通信原理第八章数字调制系统概论
通信系统中的数字信号调制原理
通信系统中的数字信号调制原理在通信系统中，数字信号调制是非常重要的一个环节。
数字信号调制的原理是将数字信号转换为模拟信号，以便在信道传输过程中能够准确传输和恢复原始信息。
下面我将详细介绍数字信号调制的原理。
数字信号调制的主要目的是将数字信号转换为模拟信号，以便在信道传输过程中可以准确传输信息。
这样一方面可以减小传输的带宽，另一方面也可以提高信号的传输质量和抗干扰能力。
数字信号调制主要有两种方式：ASK（Amplitude Shift Keying）和FSK（Frequency Shift Keying）。
对于ASK调制，其原理是通过改变信号的振幅来表示不同的数字信号。
具体实现方法是，在一个固定频率的载波信号上，当需要传输高电平（1）时，将振幅调制成一定水平；当需要传输低电平（0）时，将振幅调制成另一个水平。
这样，接收端可以通过测量信号的振幅来还原原始的数字信号。
而对于FSK调制，其原理是通过改变信号的频率来表示不同的数字信号。
具体实现方法是，在一个固定振幅的载波信号上，当需要传输高电平（1）时，将频率调制成一定值；当需要传输低电平（0）时，将频率调制成另一个值。
接收端则可以通过测量信号的频率来还原原始的数字信号。
值得注意的是，数字信号调制的过程中会引入一定的量化误差和噪声干扰，因此在设计通信系统时需要考虑到这些因素。
此外，不同的数字信号调制方式在传输效率、带宽利用率、抗干扰能力等方面可能有所不同，需要根据具体的应用场景进行选择。
总的来说，数字信号调制在通信系统中起着至关重要的作用。
掌握数字信号调制的原理和实现方法，可以帮助我们设计出更高效、更可靠的通信系统，从而更好地满足人们对信息传输的需求。
希望以上内容对您有所帮助。
通信原理(第八章新型数字带通调制技术)PPT课件
实例分析
QPSK（四相相移键控调制）
在PSK的基础上，将相位划分为四个不同的状态，每个状态表示两个 比特的信息，提高了频谱利用率和传输速率。
16-QAM（十六进制正交幅度调制）
在QAM的基础上，将幅度划分为16个不同的状态，每个状态表示4个 比特的信息，进一步提高了频谱利用率和传输速率。
OFDM（正交频分复用调制）
20世纪70年代，随着数字信号处理技 术的发展，多种新型数字带通调制技 术如QPSK、QAM等开始出现。
02
数字带通调制技术的基本原理
数字信号的调制过程
调制概念
调制是将低频信号（如声音、图像等）转换成高频信号的过程， 以便传输。
数字信号的调制方式
数字信号的调制方式主要有振幅键控（ASK）、频率键控（FSK） 和相位键控（PSK）等。
通信原理(第八章新型数字带 通调制技术)ppt课件
• 引言 • 数字带通调制技术的基本原理 • 新型数字带通调制技术介绍 • 新型数字带通调制技术的应用场景
• 新型数字带通调制技术的优势与挑 战
• 新型数字带通调制技术的实现方法 与实例分析
01
引言
新型数字带通调制技术的定义与重要性
定义
新型数字带通调制技术是指利用数字 信号调制载波的幅度、频率或相位， 以实现信号传输的技术。
光纤通信系统
在光纤通信系统中，新型数字带通调制技术如偏振复用正交频分复用（PD-OFDM） 被用于实现高速、大容量的数据传输，满足不断增长的网络流量需求。
卫星通信系统
广播卫星
在广播卫星中，新型数字带通调制技术如正交频分复用（OFDM）被用于发送多路电视信号和其他多媒 体内容，提供高质量的广播服务。
将高速数据流分割成多个低速数据流，在多个子载波上进行调制，提 高了频谱利用率和抗多径干扰能力。
通信原理教程7-8数字调制系统详解
将上两式代入y(t)式，得到： A cos0 t nc (t ) cos0 t ns (t ) sin 0 t y(t ) nc (t ) cos0 t ns (t ) sin 0 t 或
[ A nc (t )]cos0 t ns (t ) sin 0 t y (t ) nc (t ) cos0 t ns (t ) sin 0 t
14
第16讲 基本的数字调制系统之一
二进制频移键控（2FSK）
基本原理
表示式：
A cos(1t 1 ) s(t ) A cos( 0 t 0 ) 当发送“ 1”时 当发送“ 0”时
调频器 s(t)
产生方法：
调频法： 相位连续
A(t)
频率源0
开关电路
开关法： 相位不连续
“1” “0” “1” “ 1” “ 0” “ 1”
T
2019/3/7 第16讲 基本的数字调制系统之一
T
T
T
3
二进制振幅键控(2ASK)
基本原理
0t T 表示式： s(t ) A(t ) cos(0t ) 式中，0 ＝ 2f0为载波的角频率； 当发送“ 1”时, A A(t ) 当发送“0”时。 0
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”。 可以计算出，
1 当大信噪比时，误码率为： P e
e r / 4
2
2019/3/7
第16讲 基本的数字调制系统之一
13
【例】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 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 2 8 n B 1 . 92 10 W 故带通滤波器输出噪声平均功率等于: n 0 2 6 A 10 因此其输出信噪比等于： r 26 1
通信原理简答题答案2（个人整理）
通信原理简答题答案2（个⼈整理）第⼀章绪论1-2何谓数字信号？何谓模拟信号？两者的根本区别是什么？答：数字信号：电信号的参量值仅可能取有限个值。
模拟信号：电信号的参量取值连续。
两者的根本区别是携带信号的参量是连续取值还是离散取值。
1-3何谓数字通信？数字通信偶哪些优缺点？答：利⽤数字信号来传输信息的通信系统为数字通信系统。
优点：抗⼲扰能⼒强，⽆噪声积累传输差错可控；便于现代数字信号处理技术对数字信息进⾏处理、变换、储存；易于集成，使通信设备微型化，重量轻；易于加密处理，且保密性好。
缺点：⼀般需要较⼤的传输带宽；系统设备较复杂。
1-4 数字通信系统的⼀般模型中各组成部分的主要功能是什么？答：信源编码：提⾼信息传输的有效性（通过数字压缩技术降低码速率），完成A/D转换。
信道编码/译码：增强数字信号的抗⼲扰能⼒。
加密与解密：认为扰乱数字序列，加上密码。
数字调制与解调：把数字基带信号的频谱搬移到⾼频处，形成适合在信道中传输的带通信号。
同步：使收发两端的信号在时间上保持步调⼀致。
1-5 按调制⽅式，通信系统如何分类？答：基带传输系统和带通传输系统。
1-6 按传输信号的特征，通信系统如何分类？答：模拟通信系统和数字通信系统。
1-7 按传输信号的复⽤⽅式，通信系统如何分类？答：FDM,TDM,CDM。
1-8 单⼯、半双⼯及全双⼯通信⽅式是按什么标准分类的？解释他们的⼯作⽅式。
答：按照消息传递的⽅向与时间关系分类。
单⼯通信：消息只能单向传输。
半双⼯：通信双⽅都能收发消息，但不能同时进⾏收和发的⼯作⽅式。
全双⼯通信：通信双⽅可以同时收发消息。
1-9 按数字信号码元的排列顺序可分为哪两种通信⽅式？他们的适⽤场合及特点？答：分为并⾏传输和串⾏传输⽅式。
并⾏传输⼀般⽤于设备之间的近距离通信，如计算机和打印机之间的数据传输。
串⾏传输使⽤与远距离数据的传输。
1-10 通信系统的主要性能指标是什么？—答：有效性和可靠性。
1-11 衡量数字通信系统有效性和可靠性的性能指标有哪些？答：有效性：传输速率，频带利⽤率。
精品文档-数字通信原理(李白萍)-第8章
11
第 8 章 同步原理
平方变换法实现载波提取的原理方框图如图8-1所示。
图 8-1 平方变换法提取同步载波原理方框图
12
第 8 章 同步原理
如果基带信号m(t)=±1， 那么该抑制载波的双边带信号为 二进制相移键控信号(2PSK信号)， 这时已调信号sm(t)经过平方 律部件后得
sm2
(t)
1 2
1 2
cos
2ct
(8-3)
13
第 8 章 同步原理
(2) 平方环法。 为了改善平方变换法的性能， 使恢复的相 干载波更为纯净， 可以在平方变换法的基础上， 把窄带滤波器 改为锁相环， 这种实现的载波同步的方法就是平方环法。 其原 理方框图如图8-2所示。 由于锁相环具有良好的跟踪、 窄带滤 波和记忆功能， 因此平方环法比一般的平方变换法具有 更好的性能， 在载波提取中得到了广泛的应用。
v6
1 2
m(t ) s in
v5、v6经过乘法器后得到
(8-6)
v7
v5
v6
1 m2(t)sin
4
cos
1 m2(t)sin 2
8
(8-7)
20
第 8 章 同步原理
当θ较小时， (t)
(8-8)
式中，v7的大小与相位误差θ成正比。v7相当于一个鉴相器的 输出， 通过环路滤波器后就可以控制压控振荡器的输出相位，
图 8-6 DSB信号的导频插入示意图
28
第 8 章 同步原理
图 8-7 (a) 发送端; (b) 接收端
29
第 8 章 同步原理
设基带信号为m(t)， 且无直流分量; 被调载波为acsinωct;
插入导频为被调载波移相90°形成的， 为－accosωct。 其中
通信原理-第7章-数字调制系统
05
数字调制系统的实现
数字信号的生成
01
数字信号的生成
通过将数字信号转换为模拟信号，实现数字信号的生成。常用的方法包
括脉码调制（PCM）和增量调制（ΔM）。
02 03
PCM编码
将数字信号转换为模拟信号的一种方法是通过脉码调制（PCM）。 PCM编码器将输入的数字信号转换为模拟信号，通常使用8位、12位或 16位量化器进行量化。
由离散的二进制比特流表示的信息。
数字调制系统的应用场景
01
02
无线通信
数字调制系统广泛应用于 无线通信系统，如移动电 话、无线局域网和卫星通 信。
有线通信
在有线通信中，数字调制 系统用于光纤、电缆和其 他传输介质。
数据传输
数字调制系统用于高速数 据传输，如数字电视、高 速互联网接入和数据中心 内部通信。
频率调制（FM）
总结词
频率调制是利用载波的频率变化来传递信息的一种调制方式。
详细描述
在频率调制中，载波的频率随着调制信号的幅度变化而变化，从而将信息编码 到载波信号中。解调时，通过检测载波的频率变化来恢复原始信息。
相位调制（PM）
总结词
相位调制是利用载波的相位变化来传递信息的一种调制方式 。
详细描述
数字调制系统的实验
实验是学习和研究数字调制系统的重要手段。通过搭建实验平台，可以观察和分 析数字调制系统的实际性能，验证理论的正确性。实验中常用的设备包括信号发 生器、频谱分析仪和误码测试仪等。
06
数字调制系统的应用与发 展
数字调制系统在通信领域的应用
数字电视广播
通信原理部分答案
第一章一、填空题1、通信系统的基本组成 、 、 、 、 、2、数字通信系统的有效性指标码元速率R B 定义是 ，单位 。
信息速率定义是 ，单位 。
3、在等概条件下，八元离散信源能达到最大熵是 ，若该信源每秒钟发送2000个符号，则该系统的信息速率为 。
4、通信系统的有效性衡量指标对于模拟通信系统为 ，对于数字通信系统为 。
5、衡量通信系统可靠性的指标对于模拟通信系统为 对于数字通信系统为 。
6、一个M 进制基带信号，码元周期为T S 秒，则传码率为 ，若码元等概出现，一个码元所含信息量为 。
7、根据信道中所传输信号特征的不同，通信系统可分为 通信系统和 通信系统二、画图：画出通信系统的简化模型。
三、计算题1（课后7）． 设信道引起的传输误码率为5×10-10，若二元数字序列以2 Mb/s 的信息传输，求： (1) 同样的信息速率， 十六进制时的码元速率；(2) 传输中出现1 bit 误码的平均时间间隔；(3) 若另设有四个消息A 、B 、C 、D ，分别以概率1/4、1/8、1/8、1/2传递，每一消息出现是相互独立的，试计算其平均信息量。
解：已知：10105-⨯=e P ，b/s 2R b M =,则二进制的码元速率为 Baud 2Rb Rs M ==(1)十六进制的信息速率为 b/s 2R b M =十六进制的码元速率为 MBaud Baud M R R b s 5.04/216log /2===(2) 由传输的总码元数目错误接收的码元数目=e P 知出现1 bit 误码即R s 误=1Baud所传输的总码元数为 R s 总 =R s 误/P e =1/5×10-10Baud=2×109Baud所需时间间隔T s =R s 总/R s =2×109/2×106s=103 s（3）)(lb )()(21i ni i x P x P x H ∑=-==1.75bit2、如果二进制等概信号,码元宽度为0.5ms，求R B和R b；有四进制信号，码元宽度为0.5ms，求传码率R B和独立等概时的传信率R b解：第三章一、填空题1、随机变量X的概率分布函数(简称分布函数)，记作F(x)，即F(x)=P(X≤x) ，它表示。
樊昌信《通信原理》(第7版)课后习题(新型数字带通调制技术)【圣才出品】
第8章新型数字带通调制技术思考题8-1 何谓MSK？其中文全称是什么？MSK信号对每个码元持续时间T B内包含的载波周期数有何约束？答：（1）MSK信号是指一种相位连续、包络恒定并且占用带宽最小的二进制正交2FSK 信号。
（2）其中文全称是最小频移键控。
（3）MSK信号每个码元持续时间T B内包含的波形周期数必须是1/4载波周期数的整数倍。
8-2 试述MSK信号的6个特点？答：MSK信号的6个特点：（1）其频率间隔为2FSK信号的最小频率间隔；（2）其每个码元持续时间T B内包含的波形周期数必须是1/4载波周期数的整数倍；（3）附加相位在码元间是连续的；（4）包络是正弦形；（5）正交的两路码元是偏置的；（6）对相邻频道干扰小。
8-3 何谓GMSK？其中文全称是什么？GMSK信号有何优缺点？答：（1）在进行MSK调制前将矩形信号脉冲先通过一个高斯型的低通滤波器。
这样的体制称为GMSK。
（2）其中文全称是高斯最小频移键控。
（3）GMSK信号的优缺点：①优点：进一步减小了对邻道的干扰。
②缺点：有码间串扰。
8-4 何谓OFDM？其中文全称是什么？OFDM信号的主要优点是什么？答：（1）OFDM是指一类多载波并行调制的体制。
（2）其中文全称是正交频分复用（3）OFDM信号的主要优点：①各路已调信号是严格正交的，接收端能完全地分离各路信号。
②能够充分利用频带。
③每路子载波的调制制度可以不同，根据各个子载波处信道特性的优劣不同采用不同的体制，并且可以自适应地改变调制体制以适应信道特性的变化。
8-5 在OFDM信号中，对各路子载频的间隔有何要求？答：在OFDM信号中，为了使各路子载波信号相互正交，要求各路子载频间隔大于或等于1/T B，T B为码元持续时间。
8-6 OFDM体制和串行单载波体制相比，其频带利用率可以提高多少？答：设一OFDM系统中共有N路子载波，子信道码元持续时间为T B，每路子载波均采用M进制的调制，则它占用的频带宽度为频带利用率为单位带宽传输的比特率若用单个载波的M进制码元传输，为得到相同的传输速率，则码元持续时间应缩短为T B／N，而占用带宽等于2N／T B，故频带利用率为因此并行的OFDM体制和串行的单载波体制相比，频带利用率大约可以增至2倍。
BA章数字调制系统习题及答案_通信原理
第五章（正弦载波数字调制系统）习题及其答案【题5－1】设发送数字信息为 011011100010，试分别画出 2ASK 、2FSK 、2PSK 及2DPSK 信号的波形示意图。
【答案5－1】2ASK 、2FSK 、2PSK 及2DPSK 信号的波形如下图所示。
【题5－2】已知某2ASK 系统的码元传输速率为103Band ，所用的载波信号为()6cos 410A π⨯。
1）设所传送的数字信息为011001，试画出相应的2ASK 信号波形示意图； 2）求2ASK 信号的带宽。
【答案5－2】1）由题中的已知条件可知310B R Baud =因此一个码元周期为3110s B T s R -==载波频率为664102102s f Hz ππ⨯==⨯载波周期为61102T s -=⨯所以一个码元周期内有2000个载波周期。
如下图所示我们画出2ASK 信号的波形图，为简便，我们用两个载波周期代替2000个载波周期。
2）根据2ASK 的频谱特点，可知其带宽为222000B B R Hz T ===【题5－3】设某2FSK 调制系统的码元传输速率为1000Baud ，已调信号的载频为2000Hz 或 4000 HZ 。
1）若发送数字信息为011010，试画出相应的2FSK 信号波形；2）试讨论这时的2FSK 信号应选择怎样的解调器解调？3）若发送数字信息是等可能的，试画出它的功率谱密度草图。
【答案5－3】1）由题意可画出2FSK 信号波形如下图所示。
2）由于ZFSK 信号载波频差较小，频谱有较大重叠，采用非相干解调时上下两个支路有较大串扰，使解调性能降低。
由于两个载频人与人构成正交信号，采用相干解调可减小相互串扰，所以应采用相干解调。
3）该2FSK 信号功率谱密度草图如下图所示。
【题5－4】假设在某2DPSK 系统中，载波频率为 2400 Hz ，码元速率为 1200 Band ，已知相对码序列为11000101ll 。
通信原理8-同步技术
数据交换，必须实现网同步 使得在整个通信网内有一个统一的时间节
拍标准
二. 同步信号的获取方式
外同步法
– 由发送端发送专门的同步信息， 接收端把这个专门的同步信息检 测出来作为同步信号的方法
– 需要传输独立的同步信号，需付 出额外的功率和频带
三. 同பைடு நூலகம்的技术指标
同步误差小 相位抖动小 同步建立时间短 同步保持时间长
数字通信系统中，要求同步信息传输的可靠性 高于信号传输的可靠性
载波同步是相干解调的基础。
判断
只有数字调制系统存在载波同步
无论是模拟调制信号还是数字调制信 号，都必须有相干载波才能实现相干 解调。
1. 载波同步
载波同步产生的本地载波应该与接收到的信 号中的调制载波同频同相，而不是与发送端 调制载波同频同相
在接收信号中，发送端调制的载波成分可能 存在，也可能不存在。
– 只有定时脉冲正确，才谈得上正确地抽样判 决
– 位同步是正确抽样判决的基础
3. 群同步
包括字同步、句同步、帧同步 接收端为了正确恢复信息就必须识别
句或帧的起始时刻 接收端必须产生与字、句和帧起止时
间相一致的定时信号 群同步是正确译码和分路的基础 数字通信和模拟通信都存在群同步
4. 网同步
– 若接收信号中包含有载波，可用窄带滤波器直 接提取
– 若接收信号中不包含载波成分，则用载波同步 法提取
2. 位同步
是数字通信系统特有的一种同步
– 为了从接收波形中恢复出原始的基带信号， 须对它进行抽样判决，要求接收端提供“定 时脉冲序列”
– 定时脉冲序列的重复频率与码元速率相同， 相位与最佳抽样判决时刻一致
二进制数字调制原理《通信原理》
二进制数字调制原理数字带通传输系统：包括数字调制和数字解调过程的数字传输系统。
数字调制：利用数字基带信号控制载波，把数字基带信号变换为数字带通信号的过程。
数字解调：通过解调器把带通信号还原成数字基带信号的过程。
二进制数字调制：调制信号是二进制数字基带信号的调制，其载波的幅度、频率和相位只有两种变化状态。
1．二进制振幅键控（1）2ASK的表达式2ASK信号的一般表达式其中若取则相应的2ASK信号就是OOK信号，其表达式为（2）2ASK的波形图7-1 2ASK/OOK信号时间波形（3）2ASK的产生方法①模拟调制法（相乘器法）图7-2 模拟调制法原理框图②键控法图7-3 键控法原理框图（4）2ASK的解调方法①非相干解调（包络检波法）图7-4 非相干解调法原理框图非相干解调过程的波形分析图7-5 非相干解调过程的时间波形②相干解调（同步检测法）图7-6 相干解调法原理框图（5）2ASK的功率谱密度①表达式②示意图图7-7 2ASK信号的功率谱密度示意图③特性a．2ASK信号的功率谱由连续谱和离散谱两部分组成；连续谱取决于g(t)经线性调制后的双边带谱，而离散谱由载波分量确定。
b．2ASK信号的带宽B2ASK是基带信号带宽的2倍，即其中，（码元速率）。
2．二进制频移键控（1）2FSK的表达式2FSK信号的一般表达式为式中，和分别是第n个信号码元的初始相位，在频移键控中，和不携带信息，通常令和均为0。
所以可简化为（2）2FSK的波形图7-8 2FSK信号的时间波形（3）2FSK的产生方法①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，称为连续相位FSK（CPFSK）。
②键控法图7-9 键控法产生2FSK信号的原理图产生的2FSK信号相邻码元之间的相位不一定连续。
（4）2FSK的解调方法①非相干解调图7-10 非相干解调法原理框图②相干解调图7-11 相干解调法原理框图（5）2FSK的功率谱密度①表达式②示意图图7-12 相位不连续2FSK信号的功率谱示意图③特性a．相位不连续2FSK信号的功率谱由连续谱和离散谱组成；连续谱由两个中心位于f1和f2处的双边谱叠加，离散谱位于两个载频f1和f2处。
通信原理 数字调制的规律及技巧
第一部分 二进制数字调制的规律及技巧除2FSK 外，抽样判决器之前的部分与模拟线性调制有相同的规律和技巧。
下面重点强调一下2PSK 和2DPSK ①关于矢量图的思考：结论：在绝对调相中所有的参考相位都是未调载波cos c t ω的初相或末相。
这个初相/末相可以是0相，也可以是π相，看是如何规定的。
绝对调相的相位差是指每个绝对码的已调波初相/末相与该码元所对应未调载波的初相/末相之差。
相对调相是指每个绝对码的已调波初相/末相与其相邻前一码元已调波初相/末相之差。
（a ）“1”“0”（b ）“1”“0”2DPSK 信号的矢量图参考：前一码元相位A 方式B 2PSK 信号的矢量图（a ）“1”“0”（b ）“1”“0”码元所对应未调载波的初相/末相之差A 方式0"0""1"ϕπ⎧∆=⎨⎩－－表示代码－－表示代码/2"0"/2"1"πϕπ⎧∆=⎨-⎩－－表示－－表示0"0""1"ϕπ--⎧=⎨--⎩表示代码表示代码/2"0"/2"1"πϕπ--⎧=⎨---⎩表示代码表示代码绝对码与相对码之间的转换，一般绝对码用n a 表示，相对码用n b 表示。
0 1 1 0 1 1 1 0 0 1{}n a {}n b1 0 1 1 0 0 1 0 1{}n b {}n a 1n n n b a b -=⊕1n n n a b b -=⊕)绝对码)10101相对调相“1”“0”“1”“0”)绝对码)10101相对调相“1”“0”“1”“0”未调载波的初相为0未调载波的初相为，矢量图反转即可参考相位：指前一码元已调波初相/末相，说明“0”码已调波初相/末相与前一码元已调波初相/末相一致；“1”码已调波初相/末相与前一码元已调波初相/末相相反指各码元所对应未调载波的初相/末相，说明“0”码已调波初相/末相与其所对应未调载波的初相/末相一致；“1”码已调波初相/末相与其所对应未调载波的初相/末相相反。
通信原理第8章数字信号的频带传输
分布的。发“1”、发“0”码时x(t)
f1(x) f0(x)
1
2π n
exp[
( x A)2
2
2 n
]
1
2π n
exp
x2
2
2 n
２ASK信号相干解调时概率分布曲线
当P(0)=P(1)=1/2 时，判决门限电平为A/2, 相干检测时
2ASK系统的误码率为
Pe P(1)P(0 /1) P(0)P(1/ 0)
Po ( f
)
1 16
[
(
f
fc) (
f
fc )]
1 16
Tb
[Sinc2Tb
(
f
fc ) Sinc2Tb ( f
fc )]
由此画出2ASK信号功率谱示意图。
2ASK信号的功率谱
由图
(1) 因为2ASK信号的功率谱密度Po(f)是相应的单极性数字 基带信号功率谱密度Ps(f)形状不变地平移至±fc处形成的，所 以2ASK信号的功率谱密度由连续谱和离散谱两部分组成。 它 的连续谱取决于数字基带信号基本脉冲的频谱G(f)；它的离散 谱是位于±fc处一对频域冲击函数，这意味着2ASK信号中存 在着可作载频同步的载波频率fc的成分。
8.1 引 言
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，因此，必须用数字信号来调制某一较高频 率的载波，使已调信号能通过带限信道传输。
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。
已调信号通过信道传输到接收端，在接收端通过解调器把频带 数字信号还原成数字基带信号，这种数字信号的反变换称为数 字解调。
ct
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。
12
（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。
13
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
10
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
樊昌信《通信原理》(第7版)章节题库(新型数字带通调制技术)【圣才出品】
第8章 新型数字带通调制技术一、填空题1．64QAM 信号可由两路载波正交的 进制ASK 信号叠加而成。
【答案】八【解析】64QAM 信号的构成方法之一便是可由两路载波正交的八进制ASK 信号叠加而成。
2．MSK 与2PSK 相比， 的旁瓣更小， 的主瓣带宽较窄。
【答案】MSK ，MSK【解析】在给定信道带宽的条件下，与2PSK 信号相比，MSK 信号的主瓣带宽较窄，功率谱密度更为集中，其旁瓣下降得更快。
3．若信息速率为R b ，则2DPSK 、MSK 、QPSK 、16QAM 信号的谱零点带宽分别为 、 、 、 Hz 。
【答案】2b R 、1.5b R 、b R 、0.5b R【解析】按主瓣带宽计算：222DPSK B b B R R ==，0.752 1.5MSK b B B R T =?，222log b QPSK B b R B R R M ===，162212log 162b QAM B b R B R R ===。
4．设子信道码元持续时间为T B，则OFDM中各相邻子载波的频率间隔为Hz；频带利用率为b／（s·Hz）。
【答案】【解析】设在OFDM系统中共有N路子载波，子信道码元持续时间为T B。
则各相邻子载波的频率间隔等于最小容许间隔Δf＝1／T B（Hz）；每路子载波均采用M进制的调制，则它占用的频带宽度为频带利用率为5．当信息速率相同时，MSK信号的带宽______2PSK信号的带宽，MSK信号的相位______。
【答案】小于；连续【解析】当信息速率相同时，MSK信号的带宽为B MSK＝1.5R b，2PSK信号的带宽为B2PSK＝2R b，故MSK信号的带宽小于2PSK信号的带宽；MSK信号的相位在码元转换时刻是连续的。
6．设信源发送的二进制符号序列为0111001，每个符号时间宽度为T，试画出MSK 信号附加相位轨迹图（设初相位为0）______。
【答案】【解析】MSK 信号的相位在码元转换时刻是连续的，在一个码元周期内，附加相位线性变化±π/2。
通信原理-新型数字调制_1
16QAM信号的解调
——正交相干解调
MQAM信号的谱零点带宽
以上两式适用于其他线性数字调制信号。
频带利用率：
（bps/Hz）
以上两式也适用于其他线性数字调制信号。
第8章
新型数字调制
通信原理（第7版）
樊昌信 曹丽娜 编著
本章内容:
第8章 新型数字调制
正交振幅调制 （QAM） 最小移频键控（MSK） 高斯最小移频键控（GMSK） 正交频分复用（OFDM）
§8.1
正交振幅调制 （QAM）
（Quadrature Amplitude Modulation，QAM）
(-3,3) (-3,1)
垂直4ASK星座
abcd
(3,3)
(3,1)
(0,-2.61)
(-3,-3)
(-1,-1) (-1,1) Nhomakorabea水平4ASK星座 (3,-3)
2种振幅值 8种相位值
(0,-4.61)
星型16QAM
3种振幅值
方型16QAM 12种相位
在多径衰落信道中，信号振幅和相位取值越多，受到的 影响越大，因而星型 比方型更具有吸引力。
一种振幅和相位联合键控的数字调制技术
需求背景
观察MPSK的星座图：
问题引出
解决途径
容易想到的一种办法：
-----往往会受发射功率的限制。
设计思想
(星座结构)
可行性方案：
振幅 和 相位 联合键控的调制方式。
举例 对比
最大振幅同为AM
最小 距离
16QAM信号
最小 距离
16PSK信号
式中： Xk = Akcosk，Yk = -Aksink Ak、k、 Xk和Yk分别可以取多个离散值
通信原理多进制数字调制系统方案
优点
多进制数字调制系统具有较高的频谱 效率和抗噪声性能，能够更好地适应 复杂信道环境和高数据速率传输需求 。
缺点
多进制数字调制系统的实现复杂度高 于二进制数字调制系统，对硬件设备 的要求较高，同时可能存在一定的误 码率。
REPORT
CATALOG
DATE
ANALYSIS
SUMMAR Y
05
实施步骤与计划
03
相对于传统的二进制数字调制系统，多进制数字调制系统具有
更高的频谱利用率和更好的抗干扰性能。
目的和意义
目的
研究多进制数字调制系统的原理、性 能和实现方法，以提高通信系统的性 能和效率。
意义
多进制数字调制系统的研究对于推动 通信技术的发展、提高通信系统的传 输速率和信号质量、降低通信成本等 方面具有重要的意义。
REPORT
CATALOG
DATE
ANALYSIS
SUMMAR Y
02
多进制数字调制系统基 础
调制的基本概念
调制是将低频信号转 换为高频信号的过程 ，以便传输信号。
调制的主要目的是提 高信号的抗干扰能力 和传输效率。
调制有多种方式，包 括调频、调相和调幅 等。
多进制数字调制的原理
01
多进制数字调制是将数字信号转换为模拟信号的过 程。
REPORT
CATALOG
DATE
ANALYSIS
SUMMAR Y
03
多进制数字调制系统的 方案设计
方案一：QPSK调制系统
总结词
QPSK是一种四相相位偏移键控调制方式，具有较高的频谱利用率和抗干扰能 力。
详细描述
QPSK通过将输入比特流分为两组，每组分别进行相移键控调制，最终实现四相 位调制。在解调端，通过测量相位信息进行解调。QPSK广泛应用于数字通信系 统，如GSM和CDMA等。
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RB fs 1 (B / Hz ) BASK (1 ) fs 1
。
严谨 严格 求实 求是
第八章 数字调制系统
§8.1.2 二进制频移键控(2FSK/即
2进制数字调频)
（1）2FSK波形
原始信息
t
2ASK
t
2FSK
t
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(2)2FSK的表达式
2FSK
解可 成分
可见2FSK 可看作是2 个2ASK信 号之和
相干解调
第八章 数字调制系统
e2FSK (t)
BP F1 1
BP F2 2
相乘器 y1(t) co s 1t
LP F1
位定时
x1(t) 输出
抽样判决
相乘器
y2 (t )
cos 2t
LP F2
x2 (t )
（a）
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（b）
e2FSK (t)
e2FSK y1
BPF1 y1(t) 包络检波
（1）2ASK波形
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第八章 数字调制系统
(2)2ASK表达式
从上图不难看出
e2ASK (t) s(t) cosct
n
an g(t nTs ) cosct
我们在第7章中学过的数字基带信 号s(t)的表达式
其中an
1,出现概率为P 0,出现概率1 P
注意此处 s(t)为 单极性不归零信号
模拟调制 数字调制
第八章 数字调制系统
t t
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第八章 数字调制系统
复习数字调制解调所在位置
信
信 源
信 道
数 字
源 编 编调
信道
数信信
字道源 信 解译译 宿
码 码制
调码码
噪声源
数字通信系统框图
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第八章 数字调制系统
§8.1 二进制数字调制原理及频谱特征
§8.1.1 二进制幅移键控(2ASK/即2进制数字 调幅)
通信原理
第八章 数字调制系统
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本章结构
第八章 数字调制系统
§8.1 二进制数字调制原理及频谱特征 §8.2 二进制数字调制系统的抗噪声性能 §8.3 多进制数字调制系统 §8.4 现代数字调制系统简介和发展趋势
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复习调制的分类
正弦波调制
调制
脉冲调制
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(3)2ASK的调制
第八章 数字调制系统
模拟法[把s(t)当成模拟信号进行调幅处理]
s(t) ×
S2ASK (t) s(t) cosct
cos ct
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(3)2ASK的调制
第八章 数字调制系统
键控法（用数字开关控制载波的通断）
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第八章 数字调制系统
键控法具体实现电路举例(1)
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第八章 数字调制系统
键控法具体实现电路举例(2)
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(4)2ASK的解调
第八章 数字调制系统
2ASK可以采用2种解调方法
相干解调 非相干解调
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2ASK的相干解调
第八章 数字调制系统
1
位定时
v1 (t) 第八章 数字调制系统 输出
抽样判决
BPF2 2
y2 (t)
包络检波
v2 (t)
y2
v1
v2
位定时 输出
1
0
0
1
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第八章 数字调制系统
解调2FSK信号还可以用鉴频法、过零检 测法及差分检波法等。
过零检测法的基本思想是，利用不同频 率的正弦波在一个码元间隔内过零点数目 的不同，来检测已调波中频率的变化。其 原理框图及各点波形如下图所示。
f f
c
s
f c
2
f s
f s
0
f 2f
s
s
P (f) 2 ASK
0
f 2ASK功率谱
2f s
f f
c
s
f c
f
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第八章 数字调制系统
(6)2ASK的带宽和频带利用率
从功率谱图中可看出B 2 f 2R
2 ASK
s
B
所以其频带利用率
2ASK
RB B2 ASK
RB 2RB
1 ( Baud ) 2 Hz
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a
限幅 b
微分 c 整流 d 脉冲展宽 e
第八章 数字调制系统
f
g
LPF
抽样判决
位定时
位定时
g
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第八章 数字调制系统
(5)2FSK的功率谱密度
e2FSK (t) e1(t) e2(t) s(t) cos1t s(t) cos2t
以1为中心的2ASK 以2为中心的2ASK
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第八章 数字调制系统
为了限制频带，可将基带信号变为余弦滚降信号后再进 行2ASK调制，其调制框图如下：
基带信号 余弦滤波器
cos ct
BPF e0 (t)
则经过余弦滤波器后基带信号带宽
B
1
2
RB
1
2
fs
，
∴ 2ASK信号的带宽为 BASK 2B (1 ) fs ,
信道利用率为
第八章 数字调制系统
t
an g(t nTs )]cos1t
n
t
ang(t nTs )]cos2t
n
t
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(2)2FSK的表达式
第八章 数字调制系统
即e2FSK (t) [ an g(t nTs )]cos1t
n
[ an g(t nTs )]cos2t
n
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第八章 数字调制系统
(3)2FSK的调制
s (t )
模拟
e 2FSK (t )
调频器
(a) f1
振荡器
门
二进信息 （NRZ）
倒相
f2 振荡器
门 (b)
相加
e 2FSK (t )
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(4)2FSK的解调
相干解调 非相干解调
包络检波法 过零检测法 差分检波法
第八章 数字调制系统
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× e2 ASK (t)
低通滤波
抽样判决
cos ct
t
t
t
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2ASK的非相干解调
第八章 数字调制系统
e2 ASK (t) 包络检波
低通滤波
抽样判决
t
严谨 严格 求实 求是
第八章 数字调制系统
(5)2ASK的功率谱密度
因为2ASK由单极性不归零波乘以载波而得 到,所以其功率谱密度为
P2FSK( f )= P1( f ) + P2( f )
1
P1( f )= 4 [Ps( f + f1 )+Ps( f - f1 )]
P2(
f
)=
1 4
[Ps(
f
+
f2 )+Ps ( f -
f2 )]
P2ASK (
f
)
1 4[Psຫໍສະໝຸດ (ffc)
Ps (
f
fc )]
1 T [Sa2T ( f f ) Sa2T ( f f )]
16 s
s
c
s
c
1 [ ( f f ) ( f f )]
16
c
c
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第八章 数字调制系统
(5)2ASK的功率谱密度
P( f ) s 单极性不归零码功率谱