通信原理(樊昌信)第7章数字调制

输出
带 通 滤 波 器
包络 检波 器
s2
(a )
s1
带通 滤波器 1
相乘 器
低通 滤波 器
cos 1t cos 2t
定时 脉冲
抽样 判决 器
输出
带通 滤波器
相乘 器
低通 滤波 器
s2
(b )
图7–9二进制移频键控信号解调器原理图
2FSK 解调
包络检波法
01
01
11 00 1
000 1 0 1
图 二进制移频键控2FSK信号的产生及波形
模拟调频法：相邻码元之间的相位是连续变化的。
键控法：相邻码元之间的相位不一定连续。
振荡器1
f1
选通开关
s(t)
反相器 s(t)
基带信号
相加器 e2FSK (t)
振荡器2
f2
选通开关
特点：转换速度快、电路简单、 产生的波形好、频率稳定度高。
ak
1 011001
第7章
数字带通传输
本章内容:
第7章 数字调制
二进制数字调制/解调原理
2ASK 2FSK 2PSK/2DPSK
二进制数字调制系统抗噪声性能 二进制数字调制系统的性能比较
多进制数字调制原理和特点
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。
s1t ang(tnTs) s2t ang(tnTs)
n
n
一、2FSK信号的产生 1、采用模拟调频电路来实现，如下图（a）； 2、采用数字键控的方法来实现，如下图（b）。
s(t)
模拟
e0 (t)
调频器
(a)
载波 ω1
载波 ω2
K
e0 (t)
s(t)
1 0 0 1 (b)
s(t)
e0 (t) (c)
2DPSK信号的产生
2DPSK信号的实现方法可以采用：对绝对码作相对相移
对相对码作绝对相移
1、首先对二进制数字基带信号(绝对码)进行码变换，即将绝对 码转换为相对码，然后对相对再进行绝对调相，从而产生 2DPSK信号。 如图7-19 （a）所示。
若设 an为绝对码，bn为相对码（差分码）
则
bn=an⊕bn-1
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
ASK
Frequency Shift Keying PSK
§7.1 二进制数字调制原理
§7.1.1 二进制振幅键控 （2ASK）
s(t)
cosct
cosct
开关电路
e2ASK (t)
s(t )
2ASK 解调
包络检波法
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
相干解调法
e2ASK (t) 带通
滤波器
相乘器
低通 滤波器
本地载波
c(t) cosct
抽样 判决器
定时 脉冲
这种现象通常称为“倒π”现象。由于在2PSK信号的载 波恢复过程中存在着180°的相位模糊，所以2PSK信号的相 干解调存在随机的“倒π”现象，从而使得2PSK方式在实际 中很少采用。
§7.1.4 二进制差分相移键控 （2DPSK）
原理： 利用前后相邻码元的载波相对相位表示信息。
矢量图:
0
参考相位
2、键控法。如图7-19（b）所示。
(a)绝对码
1
1
0
1
0
(b)相对码
0
1
0
0
1
1
参考
(c)2DPSK t
s(t)单极性
电平 转换
双极性
码变换
相乘
e0 (t)
载波
(a)
0 K
载波
e0 (t)
相移
码变换
s(t)
输出
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
§7.1.2 二进制频移键控（2FSK）
原理： s(t)载波频率 波形：
表达式： e 2 F S K ( t) s 1 ( t)c o s1 t s 2 ( t)c o s2 t
A方式
(a)
2
0 参考相位
B方式
2
(b)
示例: 波形: 差分编码规则：
⊕为模2加
bn-1为 bn的前一码元 最初bn-1可任意设定
数字信息 2PSK信号
001 1 1 001 01
参考相位
2DPSK信号
0001 01 1 1 001
绝对码 相对码
2DPSK 产生
构思
模型
（差分编码）
n
0，发“0”时
, 发“1”时
数字信息
0
1
Ts A
O －A
1
0
t
图 2PSK信号的波形
2PSK 产生
模拟调制法
双极性
非归零信号
e2PSK (t)
乘法器
s(t)
cosct
键控法
cosct
开关电路
e2PSK (t)
移相
s(t )
2PSK 解调
2PSK信号输入
带通滤 波器
相乘器
低通滤 波器
本地载波
抽样判决 器
二进制信息
定时脉冲
图7 - 14 2PSK信号的解调原理图
1
1
1 00
10 0
a
b
c d
e
图 7 -15 2PSK信号相干解调各点时间波形
信码 信码波形
1 01 1 01 0 01 1 1
2PSK波形
本地载波
相乘器输出
低通输出 信码
1 01 1 01 0 01 1 1
2PSK信号相干解调各点时间波形如图7-14 所示。 当恢 复的相干载波产生180°倒相时，解调出的数字基带信号将 与发送的数字基带信号正好是相反，解调器输出数字基带信 号全部出错。
原理： s(t)载波幅度 表达式：
单极性
波形：
e2A SK(t)s(t)cosct
1 0 1 1 01
s(t)
Ts
t
载波
t
s(t) ang(tnTs) n
+1, P
an=
0,
（1P）
2ASK
t
2ASK 也称 OOK
2ASK 产生
模拟调制法
键控法
单极性
非归零信号 乘法器 e2ASK (t)
0
2 FS K 信 号
s1(t) s2(t)
2FSK非相干解调过程的时间波形
过零检测法Fra Baidu bibliotek
FSK应用：
§7.1.3 二进制相移键控 （2PSK）
原理： s(t)载波相位 波形： 表达式： 双极性
e2PSK(t)s(t)cosct
s(t) ang(tnsT)
n
1, P an 1, 1 P
a
s(t)
t
b
s(t)
t
c
t
d
t
e
t
f
t
g 2F S K信 号
t
图 二进制移频键控信号的时间波形
三、2FSK信号的解调 1、非相干解调，如图（b）； 2、相干解调，如图（a）。 3、过零检测法；
e 2FSK (t) e 2FSK (t)
带通 滤波器 1
包络 检波 器
s1
定时 脉冲
抽样 判决 器