通信原理第7章二进制调制原理

1、第第7 7章章 数字带通传输系统数字带通传输系统w数字调制：把数字基带信号变换为数字带通信号（已调数字调制：把数字基带信号变换为数字带通信号（已调信号）的过程。信号）的过程。w数字带通传输系统：通常把包括调制和解调过程的数字数字带通传输系统：通常把包括调制和解调过程的数字传输系统称为数字带通传输系统。传输系统称为数字带通传输系统。w数字调制技术有两种方法：数字调制技术有两种方法：w利用模拟调制的方法去实现数字式调制；利用模拟调制的方法去实现数字式调制；w通过开关键控载波，通常称为键控法。通过开关键控载波，通常称为键控法。引言引言引言w三种基本键控方式三种基本键控方式v振幅键控振幅键控v频移键控

2、频移键控v相移键控相移键控w数字调制可分为二进制调制和多进制调制。数字调制可分为二进制调制和多进制调制。 振幅键控 频移键控 相移键控v7.1 二进制数字调制原理二进制数字调制原理v7.2 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v7.3 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v7.4 多进制数字调制原理多进制数字调制原理v7.5 多进制数字调制系统的抗噪声性能多进制数字调制系统的抗噪声性能章节内容章节内容7.1 二进制调制原理二进制调制原理1、二进制振幅键控（、二进制振幅键控（2ASK）”时发送“以概率，”时发送“以概率0P101Pt,Acos)(cOO

3、Kte信号表达式：信号表达式：产生框图：产生框图：w 2ASK信号时间波形：信号时间波形：7.1 二进制调制原理二进制调制原理 2ASK( )coscets ttw 一般表达式：一般表达式：其中：其中：( )( -)nsns ta g tnT1,01-nPaP概率， 概率T Ts s 码元持续时间；码元持续时间；g g( (t t) ) 持续时间为持续时间为TsTs的基带脉冲波形，通常假的基带脉冲波形，通常假设是高度为设是高度为1 1，宽度等于，宽度等于TsTs的矩形脉冲；的矩形脉冲； a an n 第第n n个符号的电平取值。个符号的电平取值。7.1 二进制调制原理二进制调制原理带通滤波器全

4、波整流器低通滤波器抽样判决器定时脉冲输出)(2teASKabcdw 2ASK解调方法：解调方法：非相干解调：非相干解调：波形：波形：7.1 二进制调制原理二进制调制原理相干解调：相干解调：带通滤波器相乘器低通滤波器抽样判决器定时脉冲输出)(2teASKtccosw 2ASK信号的特点：信号的特点：w 产生方法简单，易于学习；产生方法简单，易于学习；w 受噪声影响大，可靠性不高，实际应用较少。受噪声影响大，可靠性不高，实际应用较少。7.1 二进制调制原理二进制调制原理)()(41)(2ASKcscsffPffPfPw 2ASK功率谱密度功率谱密度 2ASK( )coscets tt )()0()

5、1 ()()1 (2222fGPffGPPffPsss由第由第6章，已知章，已知NRZ矩形波形脉冲序列的矩形波形脉冲序列的Ps(f)为：为：sASKfB222ASK信号的传输带宽是码元速率的信号的传输带宽是码元速率的2倍：倍：ps(f)-fs0fsP2ASK(f)-fc0fc7.1 二进制调制原理二进制调制原理2 2、二进制频移键控（、二进制频移键控（2FSK2FSK）”时发送“”时发送“0),cos(A1),cos(A)(212FSKnnttte信号表达式：信号表达式：波形：波形：可以看成两个可以看成两个2ASK信号的合成。信号的合成。7.1 二进制调制原理二进制调制原理w2FSK2FSK的

6、产生的产生相位不连续：相位不连续：相位连续：相位连续：相位连续的情况下旁瓣衰减更快。相位连续的情况下旁瓣衰减更快。7.1 二进制调制原理二进制调制原理w相位不连续的相位不连续的2FSK2FSK的功率谱密度的功率谱密度ttsttsteFSK22112cos)(cos)()(2FSK可以看成可以看成2个个2ASK信号之和，所以：信号之和，所以：因此功率谱密度表达式为：因此功率谱密度表达式为：)()(41)()(41)(221122211ffPffPffPffPfPssssFSK当当p(1)=p(0)时，时，Ps1=Ps2 7.1 二进制调制原理二进制调制原理w相位不连续的相位不连续的2FSK的功率

7、谱密度的功率谱密度s2c1cf2|ff |s2c1cf2|ff |fc2fc2+fsfc1fc1+fs或fc2fc1fc2fc17.1 二进制调制原理二进制调制原理w2FSK的功率谱密度的功率谱密度 相位不连续相位不连续2FSK信号的功率谱由连续谱和离散谱组成。信号的功率谱由连续谱和离散谱组成。其中，连续谱由两个中心位于其中，连续谱由两个中心位于f1和和f2处的双边谱叠加而成，处的双边谱叠加而成，离散谱位于两个载频离散谱位于两个载频f1和和f2处；处； 连续谱的形状随着两个载频之差的大小而变化，若连续谱的形状随着两个载频之差的大小而变化，若| f1 f2 | fs ，则出，则出现双峰；现双峰；

8、 若以功率谱第一个零点之间的频率间隔计算若以功率谱第一个零点之间的频率间隔计算2FSK信号的信号的带宽，则其带宽近似为带宽，则其带宽近似为sfffB2122FSK7.1 二进制调制原理二进制调制原理w2FSK2FSK的解调方法的解调方法带通滤波器带通滤波器抽样判决器输出包络检波器包络检波器12)(2teFSK定时脉冲 非相干解调法非相干解调法 相干解调法相干解调法带通滤波器带通滤波器抽样判决器输出低通滤波器低通滤波器12)(2teFSK定时脉冲相乘器相乘器t1cost2cos7.1 二进制调制原理二进制调制原理（3 3）二进制相移键控）二进制相移键控2PSK2PSK（BPSKBPSK）2PSK

9、( )Acos()cnett信号表达式：信号表达式：其中：其中：因此可改写为：因此可改写为：”时发送“”时发送“，1,00nPtPttecc1,cosA,cosA)(2PSK概率为概率为7.1 二进制调制原理二进制调制原理w2PSK2PSK的产生方式的产生方式乘法器) (2tePSK双极性不归零tccos) (t s码型变换模拟产生法：模拟产生法：键控产生法：键控产生法：tccos) (t s) (2tePSK开关电路移相018007.1 二进制调制原理二进制调制原理w2PSK2PSK的功率谱密度的功率谱密度21()()()4PSKscscPfPffPff与与2ASK的功率谱密度表达式相同，区

10、别仅在于一个的功率谱密度表达式相同，区别仅在于一个是单极性码，一个是双极性码。是单极性码，一个是双极性码。占用带宽和占用带宽和2ASK一致一致7.1 二进制调制原理二进制调制原理w2PSK的解调的解调由于功率谱密度中没有离散的载波分量所以需要采用平方由于功率谱密度中没有离散的载波分量所以需要采用平方环法或者科斯塔斯环法提取载波（第环法或者科斯塔斯环法提取载波（第13章知识）。章知识）。带 通滤 波 器相 乘 器低 通滤 波 器抽 样判 决 器定 时脉 冲输 出)(2tePSKtccosabcde思考：思考：2PSK信号能否采用包络检波解调？信号能否采用包络检波解调？7.1 二进制调制原理二进制

11、调制原理w2PSK2PSK的特点的特点 占用带宽和占用带宽和2ASK一致，小于一致，小于2FSK，有效性较高；，有效性较高； 采用双极性码，因此噪声容限高，可靠性高；采用双极性码，因此噪声容限高，可靠性高； 无离散载频分量，解调时载波恢复困难；无离散载频分量，解调时载波恢复困难； 具有相位模糊问题，因此实际中很少采用。具有相位模糊问题，因此实际中很少采用。7.1 二进制调制原理二进制调制原理（4 4）二进制差分相移键控）二进制差分相移键控2DPSK2DPSKw 在在2PSK信号的载波恢复过程中存在着的相位模糊，将信号的载波恢复过程中存在着的相位模糊，将会造成解调出的信号与发送信号正好相反。这种

12、现象会造成解调出的信号与发送信号正好相反。这种现象称为称为2PSK 方式的方式的“倒倒”现象。现象。w 2DPSK原理：利用前后相邻码元的载波相对相位变化原理：利用前后相邻码元的载波相对相位变化传递数字信息，所以又称相对相移键控。传递数字信息，所以又称相对相移键控。”表示数字信息“，”表示数字信息“10, 07.1 二进制调制原理二进制调制原理w2DPSK的产生：发送的是的产生：发送的是bn,传输的是差分信号传输的是差分信号dn7.1 二进制调制原理二进制调制原理带通滤波器相乘器低通滤波器抽样判决器定时脉冲输出)(DPSK2tetccos码反变换器abcdefw 2DPSK 2DPSK的解调：相干解调加码反变换的解调：相干解调加码反变换码反变换器：码反变换器：7.1 二进制调制原理二进制调制原理w 2DPSK的解调：差分相干解调的解调：差分相干解调7.1 二进制调制原理二进制调制原理w2D