数字信号频带传输
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本章小结
第5章 数字信号频带传输
本章要点
• 2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK信号的产生、解调及功率谱 • MASK、MFSK、MPSK信号的产生、解调及性能分析 • QAM、OQPSK、MSK、GMSK信号的产生、解调及性能分析
本章难点
•各种相移键控系统信号的Βιβλιοθήκη Baidu生、解调及性能 • 实际通信系统中调制方式的选择
使用了两套电路。图5-7画出了非相干解调器的原理框图及相应各点波形，图5-8画出
了相干解调器的原理框图。
S FSK (t )
y1(t )
y2(t )
v1(t )
v2(t )
定时脉冲
（a）
f (t )
1
0
1
1
（b）
图5-7 2FSK信号非相干解调 (a)非相干解调原理框图；(b)各点波形图。
图5-4 2ASK信号解调原理 (a)相干解调原理;(b)包络检波原理。
第5章 数字信号频带传输
5.2 二进制频移键控FSK系统
频移键控就是利用不同频率的载波来传送数字信号，记作FSK(Frequency Shift Keying)。二进制频移键控(记为2FSK)就是用两个不同频率的载波来传输数字信号 的“0”和“1”。例如，“1”码用频率f1传输，“0”码用频率f2传输。
变化。
5.1.1 二进制幅移键控ASK的调制
1. 2ASK信号的产生
调制信号是二进制数字信号时的ASK调制简称为2ASK。图5-1(a)所示为2ASK信号 的产生模型。假设数字基带信号是单极性非归零的矩形脉冲序列，与载波信号送入
乘法器相乘，再经带通滤波器后输出2ASK信号，其波形如图5-1(b)所示。有如下关
第5章 数字信号频带传输
数字传输系统分为基带传输和频带传输两种。为适应某种需要(如无线信道传输或多 路信号复用等)，大部分传输系统采用频带传输。在发送端数字基带信号对高频载波 进行调制变为频带信号，经信道传输后在接收端解调后又恢复成数字基带信号。 数字信号对载波的调制，可以用数字信号去控制正弦载波的振幅、频率或相位的变化， 由于数字信号具有时间和取值离散的特点，使调制后的载波参量只有几个有限数值， 故又称这种调制过程为“键控法”。
f
2fs
图5-3 2ASK信号的功率谱 (a)基带信号功率谱;(b)已调信号功率谱。
第5章 数字信号频带传输
5.1.2 二进制幅移键控ASK的解调
1. 非相干解调 包络检波法是一种常用的非相干解调的方法，其原理方框图如图5-4(a)所示。
2. 相干解调 相干解调又称为同步解调，其解调框图如图5-4(b)所示。
5.2.1 二进制频移键控FSK的调制
1. 2FSK信号的产生
2FSK信号的产生有两种方法： 一是直接调频法； 二是键控法，如图5-5(a)所示，
2FSK信号，波形如图5-5(b)所示。
图5-5 2FSK信号频移键控原理图 (a)频移键控方框图;(b)FSK波形图。
第5章 数字信号频带传输
2. 2FSK信号功率谱
2FSK信号可以看成是两个不同频率的2ASK信号的叠加。因此，其功率谱是两个 ASK信号功率谱之和。2FSK信号的功率谱如图5-6所示 ，其频带宽度为
B = 2fs + mfs
(5-10)
图5-6 2FSK信号的功率谱
第5章 数字信号频带传输
5.2.2 二进制频移键控FSK的解调
2FSK信号的解调也有相干解调和非相干解调两种，其原理与2ASK时相同，只是
由图可看出，ASK信号的功率谱就是把数字基带信号f(t)的功率谱加权后分别搬移
到频谱±的w0主处瓣，，所则以2A2ASSKK信信号号的的带带宽宽为是数字基带信号带宽的两倍，若只考虑基带信号
式中， fs
=
1 Ts
为码元速率。
B
=
2fs
=
2 Ts
(5-5)
Pf (f )
PASK ( f )
f 0
f0
0
f0
f (t )
S ASK (t )
LPF
cos w0t
(a)
f (t ) 1 0 1 1 00 1 1
0
t
S ASK (t )
0
t
图5-1 ASK信号产生模型及波形 (a)ASK信号产生模型;(b)ASK信号波形。
图5-2 ASK信号的数字键控法模型
第5章 数字信号频带传输
2. 2ASK信号功率谱
ASK信号是幅度调制信号，因此其功率谱根据上式画出的功率谱如图5-3所示。
5.4 多进制数字调制系统
5.4.1 MASK系统 5.4.2 MFSK系统
第5章 数字信号频带传输
5.4.3 MPSK系统 5.4.4 多进制数字调制系统性能分析
5.5 其他数字频带调制
5.5.1 正交振幅调制（QAM） 5.5.2 其他多元调制方式
实验1：2ASK、2FSK、2DPSK调制与解调 实验2：MSK、GMSK调制与解调 实验3：QPSK、OQPSK、DQPSK、π/4—DQPSK调制与解调
第5章 数字信号频带传输
5.1 二进制幅移键控ASK系统
5.1.1 二进制幅移键控ASK的调制 5.1.2 二进制幅移键控ASK的解调
5.2 二进制频移键控FSK系统
5.2.1 二进制频移键控FSK的调制 5.2.2 二进制频移键控FSK的解调
5.3 二进制相移键控PSK系统
5.3.1 二进制绝对相移键控PSK 5.3.2 绝对相移键控PSK的解调 5.3.3 二进制相对相移键控2DPSK 5.3.4 相对相移键控2DPSK的解调
系：
SASK(t) = f (t ) cos w0t = cos w0t ，f(t)取1时
0，
f(t)取0时
(5-2)
这相当于载波信号在二进制码元“1”或“0”的控制下导通或断开，故这种二进制 幅度键控方式也称为开关键控，记为OOK（On-Off Keying）。
第5章 数字信号频带传输
ASK信号的产生除了上述的模拟相乘法外，还可用数字键控法，其原理如 图5-2所示。
数字信号的载波调制也有三种方式： 1）数字信号对载波振幅的调制即幅移键控(ASK)； 2）数字信号对载波频率的调制即频移键控(FSK)； 3）数字信号对载波相位的调制即相移键控(PSK)。
第5章 数字信号频带传输
5.1 二进制幅移键控ASK系统
幅移键控是研究数字调制的基础，记作ASK(Amplitude Shift Keying)。幅移键控是 数字信号幅度调制中的一种典型调制方式，就是用数字基带信号去控制载波的幅度
第5章 数字信号频带传输
本章要点
• 2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK信号的产生、解调及功率谱 • MASK、MFSK、MPSK信号的产生、解调及性能分析 • QAM、OQPSK、MSK、GMSK信号的产生、解调及性能分析
本章难点
•各种相移键控系统信号的Βιβλιοθήκη Baidu生、解调及性能 • 实际通信系统中调制方式的选择
使用了两套电路。图5-7画出了非相干解调器的原理框图及相应各点波形，图5-8画出
了相干解调器的原理框图。
S FSK (t )
y1(t )
y2(t )
v1(t )
v2(t )
定时脉冲
（a）
f (t )
1
0
1
1
（b）
图5-7 2FSK信号非相干解调 (a)非相干解调原理框图；(b)各点波形图。
图5-4 2ASK信号解调原理 (a)相干解调原理;(b)包络检波原理。
第5章 数字信号频带传输
5.2 二进制频移键控FSK系统
频移键控就是利用不同频率的载波来传送数字信号，记作FSK(Frequency Shift Keying)。二进制频移键控(记为2FSK)就是用两个不同频率的载波来传输数字信号 的“0”和“1”。例如，“1”码用频率f1传输，“0”码用频率f2传输。
变化。
5.1.1 二进制幅移键控ASK的调制
1. 2ASK信号的产生
调制信号是二进制数字信号时的ASK调制简称为2ASK。图5-1(a)所示为2ASK信号 的产生模型。假设数字基带信号是单极性非归零的矩形脉冲序列，与载波信号送入
乘法器相乘，再经带通滤波器后输出2ASK信号，其波形如图5-1(b)所示。有如下关
第5章 数字信号频带传输
数字传输系统分为基带传输和频带传输两种。为适应某种需要(如无线信道传输或多 路信号复用等)，大部分传输系统采用频带传输。在发送端数字基带信号对高频载波 进行调制变为频带信号，经信道传输后在接收端解调后又恢复成数字基带信号。 数字信号对载波的调制，可以用数字信号去控制正弦载波的振幅、频率或相位的变化， 由于数字信号具有时间和取值离散的特点，使调制后的载波参量只有几个有限数值， 故又称这种调制过程为“键控法”。
f
2fs
图5-3 2ASK信号的功率谱 (a)基带信号功率谱;(b)已调信号功率谱。
第5章 数字信号频带传输
5.1.2 二进制幅移键控ASK的解调
1. 非相干解调 包络检波法是一种常用的非相干解调的方法，其原理方框图如图5-4(a)所示。
2. 相干解调 相干解调又称为同步解调，其解调框图如图5-4(b)所示。
5.2.1 二进制频移键控FSK的调制
1. 2FSK信号的产生
2FSK信号的产生有两种方法： 一是直接调频法； 二是键控法，如图5-5(a)所示，
2FSK信号，波形如图5-5(b)所示。
图5-5 2FSK信号频移键控原理图 (a)频移键控方框图;(b)FSK波形图。
第5章 数字信号频带传输
2. 2FSK信号功率谱
2FSK信号可以看成是两个不同频率的2ASK信号的叠加。因此，其功率谱是两个 ASK信号功率谱之和。2FSK信号的功率谱如图5-6所示 ，其频带宽度为
B = 2fs + mfs
(5-10)
图5-6 2FSK信号的功率谱
第5章 数字信号频带传输
5.2.2 二进制频移键控FSK的解调
2FSK信号的解调也有相干解调和非相干解调两种，其原理与2ASK时相同，只是
由图可看出，ASK信号的功率谱就是把数字基带信号f(t)的功率谱加权后分别搬移
到频谱±的w0主处瓣，，所则以2A2ASSKK信信号号的的带带宽宽为是数字基带信号带宽的两倍，若只考虑基带信号
式中， fs
=
1 Ts
为码元速率。
B
=
2fs
=
2 Ts
(5-5)
Pf (f )
PASK ( f )
f 0
f0
0
f0
f (t )
S ASK (t )
LPF
cos w0t
(a)
f (t ) 1 0 1 1 00 1 1
0
t
S ASK (t )
0
t
图5-1 ASK信号产生模型及波形 (a)ASK信号产生模型;(b)ASK信号波形。
图5-2 ASK信号的数字键控法模型
第5章 数字信号频带传输
2. 2ASK信号功率谱
ASK信号是幅度调制信号，因此其功率谱根据上式画出的功率谱如图5-3所示。
5.4 多进制数字调制系统
5.4.1 MASK系统 5.4.2 MFSK系统
第5章 数字信号频带传输
5.4.3 MPSK系统 5.4.4 多进制数字调制系统性能分析
5.5 其他数字频带调制
5.5.1 正交振幅调制（QAM） 5.5.2 其他多元调制方式
实验1：2ASK、2FSK、2DPSK调制与解调 实验2：MSK、GMSK调制与解调 实验3：QPSK、OQPSK、DQPSK、π/4—DQPSK调制与解调
第5章 数字信号频带传输
5.1 二进制幅移键控ASK系统
5.1.1 二进制幅移键控ASK的调制 5.1.2 二进制幅移键控ASK的解调
5.2 二进制频移键控FSK系统
5.2.1 二进制频移键控FSK的调制 5.2.2 二进制频移键控FSK的解调
5.3 二进制相移键控PSK系统
5.3.1 二进制绝对相移键控PSK 5.3.2 绝对相移键控PSK的解调 5.3.3 二进制相对相移键控2DPSK 5.3.4 相对相移键控2DPSK的解调
系：
SASK(t) = f (t ) cos w0t = cos w0t ，f(t)取1时
0，
f(t)取0时
(5-2)
这相当于载波信号在二进制码元“1”或“0”的控制下导通或断开，故这种二进制 幅度键控方式也称为开关键控，记为OOK（On-Off Keying）。
第5章 数字信号频带传输
ASK信号的产生除了上述的模拟相乘法外，还可用数字键控法，其原理如 图5-2所示。
数字信号的载波调制也有三种方式： 1）数字信号对载波振幅的调制即幅移键控(ASK)； 2）数字信号对载波频率的调制即频移键控(FSK)； 3）数字信号对载波相位的调制即相移键控(PSK)。
第5章 数字信号频带传输
5.1 二进制幅移键控ASK系统
幅移键控是研究数字调制的基础，记作ASK(Amplitude Shift Keying)。幅移键控是 数字信号幅度调制中的一种典型调制方式，就是用数字基带信号去控制载波的幅度