第七章数字调制技术
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数字调制技术
S BPSK
或写成: 或写成:
S BPSK
2 Eb = m(t ) COS ( 2πf c t + θ c ) Tb
2
( 4.8) ( 4 .9 )
其中E b = 0.5 Ac Tb , Tb为码元宽度， m（t）为调制波形
BPSK信号也可表示成： BPSK信号也可表示成： 信号也可表示成
S g
BPSK
对于GSM目前实际数据速率为270.833kbps,只达到 对于GSM目前实际数据速率为270.833kbps,只达到 GSM目前实际数据速率为270.833kbps, SNR条件下信道容量的40%。 条件下信道容量的40% 10dB SNR条件下信道容量的40%。
移动通信中的调制技术
标准 GSM DCSDCS-1800 ISIS-54 ISIS-95 PDC CT2 DECT PHS PACS 服务类型 蜂窝 蜂窝 蜂窝 蜂窝 蜂窝 无绳 无绳 无绳 个人通信 调制技术 GMSK GMSK π/4-DQPSK /4QPSK/BPSK π/4-DQPSK /4GFSK GFSK π/4-DQPSK /4/4π/4-DQPSK 信道带宽 200 kHz 200 kHz 1.25M Hz 1.25M Hz 25 kHz 100 kHz 1728 kHz 300 kHz 300 kHz
移相键控(PSK) 移相键控(PSK)
1986年前，线性高功率放大器成本较高， 1986年前，线性高功率放大器成本较高，因此 年前 采用恒包络的CPM调制实现高功率效率。之后， CPM调制实现高功率效率 采用恒包络的CPM调制实现高功率效率。之后， 线性功率放大器已取得实质性进展。 线性功率放大器已取得实质性进展。 PSK是一种线性调制技术 具有带宽效率高、 是一种线性调制技术， PSK是一种线性调制技术，具有带宽效率高、 频谱利用率高等特点 移动通信中， 移动通信中，一般采用性能优良的绝对移相体 制而不采用相对移相体制， 制而不采用相对移相体制，虽然相对移相体制 可以解决相位模糊度问题。 CDMA中 可以解决相位模糊度问题。而CDMA中，常采 用导频信道传送载波信息进行相干解调。 用导频信道传送载波信息进行相干解调。
数字调制技术
数字调制技术数字调制技术调制技术概述调制基础信号的表示方法IQ调制实现方式基本数字调制：ASK、FSK、PSK FSK、MSK和GMSKPSK调制BPSKQPSKOQPSKQAM调制正交频分复用OFDM各种调制的应用调制调制——就是对消息源信息进行编码的过程，其目的就是使携带信息的信号与信道特性相匹配以及有效的利用信道。
多径衰落、多普勒频率扩展；日益增加的用户数目，无线信道频谱的拥挤这些因素对调制方式的选择都有重大的影响。
信号的表示I/Q信号基础I/Q是什么？--I/Q调制过程基带复信号表示方法I/Q调制实现过程数字调制基本类型U MOD(t)=ÛC(t)cos[ C t+ C(t)]AMConventional ModulationDigital ModulationASK,Amplitude Shift KeyingU 01110数字调制基本类型U MOD(t)=ÛC(t)cos[ C t+ C(t)]FMConventional ModulationDigital Modulation FSK,Frequency Shift KeyingU11100tPSK,Phase Shift Keying 数字调制基本类型tU0000111U MOD (t)=ÛC (t)cos [ C t + C (t)]MConventional Modulation Digital ModulationFSKs 2FSK (t )b (t )f 1f 1f 1f 2f 2f 2111000(a )相位不连续的FSK波形22cos()t +11cos()t +(b )相位连续的FSK波形b (t )111s 2FSK (t )c (t )f 1f 1f 1f 2f 2f 2()t （载波）图3.32FSK信号的波形MSK-最小相移键控MSK的频谱frequency:500MHz,bitrate:270kBit/sec,data:PRBS-sequence (511Bits)MSK特点MSK信号是恒包络信号码元转换时刻，信号的相位是连续的，以载波相位为基准的信号相位在一个码元期间内线性的变化+/-90度。
数字调制技术
数字调制技术一般情况下，信道不能直接传输由信息源产生的原始信号，信息源产生的信号需要变换成适合信号，才能在信道中传输。
将信息源产生的信号变换成适合于信道传输的信号的过程称为调制。
在调制电路中，调制信号是数字信号，因此这种调制称为数字调制。
数字调制是现代通信的重要方法，它与模拟调制相比有许多优点：数字调制具有更好的抗干扰性能、更强的抗信道损耗及更高的安全性。
在数字调制中，调制信号可以表示为符号或脉冲的时间序列，其中每个符号可以有m种有限状态，而每个符号又可采用n比特来表示。
主要的数字调制方式包括幅移键控（amplitude shift keying，ASK）、频移键控（frequency shift keying，FSK）、相移键控（phase shift keying，PSK）、多电平正交调幅（multi level quadrature amplitude modulation，mQAM）、多相相移键控（multiphase shift keying，mPSK），也包括近期发展起来的网格编码调制（trellis coded modulation，TCM）、残留边带（vestigial sideband，VSB）调制、正交频分复用（orthogonal frequency division multiplexing，OFDM）调制等。
1.幅移键控幅移键控就是用数字信号控制高频振荡的幅度，可以通过乘法器和开关电路来实现。
幅移键控载波在数字信号1或0的控制下通或断。
在信号为1的状态下，载波接通，此时传输信道上有载波出现；在信号为0的状态下，载波被关断，此时传输信道上无载波传送。
那么，在接收端就可以根据载波的有无还原出数字信号1和0。
移动通信要求调制方式抗干扰能力强、误码性能好、频谱利用率高。
二进制幅移键控的抗干扰能力和抗衰落能力差，误码率高于其他调制方式，因此一般不在移动通信中使用。
2. 频移键控频移键控或称数字频率控制，是数字通信中较早使用的一种调制方式。
现代数字调制调解技术.ppt
有关，而且还与前一码元的取值 ak-1及相位常数 k-1有关。
21
由附加相位函数k(t)的表示式可以看出， k(t)是一直线方程， 其斜率为 (ak)/(2Ts)，截距为k。由于ak的取值为±1，故 k(t)是分段线性的相位函数。因此，MSK的整个相位路径是
由间隔为Ts 的一系列直线段所连成的折线。在任一个码元期
制原理图如图所示。输入的二进制序列经过串/经过2电平到L电平的
变换，形成L电平的基带信号。为了抑制已调信号的带外
辐射，该L电平的基带信号还要经过预调制低通滤波器，
形成X(t) 和Y(t) ，再分别对同相载波和正交载波相乘。最
后将两路信号相加即可得到QAM 信号。
2
1. MQAM 调制原理
正交振幅调制是用两个独立的基带数字信号对两个相互正 交的同频载波进行抑制载波的双边带调制，利用这种已调
信号在同一带宽内频谱正交的性质来实现两路并行的数字 信息传输。
正交振幅调制信号的一般表示式为
MQAM (t) [ An g(t nTs )]cos(0t n )
周期的整数倍。 fc 可以表示为 18
fc 可以表示为
fc
(N
m) 1 4 TS
(N为正整数； m=0, 1, 2, 3)
相应地MSK信号的两个频率可表示为
f1
fc
1 4TS
(N
m 1) 1 4 TS
f2
fc
1 4TS
(N
m 1) 1 4 TS
由此可得频率间隔为
式中，M = L2 ，Eb 为每比特码元能量，n0 为噪声单边功 率谱密度。下图给出了M 进制方型QAM 的误码率曲线。
21
由附加相位函数k(t)的表示式可以看出， k(t)是一直线方程， 其斜率为 (ak)/(2Ts)，截距为k。由于ak的取值为±1，故 k(t)是分段线性的相位函数。因此，MSK的整个相位路径是
由间隔为Ts 的一系列直线段所连成的折线。在任一个码元期
制原理图如图所示。输入的二进制序列经过串/经过2电平到L电平的
变换，形成L电平的基带信号。为了抑制已调信号的带外
辐射，该L电平的基带信号还要经过预调制低通滤波器，
形成X(t) 和Y(t) ，再分别对同相载波和正交载波相乘。最
后将两路信号相加即可得到QAM 信号。
2
1. MQAM 调制原理
正交振幅调制是用两个独立的基带数字信号对两个相互正 交的同频载波进行抑制载波的双边带调制，利用这种已调
信号在同一带宽内频谱正交的性质来实现两路并行的数字 信息传输。
正交振幅调制信号的一般表示式为
MQAM (t) [ An g(t nTs )]cos(0t n )
周期的整数倍。 fc 可以表示为 18
fc 可以表示为
fc
(N
m) 1 4 TS
(N为正整数； m=0, 1, 2, 3)
相应地MSK信号的两个频率可表示为
f1
fc
1 4TS
(N
m 1) 1 4 TS
f2
fc
1 4TS
(N
m 1) 1 4 TS
由此可得频率间隔为
式中，M = L2 ，Eb 为每比特码元能量，n0 为噪声单边功 率谱密度。下图给出了M 进制方型QAM 的误码率曲线。
c7-第7章 数字调制newppt课件
01
01 相对码
f
1
1
0
1
0 绝对码
精选PPT课件
21
（2） 2DPSK 差分相干解调 (相位比较)法
e2DPSK (t) 带通
滤波器
a
相乘器
c
低通 滤波器
d
抽样 判决器
延迟TB
b
定时 脉冲
e 输出
相乘器 起着 相位比较的作用
精选PPT课件
22
§7.1.5 二进制数字已调信号的功率谱 (PSD)
e2ASK (t) 带通
滤波器
相乘器
低通 滤波器
本地载波
c(t) cosct
精选PPT课件
抽样 判决器
定时 脉冲
输出
7
包络检波法的各点波形
相呼应
e2ASK (t) 带通 a 全波 b 低通 c 抽样 d
滤波器
整流器
滤波器
判决器 输出
定时 脉冲
精选PPT课件
8
§7.1.2 二进制频移键控（2FSK）
可见， P2ASK (f) 是Ps (f)的线性搬移（属线性调制）。
精选PPT课件
24
基带带宽
精选PPT课件
25
B2ASK2fB
fB = 1/TB=RB
精选PPT课件
26
2 2PSK/2DPSK信号的功率谱密度
e2PSK(t)stcosct
双极性
➢ 2PSK信号的频谱与2ASK的十分相似； ➢ 带宽也是基带信号带宽的两倍：
Power Spectral Density
分析目的：B 和 fc
分析方法：借助于基带信号的功率谱
精选PPT课件
数字调制解调技术
抗多径干扰能力主要取决于调制解调 算法的设计和实现，以及信号处理技 术的运用。常用的抗多径干扰技术包 括RAKE接收、信道估计与均衡、多 天线技术等。这些技术的应用可以有 效抑制多径干扰的影响，提高数字信 号的传输质量和稳定性。
05
数字调制解调技术的未 来发展
高频谱效率的调制解调技术
总结词
随着通信技术的发展，对频谱效率的要求越来越高，高频谱效率的调制解调技术成为研 究热点。
02
通过将多个载波信号进行调制 ，多载波调制能够提高信号传 输的效率和可靠性。
03
多载波调制具有频谱利用率高 、抗多径干扰能力强等优点， 因此在无线通信、宽带接入等 领域得到广泛应用。
03
数字解调技术
相干解调
相干解调是一种基于相位的解调方法，它利用发送信号的相位信息来恢复原始信 号。在相干解调中，接收到的信号与本地振荡器产生的信号进行相位比较，以恢 复原始信号的相位信息。
抗多径干扰能力
抗多径干扰能力
总结词
详细描述
抗多径干扰能力是指数字调制解调技 术在存在多径干扰的情况下仍能保持 正常工作的能力。多径干扰是无线通 信中常见的问题，良好的抗多径干扰 能力能够提高通信质量。
抗多径干扰能力是评估数字调制解调 技术性能的重要指标，尤其在无线通 信中，它直接影响到通信的质量和稳 定性。
思路。
多模态调制解调技术
总结词
随着通信环境的多样化，多模态调制解 调技术成为研究的热点，以满足不同通 信环境下的需求。
VS
详细描述
多模态调制解调技术是指能够处理多种通 信模式的调制解调技术。目前已经出现了 一些多模态调制解调技术，如OFDM （Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交频分复用）和SC-FDE （Single Carrier Frequency Domain Equalization，单载波频域均衡）等。这 些技术通过融合不同的通信模式，提高了 通信系统的灵活性和适应性，为未来通信 技术的发展提供了新的方向。
第7章数字调制与解调资料.
1 [1 erf (b a )] 1 [1 erf ( b )]
4
2 4
2
1 [1 erf ( a b)] 1 [1 erf ( b )]
4
2 4
2
Pe
1 erfc( 2
v) 2
1
v
e4
v
v
a2 2
2
1 2
•
a
2
7.2.3 多进制振幅调制
可看成时间上互不相容的M 个不同
振幅值的通断键控信号的叠加。
解调电路
非相干解调 相干解调
7.2.2 2ASK系统的性能
系统性能的判定标准：
传输有效性 —— 频带利用率
re
B
bit /(s Hz)
rd
B
baud / Hz
传输可靠性 —— 误码率
系统误码率
Pe P(1)Pe1 P(0)Pe0
采用包络检波的2ASK系统——非相干解调
整流器输出：—— 包络r(t)
第 七 章
与 解 调
数 字 调 制
Chapter 7 Digital
Modulation and
Demodulation
7.1 引言
7.2 移幅键 控(ASK)
7.3 相位键
7.4 频率键
控(PSK)
控(FSK)
7.5 数字调制
系统的性能比较
7.6 键控信号
的复包络分析法
7.7 宽带通信中
的调制技术简介
7.2.1 二进制移幅键控（2ASK）
◆ 数字基带信号为二进制。 如：传送数字基带信号“1”时，发送载波； 传送数字基带信号“0”时，送0电平。
◆ 开关通断特性，亦称“通断键控”（OOK：On Off Keying）
第七章 数字调制技术
7.1 概述
对于大多数的数字传输系统来说，由于数 字基带信号往往具有丰富的低频成分，而实际 的通信信道又具有带通特性，有不少信道都不 能直接传送基带信号，而必须用基带信号来控 制高频载波的某些参量，这种把基带数字信号 变换为频带数字信号的过程称为数字调制，反 之，称为数字解调。我们把数字调制与解调合 起来称为数字调制，把包括调制和解调过程的 传输系统叫做数字信号的频带传输系统或数字 调制系统。
图7-14 2PSK调制 图7-15 2PSK相干解调 2PSK信号只能采用相干接收，而且在相干接收时 由于本地载波的载波相位是不确定的，因此，解调后所 得的数字信号的符号也容易发生颠倒，会出现“倒π 现 象”，这种现象称为相位模糊，因此这种方式在实际中 已很少采用。 解决办法：在实际应用中使用较多的是相 对(差分)相移键控(2DPSK)。
第七章 数字调制技术
7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 7.6 概述 二进制数字调制 多进制调制系统 改进型数字调制技术 键控信号的等效基带法 数字调制技术在通信系统中的应用
本章教学基本要求：
掌握： 1、二进制数字调制基本原理 2、几种调制方式的特点、性能对比 3、会画2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK信号 波形图 理解： 多进制数字调制的几种方式
7.2.6 二进制差分相位健控（2DPSK）
传“0”信号时，载波的起始相位与前一码元载波 的 起始相位相同（即Δφ＝0）； 传“1”信号时，载波的 起始相位与前一码元载波的起始相位相差π（即Δφ ＝π）。 故一定要有参考相位。
图7-16 2DPSK调制器
2DPSK信号的解调： 1、2DPSK信号的相干解调 图7-18
7.3 பைடு நூலகம்进制调制系统
多进制数字调制是利用多进制数字基带信号去调 制载波的振幅、频率或相位。相应地有多进制数字振 幅调制、多进制数字频率调制、多进制数字相位调制 三种基本方式。与二进制相比，多进制数字调制系统 有以下特点：（1）在相同的码元传输速率下，多进制 数字调制系统的信息速率是二进制系统Log2L。（2） 在相同的信息速率下，多进制数字调制系统的码元传 输速率比二进制系统的低。（3）在相同的噪声下，多 进制系统的抗噪声性能低于二进制系统。
第7章 现代数字调制技术
（7.2-5）
分别为同相和正交支路的 基带信号。
xn和yn一般为双极性m进制码元。 xn、yn决定QAM信号在信号空间
的M个坐标点。
2013-7-14
通信原理
6
第7章 现代数字调制技术
2. QAM信号的星座图 星座图----空间信号矢量端点分布图。
4QAM、l6QAM、64QAM星座图
l6QAM信号电平与信号状态关系
a1 a2 b1 b2 (0011)(0010)(0001)(0000)
x a1 a2
+3 0 0 +1 0 1 -1 1 0 -3 1 1
(0111)(0110)(0101)(0100)
(1011)(1010)(1001)(1000) (1111)(1110)(1101)(1100)
-3 1 1
-1 1 0
+1 0 1
+3 0 0
y
b1 b2
结论1：电平数m和信号状态M之间的关系是M =m2。
2013-7-14
四进制QAM （l6QAM）
7
通信原理
第7章 现代数字调制技术
结论2：当M>4时MQAM比MPSK具有更好的抗干扰能力。
例：M=16。假定16PSK和16QAM星座图表示的信号最大功率相等
10
第7章 现代数字调制技术
7.3 交错正交相移键控（OQPSK）
问题的提出：QPSK信号频带利用率高。但当码组00↔11或01 ↔ 10时，将产生180的载波相位跳变，引起包络起伏，导致频谱扩展， 增加对相邻波道的干扰。为此，提出一种OQPSK----恒包络数字调 制技术 。 恒包络：是指已调波的包络保持为恒定，它与多进制调制是从不 同的角度来考虑调制技术的 。恒包络已调波具有两个主要特点：
(高职精品)数字调制
练习
1.相同码元速率、信号功率、噪声功率情 况下，分别采用2ASK、2FSK、2PSK、 4 PSK调制方式，误码率最低的是2PSK。 （√ ） 2．DPSK解调时存在相位模糊现象，PSK 可以解决这个问题。 （ ×）
1、在误码率相同的条件下，三种数字调制方式之 间抗干扰性能好坏的关系为（ B ）。 A．2ASK＞2FSK＞2PSK B．2PSK＞2FSK＞2ASK C．2FSK＞2PSK＞2ASK D．2PSK＞2ASK＞2FSK 2、克服载波同步中载波相位模糊对信号传输产生 影响方法是（ D ）。 A．将基带信号编成CMI码 B．对基带信号进行相关编码 C．将基带信号编成HDB3码 D．对基带信号进行差分编码
1 02 4 32
2
实线为采用相干 解调方式，虚线 为采用非相干解 调方式。
0 r/d B
5
10
15
20
多进制数字频率调制系统误码率性能曲线
可以看出：
在M一定的情况下，信噪比r越大， 误码率Pe越小；
在r一定的情况下，M越大，误码率Pe也越大。
相干解调和非相干解调的性能差距将随M的增大而减 小； 同一M下，随着信噪比r的增加非相干解调性能将 趋于相干解调性能。
误比特 率
10－ 4
差分相干解调 差分编码 PSK
10－ 5 10－ 6 10－ 7 － 8－ 6 － 4 － 2 0
香农限 (－ 1.6 dB) 2 4
Eb / dB n0
6
8 10 12 14 16
三种数字调制系统的Pe～r关系曲线
误码率
（1）对于同一种调制方式，采用相干解调 比非相干解调性能好些 （2）对于不同的调制方式，PSK性能最好， FSK次之，ASK最差 相干 PSK 相干DPSK 差 分DPSK 相干FSK
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。
《数字调制》课件
误码率低
数字调制技术有效地减少了传输中 的误码率，提高了信息传输的可靠 性。
数字调制的挑战
频谱效率
数字调制技术需要更宽的 频带来传输相同的信息量， 对频谱资源的需求较大。
复杂性
部分数字调制方式的实现 较复杂，在工程实践中需 要解决复杂的算法和硬件 设计问题。
多径传播
数字调制受到多径传播等 信道特性的影响，需要采 取调制技术来抵消传播中 的失真。
3 PSK
4 QAM
将数字信号的不同状态映射到不同相位 的载波信号上，常用于无线通信。
将数字信号的多个位组合映射到不同幅 度和相位的载波信号上，常用于高速数 据传输。
数字调制的优点
1
灵活性高
2
数字调制可以根据需要灵活改变调
制方式和参数，适应不同的通信要
求。3Biblioteka 抗干扰能力强数字调制技术在传输过程中较好地 抵抗了信道噪声和干扰信号。
数字调制的未来发展趋势
5G通信技术
数字调制将在5G通信技术中 得到广泛应用，实现更高的 速率和更低的延迟。
物联网
数字调制将支持大规模的物 联网设备连接，实现智能化 和自动化的网络通信。
人工智能
数字调制与人工智能技术的 结合将推动通信系统的智能 化和自适应性。
原理
数字调制通过改变信号的 某些特性（如幅度、频率、 相位）来传输信息。
应用
数字调制广泛应用于无线 通信、数据传输、广播电 视等领域。
常用的数字调制方式
1 ASK
2 FSK
将数字信号的幅度直接映射到载波信号 上，常用于低速数据传输。
将数字信号的不同状态映射到不同频率 的载波信号上，常用于调频广播。
《数字调制》PPT课件
数字调制技术有效地减少了传输中 的误码率，提高了信息传输的可靠 性。
数字调制的挑战
频谱效率
数字调制技术需要更宽的 频带来传输相同的信息量， 对频谱资源的需求较大。
复杂性
部分数字调制方式的实现 较复杂，在工程实践中需 要解决复杂的算法和硬件 设计问题。
多径传播
数字调制受到多径传播等 信道特性的影响，需要采 取调制技术来抵消传播中 的失真。
3 PSK
4 QAM
将数字信号的不同状态映射到不同相位 的载波信号上，常用于无线通信。
将数字信号的多个位组合映射到不同幅 度和相位的载波信号上，常用于高速数 据传输。
数字调制的优点
1
灵活性高
2
数字调制可以根据需要灵活改变调
制方式和参数，适应不同的通信要
求。3Biblioteka 抗干扰能力强数字调制技术在传输过程中较好地 抵抗了信道噪声和干扰信号。
数字调制的未来发展趋势
5G通信技术
数字调制将在5G通信技术中 得到广泛应用，实现更高的 速率和更低的延迟。
物联网
数字调制将支持大规模的物 联网设备连接，实现智能化 和自动化的网络通信。
人工智能
数字调制与人工智能技术的 结合将推动通信系统的智能 化和自适应性。
原理
数字调制通过改变信号的 某些特性（如幅度、频率、 相位）来传输信息。
应用
数字调制广泛应用于无线 通信、数据传输、广播电 视等领域。
常用的数字调制方式
1 ASK
2 FSK
将数字信号的幅度直接映射到载波信号 上，常用于低速数据传输。
将数字信号的不同状态映射到不同频率 的载波信号上，常用于调频广播。
《数字调制》PPT课件
第七章 现代数字调制技术
令前一码元的两正交信号为：
Ik-1= cosθk-1，Qk-1= sinθk-1
则当前码元信号可表示为：
I k I k 1 cos k Qk 1 sin k
Qk Qk 1 cos k I k 1 sin k
由此可知，当前码元的信号（Ik，Qk）不仅与当
前码元相位跳变量有关，还与前一码元的信号（Ik-1，
达式为：
16Ts Ps ( f ) 2 π cos 2π( f f c )Ts 2 2 1 16( f f c ) Ts
2
式中，fc为载频，Ts为码元宽度。
按照上式可以画出MSK信号的功率谱曲线如下页图 所示。
图中实线为MSK功率谱曲线。图中横坐标是以载
而在MQAM的星座图上，端点间的距离却比MPSK大。
见下页图，假定已调信号最大幅值为1，对于
d 2 sin MPSK信号， MPSK 。 M
而对MQAM信号，有 d MQAM
2 2 L 1 。 M 1
当M=4时，有 d 4PSK = d 4QAM ；当M > 4 时，有：
I k cos k cos( k 1 k ) cos k cos k 1 sin k sin k 1
Qk sin k sin( k 1 k ) cos k sin k 1 sin k cos k 1
MSK信号的产生与解调 考虑到 ak 1 , k 0 或 π ，MSK信号可以用两个 正交分量表示为：
πt πt sMSK (t ) cos k cos cos ct ak cos k sin sin ct 2Ts 2Ts πt πt I k cos cos ct Qk sin sin ct 2Ts 2Ts
第7章 数字调制技术.
第七章 数字调制技术
7.1 引言 一. 数字调制技术的分类 1. 数字调幅ASK: 用数字基带信号去调制载波的振幅. 2. 数字调频FSK:用数字基带信号去调制载波的频率. 3. 数字调相PSK:用数字基带信号去调制载波的相位. 4. 按基带信号的形式: (1) 二进制数字调制技术: 2ASK, 2FSK, 2PSK (2) 多进制(M进制)数字调制技术: MASK,MFSK,MPSK等
n
n
式中 g (t )为矩形脉冲 , 其脉宽为 Tb , a n为 a n的反码 .
其中
an
1,
0
,
代表数字 1,出现概率为 代表数字 0,出现概率为
经BPF后,ni (t)变为窄带高斯白噪n(t声):
n(t) nc(t) cosct ns(t) si nct
同相分量
正交分量
18
则:
y(t) ns(ct()tc)coossctctnnc(st()tc)soisnccttns (t)s inct
[nAc(t)ncco(ts)]cctosnsct(t)snisn(t)cstinct
介绍其中的两种方法。 方法一：直接法调制解调法
二进制 2 M 输入 电平变换
信道
cosc (t)
BPF
LPF
cosc (t)
判决
M 2 二进制 电平变换 输出
29
方法二：正交调制解调法（何谓正交？）
A
二进制
输入
2M B
电平变换
C
E
串并 cosc (t) 转换
G 信道
D
F
sin c (t)
LPF
1 s(t) 2
12 s(t ) cos2c t
7.1 引言 一. 数字调制技术的分类 1. 数字调幅ASK: 用数字基带信号去调制载波的振幅. 2. 数字调频FSK:用数字基带信号去调制载波的频率. 3. 数字调相PSK:用数字基带信号去调制载波的相位. 4. 按基带信号的形式: (1) 二进制数字调制技术: 2ASK, 2FSK, 2PSK (2) 多进制(M进制)数字调制技术: MASK,MFSK,MPSK等
n
n
式中 g (t )为矩形脉冲 , 其脉宽为 Tb , a n为 a n的反码 .
其中
an
1,
0
,
代表数字 1,出现概率为 代表数字 0,出现概率为
经BPF后,ni (t)变为窄带高斯白噪n(t声):
n(t) nc(t) cosct ns(t) si nct
同相分量
正交分量
18
则:
y(t) ns(ct()tc)coossctctnnc(st()tc)soisnccttns (t)s inct
[nAc(t)ncco(ts)]cctosnsct(t)snisn(t)cstinct
介绍其中的两种方法。 方法一：直接法调制解调法
二进制 2 M 输入 电平变换
信道
cosc (t)
BPF
LPF
cosc (t)
判决
M 2 二进制 电平变换 输出
29
方法二：正交调制解调法（何谓正交？）
A
二进制
输入
2M B
电平变换
C
E
串并 cosc (t) 转换
G 信道
D
F
sin c (t)
LPF
1 s(t) 2
12 s(t ) cos2c t
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2021年3月6日星期六
2FSK的解调方法说明
➢ 2FSK信号的基本解调方法由非相干解调和 相干解调两种，如图7－10所示。
➢ 其原理与2ASK相同，不同的是使用两套电 路，并且最后的判决准则是“判决大值”， 即直接比较两路取样值的大小，U1>U0判 为“1”码，反之判为“0”。
➢ “判决大值”准则不需要判决门限，这在信 道有衰减的时候是很有好处的。
第七章 数字调制技术
第七章数字调制技术
2021年3月6日星期六
§1 基本概念
第七章数字调制技术
2021年3月6日星期六
数字调制的原理
第七章数字调制技术
2021年3月6日星期六
数字调制和解调分类
第七章数字调制技术
2021年3月6日星期六
数字调制系统的基本结构
第七章数字调制技术
2021年3月6日星期六
第七章数字调制技术
2021年3月6日星期六
2PSK的调制方法
第七章数字调制技术
2021年3月6日星期六
2PSK的解调方法
第七章数字调制技术
2021年3月6日星期六
2PSK的频谱分析
第七章数字调制技术
2021年3月6日星期六
二进制差分相位键控（2DPSK）
第七章数字调制技术
2021年3月6日星期六
2DPSK的调制方法
第七章数字调制技术
2021年3月6日星期六
【插】差分码的编写
第七章数字调制技术
2021年3月6日星期六
2DPSK的解调方法I
第七章数字调制技术
2021年3月6日星期六
2DPSK的解调方法II
第七章数字调制技术
2021年3月6日星期六
2PSK、2DPSK的抗噪声性能 分析
信码 A方式 B方式
00
00
10
90 0
11
180 0
01
2700
第七章数字调制技术
225 0 315 0
45 0 135 0
2021年3月6日星期六
10 01
11
00
11 0相 位
00
10
01
A方 式
B方 式
QPSK 信号矢量图
信码 QPSK
11 01 00 10
QDPSK
参考波形
A方式
§4 改进型数字调制技术
2021年3月6日星期六
2FSK的频谱分析
第七章数字调制技术
2021年3月6日星期六
【结论】2FSK的频谱分析
第七章数字调制技术
2021年3月6日星期六
2FSK的抗噪声性能分析
第七章数字调制技术
2021年3月6日星期六
二进制相位键控（2PSK）
第七章数字调制技术
2021年3月6日星期六
2PSK的表示方法
第七章数字调制技术
2021年3月6日星期六
2FSK的解调方法－过零检测法
➢ 基本原理是根据频移键控的过零率的大小 来检测已调信号中的频率变化。输入待调 信号，经整形、微分、整流后形成与频率 变化相立的脉冲序列，用此形成一定宽度 的矩形波，经积分电路滤除高次谐波，抽 样判决立即可得到原始的数字信号序列。
第七章数字调制技术
2021年3月6日星期六
过零检测法的工作原理
第七章数字调制技术
一个相位连续的2FSK 信号a，经限幅呈 矩形波b，微分、 整流后得单极性归 零尖脉冲d，再经 脉冲形成电路（如 单稳触发器），得 到幅度为E、宽度 为τ的脉冲e，由 于脉冲序列e的密 度反映2FSK信号的 频率高低，经低通 滤波器后得到信号 f，取样判决后即 可得到原始的数字 信号序列。
§2 二进制数字调制（2ASK）
第七章数字调制技术
2021年3月6日星期六
2ASK的表示方法
第七章数字调制技术
2021年3月6日星期六
2ASK的调制方法
第七章数字调制技术
2021年3月6日星期六
2ASK的解调方法
第七章数字调制技术
2021年3月6日星期六
2ASK的频谱分析
第七章数字调制技术
2021年3月6日星期六
多进制频率键控（MFSK)
第七章数字调制技术
2021年3月6日星期六
MFSK系统的组成框图
输入 输出
串 /并 变换
电路 逻辑
f1 1
门电路
逻
2
辑
┇
电
2
路 n
┇ n
f2
┇ fN
（发）
门电路
┇ 门电路
检波器
带 通 f1
抽
样
检波器
判
决
器
┇
带 通 f2
┇
┇
图 4-23
检波器 （收）
第七章数字调制技术
2021年3月6日星期六
2FSK的非相干解调和相干解调
带通滤波器 带通滤波器
包络检波 包络检波
低通滤波器 取样脉冲
低通滤波器
输出 取样判决器
输入
(a)非相干解调
Hale Waihona Puke 带通滤波器相乘器cos1t
低通滤波器 取样脉冲
带通滤波器
相乘器
低通滤波器
cos2t
(b)相干解调
第七章数字调制技术
输出
取样判决器
第七章数字调制技术
2021年3月6日星期六
最小频率键控（MSK）
第七章数字调制技术
2021年3月6日星期六
MSK结论
第七章数字调制技术
2021年3月6日星期六
幅相键控方式（APK）
第七章数字调制技术
2021年3月6日星期六
第七章数字调制技术
2021年3月6日星期六
二进制数字调制系统的性能比较
第七章数字调制技术
2021年3月6日星期六
二进制数字调制的比较曲线
lgPe
－1
ASK非相干
FSK非相干
－2
DPSK
－3
ASK相干
FSK相干
PSK
－4
－5
－6 －7
4 8 第七章数字调制技术 12 16 10lgr(/dB)
2021年3月6日星期六
二进制数字调制性能比较【结论】
第七章数字调制技术
2021年3月6日星期六
§3 多进制数字调制
第七章数字调制技术
2021年3月6日星期六
多进制幅度键控（MASK)
第七章数字调制技术
2021年3月6日星期六
四电平ASK调制波形图
第七章数字调制技术
2021年3月6日星期六
MASK结论
第七章数字调制技术
带 通 fn
多频制系统的组成方框图
第七章数字调制技术
相加器 信道
接收 滤波器
2021年3月6日星期六
多进制相位键控（MPSK)
第七章数字调制技术
2021年3月6日星期六
2相4相8相PSK信号的矢量图
第七章数字调制技术
2021年3月6日星期六
【例】四相键控
➢ QPSK——四相绝对相位键控 ➢ QDPSK——四相相对移相键控
2021年3月6日星期六
【结论】2ASK的频谱分析
第七章数字调制技术
2021年3月6日星期六
2ASK的抗噪声性能分析
第七章数字调制技术
2021年3月6日星期六
二进制频率键控（2FSK）
第七章数字调制技术
2021年3月6日星期六
2FSK的表示方法
第七章数字调制技术
2021年3月6日星期六
2FSK的调制方法
2FSK的解调方法说明
➢ 2FSK信号的基本解调方法由非相干解调和 相干解调两种，如图7－10所示。
➢ 其原理与2ASK相同，不同的是使用两套电 路，并且最后的判决准则是“判决大值”， 即直接比较两路取样值的大小，U1>U0判 为“1”码，反之判为“0”。
➢ “判决大值”准则不需要判决门限，这在信 道有衰减的时候是很有好处的。
第七章 数字调制技术
第七章数字调制技术
2021年3月6日星期六
§1 基本概念
第七章数字调制技术
2021年3月6日星期六
数字调制的原理
第七章数字调制技术
2021年3月6日星期六
数字调制和解调分类
第七章数字调制技术
2021年3月6日星期六
数字调制系统的基本结构
第七章数字调制技术
2021年3月6日星期六
第七章数字调制技术
2021年3月6日星期六
2PSK的调制方法
第七章数字调制技术
2021年3月6日星期六
2PSK的解调方法
第七章数字调制技术
2021年3月6日星期六
2PSK的频谱分析
第七章数字调制技术
2021年3月6日星期六
二进制差分相位键控（2DPSK）
第七章数字调制技术
2021年3月6日星期六
2DPSK的调制方法
第七章数字调制技术
2021年3月6日星期六
【插】差分码的编写
第七章数字调制技术
2021年3月6日星期六
2DPSK的解调方法I
第七章数字调制技术
2021年3月6日星期六
2DPSK的解调方法II
第七章数字调制技术
2021年3月6日星期六
2PSK、2DPSK的抗噪声性能 分析
信码 A方式 B方式
00
00
10
90 0
11
180 0
01
2700
第七章数字调制技术
225 0 315 0
45 0 135 0
2021年3月6日星期六
10 01
11
00
11 0相 位
00
10
01
A方 式
B方 式
QPSK 信号矢量图
信码 QPSK
11 01 00 10
QDPSK
参考波形
A方式
§4 改进型数字调制技术
2021年3月6日星期六
2FSK的频谱分析
第七章数字调制技术
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【结论】2FSK的频谱分析
第七章数字调制技术
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2FSK的抗噪声性能分析
第七章数字调制技术
2021年3月6日星期六
二进制相位键控（2PSK）
第七章数字调制技术
2021年3月6日星期六
2PSK的表示方法
第七章数字调制技术
2021年3月6日星期六
2FSK的解调方法－过零检测法
➢ 基本原理是根据频移键控的过零率的大小 来检测已调信号中的频率变化。输入待调 信号，经整形、微分、整流后形成与频率 变化相立的脉冲序列，用此形成一定宽度 的矩形波，经积分电路滤除高次谐波，抽 样判决立即可得到原始的数字信号序列。
第七章数字调制技术
2021年3月6日星期六
过零检测法的工作原理
第七章数字调制技术
一个相位连续的2FSK 信号a，经限幅呈 矩形波b，微分、 整流后得单极性归 零尖脉冲d，再经 脉冲形成电路（如 单稳触发器），得 到幅度为E、宽度 为τ的脉冲e，由 于脉冲序列e的密 度反映2FSK信号的 频率高低，经低通 滤波器后得到信号 f，取样判决后即 可得到原始的数字 信号序列。
§2 二进制数字调制（2ASK）
第七章数字调制技术
2021年3月6日星期六
2ASK的表示方法
第七章数字调制技术
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2ASK的调制方法
第七章数字调制技术
2021年3月6日星期六
2ASK的解调方法
第七章数字调制技术
2021年3月6日星期六
2ASK的频谱分析
第七章数字调制技术
2021年3月6日星期六
多进制频率键控（MFSK)
第七章数字调制技术
2021年3月6日星期六
MFSK系统的组成框图
输入 输出
串 /并 变换
电路 逻辑
f1 1
门电路
逻
2
辑
┇
电
2
路 n
┇ n
f2
┇ fN
（发）
门电路
┇ 门电路
检波器
带 通 f1
抽
样
检波器
判
决
器
┇
带 通 f2
┇
┇
图 4-23
检波器 （收）
第七章数字调制技术
2021年3月6日星期六
2FSK的非相干解调和相干解调
带通滤波器 带通滤波器
包络检波 包络检波
低通滤波器 取样脉冲
低通滤波器
输出 取样判决器
输入
(a)非相干解调
Hale Waihona Puke 带通滤波器相乘器cos1t
低通滤波器 取样脉冲
带通滤波器
相乘器
低通滤波器
cos2t
(b)相干解调
第七章数字调制技术
输出
取样判决器
第七章数字调制技术
2021年3月6日星期六
最小频率键控（MSK）
第七章数字调制技术
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MSK结论
第七章数字调制技术
2021年3月6日星期六
幅相键控方式（APK）
第七章数字调制技术
2021年3月6日星期六
第七章数字调制技术
2021年3月6日星期六
二进制数字调制系统的性能比较
第七章数字调制技术
2021年3月6日星期六
二进制数字调制的比较曲线
lgPe
－1
ASK非相干
FSK非相干
－2
DPSK
－3
ASK相干
FSK相干
PSK
－4
－5
－6 －7
4 8 第七章数字调制技术 12 16 10lgr(/dB)
2021年3月6日星期六
二进制数字调制性能比较【结论】
第七章数字调制技术
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§3 多进制数字调制
第七章数字调制技术
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多进制幅度键控（MASK)
第七章数字调制技术
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四电平ASK调制波形图
第七章数字调制技术
2021年3月6日星期六
MASK结论
第七章数字调制技术
带 通 fn
多频制系统的组成方框图
第七章数字调制技术
相加器 信道
接收 滤波器
2021年3月6日星期六
多进制相位键控（MPSK)
第七章数字调制技术
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2相4相8相PSK信号的矢量图
第七章数字调制技术
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【例】四相键控
➢ QPSK——四相绝对相位键控 ➢ QDPSK——四相相对移相键控
2021年3月6日星期六
【结论】2ASK的频谱分析
第七章数字调制技术
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2ASK的抗噪声性能分析
第七章数字调制技术
2021年3月6日星期六
二进制频率键控（2FSK）
第七章数字调制技术
2021年3月6日星期六
2FSK的表示方法
第七章数字调制技术
2021年3月6日星期六
2FSK的调制方法