。
1 s(t) Tb 载波信号
功率谱密度的叠加。
相位不连续的二进制移频键控信号的时域表达式为
e2 FSK (t ) s1 (t )cos 1t s2 (t )cos 2t
根据二进制振幅键控信号的功率谱密度，我们可以得到 二进制移频键控信号的功率谱密度P2FSK(f)为 P
通信原理第六章题库总合
填空题1. PSK是用码元载波的(相位)来传输信息，DSP是用前后码元载波的（相位差）来传输信息，它可克服PSK的相位模糊缺点。
2.采用相干解调方式时，相同误码率条件下，2ASK,2FSK,2PSK系统所需信噪比数量关系为（2ASK>2FSK>2PSK）3.MSK信号时包络恒定，（相位连接），（带宽最小）并且严格正交的2FSK信号。
4二进制调制中，载波的幅度，频率或相位有（2）种变化，，相应的调制方式有（2ASK,2FSK,2PSK/2DPSK）5对正弦载波的振幅，频率或相位进行键控，便可获得（振幅键控）（频移键控）（相位键控）三种基本的数字调制方式。
6在误码率Pe相同的条件下，对信噪比r的要求：2ASK比2FSK高（3）dB,2FSK 比2PSK高（3）dB,2ASK比2PSK高（6）dB。
7 如果理想MPSK数字调制传输系统的带宽为12KHz,则该系统无码间串扰最大信息传输速率为（12㏒2Mkb/s）8模拟调频法产生的2FSK信号在相邻码元之间的相位是（连续变化的），而键控法产生的2FSK信号的相位在相邻码元之间（不一定连续）9. 2ASK信号中的调制信号s(t)是（单极性）非归零数字基带信号，而在2PSK 中的调制信号s(t)是（双极性）非归零数字基带信号。
10数字带通传输系统的最高频带利用率是（1）Baud/Hz,8PSK的系统的信息传输速率为1500b/s,其无码间干扰传输的最小带宽为（500）Hz.11 二进制数字调戏系统，当码元速率相同时，（2FSK）系统带宽最宽，抗噪声性能方面，（OOK）最差。
12对于2DSK、2ASK、2FSK通信系统，按可靠性好坏，排列次序为（2DPSK、2ASK、2FSK），按有效性好坏，排列次序为（2DPSK（2ASK）、2FSK）13在2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK通信系统中，可靠性最好的是（2PSK），有效性最好的是（2ASK、2PSK）14设信息速率为2.048Mbit/s,则2DPSK信号带宽为（4.096Mbit/s,），QPSK信号的带宽为（2.048Mbit/s,）。
通信原理各章重要知识
第一部 各章重要习题及详细解答过程第1章 绪论1—1 设英文字母E 出现的概率为0.105，x 出现的概率为0.002。
试求E 及x 的信息量。
解：英文字母E 的信息量为105.01log 2=E I =3.25bit 英文字母x 的信息量为002.01log 2=x I =8.97bit 1—2 某信息源的符号集由A 、B 、C 、D 和E 组成，设每一符号独立出现，其出现概率分别为1/4、l/8、l/8/、3/16和5/16。
试求该信息源符号的平均信息量。
解：平均信息量，即信息源的熵为∑=-=ni i i x P x P H 12)(log )(=41log 412-81log 812-81log 812-163log 1632-165log 1652- =2.23bit/符号1—3 设有四个消息A 、BC 、D 分别以概率1/4、1/8、1/8和l/2传送，每一消息的出现是相互独立的，试计算其平均信息量。
解：平均信息量∑=-=ni i i x P x P H 12)(log )(=41log 412-81log 812-81log 812-21log 212-=1.75bit/符号1—4 一个由字母A 、B 、C 、D 组成的字。
对于传输的每一个字母用二进制脉冲编码，00代替A ，01代替B ，10代替C ，11代替D ，每个脉冲宽度为5ms 。
(1)不同的字母是等可能出现时，试计算传输的平均信息速率。
(2)若每个字母出现的可能性分别为P A =l/5，P B =1/4，P C =1/4，P D =3/10 试计算传输的平均信息速率。
解：(1)不同的字母是等可能出现，即出现概率均为1／4。
每个字母的平均信息量为∑=-=ni i i x P x P H 12)(log )(=41log 4142⨯-=2 bit/符号因为每个脉冲宽度为5ms ，所以每个字母所占用的时间为 2×5×10-3=10-2s每秒传送符号数为100符号／秒 (2)平均信息量为∑=-=ni i i x P x P H 12)(log )(=51log 512-41log 412-41log 412-103log 1032-=1.985 bit/符号平均信息速率为 198.5 比特/秒1—5 国际莫尔斯电码用点和划的序列发送英文字母，划用持续3单位的电流脉冲表示，点用持续1个单位的电流脉冲表示；且划出现的概率是点出现概率的l/3；(1)计算点和划的信息量；(2)计算点和划的平均信息量。
第6章 正弦载波数字调制
第四章 数字调制宽
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
第四章 数字调制与解调技术
由图可看出，2ASK信号的带宽是基带信号带宽的2 倍，若只计及基带信号功率谱主瓣宽度 B g ，则2ASK信 号占用的信道带宽为
第四章 数字调制与解调技术
图6-2
2ASK信号的波形示例
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
第四章 数字调制与解调技术
图中，输入随机信息序列以a k 表示， 其取值服从下述关系
1 , 概率为 P a k 0 , 概率为 ( 1 P )
二进制频率键控，记为2FSK或BFSK（Binary FSK），是利用二进制数字基带信号去控制载波信号的 频率，即以不同频率的载波来表示数字信息“1”或“0” 的调制方式。2FSK 信号的波形示例如图6-10所示。
第四章 数字调制与解调技术
图6-10 2FSK 信号的波形示例
第四章 数字调制与解调技术
第四章 数字调制与解调技术
二、二进制频率键控
频率键控（FSK—Frequency Shift Keying）又称 为频移键控，它在短波通信中应用较广泛，这是因为 它除了设备简单，调制与解调方便外，更重要的是这 种调制方式具有较好的抗多径时延性能。
南京邮电大学考研通信大纲
南京邮电大学工程硕士专业课入学考试复习提纲《通信原理》复习提纲（电子与通信工程领域）参考书：樊昌信等《通信原理》（第五版），国防工业出版社。
一、概论部分1）通信系统的组成了解模拟通信系统和数字通信系统的基本概念，系统模型了解数字通信的主要优势2）通信系统的分类和通信方式了解通信系统的5种主要分类方法及相应的实例了解点对点通信的3种方式：单工、半双工、全双工3）信息及其度量了解消息和信息的含义掌握信息量的定义及其单位掌握等概率条件下，M进制数字信号信息量的计算掌握非等概率条件下，每个符号所含的平均信息量的计算掌握数字通信中的传输速率和差错率概念二、随机信号分析基础知识1）随机过程的一般表述了解随机过程的统计特性：概率分布和数字特征了解几个主要的随机过程数字特征：数学期望、方差、协方差和相关函数2）平稳随机过程了解平稳随机过程的数学定义及其数字特征了解宽平稳和严平稳的意义了解平稳过程的“各态历经性”了解平稳随机过程的相关函数的主要性质，相关函数与功率谱密度的关系3）高斯过程了解高斯过程的数学定义及其特性4）窄带随机过程了解窄带随机过程的数学定义，掌握零均值平稳高斯窄带过程同相分量和正交分量的统计特性5）随机过程通过线性系统了解平稳随机过程通过线性系统的输出过程的统计特性，包括数学期望、方差、相关函数和功率谱密度等三、通信信道1）信道定义与数学模型了解狭义信道和广义信道的概念了解调制信道和编码信道的概念了解调制信道数学模型，调制信道对信号的影响：乘性干扰和加性干扰；在乘性干扰的基础上，进一步了解把信道分为恒参信道和随参信道，了解几种恒参信道和随参信道的实例了解编码信道数学模型了解恒参信道特性及其对信号传输的影响了解随参信道特性，分集接收的概念和主要方式2）信道容量掌握离散信道和连续信道的信道容量基本概念和定义，了解带宽、信号功率和噪声功率谱密度变化时的Shannon公式信道容量变化趋势四、模拟调制系统1）幅度调制（线性调制）的原理及抗噪性能了解幅度调制信号的一般表示，线性调制器的一般模型了解双边带信号、调幅信号、单边带信号和残留边带信号的产生和表达式了解各种线性调制系统的抗噪性能2）角度调制（非线性调制）的原理及抗噪性能了解角度调制（非线性调制）的原理及抗噪性能3）模拟调制系统的抗噪性能比较了解DSB、SS、AM和FM抗噪性能比较五、数字基带传输系统1）数字基带传输系统了解基带传输与频带传输概念、系统的基本结构2）数字基带信号码波形及常用传输码型了解单极性码、双极性码、单极性归零码、双极性归零码、差分码和多元码等信号码波形了解几种常用传输码型，包括：AMI、HDB3、CMI、nBmB码等3）基带脉冲传输及码间干扰了解码间干扰的基本定义了解Nyquist无码间干扰判决准则了解部分响应波形和部分响应系统的基本意义4）时域均衡了解均衡器的概念了解横向滤波器的基本概念六、正弦载波数字调制系统了解2ASK调制的基本原理，掌握2ASK信号的产生方法、波形、接收系统框图了解2FSK调制的基本原理，掌握2FSK信号的产生方法、波形、接收系统框图了解2PSK 、2DPSK调制的基本原理，掌握2PSK 、2DPSK信号的产生方法、波形、接收系统框图了解二进制数字调制系统的性能比较结果七、模拟信号的数字传输1）抽样掌握抽样定理，了解带通信号的抽样定理2）量化掌握均匀量化的基本方法和性能了解非均匀量化的基本概念、两种对数压缩率原理3）PCM及其抗噪性能了解PCM基本概念，掌握量化系统性能，包括：量化噪声功率、输出信号功率和量化信噪比4）差分脉冲编码调制DPCM及增量调制DM了解DPCM编解码器组成框图及工作原理了解DM编解码器组成框图及工作原理八、同步原理1）载波同步了解插入导频的两种方法的原理及框图了解直接法的四种方法，掌握平方变换法和平方环法的原理及框图2）位同步了解位同步的意义了解导频法和直接法位同步的基本原理3）群同步了解群同步的意义了解起止式同步法、连贯式插入法和间隔式插入法的基本原理4）网同步了解网同步的基本概念了解主从同步法、相互同步法、码速调整法和书库法的基本原理九、通信网1）通信网的分类和交换方式了解通信网的不同分类，了解两种主要的交换方式2）通信网的拓扑结构与协议了解通信网几种典型的拓扑了解信令与协议的概念了解OSI参考模型掌握几种主要的多路复用方式南邮通信最新复习大纲南京邮电大学全国统考硕士生入学考试业务课程大纲课程编号:814 课程名称:通信原理一、考试的总体要求通信原理属于电子信息技术类专业的一门重要的基础理论课程。
数字电路-第六章 正弦波振荡电路
二、振荡电路的分析
• 首先判断它能否产生正弦波振荡。
• 对能振荡的电路，其振荡频率可根据选频 网络选频条件推算，为了保证振荡电路起 振，必须由起振条件确定电路的某些参数。
1、 判断能否产生正弦波振荡的步骤
(1) 检查电路的基本组成，一般应包含放大电路、 反馈网络、选频网络和稳幅环节等。
(2) LC振荡电路：选频网络由L、C元件组成。可分为变 压器反馈式、电感三点式和电容三点式等3种LC振荡电路。
(3) 石英晶体振荡电路：选频作用主要依靠石英晶体谐振 器来完成。根据石英晶体谐振器的工作状态和联接形式的 不同，可以分为并联式和串联式两种石英晶体振荡电路。
6.3 RC振荡器
一、 电路组成
6.1 正弦波振荡电路的基本原理
一、产生振荡的条件
+
Vd′
Vo
基本放大电路 A
放大电路净输入电压：
Vi=0
Vi+ Vf
+
.
.
.
Vd' = Vi + V f
反馈网络 F Vf
.
.
产生正弦波振荡时，应满足振：荡V条d件' = V f
（电路维持振荡的平衡条件）
A& F&
=1
.
..
••
V f = F VO
1 振荡的基本概念 2 RC振荡器
6.0 振荡的基本概念
振荡器是一种不需外加信号激励就能直接将
直流能源转换成具有一定频率、一定幅度和一 定波形的交流能量输出的电路
– 从能量的观点看，放大器是一种在输入信号控 制下，将直流电源提供的能量转变为按输入信号 规律变化的交变能量的电路 – 而振荡器是不需要输入信号控制，就能自动地 将直流电源的能量转变为特定频率和幅度的交变 能量的电路
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
通信原理教案
《通信原理》教案开课学期: /（二）学期****: **所在系：通信工程开课班级: 0406学时数：72 讲授62 实验10信息与通信工程学院第一章绪论授学时间：4学时教学参照书:《通信原理》教学内容：１.1 引言1.2 通信系统旳构成1．3 通信系统旳分类及通信方式1.4 信息及其度量１.5 重要性能指标1．6 数字通信旳重要技术问题授课顺序:１(2学时）教学措施：讲授+课件教学目旳和规定:1、理解现代通信与信息社会２、掌握通信系统旳构成3、掌握通信系统旳分类4、理解通信技术发展概况教学组织: １.１引言(２５分钟)1.２通信系统旳构成（25分钟）1．３通信系统旳分类及通信方式(50分钟)教学重难点:通信系统旳分类、通信系统旳构成结合现实讲授。
提问:无作业:无授课顺序:２(２学时)教学措施:讲授+课件教学目旳和规定：1、纯熟掌握通信系统旳性能度量２、纯熟掌握消息旳信息量度量3、纯熟掌握离散信源旳平均信息量教学组织:１.4 信息及其度量(50分钟)1．５重要性能指标（3０分钟)１．６数字通信旳重要技术问题(20分钟)教学重难点：通信系统旳性能指标、消息旳信息量度量、离散信源旳平均信息量（用类比旳措施,结合课件讲授)提问:无作业:习题4、7。
第二章随机信号分析授学时间:6学时教学措施:课堂讲授教学内容：2.１引言（信号与系统基本概念）2.２随机过程旳一般表述2.3 平稳随机过程2.4 高斯过程2．５窄带随机过程２.6 正弦波加窄带高斯过程2.7 随机过程通过线性系统授课顺序：３(2学时)教学措施:讲授＋课件教学目旳和规定:1、理解平稳随机过程旳性质和有关特性教学组织：2.1 引言(信号与系统基本概念）（2５分钟)2.2 随机过程旳一般表述（25分钟）２.3 平稳随机过程(50分钟）教学重难点:平稳随机过程旳性质和有关特性。
提问:无作业:无授课顺序：4（2学时)教学措施：讲授+课件教学目旳和规定:1、理解高斯过程旳性质和有关特性2、理解窄带随机过程旳有关特性教学组织:２.4 高斯过程(5０分钟）2.5 窄带随机过程(５０分钟）教学重难点：高斯过程旳性质和有关特性、窄带随机过程旳有关特性。
第六章 正弦载波数字调制系统
第六章正弦载波数字调制系统6.1知识点结构框架本章的知识点结构框架如图6-1所示。
图6-1 知识点结构框图6.2教学要求（1）了解数字调制系统的基本概念、与模拟调制系统的区别联系、以及多进制调制系统的概念和原理；（2）理解振幅键控、移频键控和移相键控三种基本调制信号的波形特点和功率谱密度；（3）掌握2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK信号的调制解调原理及抗噪声性能。
6.3难点重点教学难点：各类数字调制方式的区别联系。
教学重点：二进制数字调制解调原理，2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK系统的抗噪声性能，二进制数字调制系统的性能比较。
6.4教学安排本章共分为6节，即正弦数字调制的概述、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和改进的数字调制方式。
讲授8学时，其安排见表6-1。
表6-1 课时安排学时教学内容第一讲 2 6.1 正弦数字调制的概述；6.2 二进制数字调制原理。
第二讲 2 6.3 二进制数字调制系统的抗噪声性能。
第三讲 2 6.4 二进制数字调制系统的性能比较；6.5 多进制数字调制系统（部分）。
第四讲 2 6.5 多进制数字调制系统（部分）；6.6 改进的数字调制方式。
1176.4.1第一讲安排（1）教学要求了解数字调制系统的基本概念及与模拟调制系统的区别联系，理解振幅键控、移频键控和移相键控三种基本调制信号的波形特点和功率谱密度，掌握其调制解调的基本原理。
（2）难点重点教学难点：2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK三种基本调制的区别联系。
教学重点：2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK调制解调原理。
（3）知识回顾在第四章中介绍了模拟调制系统，分析了幅度调制（常规幅度调制，抑制载波双边带调制，单边带调制，残留边带调制）、频率调制、相位调制三种基本的模拟调制方式。
本章将模拟基带信号变为数字基带信号，高频载波仍为正弦载波，分析数字调制的基本理论。
第六章 正弦载波数字调制系统
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6.2.3 2PSK 及 2DPSK
？问题：如何克服“倒”现象？
要使相位的本身与信息符号无关。怎么做？ 第五章中介绍了差分码，它用电位的改变来表示“1”和 “0”，因此它代表的信息符号与码元本身的电位无关。 用相位的改变来表示“1”和“0” ，这样的话，相位的本 身与信息符号无关。 原理：不是利用载波相位的绝对数值传送数字信息，而 是利用前后码元的相对相位变化传送数字信息。例如：
第六章 正弦载波数字调制系统
主讲教师：任峻
6.1 引言
正弦载波调制：用基带信号对正弦载波波形 的某些参量进行控制，使载波的这些参量随 基带信号的变化而变化。
模拟调制：待传输的原始信号s(t)是连续信号。 数字调制：待传输的原始信号s(t)是离散信号。
调制方法：调幅、调频、调相
模拟调制信号： 调幅(DSB、SSB、AM)，调频(FM)，调相(PM)
eOOK(t) = an Acosct
A为载波幅度，c 为载波频率，an为二进制数字。
an =
1，出现概率为P 0，出现概率为1-P
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6.2.1 二进制幅度键控 2ASK (重点)
在一般情况下，调制信号是具有一定波形形状的二进制 序列（二元基带信号），即 n Ts为信号间隔，g(t)是持续时间为Ts单个矩形的波形。 二进制幅度键控信号的一般时域表达式为： n
6.1 引言
移相键控(PSK)
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通信原理数字调制系统
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。
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（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。
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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
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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
第六章 数字调制系统
定义：2PSK是用已调信号相位相对未调载波相位的变化来表示 二进制数字基带信号。
信号表示及波形:
A c o s ( t 0 ) A c o s t" 0 " c c e ( t ) S ( t ) c o s 2 P S K c A c o s ( t ) A c o s t" 1 " c c A c o s ( t ) ; . c n n 0
BPF
c 2fs
e2Dpsk(t)
差分 编码
S(t)
2DPSK解调方式（同步检测、差分相干检测）
e2Dpsk(t)
×
cos c t
LPF fs
抽样 判决 位同步 恢复
差分 译码 S(t)
e2Dpsk(t)
BPF
×
延迟Ts
LPF fs
抽样 判决
S(t)
位同步 恢复
差分相干检测分析
c o s t c k
PE (f )
0
fc fS
f
c
fc fS
f
2 fS
6.2.2 二进制频率键控 2FSK 1.信号定义及表示
定义：用二进制数字基带信号控制正弦载波的频率，
使其一一对应变换。 “1” →ACOSω1t = e1(t) “0” →ACOSω2t = e2(t)
1 1 0 1 0 0 1 1 1 …
第六章 正弦载波数字调制系统
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 二进制数字调制系统的性能比较
6.5 多进制数字调制系统
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波形 a f2=fo-fs f1 =fo+fs
b f2=fo+0.4fs f1=fo-0.4fs
结论1.2FSK信号的功率谱由连续谱和离散谱组成
两个双边谱叠加 两个载频
2. 两个载频之差较小时，连续谱呈单峰 大 双 3. 2FSK第一个零点带宽:
△f=|f2-f1|+2fs
6.2.3 二进制移相键控及二进制差分相位键 控(2PSK及2DPSK) 2PSK信号形式一般表示为 eo(t)=[∑ang(t-nTs)]cosωct n g(t)是脉宽为TS的单个矩阵脉冲 an= +1 p -1 1-p 在Ｔ码元内eo(t)= cosωct p -cosωct 1-p
2FSK 常用解调法 : 1. 相干检测法 S(t) e0(t) 模拟调频器 2. 非相干检测法 (a) 其他:
3. 4. 5.
鉴频法 过零检测法 差分检测法
~f1
e0(t)
~f2
(b)
图6.2.1调频信号产生框图
带通ω1
包络检波 抽样脉冲 抽样判决器
输出
输入 带通ω2 包络检波
图6.2.2(a) 非相干方式 带通ω1 输入 相乘器 cosω1 t 带通ω2 相乘器 低通 抽样脉冲 抽样判决器 输出 低通
实践表明 :
当延迟失真为零时，这种方法的检测性能不如 普通鉴频器 2. 有严重延迟失真时，它的性能比鉴频法优越 2FSK一般用于话音频带内低于1200bit/s数据传输 时，在衰落信道中传输数据时，它也被广泛应 用 2FSK信号的频谱分析有许多方法，其中之一 看成 是两个振幅键控信号相叠加
1.
2FSK的功率谱密度为
T
lim
E T
2
PS f f s p1 p G1 f G 2 f
s 1 s
1 PS f f c PS f f c PE f 4
2 2
g1 t 0 g 2 t gt
m
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6.2 二进制数字调制原理
6.2.1 二进制振幅键控(2ASK) 公式表示: eo(t)=[∑ang(t-nTs)]cosωct n g(t)是持续时间为TS的矩形脉冲 an= 0 概率为P 1 概率为1-P 令S(t)= ∑ang(t-nTs) n eo(t)=S(t)cosωct
产生方法: 1 一般模拟幅度调制方法 2 键控法(OOK)(on-off-keying)
6.2.2 二进制移频键控(2FSK)
已调信号的数学表达式 e0(t)= ∑ang(t-nTs)cos(ω1t+φn)+ ∑ang(tn n nTs)cos(ω2t+θn) an= 0 概率 P an= 0 概率 1-P 1 1-P 1 p 产生方法: a 模拟调频法 φnθn不仅与第n个信码有关,且φnθn保 持一定 关系 b 键控法: 载波φnθn与n 无关,相位不连续
2 2 s 2
m
Gmf f mf
2 s s
PS f f s p1 p G f f 1 p G 0 f
2
PE f
1 2 2 f s p1 p G f f c G f f c 4 1 2 f s p1 p G 0 f f c f f c 4
图6.2.2(b) 相干方式
cosω2 t
图6.2.2(c) 过零检测方框图及各点波形
输入
带通
输出
x τ 图6.2.2(d)差分检测法原理方框图
低通
A cos0 t A cos0 ( t ) A2 cos0 cos2 cos0 t cos0 2 A2 输出V 2 cos0 选择 使cos0 0 sin 0 1 A2 V sin 0 2 2 A2 sin 0 2 2 当＜＜1 A2 V - ( ) 2 A2 ( ) 2 0 2 0 2
S(t)
乘法器
cosωct (a)
乘法器
e0(t) 载波
e o(t)
图6.1.2
S(t) (b)
1. 2.
OOk信号的两种基本的解调方法: 非相干解调(包络检波法) 相干解调 (同步检测法)
半波或全波 整流器
输入 带通滤波器 低通滤波器 抽样判决器
(a)非相干解调框图
输入 带通滤波器 相乘器
定时脉冲
低通滤波器
抽样判决器
定时脉冲
cosωct (b) 相干解调框图
2ASK信号的频谱 e o t a n gt nTS cos c t St cos c t n 设St 功率谱密度为PS f e o t 功率谱密度为PE f 1 E S c S c 设S c 与S c 不重叠 2
第六章 正弦载波数字调制系统
引言
二进制数字调制 系统的抗噪声性能
二进制数字 调制原理
二进制数字调制 系统的性能比较
6.1 引言
数字调制信号 三种基本信号形式(二进制) 1. 2ASK 振幅键控(线性调制) 2. 2FSK 移频键控(非线性调制) 3. 2PSK 移相键控
本章重点讨论二进制数字调制系统的 原理及其抗噪声性能
1 当p 时 2 TS 2 2 PE f Saf f c TS Saf f c TS 16 1 f f c f f c 16
2ASK的功率谱密度为
1.2.3.Fra bibliotek结论 2ASK功率谱密度由连续谱和离散谱两部 分组成。 2ASK信号的带宽是基带脉冲波形带宽的 两倍。 OOK信号的第一旁瓣峰值比主峰衰减 14dB。
f pG mf 1 p G mf f mf
2 s s
PS f f s p1 p G f f 1 p
2 2 s
2
G f gt G f TSSa fTS m0 G mf s 0