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1、通信原理简明教程,第五章 数字信号的调制传输,2,第五章 数字信号的调制传输,数字频带信号：经过调制的数字信号，又称数字带通信号。 数字频带传输系统：包括数字调制与解调过程的传输系统，又称数字调制传输系统或数字带通传输系统。 数字调制可分为二进制调制和多进制调制。 数字调制技术的两种实现方法： 利用模拟调制的方法实现 利用开关键控的方法实现,3,第五章 数字信号的调制传输,5.1 二进制数字调制 数字调制的三种基本方式 幅移键控（Amplitude Shift Keying，ASK） 利用载波的幅度变化来传递数字信息，而频率和相位保持不变 频移键控（Frequency Shift Keying
2、，FSK） 利用载波的频率变化来传递数字信息，而幅度和相位保持不变 相移键控（Phase Shift Keying，PSK） 利用载波的相位变化来传递数字信息，而幅度和频率保持不变 数字调制的最简单情况是二进制调制 载波的幅度、频率或相位只有两种变化状态,4,第五章 数字信号的调制传输,5.1.1 二进制幅移键控（2ASK） 最简单的形式为通-断键控（On Off Keying，OOK） OOK信号的时域表达式 式中，c载波角频率 an 第n个码元的电平值，当传输“1”时， an=1，当传输“0”时， an=0,5,第五章 数字信号的调制传输,5.1.1 二进制幅移键控（2ASK） OOK信号
3、的时域波形,6,第五章 数字信号的调制传输,5.1.1 二进制幅移键控（2ASK） 2ASK信号的一般表达式为 其中 式中，g(t)一定波形形状的单个码元的基带信号 Ts 码元持续时间 an 单极性数字信号，当传输“1”时， an=1，当传输“0”时， an=0,7,第五章 数字信号的调制传输,5.1.1 二进制幅移键控（2ASK） 2ASK信号的功率谱密度 式中，P(f)调制信号s(t)的功率谱 2ASK信号的频域波形 频带宽度近似为 B2ASK=2fH,8,第五章 数字信号的调制传输,5.1.1 二进制幅移键控（2ASK） 2ASK信号的调制模型 模拟调制法 数字键控法,9,第五章 数字信
4、号的调制传输,5.1.1 二进制幅移键控（2ASK） 2ASK信号的解调方法 非相干解调（包络检波法） 相干解调,10,第五章 数字信号的调制传输,5.1.1 二进制幅移键控（2ASK） 2ASK信号的解调方法 非相干解调（包络检波法）,11,第五章 数字信号的调制传输,5.1.1 二进制幅移键控（2ASK） 2ASK曾是最早运用于无线电报的数字调制方法； 在传输过程中，信号幅度容易受噪声电压的干扰； 在现代通信中很少单独使用； 它是研究其他数字调制技术的基础。,12,第五章 数字信号的调制传输,5.1.2 二进制频移键控（2FSK） 2FSK信号的时域表达式 2FSK信号的时域波形,13,第
5、五章 数字信号的调制传输,5.1.2 二进制频移键控（2FSK） 2FSK信号的频域表达式 一个2FSK信号可以看作两个不同载频的2ASK信号之和 2FSK信号的频域波形 频带宽度近似为 B2FSK=2fH+|f2-f1|,14,第五章 数字信号的调制传输,5.1.2 二进制频移键控（2FSK） 2FSK信号的调制模型 模拟调制法：采用模拟调频电路实现，相位连续 数字键控法：相位不连续,15,第五章 数字信号的调制传输,5.1.2 二进制频移键控（2FSK） 2FSK信号的解调方法 非相干解调 相干解调,16,第五章 数字信号的调制传输,5.1.3 二进制相移键控（2PSK） 2PSK通常采用
6、初始相位为0和的载波来表示二进制数字“1”和“0”。 2PSK信号的时域表达式 式中，当传输“1”时，an=1，载波初相位为0； 当传输“0”时，an=-1，载波初相位为。 这种以载波的不同初相位直接表示相应二进制信息的数字调制方式称为二进制绝对相移键控。 2PSK信号可以看作一个双极性非归零码与载波的乘积。,17,第五章 数字信号的调制传输,5.1.3 二进制相移键控（2PSK） 2PSK信号的时域波形,18,第五章 数字信号的调制传输,5.1.3 二进制相移键控（2PSK） 2PSK信号的频域表达式 式中，P(f)双极性调制信号s(t)的功率谱 2PSK信号的频域波形 频带宽度近似为 B2
7、PSK=2fH,19,第五章 数字信号的调制传输,5.1.3 二进制相移键控（2PSK） 2PSK信号的调制模型 模拟调制法 数字键控法,20,第五章 数字信号的调制传输,5.1.3 二进制相移键控（2PSK） 2PSK信号的解调方法 相干解调 恢复出来的本地载波有可能与发送端载波同相，也有可能反相，这种相位关系的不确定性，称之为“180相位模糊”或“倒现象”。 由于“倒现象”的存在，可能会造成解调后的信号与发送的信号完成反相，因此，实际应用中不建议使用2PSK方式。,21,第五章 数字信号的调制传输,5.1.4 二进制差分相移键控（2DPSK） 2DPSK利用前后两个码元的载波相位的相对变化
8、值来表示数字信息，称为相对相移键控。 差分的分类 传号差分：“1变0不变” 空号差分：“0变1不变”,22,第五章 数字信号的调制传输,5.1.4 二进制差分相移键控（2DPSK） 传号差分编码 编码规则： bn-1可以任意设定 译码规则：,23,第五章 数字信号的调制传输,5.1.4 二进制差分相移键控（2DPSK） 2DPSK信号的时域波形,24,第五章 数字信号的调制传输,5.1.4 二进制差分相移键控（2DPSK） 2DPSK信号的调制模型 模拟调制法 数字键控法,25,第五章 数字信号的调制传输,5.1.4 二进制差分相移键控（2DPSK） 2DPSK信号的解调方法 相干解调（极性比
9、较法） 非相干解调（差分相干解调，即相位比较法）,26,第五章 数字信号的调制传输,5.2 二进制数字调制的抗噪声性能 5.2.1 2ASK信号的抗噪声性能 最佳判决门限VT=A/2 相干解调 式中，r为解调器输入端的信噪比，r=A2/22 当r1时，即在大信噪比时，可采用近似计算公式 非相干解调 当r1时,27,第五章 数字信号的调制传输,5.2.2 2FSK信号的抗噪声性能 相干解调 当r1时，即在大信噪比时，可采用近似计算公式 非相干解调 当r1时,28,第五章 数字信号的调制传输,5.2.3 2PSK和2DPSK信号的抗噪声性能 最佳判决门限VT=0 2PSK的相干解调 当r1时，即在
10、大信噪比时，可采用近似计算公式 2DPSK的相干解调还需考虑码反变换器的影响，误码率近似为2PSK的2倍 2DPSK的非相干解调（相位比较法）,29,第五章 数字信号的调制传输,5.2.4 二进制数字调制系统的性能比较,30,第五章 数字信号的调制传输,5.3 多进制数字调制 二进制数字调制系统的频带利用率最高为1bit/(s.Hz) 采用多进制数字调制，可提高单位带宽内的比特率 多进制数字调制方式 多进制幅移键控（MASK） 多进制频移键控（MFSK） 多进制相移键控（MPSK） 多进制数字调制要求通信系统提供更高的信号发送功率或更高的传输信噪比,31,第五章 数字信号的调制传输,5.3.1 MASK,32,第五章 数字信号的调制传输,5.3.2 MFSK,33,第五章 数字信号的调制传输,5.3.3 MPSK 4PSK又称为正交相移键控（QPSK） MPSK也存在“倒现象”，实际应用中常采用MDPSK,34,第五章 数字信号的调制传输,5.4 新型数字调制技术 5.4.1 正交幅度调制（QAM） QAM是一种振幅和相位联合键控调制方式,35,第五章 数字信号的调制传输,5.4.2 最小频移键控（MSK） MSK是2FSK调制方式的改进 MSK的两个载波频率是正交的，并且调频指数最小，载波相位连续 MSK比2PSK具有更高的数据传输率，而且带外频谱分量衰减更快,
