第7章 数字带通系统PPT课件
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数字带通传输系统PPT课件
❖ 功率谱是双极性基带脉冲频谱的搬移，不是单极性基带脉冲频谱 的搬移，双极性是单极性经码变换得来的，所以2DPSK信号不 是线性变换，而是非线性变换, 属于非线性调制。
❖ 功率谱一般情况下由离散谱和连续谱所组成，当 “1” 和“0” 符号出现概率相等时，则不存在离散谱。
❖ 带宽是基带信号波形带宽的两倍, 即B2DPSK=2B基=2fB。 ❖ 传码率RB=fB(Baud)，故频带利用率为
1
0 1 1 00
1
绝对码an
0°初相
180°初相
1
1 0 1 11
0
相对码bn
12
X
7.5 二进制数字调制原理-2DPSK
2DPSK 信号的表示、时间波形 2DPSK信号的功率谱密度 2DPSK 信号的调制原理 2DPSK 信号的解调
13
X
2DPSK信号的功率谱密度 --与2PSK相同
bn = an ⊕bn-1
P2DPSK(f) =P2PSK(f)
1[ 4
ps (
f
fc)
ps (
f
fc )]
TB 4
[ Sa2 (
f
fc )TB
Sa2 ( f
fc )TB ]
(“0”和“1”符号等概时）
14
X
2DPSK信号e2DPSK(t)的功率谱密度
Ps(f)¼后->左移、右移到载频fc处--P2DPSK(f)
连续谱由基带信号波形 决定
码变换器：
bn = an ⊕bn-1 bn-1 bn
相对移相 = 码变换（绝对码变为相对码）+ 绝对移相
码反变换器：
an= bn ⊕bn-1
7
X
bn = an ⊕bn-1
❖ 功率谱一般情况下由离散谱和连续谱所组成，当 “1” 和“0” 符号出现概率相等时，则不存在离散谱。
❖ 带宽是基带信号波形带宽的两倍, 即B2DPSK=2B基=2fB。 ❖ 传码率RB=fB(Baud)，故频带利用率为
1
0 1 1 00
1
绝对码an
0°初相
180°初相
1
1 0 1 11
0
相对码bn
12
X
7.5 二进制数字调制原理-2DPSK
2DPSK 信号的表示、时间波形 2DPSK信号的功率谱密度 2DPSK 信号的调制原理 2DPSK 信号的解调
13
X
2DPSK信号的功率谱密度 --与2PSK相同
bn = an ⊕bn-1
P2DPSK(f) =P2PSK(f)
1[ 4
ps (
f
fc)
ps (
f
fc )]
TB 4
[ Sa2 (
f
fc )TB
Sa2 ( f
fc )TB ]
(“0”和“1”符号等概时）
14
X
2DPSK信号e2DPSK(t)的功率谱密度
Ps(f)¼后->左移、右移到载频fc处--P2DPSK(f)
连续谱由基带信号波形 决定
码变换器：
bn = an ⊕bn-1 bn-1 bn
相对移相 = 码变换（绝对码变为相对码）+ 绝对移相
码反变换器：
an= bn ⊕bn-1
7
X
bn = an ⊕bn-1
数字带通传输系统107页PPT文档
[( f
f2) ( f
f2 )]
➢ 当P＝1/2时
P eo(f)11f6 s[G |(ff1)|2|G (ff1)|2|G (ff2)|2|G (ff2)|2]
当P＝1/2时
PE(f)116fs[G | (f fc)|2|G(f fc)|2]
116fs2|G(0)|2[(f fc)(f fc)]
第7章 数字带通传输系统
➢ 根据矩形波形g(t)的特点，对于所有的m≠0的整数，有
G(mfs)=0
P s ( f) f s P ( 1 P ) |G ( f) |2 f s 2 ( 1 P ) 2 |G ( 0 ) |2( f)
➢ 时域表达式（波形）
S F( S t) K a n g (t ns) T co 1 t s a n g (t ns) T co 2 ts
n
n
➢ g(t)为单个矩形脉冲，脉宽为Ts
0, 出现概率P为 an 1，出现概率1－ 为P
➢
an
是an的反码，即若an＝0，a n＝1；
若an＝1， ＝0 a n
• 典型波形如下
演示
第7章 数字带通传输系统
举例：消息信号为10101101
解调方法： 非相干解调（包络检波法）
相干解调（同步检测法）
第7章 数字带通传输系统
非相干解调 相干解调
第7章 数字带通传输系统
2ASK信号的频谱 ➢ 二进制信号的时域表达式
eo(t)s(t)cocst
➢ 功率谱密度
P E(f)1 4[P s(ffc)P s(ffc)]
5、了解2ASK、2FSK、2PSK和2DPSK的系统性能比较。
第7章 数字带通传输系统
数字调制
第7章 数字通带传输系统 优质课件
e2 ASK (t)
乘法器
s(t)
键控法
cosct
cosct
开关电路
e2 ASK (t)
s(t)
6
第7章数字带通传输系统
2ASK信号解调方法
非相干解调(包络检波法)
e2 ASK (t)
带通
a
全波
滤波器
整流器
相干解调(同步检测法)
e2 ASK (t)
带通 滤波器
相乘器
b
低通
滤波器
e2FSK (t) s1(t) cos1t s2 (t) cos2t
其中，s1(t)和s2(t)为两路二进制基带信号。
据2ASK信号功率谱密度的表示式，不难写出这种2FSK信
号的功率谱密度的表示式：
P2FSK ( f )
1 4
Ps1 ( f
f1) Ps1 ( f
9
第7章数字带通传输系统
由6.1.2节知，单极性的随机脉冲序列功率谱的一般表达式为
Ps ( f ) fs P(1 P) G( f ) 2 fs (1 P)G(mf s ) 2 ( f mf s )
m
式中 fs = 1/Ts
G(f) － 单个基带信号码元g(t)的频谱函数。
式中 s1t an g(t nTs )
n
2FSK信号的产生方法
s2 t an g(t nTs )
n
采用模拟调频电路来实现：信号在相邻码元之间的相位是连 续变化的。
采用键控法来实现：相邻码元之间的相位不一定连续。
振荡器1
f1
选通开关
基带信号
反相器
e2FSK (t) 相加器
《数字通信系统概述》PPT课件
系统称之为数字通信系统。数字通信系统的模型可用 图来描述。
数字传输系统
信 信源 息编 源码
器
信数
数信
道 字 信字 道
编调
解解
码 制 道调 码
器器
器器
噪声源
图4.1 数字通信系统
信 源受 解信 码者 器
4.1.2 数字通信系统的主要性能指标 1. 数字传输系统传输速率 1) 信息传输速率 2) 码元(符号)传输速率 转换公式为
《数字通信系统概述》PPT课件
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第4章 数字通信系统概述
4.1 数字通信系统模型 4.2 数字复接技术 4.3 数字传输信号帧结构 4.4 数字传输信号的处理 4.5 数字信号的调制与解调
4.1 数字通信系统模型
4.1.1 数字通信系统模型结构 完成数字信号产生、变换、传递及接收全过程的
F1帧 a b c d a b c d
CH1 信令码
CH1 7 信令码
码位 1 2 3 4 5 6 7 8 码字＝8比特 路时隙3.9s
F15帧 a b c d CH15 信令码
ab cd CH31 信令码
图4.7 PCM30/32制式帧结构
同步：A1＝ 0；A2＝ 0 失步：A1＝ 1；A2＝ 1
① 帧同步信号(帧定位信号)及同步对告信号; ② 信息信号; ③ 其他特殊信号(地址、信令、纠错等信号); ④ 勤务信号。
4.3.1 PCM30/32路基群帧结构
1) 30个话路时隙:TS1～TS15,TS17～TS31
2) 帧同步时隙:TS0
3) 信令复帧时隙:TS16
每一路时隙tc为
数字传输系统
信 信源 息编 源码
器
信数
数信
道 字 信字 道
编调
解解
码 制 道调 码
器器
器器
噪声源
图4.1 数字通信系统
信 源受 解信 码者 器
4.1.2 数字通信系统的主要性能指标 1. 数字传输系统传输速率 1) 信息传输速率 2) 码元(符号)传输速率 转换公式为
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第4章 数字通信系统概述
4.1 数字通信系统模型 4.2 数字复接技术 4.3 数字传输信号帧结构 4.4 数字传输信号的处理 4.5 数字信号的调制与解调
4.1 数字通信系统模型
4.1.1 数字通信系统模型结构 完成数字信号产生、变换、传递及接收全过程的
F1帧 a b c d a b c d
CH1 信令码
CH1 7 信令码
码位 1 2 3 4 5 6 7 8 码字＝8比特 路时隙3.9s
F15帧 a b c d CH15 信令码
ab cd CH31 信令码
图4.7 PCM30/32制式帧结构
同步：A1＝ 0；A2＝ 0 失步：A1＝ 1；A2＝ 1
① 帧同步信号(帧定位信号)及同步对告信号; ② 信息信号; ③ 其他特殊信号(地址、信令、纠错等信号); ④ 勤务信号。
4.3.1 PCM30/32路基群帧结构
1) 30个话路时隙:TS1～TS15,TS17～TS31
2) 帧同步时隙:TS0
3) 信令复帧时隙:TS16
每一路时隙tc为
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
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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。
数字带通传输系统培训课件
yt
aaccooss21ttnn21cc((tt))ccooss21tt
n1s n2s
(t) sin 1t, (t) sin 2t,
发送“1”时 发送“0”时
10
包络检波器输出波形分析
带通
滤波器
1
发送端
信道 yi (t)
y1(t) y2 (t )
sT (t) ni (t)
• 当发送1时：
带通 滤波器
n1
(t
)
发送“1”时 发送“0”时
上支路噪声：n1(t) n1c (t) cos1t n1s (t) sin 1t
下支路BPF输出：y2 (t) anc2o(ts)2t n2 (t)
发送“1”时 发送“0”时
下支路噪声：n2 (t) n2c (t) cos2t n2s (t) sin 2t
u0T
(t
)
A
cos 0
2t
0 t TS 其它t
4
接受端输入波形分析
带通 滤波器
1
相乘器
低通 滤波器
发送端
信道 yi (t)
y1(t) y2 (t )
sT (t)
ni (t)
带通 滤波器
2
2 cos1t 定时 2 cos2t 脉冲
相乘器
低通 滤波器
• 在每一码元持续时间内，接受端输入波形为：
(x a)2
2
2 n
f1(x)
f0(x)
1
(x a)2
f1(x)
2 n
exp
2
2 n
-a 0 b a
x
16
误码率分析
• 由最佳判决门限分析可知： • 在发送1符号和发送0符号概率相等时，最佳判决门限
通信原理数字带通传输系统课件
4、分析 2FSK信号的功率谱密度？已知
把2FSK信号看成是两个 2ASK信号相叠加的方法 。令 、
则
、
可见
是二进制 ASK，可求得 的功率谱密度为
根据式 (7.1-14)、式 (7.1-15)以及式 (7.1-10)可以求出 ，并将它们代入式 (7.1-20)，
当0、 1等概时，便可得 2FSK信号的双边功率谱密度的表示式： ❖12
包络检波存在门限效应。
( 9 ) 、 例 [7.1] 注意：取系统带宽是码元速率的 2倍。
此时误码率为： 大信噪比时 定义归一化门限值：
其中：
为信噪比
❖ 26
二、2ASK系统的抗噪声性能(5)
2、包络检波法： 包络检测以前与 相干检测法一样。
由式(7.2-7)： (1)、发1码，在Ts内BPF的包络输出：
其输出包络的一维概率密度函数服从广义瑞利分布：
发0码，在Ts内BPF的包络输出： 其输出包络的一维概率密度函数服从瑞利分布：
为加性白噪声。
❖23
二、2ASK系统的抗噪声性能(2)
设 经传输后除有固定衰耗外末受到畸变，则式(7.2-3)中 经理想带通滤波器的输出为：
则： 参照(5.1.6)节得，抽样判决器输入端得到的波形：
❖24
二、2ASK系统的抗噪声性能(3)
(1)、则 发“1”时：
发“0”时：
(2)、判决规则：若 x(t)的抽样值 x＞b，则判为 “是 1码 ” ； b为判决门限。若 x(t)的抽样值 x <b，则判为 “是 0码”。 (3) 、将“l”错判为 “0”的概率 (漏报概率 )为：
令
波形如图 7-2。
❖3
一、二进制数字调制系统的原理(2ASK)(2)
把2FSK信号看成是两个 2ASK信号相叠加的方法 。令 、
则
、
可见
是二进制 ASK，可求得 的功率谱密度为
根据式 (7.1-14)、式 (7.1-15)以及式 (7.1-10)可以求出 ，并将它们代入式 (7.1-20)，
当0、 1等概时，便可得 2FSK信号的双边功率谱密度的表示式： ❖12
包络检波存在门限效应。
( 9 ) 、 例 [7.1] 注意：取系统带宽是码元速率的 2倍。
此时误码率为： 大信噪比时 定义归一化门限值：
其中：
为信噪比
❖ 26
二、2ASK系统的抗噪声性能(5)
2、包络检波法： 包络检测以前与 相干检测法一样。
由式(7.2-7)： (1)、发1码，在Ts内BPF的包络输出：
其输出包络的一维概率密度函数服从广义瑞利分布：
发0码，在Ts内BPF的包络输出： 其输出包络的一维概率密度函数服从瑞利分布：
为加性白噪声。
❖23
二、2ASK系统的抗噪声性能(2)
设 经传输后除有固定衰耗外末受到畸变，则式(7.2-3)中 经理想带通滤波器的输出为：
则： 参照(5.1.6)节得，抽样判决器输入端得到的波形：
❖24
二、2ASK系统的抗噪声性能(3)
(1)、则 发“1”时：
发“0”时：
(2)、判决规则：若 x(t)的抽样值 x＞b，则判为 “是 1码 ” ； b为判决门限。若 x(t)的抽样值 x <b，则判为 “是 0码”。 (3) 、将“l”错判为 “0”的概率 (漏报概率 )为：
令
波形如图 7-2。
❖3
一、二进制数字调制系统的原理(2ASK)(2)
数字带通传输系统73精品PPT课件
❖ 差分检测法
13
X
2FSK信号的包络检波法
BPF1
使
信号通过
v1
带通滤波器
包络
1
检波器
e 2FSK ( t )
BPF2
带通滤波器 2
定时脉冲
包络 检波器
抽样 判决器
v2
输出
s’(t)
使
信号通过
问题：BPF1、 BPF2带宽？中心频率? 抽样判决器的判决规则?
2FSK非相干解调器(包络检波法)原理图
（2）这时的2FSK信号应选择怎样的解调方法。
19
X
[7.3-1]
设某2FSK调制系统的码元传输速率为1000B，已调信号的载频为 2000Hz或1000Hz： （1）发送数字信息为011010，画出相应的2FSK信号波形； （2）这时的2FSK信号应选择怎样的解调方法。
（1）设载频2000Hz对应“0”,1000Hz对应“1”
2FSK可以看成由两个不同载波的2ASK信号的叠加
2FSK的功率谱密度可以近似表示成两个不同载波的2ASK信号 功率谱密度的叠加。
e2FSK (t)=∑ang(t-nTs)cosω1t +∑bng(t-nTs)cosω2t
=
bn an
s1(t) cosω1t + s2(t) cosω2t
Ps1 ( f ) Ps2 ( f )
假设二进制基带信号 “1” —> f1 ，“0” —> f2
3
X
ak
1
0
1
1
0
0
1
a
s(t)
b
s(t)
c
cos 1t
e+f=g， 2FSK可 以看成是 两个不同 载波的 2ASK信 号的叠加。
通信原理课件-数字带通传输系统
1
7.1 二進位數字調製原理
C. 當概率P =1/2時，s(t ) 是單極性隨機矩形脈衝序
列且不相關時，可推導得到2ASK信號的功率 譜密度為：
P2 ASK (
f
)
Ts
16
sin ( ( f
f fc )Ts fc )Ts
2
sin ( ( f
f fc )Ts fc )Ts
2
1 [ (
A. 典型波形：
2FSK
t
=
2ASK1
t
+
2ASK2
t
B. 2FSK信號可以看成是兩個不同載頻的2ASK 信號的疊加。
1
7.1 二進位數字調製原理
② 2FSK信號的產生方法
A. 採用模擬調頻電路來實現：信號在相鄰碼元 之間的相位是連續變化的。
s(t ) 模拟 e2FSK (t ) 调频器
B. 採用鍵控法來實現：相鄰碼元之間的相位不 一定連續。
s(t )
e2 ASK (t )
B. 鍵控法
cos c t
开关电路
cos c t
e2 ASK (t )
s(t )
1
7.1 二進位數字調製原理
④ 2ASK信號解調方法
A. 非相干解調
e2ASK (t ) 带通 a 半波或全波 b 低通 c
滤波器
整流器
滤波器
抽样 输出 判决器
定时脉冲
a
b
c
輸出信號 1 0 1 1 0 1 0 0 1
B2 ASK 2 fs
c) 2ASK信號的傳輸帶寬是碼元速率的兩倍。
1
7.1 二進位數字調製原理
7.1.2 二進位頻移鍵控（2FSK） ① 時域運算式
7.1 二進位數字調製原理
C. 當概率P =1/2時，s(t ) 是單極性隨機矩形脈衝序
列且不相關時，可推導得到2ASK信號的功率 譜密度為：
P2 ASK (
f
)
Ts
16
sin ( ( f
f fc )Ts fc )Ts
2
sin ( ( f
f fc )Ts fc )Ts
2
1 [ (
A. 典型波形：
2FSK
t
=
2ASK1
t
+
2ASK2
t
B. 2FSK信號可以看成是兩個不同載頻的2ASK 信號的疊加。
1
7.1 二進位數字調製原理
② 2FSK信號的產生方法
A. 採用模擬調頻電路來實現：信號在相鄰碼元 之間的相位是連續變化的。
s(t ) 模拟 e2FSK (t ) 调频器
B. 採用鍵控法來實現：相鄰碼元之間的相位不 一定連續。
s(t )
e2 ASK (t )
B. 鍵控法
cos c t
开关电路
cos c t
e2 ASK (t )
s(t )
1
7.1 二進位數字調製原理
④ 2ASK信號解調方法
A. 非相干解調
e2ASK (t ) 带通 a 半波或全波 b 低通 c
滤波器
整流器
滤波器
抽样 输出 判决器
定时脉冲
a
b
c
輸出信號 1 0 1 1 0 1 0 0 1
B2 ASK 2 fs
c) 2ASK信號的傳輸帶寬是碼元速率的兩倍。
1
7.1 二進位數字調製原理
7.1.2 二進位頻移鍵控（2FSK） ① 時域運算式
数字带通传输系统课件
3
希望本课件能够帮助读者更好地学习数字带通传 输系统的相关内容，为未来的学习和工作打下坚 实的基础。
参考文献
[1] 李晓明, 王建萍, 张 立云. 数字通信基础[M]. 北京: 人民邮电出版社, 2018.
01
02
[3] 张卫钢, 王丽娜. 数 字通信[M]. 北京: 电子 工业出版社, 2004.
04
数字带通传输系统的软 NRZ码、RZ码等，以增加数
据的抗干扰能力。
1
通道控制协议
制定通道控制协议，实现发 送端和接收端之间的可靠通
信。
错误检测与纠正
通过使用CRC校验、重传机 制等，实现数据的错误检测 与纠正。
系统测试与优化
对系统进行全面测试，根据 测试结果进行优化，提高系 统性能。
解调技术
数字解调是将已调制的信号还原 为原始数字信号的过程，常用的 解调方法有平方解调、平方-积分 解调等。
带通滤波器的原理
滤波器的作用
带通滤波器是用来抑制不需要的频率分量，提高信号的抗干扰性能和频带利用率。
滤波器的分类
根据频率特性，滤波器可分为低通、高通、带通和带阻滤波器。
数字信号的传输方式
基带传输
随着技术的进步和规模效应的发挥，数字 带通传输系统的成本将不断降低，为更广 泛的应用提供可能性。
06
结语与参考文献
结语
1
数字带通传输系统是通信领域的重要部分，其性 能和设计直接影响到通信系统的整体性能。
2
通过深入学习数字带通传输系统的基本原理、关 键技术和实际应用，可以更好地理解和掌握数字 通信的核心知识。
数字带通传输系统的特点
带通传输
数字带通传输系统是指将数字信号调制到高频载波上，通过无线或有线传输，具 有更高的传输速率和稳定性。
通信原理第7版第7章PPT课件(樊昌信版)
基准 ——2PSK 前一 ——2DPSK
/2
参考相位
/ 2 B方式
课件制作：曹丽娜
示例: 波形: 差分编码规则：
西安电子科技大学 通信工程学院
⊕为模2加
bn-1为 bn的前一码元 最初bn-1可任意设定
课件制作：曹丽娜
2DPSK 产生
构思 模型
2DPSK 解调
西安电子科技大学 通信工程学院
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
西安电子科技大学 通信工程学院
课件制作：曹丽娜
1 2ASK信号的功率谱密度
e2ASK (t) s(t) cosct
单极性
设
Ps (f) —— s(t) 的PSD
P2ASK (f) —— 2ASK信号的PSD
课件制作：曹丽娜
概述
数字调制：用数字基带信号控制载波某个参数的过程。 数字带通传输系统：包括调制/解调过程的数字传输系统。
方法
模拟调制法
数字键控法
分类
二进制和多进制调制
基本调制和新型调制
1
0
1
1
0
1
1
0
1
t
t
t
振幅键控
频移键控
相移键控
Amplitude Shift Keying
FSK
Phase Shift Keying
课件制作：曹丽娜
2 2PSK/2DPSK信号的功率谱密度
e2PSK (t) s t cosct
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：
➢ 区别仅在于当P=1/2时，谱中无离散谱（即载波分量）。
通信原理第7章 数字带通传输系统概要
d
输出
包络检波器
– 相干解调(同步检测法)
e2 ASK (t )
带通 滤波器 相乘器 低通 滤波器 抽样 判决器 定时 脉冲 输出
cos ct
相干调解器
1
a
0
0
1
t
b
t
c
t
d
1
0
0
1
t
非相干解调过程的时间波形
7.2.1 二进制振幅键控(2ASK)系统的抗噪声性能
• 同步检测法的系统性能
发送端 信道 带通 滤波器 相乘器 低通 滤波器 抽样 判决器 输出
• 包络检波法的系统性能
e2 ASK (t )
带通 滤波器
y(t)
全波 整流器
低通 滤波器
V(t)
抽样 判决器
d
输出
包络检波器
定时 脉冲
[a nc (t )]cosct ns (t ) sin ct 发“1”时 y(t ) 发“0”时 nc (t ) cosct ns (t ) sin ct
7.1.1 二进制数字振幅键控(2ASK，OOK) 振幅键控，是利用数字基带信号去控制载波的幅 度，使载波的幅度随着数字基带信号的变化而变化。
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
P(1) f1 ( x)dx P(0) f 0 ( x)dx
b b
上式表明，当P(1)、P(0)及f1(x)、f0(x)一定时，系 统的误码率Pe与判决门限b的选择密切相关。
得到 即
Pe 0 b P(1) f1 (b* ) P(0) f 0 (b* ) 0
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故其包络可表示为
发1 ” 送时 “ 发0 送 ”“ 时
V(t) Anc(t)2ns2(t)
nc2(t)ns2(t)
发送 1”“ 时 发送 0”“ 时
可见，发“1”时带通滤波器输出的包络服从莱斯分 布，发“0”时带通滤波器输出的包络服从瑞利分布。
9
7.2 二进制振幅键控(2ASK)－误码率
假定判决门限值等于h，并规定当V > h时，判为 收到“1”；当V h时，则判为“0”。
第7章 数字带通传输 系统
1
7.2 二进制振幅键控(2ASK)
三、误码率
假设：信道噪声是均值为零的高斯白噪声（一般信 道的随机噪声均属此情况）。
设在T 内，带通滤波后的接收信号和噪声电压等于:
y (t) s (t) n (t) 0 t T
式中， s(t) Acos0t
0
当发1送 ”“ 时， 当发0送 ”“ 时。
7.2 二进制振幅键控(2ASK)
例1：设发送的二进制信息为101011001，采用2ASK 方式传输。已知码元传输速率为1200B，载波频率 为2400Hz：
（1）试画出2ASK信号的时间波形； （2）试画出2ASK信号频谱结构示意图，并计算其带
宽。
返回
14
7.3 二进制频移键控(2FSK)－误码率
1、相干解调法的误码率：
抽样判决处的电压x(t)为
x(t) nAc (t)nc(t)
当发1” 送时 “ 当发0送 ”“ 时
式中，nc(t) － 高斯过程。
4
7.2 二进制振幅键控(2ASK)－误码率
∴当发送“1”时，x(t)的概率密度等于：
p1(x)2 1nex (p xA )2/2 n 2
• 当发送码元“1” 时，通过两个带通滤波器后的两个 接收电压分别为：
y 1 ( t ) A n 1 c ( t ) c1 t o n 1 s ( t s ) s1 i tn
电平；
（2）大信噪比时，相干检测的误码率总低于包络检 波法；
（3）相干检测要插入相干载波，故设备复杂。
11
7.2 二进制振幅键控(2ASK)－误码率
【例6.1】设有一个2ASK信号传输系统，其中码元速率RB = 4.8 106 Baud，接收信号的振幅A = 1 mV，高斯噪声的单 边功率谱密度n0 =2 10-15 W / Hz。试求：1）用包络检波
发1 ” 送 发0 送 ”“ 时
或
y (t) [ n A c( t)n c c(t) o 0 c t] so n s 0 t(t s )s n s(it)0 n s t i0 n t
发1 ” 送时 “ 发0 送 ”“ 时
上式为滤波后的接收电压，下面用它来计算误码率。
3
7.2 二进制振幅键控(2ASK)－误码率
可得到最后结果：
Pe
1erfcr/2 2
当信噪比r>>1时
Pe
1 er / 4
r
8
7.2 二进制振幅键控(2ASK)－误码率
2、包络检波法的误码率
∵ 输出是其输入电压y(t)为
y (t) [ n A c( t)n c c(t) o 0 c t] so n s 0 t(t s )s n s(it)0 n s t i0 n t
r2A 2n 2
1 06 26 1 21.9 21 08
12
7.2 二进制振幅键控(2ASK)－误码率
∴（1）包络检波法时的误码率为：
Pe1 2e4 r
1e6.57.51 04 2
（2）相干解调法时的误码率为：
P e1re4 r3 .1142 1e6 6 6 .51 .6 6 1 4 0
13
可以计算出，当大信噪比时，误码率为：
Pe
1 er / 4 2
莱斯分布
瑞利分布
h
10
7.2 二进制振幅键控(2ASK)－误码率
3.比较（r>>1）：
Pe
相干解调法
Pe
1 er / 4
r
0.4 0.3
0.2
包络检波法
Pe
1 er / 4 2
0.1 0 5 10 15 20 25
r
（1）相干检测比非相干检测容易设置最佳判决门限
er(fx) 2 xeu2du
0
将“0”错判为“1”的概率等于：
Pe0
h
p0(x)d
x1 21erf
h
2n 2
p0(x) Pe1hLeabharlann Pe0p1(x)hA
6
7.2 二进制振幅键控(2ASK)－误码率
当P(1) = P(0) 时，相干解调的总误码率为：
P e 1 2 P e 1 1 2 P e 0 1 4 1 e r h 2 fa n 1 4 1 e r2 h fn
当发送“0”时，x(t)的概率密度等于：
p0(x) 21nexp x2/2n 2
p0(x)
Pe1
h*
Pe0
p1(x)
h
A
5
7.2 二进制振幅键控(2ASK)－误码率
令h为判决门限，
则,将发送的“1”错判为“0”的概率等于：
h
Pe1p1(x)d
x 11 21erfh2 A n 2
式中(p45,2.7-17)，
当h值等于最佳门限值h*时，
p1(x*)p0(x*)
解得：
h*x*A/2
故归一化最佳门限值：
h0*h*/n r/2
其中，r为信噪比，
p0(x) Pe1
h*
Pe0
p1(x)
rA2/22
hA
7
7.2 二进制振幅键控(2ASK)－误码率
将 代入
h0*h*/n r/2
P e 1 2 P e 1 1 2 P e 0 1 4 1 e r h 2 fa n 1 4 1 e r2 h fn
法时的最佳误码率；2）用相干解调法时的最佳误码率。
解：基带矩形脉冲的带宽为1/T Hz。2ASK信号的带宽应该 是它的两倍，即2/T Hz。故接收端带通滤波器的最佳带宽应为:
B 2/T = 2RB =9.6 106 Hz
故带通滤波器输出噪声平均功率等于:
因此其输出信噪比等于：
n 2n0B1.9 2 18 0 W
∵n(t)是一个窄带高斯过程 ，故有（p46）
n (t) n c(t)co 0 t s n s(t)si0 tn 2
7.2 二进制振幅键控(2ASK)－误码率
将上两式代入y(t)式，得到：
y (t) n A c c (t)c o 0 to s 0 tn c s (tn )sc (t)s o 0 ti s 0 n tn s(t)si0 n t
发1 ” 送时 “ 发0 送 ”“ 时
V(t) Anc(t)2ns2(t)
nc2(t)ns2(t)
发送 1”“ 时 发送 0”“ 时
可见，发“1”时带通滤波器输出的包络服从莱斯分 布，发“0”时带通滤波器输出的包络服从瑞利分布。
9
7.2 二进制振幅键控(2ASK)－误码率
假定判决门限值等于h，并规定当V > h时，判为 收到“1”；当V h时，则判为“0”。
第7章 数字带通传输 系统
1
7.2 二进制振幅键控(2ASK)
三、误码率
假设：信道噪声是均值为零的高斯白噪声（一般信 道的随机噪声均属此情况）。
设在T 内，带通滤波后的接收信号和噪声电压等于:
y (t) s (t) n (t) 0 t T
式中， s(t) Acos0t
0
当发1送 ”“ 时， 当发0送 ”“ 时。
7.2 二进制振幅键控(2ASK)
例1：设发送的二进制信息为101011001，采用2ASK 方式传输。已知码元传输速率为1200B，载波频率 为2400Hz：
（1）试画出2ASK信号的时间波形； （2）试画出2ASK信号频谱结构示意图，并计算其带
宽。
返回
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7.3 二进制频移键控(2FSK)－误码率
1、相干解调法的误码率：
抽样判决处的电压x(t)为
x(t) nAc (t)nc(t)
当发1” 送时 “ 当发0送 ”“ 时
式中，nc(t) － 高斯过程。
4
7.2 二进制振幅键控(2ASK)－误码率
∴当发送“1”时，x(t)的概率密度等于：
p1(x)2 1nex (p xA )2/2 n 2
• 当发送码元“1” 时，通过两个带通滤波器后的两个 接收电压分别为：
y 1 ( t ) A n 1 c ( t ) c1 t o n 1 s ( t s ) s1 i tn
电平；
（2）大信噪比时，相干检测的误码率总低于包络检 波法；
（3）相干检测要插入相干载波，故设备复杂。
11
7.2 二进制振幅键控(2ASK)－误码率
【例6.1】设有一个2ASK信号传输系统，其中码元速率RB = 4.8 106 Baud，接收信号的振幅A = 1 mV，高斯噪声的单 边功率谱密度n0 =2 10-15 W / Hz。试求：1）用包络检波
发1 ” 送 发0 送 ”“ 时
或
y (t) [ n A c( t)n c c(t) o 0 c t] so n s 0 t(t s )s n s(it)0 n s t i0 n t
发1 ” 送时 “ 发0 送 ”“ 时
上式为滤波后的接收电压，下面用它来计算误码率。
3
7.2 二进制振幅键控(2ASK)－误码率
可得到最后结果：
Pe
1erfcr/2 2
当信噪比r>>1时
Pe
1 er / 4
r
8
7.2 二进制振幅键控(2ASK)－误码率
2、包络检波法的误码率
∵ 输出是其输入电压y(t)为
y (t) [ n A c( t)n c c(t) o 0 c t] so n s 0 t(t s )s n s(it)0 n s t i0 n t
r2A 2n 2
1 06 26 1 21.9 21 08
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7.2 二进制振幅键控(2ASK)－误码率
∴（1）包络检波法时的误码率为：
Pe1 2e4 r
1e6.57.51 04 2
（2）相干解调法时的误码率为：
P e1re4 r3 .1142 1e6 6 6 .51 .6 6 1 4 0
13
可以计算出，当大信噪比时，误码率为：
Pe
1 er / 4 2
莱斯分布
瑞利分布
h
10
7.2 二进制振幅键控(2ASK)－误码率
3.比较（r>>1）：
Pe
相干解调法
Pe
1 er / 4
r
0.4 0.3
0.2
包络检波法
Pe
1 er / 4 2
0.1 0 5 10 15 20 25
r
（1）相干检测比非相干检测容易设置最佳判决门限
er(fx) 2 xeu2du
0
将“0”错判为“1”的概率等于：
Pe0
h
p0(x)d
x1 21erf
h
2n 2
p0(x) Pe1hLeabharlann Pe0p1(x)hA
6
7.2 二进制振幅键控(2ASK)－误码率
当P(1) = P(0) 时，相干解调的总误码率为：
P e 1 2 P e 1 1 2 P e 0 1 4 1 e r h 2 fa n 1 4 1 e r2 h fn
当发送“0”时，x(t)的概率密度等于：
p0(x) 21nexp x2/2n 2
p0(x)
Pe1
h*
Pe0
p1(x)
h
A
5
7.2 二进制振幅键控(2ASK)－误码率
令h为判决门限，
则,将发送的“1”错判为“0”的概率等于：
h
Pe1p1(x)d
x 11 21erfh2 A n 2
式中(p45,2.7-17)，
当h值等于最佳门限值h*时，
p1(x*)p0(x*)
解得：
h*x*A/2
故归一化最佳门限值：
h0*h*/n r/2
其中，r为信噪比，
p0(x) Pe1
h*
Pe0
p1(x)
rA2/22
hA
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7.2 二进制振幅键控(2ASK)－误码率
将 代入
h0*h*/n r/2
P e 1 2 P e 1 1 2 P e 0 1 4 1 e r h 2 fa n 1 4 1 e r2 h fn
法时的最佳误码率；2）用相干解调法时的最佳误码率。
解：基带矩形脉冲的带宽为1/T Hz。2ASK信号的带宽应该 是它的两倍，即2/T Hz。故接收端带通滤波器的最佳带宽应为:
B 2/T = 2RB =9.6 106 Hz
故带通滤波器输出噪声平均功率等于:
因此其输出信噪比等于：
n 2n0B1.9 2 18 0 W
∵n(t)是一个窄带高斯过程 ，故有（p46）
n (t) n c(t)co 0 t s n s(t)si0 tn 2
7.2 二进制振幅键控(2ASK)－误码率
将上两式代入y(t)式，得到：
y (t) n A c c (t)c o 0 to s 0 tn c s (tn )sc (t)s o 0 ti s 0 n tn s(t)si0 n t