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1、通信概论通信概论 6.0 引言引言 6.1 二进制数字调制原理二进制数字调制原理 6.2 二进制数字调制系统的抗噪声性能二进制数字调制系统的抗噪声性能 6.3 二进制数字调制系统的性能比较二进制数字调制系统的性能比较 6.4 多进制数字调制系统多进制数字调制系统第第6 6章章 数字信号的频带传输数字信号的频带传输本章内容简介本章内容简介通信概论通信概论6.0 引言引言 数字调制数字调制就是对基带数据信号进行变换，实现信号频谱就是对基带数据信号进行变换，实现信号频谱的的“搬移搬移”，即把含有大量低频成分的基带信号，即把含有大量低频成分的基带信号频谱搬移频谱搬移到到一个很高的频段上去。这种向高频的
2、搬移在数据的发送端进一个很高的频段上去。这种向高频的搬移在数据的发送端进行，搬移的过程称作行，搬移的过程称作“调制调制”，在称作，在称作调制器调制器的设备中完成。的设备中完成。在数据的接收端，有一个相反的变换被称作在数据的接收端，有一个相反的变换被称作“解调解调”的过程，的过程，解调过程在称作解调过程在称作解调器解调器的设备中完成。的设备中完成。 经过调制的后的信号在一个很高的频段上占有一定的带经过调制的后的信号在一个很高的频段上占有一定的带宽，由于所处频段很高，使得其最高频率和最低频率的相对宽，由于所处频段很高，使得其最高频率和最低频率的相对偏差变小（最高频率和最低频率的比值略大于偏差变小（
3、最高频率和最低频率的比值略大于1 1），这样的信），这样的信号称为号称为频带信号频带信号或或射频信号射频信号，相应的传输系统称作，相应的传输系统称作频带传输频带传输系统系统。第第6章章 数字信号的频带传输数字信号的频带传输通信概论通信概论6.0 引言引言 调制调制实现对基带数据信号频谱的实现对基带数据信号频谱的“搬移搬移”，即把含有大量，即把含有大量低频成分的基带信号低频成分的基带信号频谱搬移频谱搬移到一个很高的频段上去。其到一个很高的频段上去。其目目的的主要有两个：主要有两个： 无线无线(Wireless)传输传输 频分多路复用频分多路复用(FDM)接收器发送器 调制器发送带通接收带通接收低
4、通抽样判决 解调器 信 道噪声n（t）发送数据接收数据频带传输系统结构模型频带传输系统结构模型基带信号为什么要进行调制？基带信号为什么要进行调制？第第6章章 数字信号的频带传输数字信号的频带传输通信概论通信概论6.0 引言引言 数字调制数字调制就是用待传输的基带数据信号控制某一高频正弦就是用待传输的基带数据信号控制某一高频正弦波（波（载波载波）的参数：振幅、频率或相位。）的参数：振幅、频率或相位。 控制正弦波振幅称作控制正弦波振幅称作“数字振幅调制数字振幅调制”，控制正弦波频率，控制正弦波频率称作称作“数字频率调制数字频率调制”，控制正弦波相位称作，控制正弦波相位称作“数字相位调数字相位调制制
5、”。 由于数字基带信号只有有限种符号（电平），调制后的正由于数字基带信号只有有限种符号（电平），调制后的正弦波也只有有限种振幅、频率或相位，因此这几种调制常称弦波也只有有限种振幅、频率或相位，因此这几种调制常称为为“振幅键控振幅键控”、“频移键控频移键控”和和“相移键控相移键控”。如何进行调制实现基带信号如何进行调制实现基带信号频谱的频谱的“搬移搬移” ？s(t)1110s(t)1110s(t)11102ASK2FSK2PSK图图6-1 正弦载波的三种二进制键控波形正弦载波的三种二进制键控波形第第6 6章章 数字信号的频带传输数字信号的频带传输通信概论通信概论6.1 二进制振幅键控二进制振幅键
6、控(2ASK)一一.2ASK信号的波形与频谱信号的波形与频谱ttTsTs二进制序列1 0 1 1 0 1 0 s(t)2ASK信号eo(t)图图6-2 基带数据信号基带数据信号s(t)与与2ASK信号信号eo(t)的波形示意图的波形示意图可以看出，可以看出，2ASK信号可以看作是信号可以看作是单极性二进制单极性二进制基带数据基带数据矩形脉冲矩形脉冲序列信号序列信号s(t)和一个高频载波和一个高频载波cosc t 相乘的结果。相乘的结果。第第6 6章章 数字信号的频带传输数字信号的频带传输通信概论通信概论一一.2ASK信号的波形与频谱信号的波形与频谱6.1 二进制振幅键控二进制振幅键控(2ASK
7、)可以看出，可以看出，2ASK信号可以看作是信号可以看作是单极性二进制单极性二进制基带数据基带数据矩形脉冲矩形脉冲序列信号序列信号s(t)和一个高频载波和一个高频载波cosc t 相乘的结果。相乘的结果。由于高频载波由于高频载波cosc t 在数字序列在数字序列s(t)的控制的控制(调制调制)下，一会儿下，一会儿有波形，一会儿没有波形，就象用一个开关有波形，一会儿没有波形，就象用一个开关 (Key)控制通断控制通断(ON and OFF)一样，因此，一样，因此，2ASK又称为又称为OOK。s(t)是一个单极性基带数据序列信号。是一个单极性基带数据序列信号。(6.1-1)(6.1-2)第第6 6
8、章章 数字信号的频带传输数字信号的频带传输通信概论通信概论一一.2ASK信号的波形与频谱信号的波形与频谱6.1 二进制振幅键控二进制振幅键控(2ASK) 由于基带数据脉冲序列信号由于基带数据脉冲序列信号s(t)是随机的是随机的,则则2ASK(OOK)信号也是随机的、功率型信号信号也是随机的、功率型信号, 其频谱特性须用其频谱特性须用功率谱密度功率谱密度来来表示。表示。 设基带数据脉冲序列信号设基带数据脉冲序列信号s(t) 的功率谱用的功率谱用Ps(f)表示表示, 2ASK信号的功率谱密度用信号的功率谱密度用PE(f)表示表示, 可以证明可以证明 此式说明此式说明2ASK信号的功率谱密度信号的功
9、率谱密度PE(f)正是正是s(t) 的功率谱的功率谱密度密度Ps(f) 向载波频率向载波频率fc处处“搬移搬移”的结果。的结果。(6.1-4)(6.1-3)第第6 6章章 数字信号的频带传输数字信号的频带传输通信概论通信概论一一.2ASK信号的波形与频谱信号的波形与频谱6.1 二进制振幅键控二进制振幅键控(2ASK)单极性矩形不归零脉冲单极性矩形不归零脉冲基带数据序列信号基带数据序列信号s(t) 的的功率谱密度功率谱密度表表示示:(6.1-5) 代入式（代入式（6.1-4), 便可获得已调制便可获得已调制2ASK信号的功率谱密度信号的功率谱密度PE(f) 结果结果:(6.1-6)第第6 6章章
10、 数字信号的频带传输数字信号的频带传输通信概论通信概论一一.2ASK信号的波形与频谱信号的波形与频谱6.1 二进制振幅键控二进制振幅键控(2ASK)图图6-3 基带数据基带数据s(t)与与2ASK信号信号eo(t)的功率谱密度示意图的功率谱密度示意图-2fs - fs 0 fs 2fs f（Hz）Ps( f )基带信号带宽基带信号带宽Bb= fs -fc 2fs fc -fc+2fs 0 fc -2fs fc fc+2fs f（Hz） -fc fs -fc +fs fc fs fc +fs2ASK信号带宽信号带宽B2ASK = 2 fs PE( f )正频率正频率：0频到第一零点频到第一零点正
11、频率正频率：主瓣宽度主瓣宽度 2ASK信号信号的带宽是基带的带宽是基带数字信号带宽数字信号带宽的的2倍。倍。第第6 6章章 数字信号的频带传输数字信号的频带传输通信概论通信概论二二. 2ASK信号的产生与解调信号的产生与解调6.1 二进制振幅键控二进制振幅键控(2ASK)图图6-4 2ASK信号的产生原理框图信号的产生原理框图 2ASK信号的产生信号的产生模拟乘法器单极性不归零码已调2ASK信号s(t)eo(t)载波c(t)= cos2fct（a） 2ASK信号的产生（用模拟乘法器）原理框图信号的产生（用模拟乘法器）原理框图=s(t)cos2fct（b） 2ASK信号的产生（开关控制）原理框图
12、信号的产生（开关控制）原理框图载波振荡器已调2ASK信号eo(t)单极性不归零码s(t)c(t)= cos2fct=s(t)cos2fct第第6 6章章 数字信号的频带传输数字信号的频带传输通信概论通信概论二二. 2ASK信号的产生与解调信号的产生与解调6.1 二进制振幅键控二进制振幅键控(2ASK)图图6-5 2ASK信号的解调原理框图信号的解调原理框图 2ASK信号的解调信号的解调非相干解调非相干解调（a） 2ASK信号的解调（包络检波法）原理框图信号的解调（包络检波法）原理框图接收带通滤波低通抽样判决半或全波整流2ASK信号接收数据序列s(t)eo(t)同步时钟=s(t)cos2fct（
13、b） 2ASK信号的解调（相干检测法）原理框图信号的解调（相干检测法）原理框图接收带通滤波低通抽样判决 模 拟 乘法器2ASK信号接收数据序列s(t)eo(t)同步载波c(t)= cos2fct同步时钟=s(t)cos2fct相干解调或同步解调相干解调或同步解调框框图图中中各各点点波波形形如如何何？包络检波器包络检波器第第6 6章章 数字信号的频带传输数字信号的频带传输通信概论通信概论二二. 2ASK信号的产生与解调信号的产生与解调6.1 二进制振幅键控二进制振幅键控(2ASK) 2ASK信号的解调信号的解调非相干解调非相干解调（a） 2ASK信号的解调（包络检波法）原理框图信号的解调（包络检
14、波法）原理框图接收带通滤波低通抽样判决半或全波整流2ASK信号接收数据序列s(t)eo(t)同步时钟=s(t)cos2fct包络检波器包络检波器第第6 6章章 数字信号的频带传输数字信号的频带传输通信概论通信概论二二. 2ASK信号的产生与解调信号的产生与解调6.1 二进制振幅键控二进制振幅键控(2ASK) 2ASK信号的解调信号的解调（b） 2ASK信号的解调（相干检测法）原理框图信号的解调（相干检测法）原理框图接收带通滤波低通抽样判决 模 拟 乘法器2ASK信号接收数据序列s(t)eo(t)同步载波c(t)= cos2fct同步时钟=s(t)cos2fct相干解调或同步解调相干解调或同步解
15、调s(t)cos2fct cos2fct=1/2s(t)+ s(t)cos4fct 第第6 6章章 数字信号的频带传输数字信号的频带传输通信概论通信概论6.2 二进制频移键控二进制频移键控(2FSK)一一.2FSK信号的波形与频谱信号的波形与频谱 2FSK信号可看作是两路不同高频载波信号可看作是两路不同高频载波(cos1t 和和cos2t )产生的产生的2ASK信号波形的叠加结果。信号波形的叠加结果。ttTsTs二进制序列1 0 1 1 0 1 0 s(t)2FSK信号eo(t)图图6-6 基带数据信号基带数据信号s(t)与与2FSK信号信号eo(t)的波形示意图的波形示意图f1f1f1f0f
16、0f0f1第第6 6章章 数字信号的频带传输数字信号的频带传输通信概论通信概论6.2 二进制频移键控二进制频移键控(2FSK)一一.2FSK信号的波形与频谱信号的波形与频谱图图6-7 2FSK信号信号eo(t)可表示为两路可表示为两路2ASK信号波形叠加信号波形叠加ttTsTs二进制序列1 0 1 1 0 1 0 s(t)2FSK信号eo(t)f1f1f1f0f0f0f1t2ASK信号s(t)cos2f1tt2ASK信号s(t)cos2f0t第第6 6章章 数字信号的频带传输数字信号的频带传输通信概论通信概论6.2 二进制频移键控二进制频移键控(2FSK) 2FSK信号可看作是两路不同高频载波
17、信号可看作是两路不同高频载波(cos1t 和和cos2t )产生的产生的2ASK信号波形的叠加结果。信号波形的叠加结果。2FSK信号表示：信号表示：n 和和n分别是第分别是第n个码元载波的初始相位。个码元载波的初始相位。(6.2-1)eo(t)= s(t)cos(2f1t+n) + s(t)cos(2f0t+n) 一一.2FSK信号的波形与频谱信号的波形与频谱第第6 6章章 数字信号的频带传输数字信号的频带传输通信概论通信概论一一.2FSK信号的波形与频谱信号的波形与频谱6.2 二进制频移键控二进制频移键控(2FSK)(5.2-27) 当基带数字信号序列当基带数字信号序列s(t)与其反相序列与
18、其反相序列s(t) (均为单极性矩均为单极性矩形不归零脉冲形不归零脉冲) 的的功率谱密度功率谱密度可分别表示为可分别表示为Ps1(f ) 和和Ps2(f ) ,而而2FSK信号功率谱信号功率谱PE(f)则是将基带信号功率谱则是将基带信号功率谱Ps1(f )和和Ps2(f )分别向载频分别向载频f1和和f0两处两处“搬移搬移”的结果的结果 (6.2-2) 当基带数字信号中当基带数字信号中“0”和和“1”等概时，等概时，s(t)与其反相序与其反相序列列s(t) (均为单极性矩形不归零脉冲均为单极性矩形不归零脉冲) 的的功率谱密度功率谱密度相同，可表相同，可表示为示为:第第6 6章章 数字信号的频带
19、传输数字信号的频带传输通信概论通信概论一一.2FSK信号的波形与频谱信号的波形与频谱6.2 二进制频移键控二进制频移键控(2FSK)将将代入式代入式 (6.2-2), 可得到可得到2FSK信号功率谱密度信号功率谱密度PE(f)表达式表达式(6.2-3)第第6 6章章 数字信号的频带传输数字信号的频带传输通信概论通信概论一一.2FSK信号的波形与频谱信号的波形与频谱6.2 二进制频移键控二进制频移键控(2FSK)图图6-8 基带数据基带数据s(t)与与2FSK信号信号eo(t)的功率谱密度示意图的功率谱密度示意图-2fs - fs 0 fs 2fs f (Hz)Ps( f )基带信号带宽基带信号
20、带宽Bb= fs正频率正频率：0频到第一零点频到第一零点正频率正频率：含两主瓣含两主瓣 2FSK信号的信号的带宽是基带信号带宽是基带信号带宽带宽fs的的2倍与两倍与两载频载频f1、f0间隔间隔f=|f1-f0|之和。之和。PE( f )2FSK信号带宽信号带宽B2FSK = 2 fs+ |f1-f0| -f0 -f1f1f0f1+fsf0+fsf0-fsf1-fs-f0+fs-f0-fs-f1-fs-f1+fs0f(Hz) 两载频两载频f1、f0间隔间隔f=|f1-f0|2fs时，两主瓣互时，两主瓣互不重叠不重叠,频谱呈现双峰；两载频频谱呈现双峰；两载频f1、f0之间隔之间隔f=|f1-f0|
21、2fs时时,两主瓣重叠两主瓣重叠,甚至频谱呈现单峰。甚至频谱呈现单峰。第第6 6章章 数字信号的频带传输数字信号的频带传输通信概论通信概论6.2 二进制频移键控二进制频移键控(2FSK)图图6-9 2FSK信号的产生原理框图信号的产生原理框图 2FSK信号的产生信号的产生（a） 2FSK信号的产生（用模拟调频器）原理框图信号的产生（用模拟调频器）原理框图模拟调频器(VCO)单极性不归零码已调2FSK信号s(t) = aneo(t) =cos2f1t, an=1cos2f0t, an=0二二. 2FSK信号的产生与解调信号的产生与解调（b） 2FSK信号的产生（开关控制）原理框图信号的产生（开关
22、控制）原理框图载波振荡器已调2FSK信号单极性不归零码s(t) = an cos2f0 t载波振荡器 cos2f1 teo(t) =cos2f1t, an=1cos2f0t, an=0第第6 6章章 数字信号的频带传输数字信号的频带传输通信概论通信概论6.2 二进制频移键控二进制频移键控(2FSK)图图6-10a 2FSK信号解调原理（非相干解调）信号解调原理（非相干解调） 2FSK信号的解调信号的解调框图中各点框图中各点波形如何？波形如何？二二. 2FSK信号的产生与解调信号的产生与解调s(t)eo(t)同步时钟接收带通滤波低通半或全波整流抽样判决接收数据序列2FSK信号接收带通滤波低通半或
23、全波整流f1fsf0fs为何不用一条支为何不用一条支路解调？路解调？第第6 6章章 数字信号的频带传输数字信号的频带传输通信概论通信概论6.2 二进制频移键控二进制频移键控(2FSK)图图6-10b 2FSK信号解调原理（相干解调）信号解调原理（相干解调） 2FSK信号的解调信号的解调框框图图中中各各点点波波形形如如何何？二二. 2FSK信号的产生与解调信号的产生与解调s(t)eo(t)同步时钟抽样判决接收数据序列2FSK信号f1fsf0fs乘法器带通滤波低通滤波乘法器带通滤波低通滤波cos2f1tcos2f0t同步载波第第6 6章章 数字信号的频带传输数字信号的频带传输通信概论通信概论6.2
24、 二进制频移键控二进制频移键控(2FSK)图图6-11 2FSK信号解调原理（过零检测法）信号解调原理（过零检测法） 2FSK信号的解调信号的解调框框图图中中各各点点波波形形如如何何？二二. 2FSK信号的产生与解调信号的产生与解调带通脉冲展宽限幅微分整流低通2FSK信号接收数据序列eo(t)s(t)abcdefabcdef第第6 6章章 数字信号的频带传输数字信号的频带传输通信概论通信概论6.2 二进制频移键控二进制频移键控(2FSK) 2FSK信号的解调（其他方法）信号的解调（其他方法）二二. 2FSK信号的产生与解调信号的产生与解调带通整形限幅鉴频器判决2FSK信号接收数据序列eo(t)
25、s(t)鉴频法鉴频法带通整形限幅锁相环判决2FSK信号接收数据序列eo(t)s(t)锁相法锁相法带通低通延时乘法器判决2FSK信号接收数据序列eo(t)s(t)差分检波法差分检波法第第6 6章章 数字信号的频带传输数字信号的频带传输通信概论通信概论6.3 二进制相移键控二进制相移键控(2PSK/2DPSK)一一.2PSK信号的波形与频谱信号的波形与频谱图图6-12 基带数据信号基带数据信号s(t)与与2PSK信号信号eo(t)的波形示意图的波形示意图可以看出，可以看出，2PSK信号可以看作是信号可以看作是双极性二进制双极性二进制基带数据基带数据矩矩形脉冲形脉冲序列信号序列信号s(t)和一个高频
26、载波和一个高频载波cosc t 相乘的结果。相乘的结果。ttTsTs二进制序列1 0 1 1 0 1 0 s(t)2PSK信号eo(t) 2PSK信号用载波绝对相位传递码元信息。信号用载波绝对相位传递码元信息。 当输入基带数据为当输入基带数据为“0”时，时， 输出载波相位输出载波相位= 0 ； 当输入基带数据为当输入基带数据为“1”时，时， 输出载波相位输出载波相位= 1 。本例中本例中0= ，1= 0第第6 6章章 数字信号的频带传输数字信号的频带传输通信概论通信概论一一.2PSK信号的波形与频谱信号的波形与频谱6.3 二进制相移键控二进制相移键控cosc t ，概率为，概率为P-cosc
27、t ，概率为，概率为1-Ps(t)是一个双极性基带数据序列信号。是一个双极性基带数据序列信号。(6.3-1) 设基带数据脉冲序列信号设基带数据脉冲序列信号s(t) 的功率谱用的功率谱用Ps(f)表示表示, 2PSK信号的功率谱密度用信号的功率谱密度用PE(f)表示表示, 则则是是s(t) 的功率谱密度的功率谱密度Ps(f) 向载波频率向载波频率fc处处“搬移搬移”的结果。的结果。(6.3-2)第第6 6章章 数字信号的频带传输数字信号的频带传输通信概论通信概论一一.2PSK信号的波形与频谱信号的波形与频谱6.3 二进制相移键控二进制相移键控 假设信源输出码元中假设信源输出码元中“1”和和“0”
28、等概率，前面章节中等概率，前面章节中给出给出双极性矩形不归零脉冲双极性矩形不归零脉冲基带信号基带信号s(t) 的的功率谱密度功率谱密度表示表示: 代入式（代入式（6.3-2), 便可获得已调制便可获得已调制2PSK信号的功率谱密度信号的功率谱密度PE(f) 结果结果:(6.3-3)第第6 6章章 数字信号的频带传输数字信号的频带传输通信概论通信概论一一.2PSK信号的波形与频谱信号的波形与频谱6.3 二进制相移键控二进制相移键控图图6-13 基带数据基带数据s(t)与与2PSK信号信号eo(t)的功率谱密度示意图的功率谱密度示意图-2fs - fs 0 fs 2fs f（Hz）Ps( f )基
29、带信号带宽基带信号带宽Bb= fs正频率正频率：0频到第一零点频到第一零点正频率正频率：主瓣宽度主瓣宽度 2PSK信号信号的带宽是基带的带宽是基带数字信号带宽数字信号带宽的的2倍。倍。 -fc 2fs fc -fc+2fs 0 fc -2fs fc fc+2fs f（Hz） -fc fs -fc +fs fc fs fc +fs2PSK信号带宽信号带宽B2PSK = 2 fs PE( f )2PSK频谱与频谱与2ASK频谱有何区别？频谱有何区别？第第6 6章章 数字信号的频带传输数字信号的频带传输通信概论通信概论2DPSK信号的波形与频谱信号的波形与频谱6.4 二进制差分相移键控二进制差分相移
30、键控ttTsTs二进制数据1 0 1 1 0 1 0 s(t)2DPSK信号eo(t)绝对码绝对码用电平的绝对大小传递信息。用电平的绝对大小传递信息。绝对码绝对码是信源数据的原始编码。是信源数据的原始编码。 2DPSK信号用前后码元载波相位的变化量传递信息。信号用前后码元载波相位的变化量传递信息。 当输入基带数据为当输入基带数据为“0”时，时， 输出载波相位相对前一码元变化输出载波相位相对前一码元变化= 0 ； 当输入基带数据为当输入基带数据为“1”时，时， 输出载波相位相对前一码元变化输出载波相位相对前一码元变化= 1 。本例中本例中0=0， 1=第第6 6章章 数字信号的频带传输数字信号的
31、频带传输通信概论通信概论2DPSK信号的波形与频谱信号的波形与频谱6.4 二进制差分相移键控二进制差分相移键控ttTsTs二进制数据1 0 1 1 0 1 0 s(t)2DPSK信号eo(t)d(t)t绝对码绝对码相对码相对码/差分码差分码用电平的前后相对变化传递信息。用电平的前后相对变化传递信息。用电平的绝对大小传递信息。用电平的绝对大小传递信息。图图6-14 基带数据信号基带数据信号s(t)与与2DPSK信号信号eo(t)的波形示意图的波形示意图绝对码绝对码是信源数据的原始编码。是信源数据的原始编码。第第6 6章章 数字信号的频带传输数字信号的频带传输通信概论通信概论2DPSK信号的波形与
32、频谱信号的波形与频谱6.4 二进制差分相移键控二进制差分相移键控 用用绝对码绝对码直接控制载波相位，产生直接控制载波相位，产生PSK信号信号，称为绝对相，称为绝对相移键控；用移键控；用差分码差分码控制载波相位，产生控制载波相位，产生DPSK信号信号，称为差，称为差分相移键控。分相移键控。为什么通常用差分相移键控为什么通常用差分相移键控2DPSK调制，而一般调制，而一般不用绝对相移键控不用绝对相移键控2PSK调制？调制？ 2PSK信号解调后恢复的是基带信号绝对码，即原始数据信号解调后恢复的是基带信号绝对码，即原始数据信息编码。但是在对信息编码。但是在对2PSK信号相干解调时，收端同步载波信号相干
33、解调时，收端同步载波的相位不确定性，出现和发端载波反相（倒的相位不确定性，出现和发端载波反相（倒）的现象，使的现象，使得解调出的绝对码得解调出的绝对码“0”、“1”互换，影响接收数据的恢复。互换，影响接收数据的恢复。 2DPSK信号解调后恢复的是基带信号相对码（差分码），信号解调后恢复的是基带信号相对码（差分码），信息承载在前后码元的变化上。即使差分码中的信息承载在前后码元的变化上。即使差分码中的“0”、“1”互换了，也不影响原始绝对码与数据信息的恢复。互换了，也不影响原始绝对码与数据信息的恢复。参后续介绍参后续介绍第第6 6章章 数字信号的频带传输数字信号的频带传输通信概论通信概论2DPSK
34、信号的波形与频谱信号的波形与频谱6.4 二进制差分相移键控二进制差分相移键控2DPSK信号的频谱与信号的频谱与2PSK信号的频谱有什么不同？信号的频谱有什么不同？ts1(t)ts2(t)teo(t)结论结论：由于差分码与绝对码的码速、码形都相同，如果：由于差分码与绝对码的码速、码形都相同，如果“0”和和“1”出现概率也相同，则出现概率也相同，则2DPSK信号的频谱与信号的频谱与2PSK信号的频谱将完全信号的频谱将完全相同相同。eo(t)是是2PSK还是还是2DPSK？eo(t)与与s1(t)是何关系是何关系？eo(t)与与s2(t)是何关系是何关系？差分码和绝对码中差分码和绝对码中“0” “1
35、”概率是否概率是否相同？相同？第第6 6章章 数字信号的频带传输数字信号的频带传输通信概论通信概论2DPSK信号的波形与频谱信号的波形与频谱6.4 二进制差分相移键控二进制差分相移键控图图6-15 基带数据基带数据s(t)与与2DPSK信号信号eo(t)的功率谱密度示意图的功率谱密度示意图-2fs - fs 0 fs 2fs f（Hz）Ps( f )基带信号带宽基带信号带宽Bb= fs正频率正频率：0频到第一零点。频到第一零点。正频率正频率：主瓣宽度主瓣宽度 2DPSK信信号的带宽是基号的带宽是基带数字信号带带数字信号带宽的宽的2倍。倍。 -fc 2fs fc -fc+2fs 0 fc -2f
36、s fc fc+2fs f（Hz） -fc fs -fc +fs fc fs fc +fs2DPSK信号带宽信号带宽B2PSK = 2 fs PE( f )结论结论：2DPSK信号的频谱与信号的频谱与2PSK信号的频谱将信号的频谱将完全相同完全相同。第第6 6章章 数字信号的频带传输数字信号的频带传输通信概论通信概论6.4 二进制差分相移键控二进制差分相移键控 2PSK/2DPSK的移相方式与矢量图的移相方式与矢量图A方式：方式：2PSK: an= “1” , = 0 ; an= “0” , = . 2DPSK: an= “0” , = 0 ; an= “1” , = .B方式：方式：2PSK
37、: an= “1” , = /2 ; an= “0” , = -/2. 2DPSK: an= “0” , = /2 ; an= “1” , = -/2.参考相位参考相位(a) A方式方式参考相位参考相位(b) B方式方式0/2-/2图图6-16 二相调制移相信号矢量图二相调制移相信号矢量图第第6 6章章 数字信号的频带传输数字信号的频带传输通信概论通信概论6.4 二进制差分相移键控二进制差分相移键控二二. 2PSK/2DPSK信号的产生与解调信号的产生与解调图图6-17a 2PSK信号的产生原理框图信号的产生原理框图 2PSK信号的产生信号的产生（a） 2PSK信号的产生（用模拟乘法器）原理框
38、图信号的产生（用模拟乘法器）原理框图模拟乘法器双极性不归零码已调2PSK信号s(t)eo(t)载波c(t)= cos2fct=s(t)cos2fct（b） 2PSK信号的产生（开关控制）原理框图信号的产生（开关控制）原理框图载波振荡器已调2PSK信号单/双极性不归零码s(t) = an -cos2fc t相移= cos2fc teo(t) =cos2fct, an=1-cos2fct, an=0如何产生如何产生DPSK信号？信号？第第6 6章章 数字信号的频带传输数字信号的频带传输通信概论通信概论6.4 二进制差分相移键控二进制差分相移键控二二. 2PSK/2DPSK信号的产生与解调信号的产生
39、与解调图图6-17b 2DPSK信号的产生原理框图信号的产生原理框图 2DPSK信号的产生信号的产生差分编码器如何实现差分编码器如何实现 ？双极性不归零双极性不归零（b） 2PSK信号的产生（开关控制）原理框图信号的产生（开关控制）原理框图载波振荡器已调2PSK信号差分码差分码 d(t) = dn -cos2fc t相移=cos2fc teo(t) =cos2fct, dn=1-cos2fct, dn=0差分编码器绝对码绝对码s(t) = an码变换码变换（a） 2PSK信号的产生（用模拟乘法器）原理框图信号的产生（用模拟乘法器）原理框图模拟乘法器绝对码绝对码 差分码差分码 已调已调2DPSK
40、信号信号s(t) =eo(t)载波载波 c(t)= cos2fc t=d(t)cos2fct差分编码器d(t) =dn码变换码变换an第第6 6章章 数字信号的频带传输数字信号的频带传输通信概论通信概论6.4 二进制差分相移键控二进制差分相移键控 二二. 2PSK/2DPSK信号的产生与解调信号的产生与解调 差分编码差分编码/ /解码器实现解码器实现差分编码差分编码 dk = ak dk-1tTsTs绝对码an1 0 1 1 0 1 0 s(t)差分码dn1 1 0 1 1 0 0 d(t)t差分解码差分解码 ak = dk dk-1D模2加绝对码ak 相对码dkdk-1相对码dk 绝对码ak
41、模2加Ddk-1第第6 6章章 数字信号的频带传输数字信号的频带传输通信概论通信概论6.4 二进制差分相移键控二进制差分相移键控二二. 2PSK/2DPSK信号的产生与解调信号的产生与解调2PSK/2DPSK信号对于数字信号的信号对于数字信号的“0”、“1”具有相同的载具有相同的载波幅度和载波频率，因此无法使用包络检波方法进行非相干解波幅度和载波频率，因此无法使用包络检波方法进行非相干解调。调。 2PSK信号的解调信号的解调图图6-18 2PSK信号的解调（相干解调）原理框图信号的解调（相干解调）原理框图模拟乘法器2PSK信号接收数据序列同步载波同步载波 c(t)= cos2fct 同步时钟同
42、步时钟s(t) eo(t)接收低通抽样判决接收带通鉴相器 极性比较法极性比较法框框图图中中各各点点波波形形如如何何？第第6 6章章 数字信号的频带传输数字信号的频带传输通信概论通信概论6.4 二进制差分相移键控二进制差分相移键控二二. 2PSK/2DPSK信号的产生与解调信号的产生与解调图图6-19 2PSK信号的解调（相干解调）原理框图信号的解调（相干解调）原理框图 极性比较法极性比较法模拟乘法器2PSK信号接收数据序列同步载波同步载波 c(t)= cos2fct 同步时钟同步时钟s(t) eo(t)接收低通抽样判决接收带通m(t)u(t)e(t)二进制数据1 0 1 1 0 1 0 s(t
43、)e(t)c(t)m(t)u(t)第第6 6章章 数字信号的频带传输数字信号的频带传输通信概论通信概论6.4 二进制差分相移键控二进制差分相移键控二二. 2PSK/2DPSK信号的产生与解调信号的产生与解调 2DPSK信号的解调信号的解调图图6-20 2DPSK信号的解调原理框图信号的解调原理框图框图中各点框图中各点波形如何？波形如何？差分码差分码( (相对码）相对码）绝对码绝对码模拟乘法器2DPSK信号接收数据序列同步载波同步载波 c(t)= cos2fct 同步时钟同步时钟s(t) eo(t)接收低通抽样判决接收带通d(t) 差分解码(a) 极性比较法极性比较法( (相干解调相干解调+码变
44、换）码变换）模拟乘法器2DPSK信号接收数据序列同步时钟同步时钟s(t) eo(t)接收低通抽样判决接收带通延迟Ts(b) 相位相位比较法比较法( (差分差分相干解调）相干解调）绝对码绝对码-1第第6 6章章 数字信号的频带传输数字信号的频带传输通信概论通信概论 第第6 6章章 数字信号的频带传输数字信号的频带传输6.4 二进制差分相移键控二进制差分相移键控二二. 2PSK/2DPSK信号的产生与解调信号的产生与解调通信概论通信概论6.4 二进制差分相移键控二进制差分相移键控二二. 2PSK/2DPSK信号的产生与解调信号的产生与解调二进制数据1 0 1 1 0 1 0 s(t)m(t)u(t)e(t)ed(t)图图6-21 2DPSK信号的解调原理框图信号的解调原理框图模拟乘法器2DPSK信号接收数据序列同步时钟同步时钟s(t) eo(t)接收低通抽样判决接收带通延迟Ts(b) 相位相位比较法比较法( (差分差分相干解调）相干解调）绝对码绝对码e(t)m(t)u(t)ed(t)-1第第6 6章章 数字信号的频带传输数字信号的频带传输通信概论通信概论交换机交换机交换机交换机PBXPBXCTI LinkCTI Link交换机交换机交换机交换机PBXPBXCTI W/SCTI W/SPSTNPSTNL LA AN N本章结束返回第第6 6章章 数字信号的频带传输数字信号的频带传输
